JP3945186B2 - Video display system and video program - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像表示システム及び映像プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像表示システムの一種として、鑑賞者に高い没入感を与え得る高没入感映像システムが知られている。
【０００３】
この高没入感映像システムは、半径３ｍ〜１０ｍ程度で、水平視野角１５０°程度の球面や円柱面の一部からなる凹面形状のスクリーンや、複数の平面スクリーンを凹面形状に設けたスクリーン（以下、これらのスクリーンをカーブスクリーンという）に映像を投影する構成により、数十名の鑑賞者に映像を鑑賞させる際に、高い没入感を与えるものである。ここで、高没入感は、鑑賞者がスクリーンを見込む角度である映像視野角Γが標準的な視聴位置において従来４５°程度であった単一の平面スクリーンに代えて、９０°以上の広い映像視野角Γが得られるカーブスクリーンを用いることにより作成される。なお、「鑑賞」の語は、「視聴」と読み替えてもよい。
【０００４】
この種の高没入感映像システムは、マルチプロジェクション方式及び広角投影方式がある。
【０００５】
マルチプロジェクション方式は、ＶＲ(Virtual Reality: 仮想現実感)技術で一般的に用いられる方式であり、複数の投影装置の表示領域毎に映像を生成・出力し、各映像が連続になるように画像処理を行なう方法や、カーブスクリーン上で各映像を光学的に合成する構成により、カーブスクリーンのスクリーン中心角βと等しい画角の映像を表示するものである。
広角投影方式は、ＩＭＡＸ（登録商標）などの大型フィルム系方式として知られており、広角レンズによって一度にカーブスクリーンのスクリーン中心角βと等しい画角で映像を撮影し、フィルム上に記録された映像を投影するものである。
【０００６】
いずれの方式にしても、高没入感映像システムは、高没入感を与えるように、歪みの無い正確な映像を表示することが求められる。係る観点から、高没入感映像システムは、図７に一例を示すように、複数列に配置された複数の客席１と、各客席１よりも前方に配置された凹面形状のカーブスクリーン２と、客席１の上方に配置された３台の投影装置３を示す平面図上において、「スクリーン中心Ｇ」と「映像中心Ｉ」とを一致させるように設計される。なお、スクリーン中心Ｇ、映像中心Ｉはプロジェクタの光学中心とは無関係であり、従って、この場合、投影装置３の台数及び配置は任意であり、極端な例（リア・プロジェクタ）では、カーブスクリーン２の裏側から客席１の方向に向けてカーブスクリーン２上に投影する配置も可能である。
【０００７】
ここで、「スクリーン中心Ｇ」とは、スクリーンの弧に対する幾何学的な中心点（曲率中心Ｇともいう）である。スクリーン中心Ｇでは、例えば球面の一部をなすカーブスクリーン（スフェリカル・スクリーン）の場合、スクリーン中心Ｇからスクリーン表面までの距離がカーブスクリーンの全域において等しいため、カーブスクリーンに投影された映像が歪みのない正確な映像として鑑賞される。但し、鑑賞者がスクリーン中心Ｇから前後に離れるほど、図８に示すように、鑑賞されるカーブスクリーン２の周辺の映像の歪みが顕著になる。
【０００８】
なお、カーブスクリーン２は、円柱面や球面の一部から構成されることもあるし、複数枚の平面スクリーンにより近似して凹面形状として構成されることもある。
【０００９】
次に、「映像中心Ｉ」について説明する。ＶＲ技術の場合、カーブスクリーン２に投影する映像は、次の（ａ）〜（ｃ）に示す手順に従い、映像生成装置により作成される。
（ａ）図９に示すように、カーブスクリーン（曲面）２を複数枚の平面から構成される仮想平面スクリーン（多角形平面）２ｘで近似する。ただし、後述するマルチフラットスクリーンの場合は、各々のフラットスクリーンがそのまま仮想平面スクリーンに対応するため、近似は不要である。なお、多角形平面とは、ここでは、水平方向又は垂直方向のいずれか、あるいはその両方に一定のスクリーン角度をもって連続的に配置したスクリーンを言う。
（ｂ）現実世界での写真撮影と同様に、図１０に示すように、映像生成装置において仮想空間内に仮想カメラ（視点）Ｉｘを設定し、その位置、方向および画角の設定に基づいて、各仮想平面スクリーン２ｘに映像を投影する、いわゆる透視投影変換を実行する。なお、透視投影変換については、例えば文献「安生 健一他 著、コンピュータグラフィックス＜技術系ＣＧ標準テキストブック＞、財団法人 画像情報教育振興協会、ｐ．１０３−ｐ．１１５、１９９５年」に詳しい。
【００１０】
（ｃ）図１１に示すように、近似された各仮想平面スクリーン２ｘに並べて表示される各映像を連続した映像にするように、フレームバッファなどの画像処理装置や投影装置（例えば、プロジェクタ）の映像補正機能により、各映像のつなぎ目部分を補正してカーブスクリーン２に投影する。なお、カーブスクリーン２を用いず、複数枚の平面スクリーンを用いる場合には、投影変換によって得られた図９に示す映像を補正せずにそのまま平面スクリーンに投影すればよい。
【００１１】
実際のカーブスクリーン２と映像中心Ｉとの位置関係は、図１２に示すように、複数枚の仮想平面スクリーン２ｘと仮想カメラＩｘとの位置関係に対応する。すなわち、実際のカーブスクリーン２は、仮想空間内の複数枚の仮想平面スクリーン２ｘに対応し、実際の映像中心Ｉは、仮想空間内の仮想カメラＩｘに対応する。なお、映像中心Ｉは、映像生成装置に設定する視点（仮想カメラＩｘ）の座標値を変更（操作）することで、任意の位置に設定が可能である。
【００１２】
このようにしてカーブスクリーン２に投影された映像は、映像生成装置に設定した映像画角αと等しい画角の映像になる。
【００１３】
また、この時、映像中心Ｉからカーブスクリーン２に投影された映像を鑑賞した場合、映像画角αと等しい映像視野角Γが得られ、望遠効果や広角効果のない正確な映像として鑑賞される。
【００１４】
一方、図１３に示すように、鑑賞者が映像中心Ｉから複数枚からなる仮想平面スクリーン２ｘの中心線上で離れるほど、前述のスクリーン中心Ｇからのズレに基づく映像の歪み、及び鑑賞者の映像視野角Γと映像画角αとの不一致による望遠・広角効果が顕著になる。
【００１５】
これは、現実世界での写真撮影において、広角レンズで撮影された写真を鑑賞した場合に知覚する歪みと同じ理由による。
【００１６】
さて高没入感映像システムは、鑑賞者が十分に高い没入感を得ることができる最適視聴領域、いわゆるスイートスポットを有することが必要である。スイートスポットとしては、（ｉ）スクリーン全体で湾曲した歪み等の無い映像を得ること、（ｉｉ）映像生成装置に設定した映像画角αと等しい視野角で鑑賞できること、といった２つの条件（ｉ），（ｉｉ）が求められている。
【００１７】
各条件（ｉ），（ｉｉ）は、夫々スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉの条件に等しいため、２つを同時に満たす視聴領域は、スクリーン中心Ｇ且つ映像中心Ｉとなる。
【００１８】
従って、図１４に示すように、スクリーン中心Ｇに映像中心Ｉを一致させることにより、理想的なスイートスポットを得ている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上のような高没入感映像システムでは、複数の客席１を設ける場合、鑑賞者の映像視野角Γがカーブスクリーン２のスクリーン中心角βを大幅に上回ることを避ける観点から、客席１がスイートスポットの後方に拡張される。
【００２０】
この場合、後方の客席１からの鑑賞は、図８及び図１３に示したように、映像の正確さと、没入感とが共に劣化する。ここで、映像視野角Γは、鑑賞者が任意の位置からカーブスクリーン２（映像）を見込む角度とする。
映像の正確さの劣化は、鑑賞者がスクリーン中心Ｇから離れた場合に、鑑賞者とカーブスクリーン２上の各部との間の光学的距離が各部毎に異なる点と、鑑賞者が映像中心Ｉから離れた場合に、映像生成装置に設定した映像画角αに対して鑑賞者の映像視野角Γが不一致となる点と、の両者が複合された原因と考えられる。
【００２１】
没入感の劣化は、鑑賞者がカーブスクリーン２から離れることにより、鑑賞者の映像視野角Γが小さくなることが原因と考えられる。
【００２２】
すなわち、従来の高没入感映像システムでは、後方の客席１からの鑑賞には不向きなものになってしまう。
【００２３】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示し得る映像表示システム及び映像プログラムを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、複数列に配置された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーンと、前記スクリーンに映像を投影するための投影装置とを備えた映像表示システムであって、前記映像の視点位置に相当する映像中心Ｉと、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇとを互いに分離し、前記映像中心Ｉを前記スクリーン中心Ｇよりも前方に設け、前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒは、前記各客席のうちの最前列中央の客席と前記スクリーンとの間の距離よりも大きい値であり、前記スクリーン中心Ｇは、前記各客席のうち、半分よりも後方の客席又は客席近傍に位置する映像表示システムである。
【００２５】
ここで、前記映像の視点位置に相当する映像中心Ｉと、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇとを互いに分離したことにより、映像中心Ｉによるスイートスポットとスクリーン中心Ｇによるスイートスポットとが分離されて全体のスイートスポットが拡大されるので、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示することができる。
【００２７】
また、前記映像中心Ｉを前記スクリーン中心Ｇよりも前方に設けたことにより、映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇの前後関係が規定されるので、前述した作用を容易且つ確実に奏することができる。すなわち、映像歪みが少なく映像視野角Γの大きい領域（スクリーン中心Ｇよりも前方領域）且つ、映像視野角Γが映像画角αを越えない領域（映像中心Ｉよりも後方領域）に客席を配置できることから、容易且つ確実にスイートスポットを拡大することができる。
【００２９】
また、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒとしては、前記各客席のうちの最前列中央の客席と前記スクリーンとの間の距離よりも大きい値であることにより、最前列中央の客席（映像中心Ｉ）よりも後方にスクリーン中心Ｇが配置される。すなわち、後方の客席からの鑑賞者の映像視野角Γがスクリーン中心角βと同等になるので、後方の客席でも映像が劣化せず、スイートスポットが拡大される。よって、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示することができる。
【００３０】
また、前記スクリーン中心Ｇとしては、前記各客席のうち、半分よりも後方の客席又は客席近傍に位置するため、広いスイートスポットを得る観点から好ましい。
【００３１】
さらに、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する映像表示システムにおいて、前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、及び前記スクリーン半径Ｒは下記式の関係にしてもよい。
【００３２】
【数２】
これにより、請求項１に対応する作用を、より一層、容易且つ確実に奏することができる。また、請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に記載の映像表示システムに使用され、前記映像表示システムのコンピュータを、前記投影装置を介して前記スクリーンに所定の映像画角αの映像を表示させるための表示処理手段として機能させるための映像プログラムであって、前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角βに対し、前記映像画角αが、より大きい値（β＜α）で記述された映像プログラムである。
【００３４】
これにより、請求項１〜２の各発明に対応する作用を容易且つ確実に奏することができる。なお、映像プログラムに代えて、映像フィルムを用いてもよい。但し、β＜αの条件は、映像フィルムでも同様である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明するが、その前に本発明の原理について述べる。
本発明の原理は、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉとを必ずしも一致させず、且つスクリーン中心Ｇを映像中心Ｉよりも後方に配置する構成により、スイートスポット（最適視聴領域）を拡大して、映像中心Ｉより後方の客席からの鑑賞にも好適とした高没入感映像を表示できる技術を提供することにある。
【００３６】
ここで、映像中心Ｉは、図５に示すように、例えば客席最前列に配置されてもよく、また、スクリーン中心Ｇは、客席最後列に配置されてもよい。さらに、映像生成装置に設定される複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体のスクリーン中心角を「各々の仮想平面スクリーン２ｘの垂線が交わる点を中心とし、その点から複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体を見込む水平角」と定義したとき、この複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体のスクリーン中心角は、分離された映像中心Ｉから実際のカーブスクリーン２ｒを見込む角度に設定される。
【００３７】
従って、カーブスクリーン２には、映像生成装置に設定される複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体の画角と等しい画角の映像が投影される。
【００３８】
なお、本発明に用いられるカーブスクリーン２ｒは、カーブスクリーン２のスクリーン中心Ｇより後方にスクリーン中心Ｇを配置した関係から、スクリーン中心Ｇとカーブスクリーン２ｒとの間の距離を示すスクリーン半径Ｒ（単位：メートル）が従来よりも大きい値となるために曲率（１／Ｒ）が減少されている。このため、従来よりもフォーカスが改善されることから、高没入感映像システムの画質を向上し得るものとなる。さらに、本発明に用いられるカーブスクリーン２ｒは、従来のカーブスクリーン２の曲率よりも小さい曲率のため、従来よりも設置スペースを節約できる。
【００３９】
なお、本発明に用いられるカーブスクリーンとしては、曲面と平面との組合せをも考慮すると非常に多くの種類が可能であるが、ここでは次の［１］〜［４］の４種類についてのみ述べる。
［１］シリンドリカル・カーブスクリーン（円柱面型スクリーン）
［２］スフェリカル・カーブスクリーン（球面型スクリーン）
［３］マルチ・フラットスクリーン（多面型平面スクリーン）
［４］エリプティカル・カーブスクリーン（楕円柱面型スクリーン）
以下、これらのスクリーンについて詳細に述べる。
［１］シリンドリカル・カーブスクリーン（円柱面型スクリーン）
スフェリカル・カーブスクリーンとは、次の（１ａ）〜（１ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。
（１ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからスクリーンまでの水平距離を示し、且つ一定の値である（Ｒ＝const.）。
【００４０】
（１ｂ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからスクリーンを水平に見込む水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００４１】
（１ｃ）スクリーン幅Ｓは、スクリーンの両端間の直線距離を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００４２】
［２］スフェリカル・カーブスクリーン（球面型スクリーン）
スフェリカル・カーブスクリーンとは、次の（２ａ）〜（２ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。
（２ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからスクリーンまでの距離を示し、且つ一定の値である。
【００４３】
（２ｂ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示し、且つ見上げる／見下げる角度に無関係に一定の値である。
【００４４】
（２ｃ）スクリーン幅Ｓは、スクリーン中央部の両端間の直線距離を示す。
【００４５】
［３］マルチ・フラットスクリーン（多面型平面スクリーン）
マルチ・フラットスクリーンとは、複数枚のフラット（平面）スクリーンを水平方向又は垂直方向のいずれか、又はその両方向に一定のスクリーン角度をもって連続的に配置した構成を有し、次の（３ａ）〜（３ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるフラットスクリーン群である。
（３ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇから各フラットスクリーンの中央までの距離を示し、且つ全てが互いに同一の値である。
【００４６】
（３ｂ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからフラットスクリーン群全体を水平に見込む水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００４７】
（３ｃ）スクリーン幅Ｓは、半径Ｒ、中心角βの円弧（マルチ・フラットスクリーンの近似円弧）の両端点間の直線距離を示す。
【００４８】
なお、このようなマルチ・フラットスクリーンは、図６に示すように、各平面スクリーンの法線間に角度をもたせて配置したスクリーンであり、例えば、映像視野角４０°の３枚の平面スクリーン２ｐ1〜２ｐ3を組合せると、１２０°の映像視野角をもつスクリーンとなる。また、投影変換により得られた図９に示す映像は、補正せずにそのまま各平面スクリーンに投影される。
【００４９】
また、マルチ・フラットスクリーンでは、Ｒ，Ｓ，βが近似円弧により算出される。このため、平面スクリーンの水平方向の構成面数ｍは、Ｒ，Ｓ，βとは無関係であり、他のパラメータから算出すべきでなく、設計者により予め入力される必要がある。また、この構成面数ｍが入力されると、マルチ・フラットスクリーンでは、近似円弧で算出したスクリーン幅Ｓに基づき、実際のスクリーン幅Ｓ’が次式のように算出可能となる。
【００５０】
【数３】
［４］エリプティカル・カーブスクリーン（楕円柱面型スクリーン）
エリプティカル・カーブスクリーンとは、２つの楕円焦点によって定まる楕円の弧を導線とする柱面の一部によって構成され、次の（４ａ）〜（４ｄ）に示すｃ，Ｒ，β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。
（４ａ）パラメータｃは、スクリーン中心Ｇと２つの楕円焦点が同一直線上にあるとき、スクリーン中心Ｇから２つの楕円焦点までの各々の距離が等しい場合に、スクリーン中心Ｇと楕円焦点までの距離を示す値である。
【００５２】
（４ｂ）曲率半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからスクリーン中央までの距離を示す値であり、例えば次式のように表される。
Ｒ＝{ａ2cos2β＋ｂ2sin2β}1/2
但し、ａ，ｂは各々楕円の長軸２ａ、短軸２ｂより求まる値である。
【００５３】
（４ｃ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからスクリーンを水平に見込む水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００５４】
（４ｄ）スクリーン幅Ｓは、半径Ｒ、中心角βの円弧（エリプティカル・カーブスクリーンの近似円弧）の両端点間の距離を示す。
【００５５】
なお、エリプティカル・カーブスクリーンは、パラメータｃが大きくなるに従い、近似円弧との誤差が大きくなる。このため、エリプティカル・カーブスクリーンでは、実際のスクリーン幅Ｓ’が次式のように、Ｒ，β，ｃの関係式で示される。
【００５６】
【数４】
さて以上のような本発明の原理に基づいて、以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る映像表示システムの平面構成を示す模式図であり、従来の図面と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。
【００５８】
すなわち、この映像表示システムは、広いスイートスポット（最適視聴領域）を備えた高没入感映像システムであり、具体的には、従来のカーブスクリーン２の曲率半径よりも小さい曲率半径Ｒを有するカーブスクリーン２ｒを備えている。
【００５９】
このように、本実施形態の映像表示システムは、幾何学的な寸法及び角度が重要なものであり、具体的には、必要な５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）が以下のように規定されたものとなっている。
ここで、Ｒは、図１に示すように、カーブスクリーン２ｒの幾何学的な半径（以下、スクリーン半径Ｒという）を意味している。スクリーン半径Ｒは、各客席１のうちの最前列中央の客席１とカーブスクリーン２ｒとの間の距離よりも大きい値である。
Ｓは、カーブスクリーン２ｒの両端ｅ１，ｅ２間の直線距離（以下、スクリーン幅Ｓという）を意味している。
【００６０】
Ｗは、図２に示すように、映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの間の距離（以下、オフセットＷという）を意味している。すなわち、映像中心Ｉは最前列でなくてもよい。同様に、スクリーン中心Ｇも最後列でなくてもよい。但し、スクリーン中心Ｇは、各客席のうち、最前列の客席よりも後方の客席又は客席近傍に位置することが必要である。なお、広いスイートスポットを得る観点からすると、スクリーン中心Ｇは、各客席のうち、半分よりも後方の客席又は客席近傍に位置することが好ましい。一方、映像中心Ｉは、スクリーン中心Ｇよりも前方であることが必要である。また、映像中心Ｉと投影装置の光学的中心やその配置とは無関係であり、リア・プロジェクタで例示した通り、投影装置の台数及び配置は任意である。
【００６１】
また、各客席１は、後方の席ほど高い位置に設けることが好ましく、最前列の席に座った鑑賞者の視点がカーブスクリーン２ｒの高さの半分以上の位置にあることが好ましい（全ての鑑賞者が、カーブスクリーン２ｒの中心部を正面に見るか又は見下ろす方が好ましく、見上げることは好ましくない）。
【００６２】
αは、スクリーンに投影される映像の水平方向の画角であり、映像中心Ｉからカーブスクリーン２ｒを見込む水平方向の角度にセットしてある。詳しくは、αは、コンテンツで決めた投影変換のパラメータで一意に決定されており、鑑賞者の位置には無関係である。すなわち、どこから鑑賞してもカーブスクリーン２ｒに投影された映像の映像画角αは一定である。
【００６３】
βは、スクリーン中心Ｇにおける水平方向のスクリーン中心角βを意味しており、β＜αの関係にある。なお、鑑賞者の映像視野角Γとの関係は、スクリーン中心Ｇが最後列で映像中心Ｉが最前列にあり、且つ鑑賞者が直線ＧＩ上で最後列から最前列のいずれかの客席に座る場合、β≦Γ≦α （β＜α）となる。従来は、β＝αの関係にあり、常にΓ≦α，βである。
【００６４】
ここで、各パラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）は、最適値や推奨値を用いない場合、次の（１）式〜（５）式によって示される。
【００６５】
【数５】
次に、推奨値について述べる。
映像画角αの推奨値：９０°≦α≦１６０°の範囲内の値は、一般に没入感が得られるとされる映像視野角１１０°に約２０％のマージンを設けた９０°を下限とし、人間の一度に知覚可能な視野角１６０°を上限としたことによる。
【００６７】
スクリーン中心角βの推奨値：９０°≦βの範囲内の値は、αと同様、一般に没入感が得られるとされる映像視野角１１０°に約２０％のマージンを設けた９０°を下限としたことによる。また、β≦１４４°の範囲内の値は、映像画角αの上限の９０％を上限と仮定し、スクリーン中心角βの上限を１４４°としたことによる。
【００６８】
なお、推奨値は、個別に設定する場合に限らず、例えば（α，β）＝（１２０°，９５°）のように、複数のパラメータの組として設定してもよい。
オフセットＷとスクリーン半径Ｒとの関係は、次式のように、αとβをパラメータとした関係式で表される。
【００６９】
【数６】
ここで、スクリーン中心角βを最小の９０°とすると、係数ａは次の値を取る。
・映像画角αが最大の１６０°のとき：ａ＝０．５８
・映像画角αが推奨の１２０°のとき：ａ＝０．３０
すなわち、スクリーン中心角β及び映像画角αを推奨値内に収め、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉとの間に生じる映像品質差を抑制するために、関係式Ｗ＝ａＲの係数ａをａ≦０．５８とし、好ましくはａ＝０．３とした。
なお、各式は適宜、数学的に等価な式あるいは近似した式に変形して用いてもよい。
【００７１】
また、本実施形態に係る映像表示システムは、映像フィルムを上映する場合と、コンピュータと映像プログラムを用いる場合とのいずれとして実現してもよい。
なお、後者の場合、コンピュータは、映像プログラムが記憶媒体又はネットワークから予めインストールされた構成となる。また、映像プログラムは、映像表示システムのコンピュータを、投影装置を介してカーブスクリーンに所定の映像画角αの映像を表示させるための表示処理手段として機能させるためのプログラムであり、映像画角αがスクリーン中心角βよりも大きい値（β＜α）で記述された構成となる。
【００７２】
次に、以上のように構成された映像表示システムの作用を、スイートスポットの拡大、画質の向上、及び設置スペースの有効化、の順に説明する。なお、各説明は、この映像表示システムが、客席１前方に配置されたカーブスクリーン２ｒに対し、投影装置３から映像を投影する基本的な作用を有する上での更なる作用として述べている。
【００７３】
（スイートスポットの拡大）
カーブスクリーン２，２ｒでは、図８に示したように、鑑賞者がスクリーン中心Ｇからスクリーン２，２ｒの中心線上で前後に移動する場合、前方への移動の方が後方への移動に比べて映像歪みが少なく、映像視野角Γが増加する傾向にある。
【００７４】
そこで、本実施形態では、図３の下段左に示すように、スクリーン中心Ｇを後方の客席に定めたので、スクリーン中心Ｇより前方の鑑賞者は、わずかな映像歪みを視認するものの、映像視野角Γの増加により高い没入感を得ることができる。
【００７５】
一方、鑑賞者が映像中心Ｉからスクリーンの中心線上で前後に移動する場合、図１３に示したように、映像画角αと鑑賞者の映像視野角Γが一致しないことによる望遠効果や広角効果が生じる。
【００７６】
実際に鑑賞者が知覚する映像歪みは、スクリーン中心Ｇからのズレ及び映像中心Ｉからのズレを複合した結果である。従来では、図３の上段右に示すように、スクリーン中心Ｇ且つ映像中心Ｉであるスイートスポットから移動すると、両中心Ｇ，Ｉから同時に離れることによる映像歪みと望遠・広角効果によって画質が大きく劣化する。
【００７７】
一方、本実施形態では、図３の下段右に示すように、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉを分離し、映像歪みが少なく映像視野角Γの大きい領域（スクリーン中心Ｇよりも前方領域）且つ、映像視野角Γが映像画角αを越えない領域（映像中心Ｉよりも後方領域）に客席を配置するようにしたので、夫々の中心Ｇ，Ｉから同時に離れることによる映像の劣化が分散され、高没入感映像システムが、従来よりも拡大されたスイートスポット（最適視聴領域）を有するものとなる。
【００７８】
補足すると、従来のスイートスポットは、両中心Ｇ，Ｉと一致する１つの客席（α＝β＝Γとなる映像視野角Γの席）であるのに対し、本発明のスイートスポットは、両中心Ｇ，Ｉの間の複数の客席（β≦Γ≦α （β＜α）となる映像視野角Γの席）に拡大されたものとなる。
【００７９】
なお、このスイートスポットの拡大効果に至るまでの説明は、次のように要約してもよい。
・映像中心Ｉからのズレによる影響により、望遠・広角効果が発生する。
・映像中心Ｉよりも後方の領域で視聴した場合、広角効果が発生するものの、スクリーン中心Ｇよりも後方で視聴した場合のような著しい映像の歪みは発生しない。
・スクリーン中心Ｇよりも前方の領域では、スクリーン中心Ｇよりも後方の領域に比して映像歪みが小さく、また、広い映像視野角Γを確保できる。
・これらにより、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉに挟まれた領域は、それぞれの中心Ｇ，Ｉから離れることによって生じる映像の劣化が少ない方の領域に属し、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉから同時に離れることによる映像の劣化が分散される。
・従って、本発明に係る高没入感映像システムは、従来よりも拡大されたスイートスポットを有するものになる。なお、このスイートスポットは、前方の映像中心Ｉに対してスクリーン中心Ｇが後方に離れるに従い、広くなる傾向にある。従って、スクリーン中心Ｇを各客席のうちの半分よりも後方の客席近傍に配置すると、より後方の客席にまでスイートスポットを拡大することができる。
【００８０】
（画質の向上）
図４（ａ）に示すように、従来のカーブスクリーン２は、映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとが同一であるため、短いスクリーン半径Ｒに起因して曲率（１／Ｒ）が大きいので、スクリーン中央部とスクリーン周辺部の光学的距離差が生じ、スクリーン全域を投影装置の被写界深度内に収めることが困難である。
【００８１】
一方、図４（ｂ）に示すように、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、客席後方にスクリーン中心Ｇを配置することからスクリーン半径Ｒが大きくなるので、従来と比べて曲率が減少され、スクリーン全域が投影装置の被写界深度内に収まる。
【００８２】
このため、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、被写界深度の問題が解決され、従来と比べてフォーカスが改善されるため、高没入感映像システムを従来よりも高い画質で表示可能なものにできる。
【００８３】
（設置スペースの有効化）
従来のカーブスクリーン２は、曲率が大きいので、スクリーン後部に広いデッドスペースが生じ、設置スペースを有効利用する観点から効率が悪い。
【００８４】
一方、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、従来と比べて曲率が減少されるため、従来よりも設置スペースを有効に利用することが可能なものとなる。
【００８５】
（本実施形態の効果）
上述したように本実施形態によれば、スクリーン中心Ｇの前方に映像中心Ｉが配置されることにより、スイートスポットが拡大され、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像システムを実現させることができる。
【００８６】
また、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、客席後方にスクリーン中心Ｇを配置した関係から、従来よりも大きいスクリーン半径Ｒとなるために曲率（１／Ｒ）が減少されている。このため、従来よりもフォーカスが改善されることから、高没入感映像システムの画質を向上させることができる。
【００８７】
さらに、カーブスクリーン２ｒは、小さい曲率のため、従来よりも設置スペースを節約してその有効利用を図ることができる。
【００８８】
（他の変形例）
なお、上記各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【００８９】
なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成用件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【００９０】
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、映像中心Ｉによるスイートスポットとスクリーン中心Ｇによるスイートスポットとが分離されて全体のスイートスポットが拡大されるので、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示できる映像表示システムを提供できる。
【００９２】
また、請求項１に対応する発明は、映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇの前後関係が規定されるので、前述した効果を容易且つ確実に奏することができる。
【００９３】
さらに、請求項１の発明は、最前列中央の客席（映像中心Ｉ）よりも後方にスクリーン中心Ｇが配置されるため、後方の客席でも映像が劣化せず、スイートスポットが拡大されるので、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示できる映像表示システムを提供できる。
【００９４】
また、請求項１の発明は、スクリーン中心Ｇの条件を定めたことにより、広いスイートスポットを得る観点から好ましい。
【００９５】
さらに、請求項２の発明は、β、Ｓ、Ｒに関する数式を定めたので、請求項１の効果を、より一層、容易且つ確実に奏することができる。
【００９６】
また、請求項３の発明は、映像プログラムの条件を定めたので、請求項１〜２のうちの引用する請求項の効果を容易且つ確実に奏することができる映像プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る映像表示システムの平面構成を示す模式図
【図２】同実施形態におけるオフセットＷを説明するための模式図
【図３】同実施形態におけるスイートスポットの拡大効果を従来と比較して示す模式図
【図４】同実施形態における曲率の減少に伴うフォーカスの改善を説明するための模式図
【図５】本発明に係る映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係を示す模式図
【図６】本発明により設計可能なマルチ・フラットスクリーンを説明するための模式図
【図７】従来の映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係を示す模式図
【図８】一般的なスクリーン中心Ｇからの移動に関し、映像視野角と映像歪みの変化を説明するための模式図
【図９】一般的な仮想平面スクリーン群によるカーブスクリーンの近似を説明するための模式図
【図１０】一般的な透視投影変換を説明するための模式図
【図１１】一般的な各仮想平面スクリーンに表示される映像の一例を示す模式図
【図１２】一般的な透視投影変換の際の位置関係を説明するための模式図
【図１３】一般的な映像中心Ｉからの移動に関し、映像視野角と映像歪みの変化を説明するための模式図
【図１４】従来の映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係を示す模式図
【符号の説明】
１…客席
２，２ｒ…カーブスクリーン
３…投影装置
Ｒ…スクリーン半径
Ｓ…スクリーン幅
Ｗ…オフセット
α…映像画角
β…スクリーン中心角
Ｉ…映像中心
Ｉｘ…仮想カメラ
Ｇ…スクリーン中心
ｅ１，ｅ２…カーブスクリーンの端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a video display system and a video program.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a kind of video display system, a highly immersive video system that can give a viewer a high immersive feeling is known.
[0003]
This highly immersive video system has a radius of about 3 m to 10 m and a concave screen formed of a spherical surface or a part of a cylindrical surface with a horizontal viewing angle of about 150 °, or a screen (hereinafter referred to as a concave surface) provided with a plurality of flat screens. These screens are referred to as curved screens), which gives a high immersive feeling when dozens of viewers appreciate the images. Here, the high immersive feeling is a wide image of 90 ° or more in place of a single flat screen whose image viewing angle Γ, which is an angle at which the viewer looks at the screen, is about 45 ° in the standard viewing position. It is created by using a curve screen that provides a viewing angle Γ. Note that the word “viewing” may be read as “viewing”.
[0004]
This type of highly immersive video system includes a multi-projection method and a wide-angle projection method.
[0005]
The multi-projection method is a method generally used in VR (Virtual Reality) technology, and generates and outputs a video for each display area of a plurality of projection apparatuses, and images such that each video is continuous. An image having an angle of view equal to the screen center angle β of the curve screen is displayed by a processing method or a configuration in which the respective images are optically combined on the curve screen.
The wide-angle projection method is known as a large film system such as IMAX (registered trademark), and a wide-angle lens was used to shoot an image at a field angle equal to the screen center angle β of the curved screen at a time and recorded on the film. Projects images.
[0006]
In any method, the high immersive video system is required to display an accurate video without distortion so as to give a high immersive feeling. From such a viewpoint, as shown in an example in FIG. 7, the highly immersive video system includes a plurality of
[0007]
Here, the “screen center G” is a geometric center point (also referred to as a curvature center G) with respect to the arc of the screen. At the screen center G, for example, in the case of a curved screen (spherical screen) forming a part of a spherical surface, since the distance from the screen center G to the screen surface is the same throughout the curved screen, the image projected on the curved screen is distorted. Appreciated as no accurate video. However, as the viewer moves farther back and forth from the screen center G, as shown in FIG. 8, the distortion of the image around the
[0008]
The
[0009]
Next, “video center I” will be described. In the case of the VR technology, an image to be projected on the
(A) As shown in FIG. 9, the curve screen (curved surface) 2 is approximated by a virtual plane screen (polygonal plane) 2x composed of a plurality of planes. However, in the case of a multi-flat screen described later, since each flat screen directly corresponds to a virtual flat screen, approximation is not necessary. In addition, a polygonal plane means here the screen continuously arrange | positioned with a fixed screen angle in either a horizontal direction or a vertical direction, or both.
(B) As in the real world photography, as shown in FIG. 10, a virtual camera (viewpoint) Ix is set in the virtual space in the video generation apparatus, and the position, direction, and angle of view are set. Then, so-called perspective projection conversion is performed in which an image is projected onto each
[0010]
(C) As shown in FIG. 11, an image processing device such as a frame buffer or a projection device (for example, a projector) is arranged so that the images displayed side by side on the approximated
[0011]
The actual positional relationship between the
[0012]
The video projected on the
[0013]
At this time, when an image projected from the image center I onto the
[0014]
On the other hand, as shown in FIG. 13, as the viewer moves away from the image center I on the center line of the virtual
[0015]
This is due to the same reason as perceived distortion when viewing a photograph taken with a wide-angle lens in photography in the real world.
[0016]
Now, it is necessary for the highly immersive video system to have an optimal viewing area where a viewer can obtain a sufficiently high immersive feeling, a so-called sweet spot. The sweet spot has two conditions (i): (i) obtaining an image without distortion and the like curved on the entire screen, and (ii) allowing viewing with a viewing angle equal to the image angle of view α set in the image generating device (i) , (Ii) is required.
[0017]
Since each condition (i) and (ii) is equal to the condition of the screen center G and the video center I, the viewing area satisfying both is the screen center G and the video center I.
[0018]
Therefore, as shown in FIG. 14, the ideal sweet spot is obtained by matching the image center I with the screen center G.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the high immersive video system as described above, when a plurality of
[0020]
In this case, viewing from the
The deterioration of the accuracy of the image is that when the viewer is away from the screen center G, the optical distance between the viewer and each part on the
[0021]
The deterioration of the immersive feeling is considered to be caused by the viewer's image viewing angle Γ being reduced by moving away from the
[0022]
That is, the conventional highly immersive video system is unsuitable for viewing from the
[0023]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a video display system and a video program capable of displaying a highly immersive video image suitable for viewing from a rear passenger seat.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The invention corresponding to claim 1 includes a plurality of passenger seats arranged in a plurality of rows, a concave screen arranged in front of each of the customer seats, and a projection device for projecting an image on the screen. An image display system that separates an image center I corresponding to a viewpoint position of the image and a screen center G that is a geometric center with respect to an arc of the screen from each other.The image center I is provided in front of the screen center G, and the screen radius R indicating the distance from the screen center G to the screen is between the seats in the center of the front row of the seats and the screen. The screen center G is located behind or in the vicinity of half of the passenger seats.This is a video display system.
[0025]
Here, the image center I corresponding to the viewpoint position of the image is separated from the screen center G which is a geometric center with respect to the arc of the screen.As a result, the sweet spot by the video center I and the sweet spot by the screen center G are separated and the entire sweet spot is expanded, so that a highly immersive video suitable for viewing from the rear passenger seat can be displayed. .
[0027]
Further, the image center I is provided in front of the screen center G.Defines the front-to-back relationship between the video center I and the screen center G.Mentioned aboveThe operation can be easily and reliably performed. In other words, seats are placed in a region where the image viewing angle Γ is small (a region ahead of the screen center G) and the image viewing angle Γ does not exceed the image field angle α (a region behind the image center I). Therefore, the sweet spot can be expanded easily and reliably.
[0029]
The screen radius R indicating the distance from the screen center G, which is the geometric center to the arc of the screen, to the screen is a distance between the center seat in the front row of the seats and the screen. Greater thanAs a result, the screen center G is arranged behind the seat in the center of the front row (image center I). That is, the viewer's image viewing angle Γ from the rear passenger seat is equal to the screen center angle β, so the image is not deteriorated even in the rear passenger seat, and the sweet spot is enlarged. Therefore, it is possible to display a highly immersive video image suitable for viewing from the back passenger seat.
[0030]
Also,in frontAs the screen center G, among the seats,HalfLocated behind or near the passenger seatTherefore, it is preferable from the viewpoint of obtaining a wide sweet spot.
[0031]
And claims2The invention corresponding to the first aspect is as follows.InIn a corresponding video display system, a screen center angle β indicating a horizontal angle for viewing the screen from the screen center G, a screen width S indicating a linear distance between both ends of the screen, and the screen radius R are as follows: It may be related.
[0032]
[Expression 2]
Accordingly, the claim 1InThe corresponding action can be achieved more easily and reliably. Claims3The invention corresponding to the first aspect is as follows.OrClaim2A video program for causing the computer of the video display system to function as display processing means for displaying a video having a predetermined video field angle α on the screen via the projection device. A video program in which the video field angle α is described with a larger value (β <α) than the screen center angle β indicating the horizontal angle at which the screen is viewed from the screen center G.
[0034]
Thereby, claims 1 to2The operation corresponding to each of the inventions can be easily and reliably achieved. Note that a video film may be used instead of the video program. However, the condition of β <α is the same for video films.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but before that, the principle of the present invention will be described.
The principle of the present invention is that the screen center G and the video center I do not necessarily coincide with each other, and the screen center G is arranged behind the video center I to enlarge the sweet spot (optimum viewing area), An object of the present invention is to provide a technique capable of displaying a highly immersive video image suitable for viewing from a passenger seat behind the center I.
[0036]
Here, as shown in FIG. 5, the video center I may be arranged, for example, in the front row of the audience seats, and the screen center G may be arranged in the last row of the audience seats. Furthermore, the screen center angle of the entire plurality of
[0037]
Accordingly, an image having an angle of view equal to the entire angle of view of the plurality of
[0038]
The
[0039]
In addition, as the curve screen used in the present invention, there are many kinds of curves screens in consideration of a combination of a curved surface and a plane, but only the following four types [1] to [4] will be described here. .
[1] Cylindrical curve screen (cylindrical screen)
[2] Spherical curve screen (spherical screen)
[3] Multi-flat screen (multi-plane flat screen)
[4] Elliptical curve screen (elliptical cylindrical screen)
Hereinafter, these screens will be described in detail.
[1] Cylindrical curve screen (cylindrical screen)
The spherical curve screen is a curve screen defined by R, β, and S shown in the following (1a) to (1c).
(1a) The screen radius R indicates the horizontal distance from the screen center G to the screen, and is a constant value (R = const.).
[0040]
(1b) The screen center angle β indicates a horizontal angle at which the screen is viewed horizontally from the screen center G, and is a constant value regardless of the height.
[0041]
(1c) The screen width S indicates a linear distance between both ends of the screen, and is a constant value regardless of the height.
[0042]
[2] Spherical curve screen (spherical screen)
The spherical curve screen is a curve screen defined by R, β, and S shown in the following (2a) to (2c).
(2a) The screen radius R indicates the distance from the screen center G to the screen, and is a constant value.
[0043]
(2b) The screen center angle β indicates a horizontal angle at which the screen is viewed from the screen center G, and is a constant value regardless of the looking-up / looking-down angle.
[0044]
(2c) The screen width S indicates a linear distance between both ends of the screen center.
[0045]
[3] Multi-flat screen (multi-plane flat screen)
The multi-flat screen has a configuration in which a plurality of flat (planar) screens are continuously arranged with a constant screen angle in either the horizontal direction or the vertical direction, or in both directions, and the following (3a) to (3a) to It is a flat screen group defined by R, β, S shown in (3c).
(3a) The screen radius R indicates the distance from the screen center G to the center of each flat screen, and all have the same value.
[0046]
(3b) The screen center angle β indicates a horizontal angle at which the entire flat screen group is viewed horizontally from the screen center G, and is a constant value regardless of the height.
[0047]
(3c) The screen width S indicates a linear distance between both end points of an arc having a radius R and a central angle β (an approximate arc of a multi-flat screen).
[0048]
As shown in FIG. 6, such a multi-flat screen is a screen arranged with an angle between the normals of the respective flat screens. For example, the three flat screens 2p having an image viewing angle of 40 ° are used.1~ 2pThreeAre combined to form a screen having an image viewing angle of 120 °. Further, the image shown in FIG. 9 obtained by the projection conversion is directly projected on each flat screen without correction.
[0049]
In the multi-flat screen, R, S, and β are calculated from approximate arcs. For this reason, the number m of constituent planes in the horizontal direction of the flat screen is independent of R, S, and β, and should not be calculated from other parameters, but must be input in advance by the designer. When the number m of constituent surfaces is input, in the multi-flat screen, the actual screen width S ′ can be calculated as follows based on the screen width S calculated by the approximate arc.
[0050]
[Equation 3]
[4] Elliptical curve screen (elliptical cylindrical screen)
An elliptic curve screen is composed of a part of a cylindrical surface with an elliptical arc defined by two elliptical focal points as conductors, and is defined by c, R, β, and S shown in the following (4a) to (4d). It is a curved screen.
(4a) The parameter c is the distance between the screen center G and the elliptical focus when the distance from the screen center G to the two elliptical focal points is equal when the screen center G and the two elliptical focal points are collinear. Is a value indicating
[0052]
(4b) The radius of curvature R is a value indicating the distance from the screen center G to the screen center, and is represented by the following equation, for example.
R = {a2cos2β + b2sin2β}1/2
However, a and b are values obtained from the major axis 2a and the minor axis 2b of the ellipse, respectively.
[0053]
(4c) The screen center angle β represents a horizontal angle at which the screen is viewed horizontally from the screen center G, and is a constant value regardless of the height.
[0054]
(4d) The screen width S indicates the distance between both end points of an arc having an radius R and a central angle β (an approximate arc of an elliptical curve screen).
[0055]
In the elliptic curve screen, the error from the approximate arc increases as the parameter c increases. For this reason, in the elliptical curve screen, the actual screen width S ′ is represented by the relational expression of R, β, and c as shown in the following expression.
[0056]
[Expression 4]
An embodiment of the present invention will be described below based on the principle of the present invention as described above.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar configuration of a video display system according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in the conventional drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Mainly stated.
[0058]
That is, this video display system is a highly immersive video system with a wide sweet spot (optimal viewing area), and specifically, a curve screen having a radius of curvature R smaller than the radius of curvature of the
[0059]
As described above, in the video display system of the present embodiment, the geometric dimension and the angle are important. Specifically, the necessary five parameters (R, S, W, α, β) It is defined as follows.
Here, R means the geometric radius of the
S means a linear distance between the ends e1 and e2 of the
[0060]
As shown in FIG. 2, W means a distance between the image center I and the screen center G (hereinafter referred to as an offset W). That is, the video center I does not have to be in the front row. Similarly, the screen center G may not be the last row. However, the screen center G needs to be located in the vicinity of the passenger seat in the back of the front row of the passenger seats or in the vicinity of the passenger seats. From the viewpoint of obtaining a wide sweet spot, it is preferable that the screen center G is located in the back of the passenger seat or in the vicinity of the passenger seat of half of the seats. On the other hand, the image center I needs to be ahead of the screen center G. Further, the image center I is not related to the optical center of the projection apparatus and its arrangement, and as exemplified by the rear projector, the number and arrangement of the projection apparatuses are arbitrary.
[0061]
Each
[0062]
α is the horizontal angle of view of the image projected on the screen, and is set to the horizontal angle at which the
[0063]
β means the screen center angle β in the horizontal direction at the screen center G, and β <α. The viewer's video viewing angle Γ is as follows: the screen center G is the last row and the image center I is the front row, and the viewer sits on any one of the seats from the last row to the front row on the straight line GI. In this case, β ≦ Γ ≦ α (β <α). Conventionally, there is a relation of β = α, and always Γ ≦ α, β.
[0064]
Here, each parameter (R, S, W, α, β) is expressed by the following equations (1) to (5) when the optimum value or the recommended value is not used.
[0065]
[Equation 5]
Next, recommended values are described.
Recommended value of the image angle of view α: The value within the range of 90 ° ≦ α ≦ 160 ° is 90 ° with a margin of about 20% for the image viewing angle of 110 °, which is generally considered to be immersive. This is because the viewing angle 160 ° perceivable at one time by humans is set as the upper limit.
[0067]
Recommended value for the screen center angle β: 90 ° ≦ β, within the range of 90 ° ≦ β, is the lower limit of 90 ° with a margin of about 20% for an image viewing angle of 110 °, which is generally considered to be immersive. It depends on. The value in the range of β ≦ 144 ° is based on the assumption that 90% of the upper limit of the video field angle α is the upper limit and the upper limit of the screen center angle β is 144 °.
[0068]
The recommended values are not limited to being set individually, but may be set as a set of a plurality of parameters, for example, (α, β) = (120 °, 95 °).
The relationship between the offset W and the screen radius R is expressed by a relational expression using α and β as parameters as in the following expression.
[0069]
[Formula 6]
Here, when the screen center angle β is set to the minimum 90 °, the coefficient a takes the following value.
When the image angle of view α is the maximum 160 °: a = 0.58
-When the image angle of view α is the recommended 120 °: a = 0.30
That is, in order to keep the screen center angle β and the image angle of view α within the recommended values and to suppress the difference in image quality generated between the screen center G and the image center I, the coefficient a of the relational expression W = aR is set to a ≦ 0.58, preferably a = 0.3.
Each formula may be used by appropriately transforming it into a mathematically equivalent formula or an approximate formula.
[0071]
In addition, the video display system according to the present embodiment may be realized either when a video film is shown or when a computer and a video program are used.
In the latter case, the computer has a configuration in which the video program is installed in advance from a storage medium or a network. The video program is a program for causing a computer of the video display system to function as display processing means for displaying a video having a predetermined video field angle α on the curve screen via the projection device. Is described with a value larger than the screen center angle β (β <α).
[0072]
Next, the operation of the video display system configured as described above will be described in the order of expanding the sweet spot, improving the image quality, and enabling the installation space. In addition, each description has described as a further effect | action when this image | video display system has a basic effect | action which projects an image | video from the
[0073]
(Expanding sweet spot)
In the curve screens 2 and 2r, as shown in FIG. 8, when the viewer moves back and forth on the center line of the
[0074]
Therefore, in this embodiment, as shown in the lower left of FIG. 3, the screen center G is set as the rear passenger seat, so that the viewer in front of the screen center G visually recognizes a slight video distortion, but the video field of view. A high immersive feeling can be obtained by increasing the angle Γ.
[0075]
On the other hand, when the viewer moves back and forth on the center line of the screen from the image center I, as shown in FIG. 13, a telephoto effect and a wide-angle effect due to the image view angle α and the viewer's image viewing angle Γ not matching. Occurs.
[0076]
The image distortion actually perceived by the viewer is a result of combining the deviation from the screen center G and the deviation from the image center I. Conventionally, as shown in the upper right of FIG. 3, when moving from the sweet spot which is the screen center G and the image center I, the image quality greatly deteriorates due to the image distortion and the telephoto / wide-angle effect due to the simultaneous separation from both the centers G and I. To do.
[0077]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in the lower right of FIG. 3, the screen center G and the video center I are separated from each other, a region with little video distortion and a large video viewing angle Γ (front region from the screen center G), and Since the audience seats are arranged in the area where the image viewing angle Γ does not exceed the image angle of view α (the area behind the image center I), the deterioration of the image due to simultaneous separation from the respective centers G and I is dispersed, The highly immersive video system has a sweet spot (optimal viewing area) that is larger than before.
[0078]
Supplementally, the conventional sweet spot is a single seat that coincides with both the centers G and I (the seat at the image viewing angle Γ where α = β = Γ), whereas the sweet spot of the present invention has both centers. It is expanded to a plurality of seats between G and I (seats with image viewing angle Γ satisfying β ≦ Γ ≦ α (β <α)).
[0079]
The description up to this sweet spot expansion effect may be summarized as follows.
-A telephoto / wide-angle effect occurs due to the influence of the deviation from the image center I.
When viewed in a region behind the video center I, a wide-angle effect occurs, but no significant video distortion occurs when viewed behind the screen center G.
In the area in front of the screen center G, the image distortion is smaller than that in the area behind the screen center G, and a wide image viewing angle Γ can be secured.
As a result, the region between the screen center G and the image center I belongs to the region where the image degradation caused by moving away from the respective centers G and I is less, and is simultaneously separated from the screen center G and the image center I. The deterioration of the image due to the above is dispersed.
Therefore, the highly immersive video system according to the present invention has a sweet spot that is larger than before. Note that this sweet spot tends to become wider as the screen center G moves backward with respect to the front video center I. Therefore, if the screen center G is arranged in the vicinity of the rear passenger seat with respect to half of each passenger seat, the sweet spot can be expanded to the rear passenger seat.
[0080]
(Improvement of image quality)
As shown in FIG. 4A, the
[0081]
On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), the
[0082]
For this reason, the
[0083]
(Effective installation space)
Since the conventional
[0084]
On the other hand, since the curvature of the
[0085]
(Effect of this embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the video center I is arranged in front of the screen center G, thereby expanding the sweet spot and realizing a highly immersive video system suitable for viewing from the back passenger seat. Can be made.
[0086]
Further, the
[0087]
Furthermore, since the
[0088]
(Other variations)
The method described in each of the above embodiments is a program that can be executed by a computer, such as a magnetic disk (floppy (registered trademark) disk, hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), a magneto-optical disk ( MO), and can be stored and distributed in a storage medium such as a semiconductor memory.
[0089]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. In addition, the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, combined effects can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriate combinations of a plurality of disclosed constituent requirements. For example, when an invention is extracted by omitting some constituent elements from all the constituent elements shown in the embodiment, when the extracted invention is implemented, the omitted part is appropriately supplemented by a well-known common technique. It is what is said.
[0090]
In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the sweet spot formed by the image center I and the sweet spot formed by the screen center G are separated to enlarge the entire sweet spot. A video display system capable of displaying a suitable high immersive video can be provided.
[0092]
Claims1In the invention corresponding to the above, since the context of the image center I and the screen center G is defined,Mentioned aboveAn effect can be produced easily and reliably.
[0093]
And claims1Since the screen center G is arranged behind the front row center seat (image center I), the image does not deteriorate even in the back seat, and the sweet spot is enlarged. An image display system capable of displaying a highly immersive image suitable for viewing can be provided.
[0094]
Claims1According to the invention, by defining the condition of the screen center G,Preferred from the viewpoint of obtaining a wide sweet spot.
[0095]
And claims2Since the invention of the present invention has defined mathematical formulas relating to β, S, and R, the claims1'sThe effect can be achieved more easily and reliably.
[0096]
Claims3Since the invention of the present invention defines the conditions of the video program,2It is possible to provide a video program that can easily and reliably achieve the effects of the claims cited therein.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar configuration of a video display system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an offset W in the same embodiment;
FIG. 3 is a schematic diagram showing the sweet spot expansion effect in the embodiment in comparison with the prior art.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an improvement in focus accompanying a decrease in curvature in the embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between an image center I and a screen center G according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a multi-flat screen that can be designed according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a relationship between a conventional image center I and a screen center G.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining changes in image viewing angle and image distortion with respect to a movement from a general screen center G;
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining approximation of a curve screen by a general virtual plane screen group.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining general perspective projection transformation;
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of an image displayed on each general virtual plane screen.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a positional relationship in general perspective projection conversion;
13 is a schematic diagram for explaining changes in image viewing angle and image distortion with respect to movement from a general image center I. FIG.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a relationship between a conventional image center I and a screen center G.
[Explanation of symbols]
1 ... Audience seat
2,2r ... curve screen
3. Projector
R ... Screen radius
S ... Screen width
W ... Offset
α: Angle of view
β… Screen center angle
I ... Image center
Ix ... Virtual camera
G ... Center of screen
e1, e2 ... the edge of the curve screen
Claims (3)
前記映像の視点位置に相当する映像中心Ｉと、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇとを互いに分離し、
前記映像中心Ｉを前記スクリーン中心Ｇよりも前方に設け、
前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒは、前記各客席のうちの最前列中央の客席と前記スクリーンとの間の距離よりも大きい値であり、
前記スクリーン中心Ｇは、前記各客席のうち、半分よりも後方の客席又は客席近傍に位置することを特徴とする映像表示システム。A video display system comprising a plurality of passenger seats arranged in a plurality of rows, a concave screen arranged in front of each passenger seat, and a projection device for projecting an image on the screen,
Separating an image center I corresponding to a viewpoint position of the image and a screen center G which is a geometric center with respect to an arc of the screen ;
The image center I is provided in front of the screen center G,
The screen radius R indicating the distance from the screen center G to the screen is a value larger than the distance between the seat in the center of the front row of the passenger seats and the screen,
The screen center G is located in a passenger seat at the back of the passenger seat or in the vicinity of the passenger seat among the passenger seats .
前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、及び前記スクリーン半径Ｒは下記式の関係にあることを特徴とする映像表示システム。
A screen center angle β indicating a horizontal angle at which the screen is viewed from the screen center G, a screen width S indicating a linear distance between both ends of the screen, and the screen radius R are in the relationship of the following expressions. Video display system.
前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角βに対し、前記映像画角αは、より大きい値（β＜α）で記述されたことを特徴とする映像プログラム。 3. A display processing means for use in the video display system according to claim 1 or 2 for causing the computer of the video display system to display a video having a predetermined video angle of view α on the screen via the projection device. A video program for functioning as
A video program characterized in that the video angle of view α is described with a larger value (β <α) with respect to a screen center angle β indicating a horizontal angle at which the screen is viewed from the screen center G.
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