JP2015039076A - 立体映像データ出力装置および立体映像データ出力方法 - Google Patents

立体映像データ出力装置および立体映像データ出力方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 クロストークの発生を避けた立体映像を表示すること。
【解決手段】 動画像データから第1の左目用画像データと第1の右目用画像データとを生成する生成手段と、第1の左目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数がディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の左目用画像データを生成する第1の縮小手段と、第1の右目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数がディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の右目用画像データを生成する第2の縮小手段と、第2の左目用画像データに基づいた左目用画像フレームデータと、第2の右目用画像データに基づいた右目用画像フレームデータとを交互に出力する出力手段とを具備する。
【選択図】 図3

Description

本発明の実施形態は、立体映像を表示するための立体映像データ出力装置および立体映像データ出力方法に関する。
液晶シャッターを用いたフレーム・シーケンシャル方式で液晶ディスプレイに立体映像を表示する場合、クロストークの発生を避けるために、動画像データのフレームレートの4倍のフレームレートを有する液晶ディスプレイを用いている。
例えば、4倍のフレームレートを有する液晶ディスプレイは高価であり、クロストークの発生を避けつつ、動画像のフレームレートの2倍のフレームレートを有する安価な液晶ディスプレイを用いて立体映像を表示することが望まれている。
特開2010−61105号公報
上述したように、クロストークの発生を避けつつ、動画像データのフレームレートの安価な2倍のフレームレートを有する液晶ディスプレイを用いて立体映像を表示することが望まれている。
本発明の目的は、クロストークの発生を避けた立体映像を表示することが可能な立体映像データ出力装置および立体映像データ出力方法を提供することにある。
実施形態によれば、ディスプレイに出力するための左目用画像フレームデータおよび右目用画像フレームデータを生成する立体映像データ出力装置は、生成手段と、第1の縮小手段と、第2の縮小手段と、出力手段とを具備する。生成手段は、前記ディスプレイのフレームレートの1/2のフレームレートを有する動画像データから第1の左目用画像データと第1の右目用画像データとを生成する。第1の縮小手段は、前記第1の左目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数が前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の左目用画像データを生成する。第2の縮小手段は、前記第1の右目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数が前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の右目用画像データを生成する。出力手段は、前記第2の左目用画像データに基づいた左目用画像フレームデータと、前記第2の右目用画像データに基づいた右目用画像フレームデータとを時分割に出力する。
実施形態の立体映像データ出力装置の外観を示す図。 実施形態の立体映像データ出力装置のシステム構成を示すブロック図。 図2に示す3D処理モジュールとビデオ出力回路との関係を示すブロック図。 図3に示す分割モジュール、左目用画像データ縮小モジュール、右目用画像データ縮小モジュール、枠付加モジュール、および枠付加モジュールの機能を説明するための図。 図2に示す液晶ディスプレイに表示される画像の例を示す図。 図3に示す3D処理モジュール、ビデオ出力回路、制御信号送信部、および液晶ディスプレイによって行われる処理の手順を示すフローチャート。 線順次方式で液晶ディスプレイの画面の上部から下部まで順番に書き替えていく様子とバックライトのオン/オフのタイミングとを示す図。 立体映像を表示するための映像が表示される範囲を示す図。 立体映像を表示するための映像が表示される範囲の算出を説明するための図。
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図1には、実施形態に係る立体映像データ出力装置および3D眼鏡の外観が示されている。このおよび立体映像データ出力装置は、例えば、液晶ディスプレイを有するテレビジョン装置10として実現されている。テレビジョン装置10は、液晶シャッターを用いたフレーム・シーケンシャル方式で立体映像を表示する。
テレビジョン装置10は、左眼用の画像(L)と右眼用の画像(R)がフレーム毎に交互に表示する。なお、左眼用の画像(L)の信号と右眼用の画像(R)の信号は、外部から送られて来るものであっても、また、テレビジョン装置の内部で2D表示用映像信号から擬似的に生成されるものであってもよい。
テレビジョン装置10からは、現在表示されている画像が、右目用画像と左目用画像のどちらであるかを示す制御信号が出力される。制御信号の搬送媒体は、有線、電波あるいは赤外線のいずれであってもよい。シャッターメガネ20は、受信機21を有し、この受信機21は制御信号を受信し、左と右の液晶眼鏡のシャッター動作を制御し表示された左右画像に同期させる。これにより視聴者は、右眼用の画像を右眼で左眼用の画像を左眼で観察し、立体映像を知覚することができる。
図2は、実施形態が適用された装置の一例でありテレビジョン装置10のシステム構成を示すブロック図である。
デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナ222で受信したデジタルテレビジョン放送信号は、入力端子223を介してチューナ224に供給される。このチューナ224は、入力されたデジタルテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。チューナ224から出力された信号は、デコーダ225に供給されて、例えばMPEG(moving picture experts group)2方式によりデコード処理が施された後、セレクタ226に供給される。
またチューナ224の出力は、直接セレクタ226に供給されている。セレクタ226で、映像・音声情報などが分離される。
また、例えばHDMI(High Definition Multimedia Interface)を介して光ディスクあるいは磁気記録媒体再生装置などの外部機器が接続されるデジタル信号用の入力端子233に供給されたデジタルの映像及び音声信号は、そのままセレクタ226に供給される。
セレクタ226は、2種類の入力デジタル映像及び音声信号から1つのペアを選択して、信号処理器234に供給している。この信号処理器234は、入力されたデジタル映像信号からオーディオ情報、ビデオ情報を分離し、所定の信号処理を施している。信号処理としては、オーディオ情報に関しては、オーディオデコード・音質調整・ミックス処理などが任意に行われる。ビデオ情報に関しては、カラー・輝度分離処理、カラー調整処理、画質調整処理などが行われる。
また信号処理器234内には、3D処理モジュール80も含まれる。ビデオ出力回路239では、3D・2Dの切り替えに応じて3D信号出力又は2D信号出力の切り替えが行われる。またビデオ出力回路239は、制御ブロック235からのグラフィック映像、文字・図形・記号・等の映像、ユーザインターフェース映像、番組表の映像などをメイン映像に多重する合成部も含む。
オーディオ情報は、オーディオ出力回路237でアナログ化され、音量、チャンネルバランスなどの調整を受けた後、出力端子238を介してスピーカ装置260に出力される。
ビデオ情報は、ビデオ出力回路239にて、画素の合成処理、走査線数変換など受けたのち、出力端子242を介して液晶ディスプレイ(LCD)270へ出力される。液晶ディスプレイ(LCD)270は、液晶パネル270Aとバックライト270B等を有する。なお、液晶パネル270Aの画素数は1920×1080であり、液晶ディスプレイ270のフレームレートは120Hzである。
このテレビジョン装置10は、各種の受信動作を含む種々の動作を制御ブロック235によって統括的に制御されている。この制御ブロック235は、CPU(central processing unit)等を内蔵したマイクロプロセッサの集合である。制御ブロック235は、操作部247からの操作情報、または、リモートコントローラ280から送信された操作情報がリモコン信号受信部248を取得され、これにより、その操作内容が反映されるように各種ブロックをそれぞれ制御している。
制御ブロック235は、メモリ249を使用している。このメモリ249は、主として、そのCPUが実行する制御プログラムを格納したROM(read only memory)と、該CPUに作業エリアを提供するためのRAM(random access memory)と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを備えている。
チューナ224の出力は、デコーダ225でデコードされベースバンド映像信号に復号され、このベースバンド映像信号は、セレクタ226から信号処理器234に入力する。これによりユーザは、所望の番組を液晶ディスプレイ270で見ることができる。
また選択された番組のストリーム(多数のパケットからなる)は、セレクタ226を介して制御ブロック235に入力される。
図3には、3D処理モジュール80、ビデオ出力回路239の関係を取り出して示している。3D処理モジュール80は、分割モジュール81、左目用画像データ縮小モジュール82L、右目用画像データ縮小モジュール82R、枠付加モジュール83L、枠付加モジュール83R等を備えている。分割モジュール81、左目用画像データ縮小モジュール82L、右目用画像データ縮小モジュール82R、枠付加モジュール83L、枠付加モジュール83Rの機能について図4を参照して説明する。
分割モジュール81は、入力されたサイド・バイ・サイド方式の画素数が映像データに含まれる1920×1080の動画像データ300を分割することによって、左目用画像データ301Lと右目用画像データ301Rとを生成する。分割モジュール81は、左目用画像データ301Lの水平方向の幅を画素補間によって2倍にすることによって左目用画像データ302Lを生成する。また、分割モジュール81は、右目用画像データ301Rの水平方向の幅を画素補間によって2倍にすることによって右目用画像データ302Rを生成する。
左目用画像データ縮小モジュール82Lは、左目用画像データ302Lの画素数を縮小することによって、左目用縮小画像データ303Lを生成する。また、右目用画像データ縮小モジュール82Rは、右目用画像データ302Rの画素数を縮小することによって、右目用縮小画像データ303Rを生成する。左目用画像データ縮小モジュール82Lおよび右目用画像データ縮小モジュール82Rの画像の画素数を縮小することによってクロストークの発生を抑制することが可能になる。
枠付加モジュール83Lは、画素数が1920×1080の背景用の枠データに左目用縮小画像データ303Lを重ねた左目用HD画像データ304Lを生成する。枠付加モジュール83Lは、左目用HD画像データ304Lをビデオ出力回路239に生成する。枠付加モジュール83Rは、前述した背景用の枠データに右目用縮小画像データ303Rを重ねた右目用HD画像データ304Rを生成する。枠付加モジュール83Rは、右目用HD画像データ304Rをビデオ出力回路239に生成する。
ビデオ出力回路239は、左目用HD画像データ304Lと右目用HD画像データ304Rとを時分割で液晶ディスプレイ270に出力する(図5)。また、ビデオ出力回路239は、左目用HD画像データ304Lと右目用HD画像データ304Rの出力に同期して、シャッターメガネの左目シャッターレンズと右目シャッターレンズとの開閉を制御する制御信号を送信するように制御信号送信部250に指示する。
図6のフローチャートを参照して、3D処理モジュール80、ビデオ出力回路239、制御信号送信部250、および液晶ディスプレイ270によって行われる処理の手順を説明する。
フレームレートが60Hzの動画像データ300がセレクタ226から分割モジュール81に入力される(ステップ401)。分割モジュール81は、動画像データ300から第2の左目用画像データ302Lおよび第2の右目用画像データ302Rを生成する(ステップ402)。分割モジュール81は、第2の左目用画像データ302Lを左目用画像データ縮小モジュール82Lに出力し、第2の右目用画像データ302Rを右目用画像データ縮小モジュール82Rに出力する。
左目用画像データ縮小モジュール82Lは、第2の左目用画像データ302Lの画素数を縮小させることによって、左目用縮小画像データ303Lを生成する(ステップ403L)。左目用画像データ縮小モジュール82Lは、左目用縮小画像データ303Lを枠付加モジュール83Lに出力する。枠付加モジュール83Lは、枠データの上に左目用縮小画像データ303Lを重ねた左目用HD画像データ84Lを生成する(ステップ404L)。枠付加モジュール83Lは、左目用HD画像データ84Lをビデオ出力回路239に出力する。
右目用画像データ縮小モジュール82Rは、第2の右目用画像データ302Rの画素数を縮小させることによって、右目用縮小画像データ303Rを生成する(ステップ403R)。右目用画像データ縮小モジュール82Rは、右目用縮小画像データ303Rを枠付加モジュール83Rに出力する。枠付加モジュール83Rは、枠データの上に右目用縮小画像データ303Rを重ねた右目用HD画像データ84Rを生成する(ステップ404R)。枠付加モジュール83Rは、右目用HD画像データ84Rをビデオ出力回路239に出力する。
ビデオ出力回路239は、左目用HD画像データ84Lに基づいた左目用画像フレームデータと左目用HD画像データ84Lに基づいた右目用画像フレームデータとを時分割で液晶ディスプレイ270に出力する(ステップ405)。ビデオ出力回路239は、左目用画像フレームデータまたは右目用画像フレームデータの出力に同期して制御信号送信部250に制御信号を送信するように命令する(ステップ406)。
液晶ディスプレイ270は、左目用画像フレームデータに基づいた左目用画像と右目用画像フレームデータに基づいた右目用画像とを時分割で表示する(ステップ407)。
画像を縮小することによって、クロストークの発生を避けることが可能になる理由を説明する前に、フレームレートが60Hzの動画像データを120Hzで駆動される液晶ディスプレイ270で3次元画像を表示した場合に、クロストークが発生する理由を説明する。
液晶ディスプレイは、水平ライン単位で画像を表示する線順次方式(ホールド表示方式)を採用している。線順次方式では、画面の上から順番に書き換えて行き、次の書き換え時まで同じ表示状態を維持する。
線順次方式で液晶ディスプレイ270の画面の上部から下部まで順番に書き替えていく様子とバックライト270Bのオン/オフのタイミングとを図7に示す。
人間の目には、バックライト270Bがオンの時に映像を見ることが可能になる。バックライト270Bがオンの時、画面の上部501A〜501Eと下部502A〜502Dにおいて、左目用画像と右目用画像とが混じって表示される。このため、120Hzで駆動される表示装置では、クロストークが発生する。
本装置10では、図8に示すように、左目用画像と右目用画像とが混じる領域511、512を除いた領域513に立体画像を表示するための左目用画像と右目画像とが表示されるように、左目用画像データ302Lと右目用画像データ302Rの画素数を縮小して、左目用縮小画像データ303Lおよび右目用縮小画像データ303Rを生成する。左目用画像と右目用画像とが混じらないラインに立体映像を表示するための画像を表示することでクロストークの発生を抑制することが可能になる。
次に、左目用画像と右目用画像とが混じらないラインについて図9を参照して説明する。四角形ABCDにおいて立体画像を表示するための左目用画像または右目用画像が表示される。四角形EADF、四角形BGHCにおいて枠が表示される。
図9において、
pは液晶ディスプレイ270の垂直ラインのピクセル数、
BLは立体画像を表示するための左目用画像または右目用画像の垂直方向のピクセル数、
FはパネルのリフレッシュレートがFの時のフレーム期間(秒)、
BLはバックライト270Bの点灯期間(秒)、
dは、立体画像を表示するための左目用画像または右目用画像を表示する一番下の水平ライン901に画像を表示するためのデータが入力されてからバックライト270Bが点灯されるまでの時間、
a=tF−(td+tBL
である。
三角形EGIおよび三角形DCJは直角三角形であり、三角形EGIの斜辺と三角形DCJの斜辺とが平行なので、三角形EGIと三角形DCJとは相似である。従って、以下の式が計算される。
Figure 2015039076
従って、縮小後の左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)の垂直方向のピクセル数がVBL以下の正整数となるように、左目用画像データ302L(右目用画像データ302R)を縮小すればよい。
例えば、Vpが1080(ピクセル)、フレーム期間t120が8.3msec、パネルのバックライトの点灯期間tBLが2msec、遅延時間tdが2msecの場合、VBLは559.5になる。従って、縮小後の左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)の垂直方向のピクセル数が559以下の正整数となるように、左目用画像データ302L(右目用画像データ302R)を縮小すれば、クロストークの発生を抑制することが可能になる。なお、より大きな映像を液晶ディスプレイ270に標示するために、縮小後の左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)の垂直方向のピクセル数が559.5以下の正整数で最大の559となるように、左目用画像データ302L(右目用画像データ302R)を縮小することが好ましい。
なお、左目用画像データ301L(右目用画像データ301R)のアスペクト比と左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)のアスペクト比とを揃えることが好ましい。アスペクト比を16:9に揃える場合、左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)の垂直方向のピクセル数がVBL1であれば、左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)の水平方向のピクセル数はHa1は、16×VBL1/9である。
なお、制御ブロック235は、リモートコントローラ280の操作によるユーザの指示に応じて、左目用画像データ302Lと右目用画像データ302Rとをビデオ出力回路239に出力するように3D処理モジュール80に指示し、ビデオ出力回路239が左目用画像データ302Lと右目用画像データ302Rとを時分割で液晶ディスプレイ270に出力するようにしても良い。ユーザが、クロストークが発生しても、大画面で映像を見たい場合に有効である。
また、制御ブロック235は、リモートコントローラ280の操作によるユーザの指示に応じて、液晶ディスプレイ270にバックライト270Bの点灯時間の変更を指示し、指示した点灯時間に基づいて新たな垂直ピクセル数VBLを算出し、算出された垂直ピクセル数VBLに基づいた左目用縮小画像データ303L(右目用縮小画像データ303R)の垂直方向のピクセル数を縮小モジュール82L、82Rに指示する。縮小モジュール82L、82Rは、制御ブロック235から指示されたピクセル数となるように第2の左目用画像データ302Lの画素数、第2の右目用画像データ302Rの画素数を縮小する。映像が暗くなってもより大きな映像を見たい場合に有効である。
なお、上記実施形態では、サイド・バイ・サイド方式で左目用画像データと右目用画像データとを動画像データに重畳させていたが、トップ・アンド・ボトム方式やシーケンシャルフレーム方式で左目用画像データと右目用画像データとを動画像データに重畳させても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…テレビジョン装置,21…受信機,80…3D処理モジュール,81…分割モジュール,82L…左目用画像データ縮小モジュール,82R…右目用画像データ縮小モジュール,83L…枠付加モジュール,83R…枠付加モジュール。

Claims (9)

  1. ディスプレイに出力するための左目用画像フレームデータおよび右目用画像フレームデータを生成する立体映像データ出力装置であって、
    前記ディスプレイのフレームレートの1/2のフレームレートを有する動画像データから第1の左目用画像データと第1の右目用画像データとを生成する生成手段と、
    前記第1の左目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数が前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の左目用画像データを生成する第1の縮小手段と、
    前記第1の右目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数が前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の右目用画像データを生成する第2の縮小手段と、
    前記第2の左目用画像データに基づいた左目用画像フレームデータと、前記第2の右目用画像データに基づいた右目用画像フレームデータとを交互に出力する出力手段と
    を具備する立体映像データ出力装置。
  2. 枠データに前記第2の左目用画像データを重ねた第3の左目用画像データを生成する第1の枠付加手段と、
    前記枠データに前記第2の右目用画像データを重ねた第3の右目用画像データを生成する第2の枠付加手段とを更に具備し、
    前記出力手段は、前記第3の左目用画像データに基づいた左目用画像フレームデータを出力し、
    前記出力手段は、前記第3の右目用画像データに基づいた前記右目用画像フレームデータを出力する、
    請求項1に記載の立体映像データ出力装置。
  3. 前記第1の縮小手段は、前記第1の左目用画像データのアスペクト比と前記第2の左目用画像データのアスペクト比とが同じになるように前記第2の左目用画像データの画素数を縮小し、
    前記第2の縮小手段は、前記第1の右目用画像データのアスペクト比と前記第2の右目用画像データのアスペクト比とが同じになるように前記第2の右目用画像データの画素数を縮小する
    請求項1に記載の立体映像データ出力装置。
  4. 前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数がVp、前記ディスプレイの1フレームの期間がtF、前記ディスプレイに設けられたライトの点灯期間がtL、前記ディスプレイに、前記左目用画像フレームデータ内の前記第2の左目用画像データの垂直方向の一番下の画像データを含むデータが前記ディスプレイに入力されてから前記ライトが点灯するまでの時間および前記右目用画像フレームデータ内の前記第2の右目用画像データの垂直方向の一番下の画像データを含むデータが前記ディスプレイに入力されてから前記ライトが点灯するまでの時間がtdの場合、
    前記第1の縮小手段は、前記第2の左目用画像データの垂直方向のピクセル数が
    Figure 2015039076
    以下の正整数となるように前記第1の左目用画像データの画素数を縮小し、
    前記第2の縮小手段は、前記第2の右目用画像データの垂直方向のピクセル数が前記VBL以下の正整数となるように前記第1の右目用画像データの画素数を縮小する
    請求項1に記載の立体映像データ出力装置。
  5. 前記第1の縮小手段は、前記第2の左目用画像データの垂直方向のピクセル数が前記VBL以下の正整数の内で最も大きい整数となるように前記第1の左目用画像データの画素数を縮小し、
    前記第2の縮小手段は、前記第2の右目用画像データの垂直方向のピクセル数が前記VBL以下の正整数の内で最も大きい整数となるように前記第1の右目用画像データの画素数を縮小する、
    請求項4に記載の立体映像データ出力装置。
  6. 前記ライトの点灯時間の変更を指示し、前記指示した点灯時間に基づいて新たなVBLを算出し、前記新たなVBLに基づいたピクセル数を前記第1の縮小手段に指示および前記第2の縮小手段に指示する制御手段を更に具備し、
    前記第1の縮小手段は、前記第2の左目用画像データの垂直方向のピクセル数が前記制御手段から指示されたピクセル数となるように前記第1の左目用画像データの画素数を縮小し、
    前記第2の縮小手段は、前記第2の右目用画像データの垂直方向のピクセル数が前記制御手段から指示されたピクセル数となるように前記第1の右目用画像データの画素数を縮小する、
    請求項4に記載の立体映像データ出力装置。
  7. 前記第1の左目用画像データと前記第1の右目用画像データとの交互の出力と、
    前記左目用画像フレームデータと前記右目用画像フレームデータとの交互の出力とを切り替える切り替え手段を更に具備する請求項1に記載の立体映像データ出力装置。
  8. 左目用画像フレームデータおよび右目用画像フレームデータを生成する立体映像データ出力装置であって、
    入力された動画像データから第1の左目用画像データと第1の右目用画像データとを生成する生成手段と、
    前記第1の左目用画像データの画素数を縮小することによって第2の左目用画像データを生成する第1の縮小手段と、
    前記第1の右目用画像データの画素数を縮小することによって第2の右目用画像データを生成する第2の縮小手段と、
    前記第2の左目用画像データに基づいた左目用画像フレームデータと、前記第2の右目用画像データに基づいた右目用画像フレームデータとを出力する出力手段と
    を具備する立体映像データ出力装置。
  9. ディスプレイに出力するための前記左目用画像フレームデータおよび前記右目用画像フレームデータを生成する立体映像データ出力方法であって、
    コンテンツから第1の左目用画像データと第1の右目用画像データとを生成し、
    前記第1の左目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数が前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の左目用画像データを生成し、
    前記第1の右目用画像データの画素数を縮小することによって、垂直方向のピクセル数が前記ディスプレイの垂直ラインのピクセル数より小さい第2の右目用画像データを生成し、
    前記第2の左目用画像データに基づいた左目用画像フレームデータと、前記第2の右目用画像データに基づいた右目用画像フレームデータとを交互に出力する
    立体映像データ出力方法。
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