JP2014027378A - 映像情報出力装置、映像情報出力方法、及び、システム - Google Patents

映像情報出力装置、映像情報出力方法、及び、システム Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザ個別の嗜好を考慮しつつ、好適に映像情報を出力する技術を提供する。
【解決手段】
映像情報を受信して出力する映像情報出力装置であって、前記映像情報と、前記映像情報の映像の中で個別映像に差し替えるべき領域を示すステンシル信号とを受信する受信部と、前記個別映像を生成する個別映像生成部と、前記個別映像を前記映像情報に合成する合成部と、出力部と、を備え、前記出力部は、前記個別映像生成部で生成した前記個別映像を前記ステンシル信号に基づいて前記映像情報に合成した映像情報を出力することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、映像情報出力装置、映像情報出力方法、及び、システムに関する。
従来の地上デジタル放送等で放送されるテレビ番組や、光ディスク等の蓄積メディアに記録されて販売される映像コンテンツは、基本的には多数のユーザが同一の内容を視聴するものであり、いわゆるマスコンテンツと呼ばれている。近年、このような画一的なコンテンツに対して映像合成技術を用いてユーザ毎にカスタマイズを行って、ユーザ個別の嗜好に適合させたり、臨場感を向上させたり、あるいは、広告の宣伝効果を高めたりするための方法が提案されている。
また、複合現実感(Mixed Reality、以降MR)や拡張現実感(Augmented Reality、以降AR)と呼ばれる技術分野では、コンピュータグラフィックス(以降CG)技術やセンシング技術の発達によって、現実世界と仮想世界を融合したり、現実世界に付加情報を提示したりすることが、より自然に行えるようになってきている。
特開2008−92557号公報
特許文献1では、仮想ビデオメタデータに基づいてレンダリングされたデジタルコンテンツオブジェクトを、一種類の中立的な動画ビデオコンテンツに重畳することで、ユーザ毎に個別の異なった動画ビデオコンテンツを提供可能なARビデオシステムが開示されている。
しかしながら、特許文献1の技術では、仮想的な物体は画面の最前面に合成表示されるため、仮想物体より手前に表示されるべき現実物体があっても仮想物体に隠されてしまうという遮蔽矛盾(またはオクルージョンの問題)が発生する。また、このような個別コンテンツを放送や蓄積媒体を通して多数の視聴者に配信する場合には、仮想物体の合成表示機能に対応していない従来の表示装置が市場には多数残っているというレガシー機器の問題もある。このような非対応表示装置では、仮想物体が合成されるべき空間には何も存在しないように表示されてしまうため、強い違和感があったり、そもそもコンテンツの視聴が意味をなさなかったりする。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ユーザ個別の嗜好を考慮しつつ、好適に映像情報を出力する技術を提供することにある。
上記の課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、映像情報を受信して出力する映像情報出力装置であって、前記映像情報と、前記映像情報の映像の中で個別映像に差し替えるべき領域を示すステンシル信号とを受信する受信部と、前記個別映像を生成する個別映像生成部と、前記個別映像を前記映像情報に合成する合成部と、出力部と、を備え、前記出力部は、前記個別映像生成部で生成した前記個別映像を前記ステンシル信号に基づいて前記映像情報に合成した映像情報を出力することを特徴とする。
本発明によれば、ユーザ個別の嗜好を考慮しつつ、好適に映像情報を出力する技術を提供することができる。
実施例1の映像コンテンツ合成システムの構成図である。 実施例1の映像コンテンツ合成システムの番組放送設備におけるスタジオ撮影の概観図である。 実施例1の送信側での映像合成手順を示すフロー図である。 実施例1で送信される放送信号のフォーマット図である。 実施例1の受信側での映像合成手順を示すフロー図である。 実施例2の映像コンテンツ合成システムの構成図である。 実施例2の映像コンテンツ合成システムの番組放送設備におけるスタジオ撮影の概観図である。 実施例2の送信側での映像合成手順を示すフロー図である。 実施例2の受信側での映像合成手順を示すフロー図である。
以下に本発明の一実施形態を図面等を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
図1乃至図5によって、本発明の実施例1を説明する。
図1は、本実施例に係る映像コンテンツ合成システムの構成図であり、送信側として放送局におけるスタジオ撮影を伴う番組放送設備100と、受信側としてこの放送を受信し表示する受信装置150から構成されている。
図2は本実施例に係る番組放送設備100におけるスタジオ撮影の状況を示した概観図である。スタジオにはブルースクリーン220が設置されており、後述するようにブルースクリーン220の領域には受信装置毎に個別の映像を仮想的に合成する。
図3は送信側での映像合成手順を示すフロー図であり、図4は放送信号のフォーマット図であり、図5は受信側での映像合成手順を示すフロー図である。
図1において、番組放送設備100は、カメラ101、キー抽出部102、標準スクリーン映像生成部103、射影変換部104、マスク合成部105、撮影条件検出センサ106、変換係数算出部107、エンコーダ111乃至114、マイク120、多重化器130、送信部140と送信アンテナ141から構成される。
また受信装置150は、受信アンテナ151、受信部152、多重分離器153、スピーカ154、液晶表示パネル155、デコーダ161乃至164、個別画面生成部170、射影変換部171、マスク合成部172から構成されている。
カメラ101は、図2に示すスタジオ内に設置されており、出演者201、および202と、ブルースクリーン220を撮影し、図3の撮影映像301を得る。撮影映像301には、ブルースクリーン220の前を部分的に遮る形で、出演者201、202が写っている。
ここで、ブルースクリーン220は、全面が青色に塗りつぶされた矩形のスクリーンである。この青色をキー抽出部102で抽出することによって、図3のステンシル映像302が得られる。ステンシル映像302は、出演者201、202によって遮られた部分を除いたブルースクリーン220の領域のみを値1とし、その他を値0とした二値画像である。
なお、ブルースクリーン220の色は、一般的には出演者201、202の肌色と補色関係にある青色が用いられることが多いが、他にも良好なキー抽出結果を得られるものとして、緑色なども用いられることがある。また、特定の色をキーとする代わりに、再帰性反射材でできたスクリーンに対してカメラ101から赤外線光を投射し、その反射光を赤外線センサで撮影した輝度をキーとしても、同様にステンシル映像302を生成することができる。
さて、このブルースクリーン220の領域には、後述するように本実施例に係るシステムに対応した受信装置で情報を受信すれば、各受信装置毎に個別の異なる映像が合成されて表示される。一方、本実施例に係るシステムに対応していない従来型の受信装置で情報を受信した場合には、ブルースクリーン220の青色がそのまま表示されてしまうため非常に違和感のある映像となってしまう。そこで、この違和感を無くすために、送信側では次の手順によって予め全ての受信装置に共通の標準映像を合成し、これを放送するようにする。
まず、標準スクリーン映像生成部103において、全受信装置共通の標準スクリーン映像303を生成する。例えば天気予報番組であれば全国の天気の情報画面であったり、あるいは株式情報番組であれば全銘柄の平均株価の情報画面などであったりする。この標準スクリーン映像303は、ブルースクリーン220と相似な矩形である。
次に、射影変換部104において、標準スクリーン映像303の見た目が自然に映るように変形を行う。矩形であるブルースクリーン220をカメラ101で撮影すると、その画像は射影変換された四角形となる。その変換係数(ホモグラフィ行列)は、変換係数算出部107において、カメラ101に取り付けられた撮影条件検出センサ106が取得したカメラ101の空間位置座標や方向、画角等のパラメータと、予め知られているブルースクリーン220の座標や大きさのパラメータから求めることができる。この変換係数を用いて、標準スクリーン映像303を射影変換部104で射影変換すれば、標準スクリーン合成用映像304が得られる。
以上得られた撮影映像301、ステンシル映像302、標準スクリーン合成用画像304を、マスク合成部105で合成して、標準放送映像310を生成する。ここでマスク合成部105では、ステンシル映像302が値0である画素については撮影画像302を出力し、値1である画素については標準スクリーン合成用映像304を出力することで、ブルースクリーン220の部分が標準スクリーン合成用映像304に置き換えられて、かつ、スクリーンの前にいる出演者201、202によって遮られた部分が正しく遮蔽された動画像を得ることができる。
なお、以上の説明ではステンシル映像302を二値画像として、単純に撮影画像301と標準スクリーン合成用映像304を切り替えて出力するようにしたが、この他にもステンシル映像302の輪郭部では両者の画像を混合してボカすようにしたり、あるいはステンシル映像302を多値画像として両者の合成量を調整するようにして、合成部分の輪郭がより自然に見えるような構成にしても良い。
また、前述したような再帰性反射材のスクリーンと赤外線光を利用してステンシル映像302を生成するようにした場合には、スクリーン上に可視光の模様を描くことも可能なので、上述したマスク合成処理を行わずに、カメラ101で撮影した撮影映像301をそのまま標準放送映像310として利用するようにしても良い。
続いて、これらの映像等をエンコーダ111乃至114で符号化し、多重化器130でパケット多重化して、図4に示すMPEG-2(Moving Picture Expert Group-2)トランスポートストリームを出力する。
図4において、401乃至404は188バイトの固定長のパケットであり、全体でMPEG-2トランスポートストリーム400を構成している。パケット401は、標準放送映像310をエンコーダ112で動画圧縮して得られるMPEG2-Videoストリームから生成され、パケット402はマイク120で録音された音声信号をエンコーダ111で音声圧縮したMPEG-AAC(Advanced Audio Coding)ストリームから生成されている。
また、パケット403はステンシル映像302をエンコーダ113で動画圧縮して得られるMPEG2-Videoストリームから生成され、パケット404は射影変換部104で用いた変換係数(ホモグラフィ行列)の3x3の行列要素をエンコーダ114でXML(eXtensible Markup Language)文書化したMPEG-7のメタデータストリームである。
それぞれのデータにはPES(Packetized Elementary Stream)の形でタイムスタンプが付加されており、基準クロック信号PCR(Program Clock Reference)と同期がとられるようになっている。
なお、ここではステンシル映像302の符号化方式として標準放送映像310と同様のMPEG2-Videoで別々のストリームとして符号化する例を説明したが、他にもH.264方式のauxiliary coded picturesのように、撮影放送映像310の画素のアルファチャネル(透過成分)として一つのストリームとして符号化する方法でも良い。また、MPEG-C part3やH.264-MVC(Multi View coding)のように、複数の映像を互いに関連させた形で符号化する方法を用いても良い。
いずれの場合においても、本合成システムに対応していない従来型の受信装置では標準放送映像310のみがデコードできるように前方互換性を確保した形で符号化することが望ましい。
以上のようにして得られたMPEG-2トランスポートストリーム400は、デジタル放送送信部140に送られて、誤り訂正符号化やOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)デジタル変調化等の処理を受けてISDB-T(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial)方式の地上デジタルテレビ放送信号として、送信アンテナ141から送信される。
次に受信装置150の処理について説明する。受信アンテナ151で受信した放送信号を受信部152においてデジタル復調、誤り訂正等を行って元のMPEG-2トランスポートストリーム400に戻す。これを多重分離器153で多重分離し、分離された音声、ステンシル映像、標準放送映像、および撮影条件パラメータの各ストリームをそれぞれ対応するデコーダ161乃至164で復号する。
音声については、音声デコーダ161で復号した音声はそのままスピーカ154で出力されるが、映像については、図5に示す手順に従って、受信装置毎に異なる画像を合成した個別の映像を生成し、これを表示部155に表示する。
まず、個別画面生成部170では、ユーザによって予め設定された情報に従って個別の個別スクリーン映像503を生成する。例えば、天気予報番組を視聴中であればユーザが居住している地域の詳細天気情報であったり、株式情報番組であればユーザが購入している特定銘柄の値動き情報であったりする。個別スクリーン映像503は、ブルースクリーン220と相似な矩形である。
次に、射影変換部171において、個別スクリーン映像503の見た目が自然に映るように送信側の射影変換部104と同様の射影変換を行って、個別スクリーン合成用映像504を得る。このときの変換係数は、デコーダ164で復号したMPEG-7メタデータのXML文書から取り出したホモグラフィ行列の3x3の行列要素である。
このようにして生成した個別スクリーン合成用映像504と、デコーダ163および164でそれぞれ復号した標準放送映像310、ステンシル映像302を、マスク合成部172で合成して、個別表示映像510を生成する。
ここでマスク合成部172は、送信側のマスク合成部105と同様に、ステンシル映像302が値0である画素については標準放送映像310を出力し、値1である画素については個別スクリーン合成用映像504を出力する。
以上説明したような番組放送設備100と受信装置150で構成された映像コンテンツ合成システムによれば、ブルースクリーン220の部分をユーザ個別の嗜好に適合する個別スクリーン合成用映像504で置き換えた個別映像コンテンツを提供することができ、また、従来型の非対応受信装置で受信するユーザに対しては、共通の標準スクリーン合成用映像304で置き換えた共通映像コンテンツを提供することができる。なお、本実施例に対応した受信装置150においても、個別スクリーン合成用映像504に置き換えず、共通の標準スクリーン合成用映像304で置き換えた共通映像コンテンツを提供する制御は可能である。
また、いずれの場合でも、ブルースクリーン220の前にいる出演者201、202によって遮られた部分が正しく遮蔽された動画像を得ることができるので、自然で臨場感のあるコンテンツを提供することができる。
なお、上記の説明では、射影変換部171の変換に用いる変換係数として、送信側で使用した変換係数を符号化して受信側に伝達したが、この他にも、ブルースクリーン220の4頂点の座標とそれを撮影した二次元画像中の対応する4頂点の座標を伝達しても良い。また、カメラ101の空間位置座標や方向、画角等、および、ブルースクリーン220の座標や大きさのパラメータの形で伝達しても良い。このときブルースクリーン220の大きさ等の固定的な情報は、予めMPEG-2のSI(Service Information)情報の形で事前に伝達するようにしても良い。
また、コンテンツ生成側と再生側はデジタル放送の送信側と受信側として説明したが、これをインターネット経由の通信の送受信で行っても良い。この他にも、送信側で生成したMPEG-2トランスポートストリームを光ディスクに記録して販売し、そのディスクを購入したユーザが光ディスク再生装置で再生してコンテンツを表示するようにしても良い。
また、本実施例においてはスピーカ154及び表示部155が受信装置150に組み込まれた構成を例にして説明したが、例えばレコーダのように、外部のスピーカや表示部に、出力部を介して情報を出力するように構成しても良い。
図6乃至図9を用いて、本発明の実施例2を説明する。図6は本実施例に係る映像コンテンツ合成システムの構成図であり、図7は番組撮影時のスタジオ概観図であり、図8は送信側の映像合成手順を示すフロー図であり、図9は受信側の映像合成手順を示すフロー図である。図6、7、8、9はそれぞれ実施例1の図1、2、3、5に対応しており、同一の部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
本実施例は、送信側では例えば仮想ペットとして振舞うロボット等の動く物体を撮影して情報を送信し、受信装置毎に個別の映像をこの物体の画像に重ね合わせて表示することにより、例えばユーザ毎の嗜好にあわせた仮想ペット等がスタジオ内で自然に振舞う映像を提供することを目的としたものである。以下、動く物体をロボット600を例にとって説明する。
図6において、ロボット600は前面が青色に塗られており、その位置座標や手足の姿勢等の動きはシナリオ生成部601で生成された動作パターンに従ってロボット制御部602から制御されている。ロボット600は図7のスタジオ内で、例えば出演者201から頭を撫でられる等の相互干渉を行っている様子をカメラ101で撮影されており、その撮影映像が図8の撮影映像801である。ここで撮影映像801の青色成分をキー抽出部102で抽出するとステンシル映像802が得られる。
一方、非対応受信装置のための標準テクスチャ映像804は、撮影条件検出センサ106が取得したカメラ101の空間位置座標や方向、画角等の撮影パラメータと、シナリオ生成部601で決定したロボットの座標、姿勢等のモデルパラメータを用いて標準テクスチャ生成部603で例えば白色のペルシャ猫のCGとして生成される。
これらの撮影映像801、ステンシル映像802、および標準テクスチャ映像804は、マスク合成部105において合成されて、標準放送映像810となる。実施例1と同様に、非対応受信装置ではこの標準放送映像が再生されることになる。また、テクスチャを生成するための使用したカメラ101の撮影パラメータとロボット600の制御パラメータは、エンコーダ114でBML文書化されて放送に多重される。
一方、本システムに対応した受信装置においては、ユーザが予め自分の好みの個別テクスチャを準備しておく。個別テクスチャは、例えばカメラ690によってユーザが自分の飼っている本物の三毛猫の画像を撮影して、写真記憶部691に格納しておく。この個別テクスチャを、デコーダ164でデコードしたカメラ101の撮影パラメータとロボット600の制御シナリオによって加工して、図9の個別テクスチャ映像904を生成する。
この個別テクスチャ映像904を、標準放送映像810、ステンシル映像802と併せてマスク合成部172で合成して、表示部155に表示する。
以上説明したような番組放送設備610と受信装置650で構成された映像コンテンツ合成システムによれば、スタジオのブルーロボットの部分がユーザ毎に個別テクスチャに置き換わった立体的な個別映像コンテンツを提供することができ、また、従来型の非対応受信装置で受信するユーザに対しては、共通の標準テクスチャで置き換えた共通映像コンテンツを提供することができる。
また、いずれの場合でも、ブルーロボットと相互干渉する出演者201によって遮られた部分が正しく遮蔽された動画像を得ることができるので、自然で臨場感のあるコンテンツを提供することができる。
なお、ここでは個別テクスチャとして実際に撮影した映像を加工して用いる例を説明したが、この他にもインターネットからダウンロードしたCGモデルからCG映像を生成するようにしてもでも良い。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
101 カメラ
102 キー抽出部
103 標準スクリーン映像生成部
106 撮影条件検出センサ
107 変換係数算出部
140 送信部
152 受信部
170 個別画面生成部
172 マスク合成部

Claims (9)

  1. 映像情報を受信して出力する映像情報出力装置であって、
    前記映像情報と、前記映像情報の映像の中で個別映像に差し替えるべき領域を示すステンシル信号とを受信する受信部と、
    前記個別映像を生成する個別映像生成部と、
    前記個別映像を前記映像情報に合成する合成部と、
    出力部と、を備え、
    前記出力部は、前記個別映像生成部で生成した前記個別映像を前記ステンシル信号に基づいて前記映像情報に合成した映像情報を出力する
    ことを特徴とする映像情報出力装置。
  2. 請求項1に記載の映像情報出力装置であって、
    前記受信部で受信する映像情報は、前記ステンシル信号に基づいて送信装置側で前記個別映像とは異なる映像を合成された情報であり、
    前記出力部は、前記個別映像を前記受信部で受信した映像情報に合成した映像情報、または、前記受信部で受信した映像情報を出力することが可能である
    ことを特徴とする映像情報出力装置。
  3. 請求項1または2に記載の映像情報出力装置であって、
    前記受信部は、再生時刻を同期させるための同期信号をさらに受信し、
    前記合成部は、受信した前記同期信号に基づいて前記合成を行う
    ことを特徴とする映像情報出力装置。
  4. 映像情報を受信して出力する映像情報出力装置における映像情報出力方法であって、
    前記映像情報と、前記映像情報の映像の中で個別映像に差し替えるべき領域を示すステンシル信号とを受信する受信ステップと、
    前記個別映像を生成する個別映像生成ステップと、
    前記個別映像を前記映像情報に合成する合成ステップと、
    出力ステップと、を有し、
    前記出力ステップにおいて、前記個別映像生成ステップで生成した前記個別映像を前記ステンシル信号に基づいて前記映像情報に合成した映像情報を出力する
    ことを特徴とする映像情報出力方法。
  5. 請求項4に記載の映像情報出力方法であって、
    前記受信ステップで受信する映像情報は、前記ステンシル信号に基づいて送信装置側で前記個別映像とは異なる映像を合成された情報であり、
    前記出力ステップにおいて、前記個別映像を前記受信ステップで受信した映像情報に合成した映像情報、または、前記受信ステップで受信した映像情報を出力することが可能である
    ことを特徴とする映像情報出力方法。
  6. 請求項4または5に記載の映像情報出力方法であって、
    前記受信ステップにおいて、再生時刻を同期させるための同期信号をさらに受信し、
    前記合成ステップにおいて、受信した前記同期信号に基づいて前記合成を行う
    ことを特徴とする映像情報出力方法。
  7. 映像情報を送信する送信装置と、送信された前記映像情報を受信して出力する受信装置とを含むシステムであって、
    前記送信装置は、
    前記映像情報を生成する映像情報生成部と、
    前記映像情報の映像の中で個別映像に差し替えるべき領域を示すステンシル信号を生成するステンシル信号生成部と、
    前記映像情報と前記ステンシル信号とを送信する送信部と、を備え、
    前記受信装置は、
    前記映像情報と前記ステンシル信号とを受信する受信部と、
    前記個別映像を生成する個別映像生成部と、
    前記個別映像を前記映像情報に合成する合成部と、
    出力部と、を備え、
    前記出力部は、前記個別映像生成部で生成した前記個別映像を前記ステンシル信号に基づいて前記映像情報に合成した映像情報を出力する
    ことを特徴とするシステム。
  8. 請求項7に記載のシステムであって、
    前記受信装置の前記受信部で受信する映像情報は、前記ステンシル信号に基づいて前記送信装置側で前記個別映像とは異なる映像を合成された情報であり、
    前記受信装置の前記出力部は、前記個別映像を前記受信部で受信した映像情報に合成した映像情報、または、前記受信部で受信した映像情報を出力することが可能である
    ことを特徴とするシステム。
  9. 請求項7または8に記載のシステムであって、
    前記送信装置における前記送信部は、再生時刻を同期させるための同期信号をさらに送信し、
    前記受信装置における前記受信部は、前記同期信号をさらに受信し、
    前記受信装置における前記合成部は、受信した前記同期信号に基づいて前記合成を行う
    ことを特徴とするシステム。
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