JP2014098834A - 複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ合わせてスクリーン上に一枚の映像を投映する映像投映方法において、その際に生じる投映像のつなぎ目部分を目立たなくする。
【解決手段】 複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ合わせてスクリーン上に一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像領域の明るさに、そのビデオプロジェクタの黒を出力した時の明るさを加算して投映する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ合わせてスクリーン上に一枚の映像を投映する映像投映方法に関し、より詳細にはその際に生じる投映像のつなぎ目部分を目立たなくすることに意を払った映像投映方法に関する。

天文・宇宙・地球に関する映像、学術的な映像、エンターテイメント映像などを軸とする映像イベントにおいて映像や画像を表示するに際し、ビデオプロジェクタからの投映像を巨大なスクリーンやドーム状のスクリーンに投映することが行われている。

この場合、一つのビデオプロジェクタでこのような投映像を得ることは困難なので、複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ合わせてスクリーン上に一枚の映像を完成させる試みがなされており、これは映像一般の投映技術においては慣用されている技術である（例えば、特許文献１）。

前記の投映方法においては、各投映像の隣接する一部を互いに重なるように配することにより、各ビデオプロジェクタ同士の配置や投映倍率の精度が多少甘くても、投映像同士に隙間が生ぜずつながりをスムーズとする方法が早くから提案されていた（例えば、特許文献３）。

そして、前記の重なり部分が自然になるように、その部分にグラデーションを付け混合することでボカシ効果により不自然さを解消していた（以下、この方法を「ブレンディング」と称す。) 。しかしながら、この方法では背景となる黒を表示した時の明るさを取り除くことができず、機械的・光学的な遮光処理を施す必要があった（特許文献３）。

特開平５−１９３４７号公報 特開昭５８−１２５９８６号公報 特開２００４−３０９５２８号公報

映像を重ね合わせる事によってつなぎ合わせていく場合、当然ながら、その重ね合わせた部分は、それ以外の部分に比べて明るくなる。

そのため、従来技術においてはそれぞれの映像に個々にその明るさを１００〜０％まで連続して変化させる領域（グラデーション領域) をつけ重ね合わせ、明るさが一様になるようなブレンディング処理を行っていた。ここに、明るさが０％とはそのビデオプロジェクタにより出力される黒を意味した。

しかしながら、この技法には、大きな問題があることがわかっている。すなわち、ビデオビデオプロジェクタにおいては、フィルム等の光学的な透過部分と非透過部分からなる原板を用いる在来の投映機と異なり、黒として出力される部分も光として投射されるので、そのコントラスト比が無限大ではない以上、黒の部分であっても僅かな光が投映されている。例えば、コントラスト比が１：１０００のビデオプロジェクタであれば、もっとも明るい映像に対して、最も暗い部分は１／１０００の明るさであるから、ビデオプロジェクタが２０００ＡＮＳＩルーメンの明るさであるならば、黒一色の映像は、２ＡＮＳＩルーメンの明るさということになる。この明るさは、容易に判別できるほど明るい。

また、同様の理由から投映領域中の映像表示領域の外側部分の黒色表示部も映像が投映される範囲が薄明るく表示され、見かけ上あたかも投映像の周辺にフレーム状の輪郭が生じたような現象を生じる。このため、映像を突き合せた場合においても前記と同様の問題が生ずる。これらの領域は、Ｎ台のビデオプロジェクタの映像が重なり合う部分ではＮ倍の明るさとなるため、本来の目的であるところの巨大な一枚の映像を表現する事の大きな妨げとなっていた。

前記の問題を可及的に解消するには非常に高コントラストのビデオプロジェクタを使わざるを得ないが、この種のビデオプロジェクタは高価であり、しかも高コントラストなビデオビデオプロジェクタは一般的に照度が低く、色彩豊かな大型映像を投映するためには明るさが不十分である問題を生じた。

この発明の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法は以上の問題点に鑑みて創作されたものであり、複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ合わせてスクリーン上に一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像領域の明るさに、そのビデオプロジェクタの黒を出力した時の明るさを加算して投映することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ目部分において一部が重なるようにつなぎ合わせて一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像中の隣接する投映像が重なり合わない領域の明るさに、投映像の重なり合う領域の明るさを加算して投映することを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ目部分において突き合わせて一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像中の映像表示領域の明るさに、映像表示領域の外側部分の黒色表示部の明るさを加算して投映することを特徴とする。

前記した従来技術のブレンディング方法では、ビデオプロジェクタの映像の明るさｙを、
ｙ＝ｋ・ｘ (1) 式
で表せるとしていたが、これまでの説明でわかるように、ビデオプロジェクタにおいては黒の部分であってもそのコントラスト比が無限大ではないため僅かな光が投映されている。すなわち、正しくは明るさｙ' は、黒の部分の明るさａが加算された、
ｙ‘＝ｋ・ｘ＋ａ (2)式
と表されなければならない。

よって、これまでのブレンディング方法では、画像の重なり合う部分では、２ａだけ明るい部分が存在しており、この２ａだけ明るい部分を見えなくするために、物理的な遮光を合わせて用いるなどが行われていた。
しかし、ビデオプロジェクタの保守等によって、その位置が僅かでも変わってしまえば遮光作業をやり直す必要があり、一般に手作業で行われるこれらの作業は、はなはだ効率が悪く、映像装置の稼働時間の低下を招いていた。

本願発明は、改めて(2) 式における背景としての黒色の明るさａに着目し、これまでのようにａが存在しないように見せるのではなく、ａが存在することを相対的に無視できるようにする方法が存在することに着目して創作されたものである。
すなわち、ａという要素の存在は、映像の重なり合った部分、すなわち２ａとなった部分で判別されているから、重なり合わない部分の映像が、
ｙ''＝ｋ・ｘ＋２ａ (3) 式
となるような明るさで映し出されれば、背景の明るさは一様に２ａとなり、特別な処置をせずとも、良質のブレンディングを安定して提供することができることがわかる。

以上の構成よりなるこの発明の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法によれば、背景光となる黒の明るさも考慮したブレンディングを容易に実現できるので、比較的低コントラストで黒レベルが明るい投映機を用いても、分割投映画像同士のつなぎ目部分の重なり部分や突き合わせ部分がより明るく投映されて見苦しくなるという問題を生じない。

その結果、ビデオプロジェクタの選択の自由度が増し、また、色彩豊かな大型映像を投映可能な照度が高いビデオプロジェクタも問題なく使えることとなる。

また、「投映像が重なり合わない領域」は、これまで行われてきたブレンディング処理において、他のビデオプロジェクタの映像と重なり合わない部分として容易に算出可能である。その結果、個々のビデオプロジェクタが、出力すべき映像の検出された領域に対して、ａに相当する一定の明るさを加算することで、投映面上は一様に２ａの明るさとすることができる。それにより、ビデオプロジェクタの設置にかかるパラメータを用いて、映像送出機器として広く用いられるコンピュータのソフトウェアを組込んで投映像のつなぎ目部分が目立たない映像投映方法を容易に実施すること可能となる。

この発明の映像投映方法の実施例の斜視図。 同上、ブレンディングのグラフ。 同上、ブレンディングのグラフ。 同上、ブレンディングのグラフ。 同上、ブレンディングのグラフ。 この発明の映像投映方法の異なる実施例の斜視図。 この発明の映像投映方法における投映画像の概念図。 この発明の映像投映方法における投映画像の概念図。 。 この発明の映像投映方法の異なる実施例の斜視図。 同上、ブレンディングのグラフ。

以下、この発明の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は２台のビデオプロジェクタ１、２に対して１台のコンピュータ３から映像を出力し、個々の投映像の一部を重ね合わせて投映面に映し出す投映装置である。この実施例においては、投映領域中の映像表示領域の外側部分の明るい領域（黒色表示部）をないものと考える。

投映面上の個々の投映画像の投映位置の座標をコンピュータに入力するか、あるいはビデオビデオプロジェクタの幾何光学的な要素から投映画像の位置を求めることで同様の値をコンピュータに与えることができる。ビデオプロジェクタ１の映像において、ビデオプロジェクタ２の映像の重なる領域は、
□ＣＤＥＦ
であり、
その逆のビデオプロジェクタ２の映像において、ビデオプロジェクタ１の映像の重なる領域は、
□ＥＦＣＤ
である。

ここで、図２のように互いに重なり合う映像領域について、個々にその明るさを１００〜０％まで連続して変化させれば、図３のように映像は連続した一様な明るさを維持したブレンディングが行われると、これまでは考えてられてきた。
しかしながら、個々のビデオプロジェクタにおいて０％の明るさとなる部分は、ビデオビデオプロジェクタにおける黒の出力であり、先に述べたように映像となるべき光を画像表示部より能動的に発するビデオプロジェクタの本質上、ある明るさａであるから、正しいブレンディングの状態は図４で示される状態であり、実際には連続した一様な明るさを維持した混合ブレンディングは行われていない。分割投映においては分割投映像中の隣接する投映像が重なり合うオーバラップの幅は設置状況により変化し、図３、図４のグラフに示すようにオーバラップの幅の変化に伴い、ａ１とａ２のグラフ幅は変わる。

そこで、コンピュータから出力する映像について、映像の重ならない領域である、
□ＡＢＦＥ, □ＤＣＨＧ
に対して、ａの明るさを映像に加算して出力させる。
この加算は、ビデオプロジェクタの明るさに制限があることから、１００％の明るさをＬｍａｘとし、任意の部分の明るさをＬ、変更後の明るさをＬ’とすれば、
Ｌ’＝Ｌ＋ａ
となる。ただしＬ’＞Ｌｍａｘとすることは不可能であり、Ｌ’＝Ｌｍａｘのままである。
このことは、投映させる映像の最大の明るさに変化はないものの、最小の明るさが明るくなることを示している。

このようにした映像を重ね合わせると図５のように、連続した一様な明るさを維持した混合ブレンディングが行われることとなる。

図６は、この発明の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法の異なる実施例を示す図である。ここでは図１で示した例に加えて、映像は投映されないがビデオプロジェクタからの光束は投射される領域（投映領域) を含めたものである。映像の投映されない領域□ＡＢＨＧの外側についてはブレンディングを考慮する必要がないから、その内側について、ビデオプロジェクタ１の画像は□Ｄ”Ｃ”ＨＧの領域に明るさａを加算し、ビデオビデオプロジェクタ２の画像は□ＡＢＦ”Ｅ”の領域に明るさａを加算する。それぞれの映像に個々にその明るさを１００〜０％まで連続して変化させる領域（グラデーション領域) は、図３に示す領域のままで良い。

なお、映像を突き合せて組み合わせる場合、すなわち図６のＣＤとＥＦを一致させ、グラデーション領域を無くして連続画面を得る場合は図１０に示すようになる。また、その場合のブレンドグラフは図９のようになる。この図１０に示す領域は、何れか１台のビデオプロジェクタのみが１００％であり他は０％の値を持つ。

図１あるいは６、１０において、映像が投映される範囲の外側を含めた領域（以下「投映領域」と称す。) と、映像が投映される領域（以下「映像領域」と称す。) は、予め測定した値をコンピュータに入力しておくか、コンピュータに接続する画像入力用のカメラなどを用いてコンピュータを用いて、その都度、測定しても良い。測定にあたっては、投映室内を暗くし、コンピュータから個々のビデオプロジェクタに対して「全黒」の画像を投映することで投映領域が、「全白」などの単純な画像を投映することで映像領域を、それぞれ個々のビデオプロジェクタ毎に測定できる。
同様にして、背景としての明るさａも、コンピュータに入力される。
なお、コンピュータは１台としているが、ネットワークなどによる通信手段を持つ複数のコンピュータで置換えることができることは言うまでもなく、より多くのビデオプロジェクタに対しても同様に考えることができる。

コンピュータは、与えられた領域に関するデータを元に、図７に示す画像を内部に生成する。白色の部分は背景としての明るさａが加算された領域であり、グレー部分は黒を示す。
コンピュータは、映像の投映にあたり投映すべき映像に図８に示すグラデーション領域を示す画像を乗算し、映像が０〜１００％の明るさの変化する重ね合わせ領域を生成する。この映像データに対して、図７で示す画像を加算し、得られた映像をビデオプロジェクタに送出し投映する。

図７で示す画像は単純な画像であるため、予め生成しておかなくとも映像の座標データを基に逐次加算することで同様の画像を実時間で得ることができる。
なお、上記の方法では、１００％の輝度に飽和する部分が増加し、場合によっては不自然な色味をもつ部分が生じる可能性があるから、必要であれば、図８の画像を乗算したのちに（１−ａ) を乗算するか、予め図８に示す画像に対して（１−ａ) を乗算しておき、得られる画像の明るさを０〜（１−ａ) の範囲に制限しておくとよい。

１ コンピュータ
２ ビデオプロジェクタ
３ コンピュータ

Claims (5)

1. 複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ合わせてスクリーン上に一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像領域の明るさに、そのビデオプロジェクタの黒を出力した時の明るさを加算して投映することを特徴とする複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法。
2. 複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ目部分において一部が重なるようにつなぎ合わせて一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像中の隣接する投映像が重なり合わない領域の明るさに、投映像の重なり合う領域の明るさを加算して投映する請求項１記載の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法。
3. 複数のビデオプロジェクタからの分割投映像をつなぎ目部分において突き合わせて一枚の投映像を投映するに際し、分割投映像中の映像表示領域の明るさに、映像表示領域の外側部分の黒色表示部の明るさを加算して投映する請求項１記載の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法。
4. 分割投映像領域の明るさを、そのビデオプロジェクタの黒を出力した時の明るさの整数倍とした請求項１から３のいずれかに記載の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法。
5. 分割投映像領域の色合いと明るさを調整可能とした請求項１から４のいずれかに記載の複数のビデオプロジェクタによる映像投映方法。