JP4707766B1 - 三次元ビデオストリームへの映像変換方法 - Google Patents

三次元ビデオストリームへの映像変換方法 Download PDF

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Abstract

【課題】二次元ビデオストリームから三次元ビデオストリームへの変換処理の負荷を低減する。
【解決手段】時間的同期をとって記録されたMPEG4−AVC規格に準拠した左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのそれぞれの多重化を解除する第1の処理ステップと、前記多重化が解除された左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのデータを、少なくとも符号化することなく、MPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに多重化する第2の処理ステップと、を有し、前記第1の処理ステップによって多重化が解除された左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのうちの一方の画像データ及び音声データを前記エレメンタリストリームデータのベースビューとし、他方の画像データを前記エレメンタリストリームデータのディペンデントビューとして多重化を実行する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、二次元ビデオストリームを三次元ビデオストリームへ変換する方法及びプログラムに関する。
二次元ビデオストリームを三次元ビデオストリームへ変換する方法として、特許文献1に開示されたものが知られている。この方法では、左右一対の撮像カメラで撮像された左眼動画像と右眼動画像との少なくとも一方を圧縮する一方で、左右一対の撮像カメラでそれぞれ撮像された各フレーム画像(左眼画像、右眼画像)間の見え方の違い(視差)を表す物理量(視差ベクトル=視差方向および視差量)を抽出し、この抽出された視差ベクトルの大きさを用いて、3次元映像生成に必要な左眼画像および右眼画像の奥行きに関する奥行き情報を算出する。そして、この奥行き情報を、DVDビデオフォーマットに準拠するMPEG圧縮符号化処理されたMPEGビデオストリームのユーザデータ領域に格納する。
特開2006−191357号公報
ところで、上述した従来の変換方法では、左眼動画像及び右眼動画像の視差ベクトルの抽出乃至奥行き情報の演算処理は、撮像カメラでそれぞれ撮像された各フレーム画像の圧縮前のデータを用いる必要があるため、圧縮データを用いる場合には復号化処理が必要となる。そのため、演算処理に時間がかかり、また演算プログラムが複雑化するという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、二次元ビデオストリームから三次元ビデオストリームへの変換処理の負荷を低減することである。
本発明は、時間的同期をとって記録されたMPEG4−AVC規格に準拠した左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイルのそれぞれの多重化を解除したのち、この多重化が解除された左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのデータを、少なくとも符号化することなく、且つディペンデントビューの画像データはベースビューの画像データとの差分を抽出する処理を行わずそのままの画像データをディペンデントビューとしてMPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに多重化することによって、上記課題を解決する。
本発明によれば、多重化が解除された左眼動画像及び右眼動画像を符号化することなく、且つ一方の動画像データを復号化→差分抽出→符号化といった処理を行わずに多重化して、二次元ビデオストリームを三次元ビデオストリームへ変換するので、変換処理の負荷を低減することができる。
本発明の一実施の形態に係る変換方法を説明するための図である。 三次元動画像のビデオプレーンを示す構成図である。 ブルーレイ規格の三次元動画像対応のディスク構成を示す図である。 三次元動画像対応のエレメンタリストリームのデータ構成を示す図である。 三次元動画像対応のSSIFのデータ構成を示す図である。
最初にブルーレイの三次元画像に関する規格を概説する。Blu−ray Disc Association(BDA,ブルーレイディスク協会)が定めたブルーレイ規格では、三次元画像を記録・再生することに対応したProfile5が策定されている。ブルーレイ規格のProfile定義には、BD−AV,BD−MV、BD−Jに対応したProfile1や、このProfile1に加えてBD−LIVEにも対応したProfile2が策定されているが、Profile5は、Profile2に加えて三次元画像にも対応した規格である。
ブルーレイ規格の三次元ビデオには、MPEG4−MVC規格が使用される。MVCはマルチビュー・ビデオ・コーディングMulti-view Video Codingの略称である。MPEG4−MVCは、MPEG4−AVC(H.264)の拡張規格として位置づけられ、MPEG4−AVCをベースに策定されたものであるため、MPEG4−AVCとの互換性が確保されている。
MPEG4−MVC規格に準拠する三次元画像は、左眼用と右眼用のそれぞれ独立したストリーム(ビューViewと称される)を有し、メインストリームを構成するベースビューと、サブストリームを構成するディペンデントビューとで構成されている。ベースビューはMPEG4−AVCとの互換性を有し、二次元画像再生装置ではこのベースビューのみを用いて二次元画像の再生が行われる。これに対し、ディペンデントビューもMPEG4−AVCとの互換性を有するが、ベースビューとの差分のみで構成されている。なお、左眼用及び右眼用のストリームのいずれをベースビューとし、いずれをディペンデントビューとするかは任意に指定することができる。
図2は三次元動画像のビデオプレーンを示す構成図であり、上述したベースビューとディペンデントビューのそれぞれを左眼用ストリーム及び右眼用ストリームのビデオプレーンに割り当て、さらにメニューやボタン等の画像に対応するインターラクティブグラフィックと、字幕に対応するプレゼンテーショングラフィックの右眼用及び左眼用プレーンを上書きすることで、最終的な三次元動画像を得ることができる。そして、三次元動画像のベースビューとディペンデントビューのそれぞれを復号化し、フレームシーケンシャル方式で再生処理することで三次元動画像を観賞することができる。
ブルーレイ規格の三次元ビデオを再生する場合に、従来の二次元ビデオの再生に使用されているエレメンタリストリームを使用する方式がある。エレメンタリストリームは、上述したベースビューとディペンデントビューとを1本のm2tsファイルに多重化して構成され、このm2tsファイルに対応するプレイリストファイルとクリップインフォメーションファイルが存在し、プレイアイテムで指定されたクリップインフォメーションファイルを用いて再生制御が実行される。
三次元動画像対応のエレメンタリストリームでは、プレイリストファイル及びクリップインフォメーションファイルのそれぞれに、二次元動画像対応の制御ファイルに三次元動画像用の拡張ファイルが追加されている。図3にブルーレイ規格の三次元動画像対応のディスク構成を示す。同図に示すように、プレイリストフォルダPLAYLISTには、二次元動画像用のプレイリストファイルPlaylistの他に三次元動画像用の拡張データファイルExtension Dataが追加され、同様にクリップインフォメーションフォルダCLIPINFには、二次元動画像用のクリップインフォclipinfo等の他に拡張データファイルExtension Dataが追加されている。三次元動画像を再生する場合には、これらプレイリストフォルダ及びクリップインフォメーションフォルダの拡張データファイルを参照する。
図4は三次元動画像対応のエレメンタリストリームのデータ構成を示す図であり、上述したとおりエレメンタリストリームは、ベースビューVB1〜VB4、ディペンデントビューVD1〜VD4、音声データA1〜A4、メニューやボタン等の画像に対応するインターラクティブグラフィック、および字幕に対応するプレゼンテーショングラフィックを1本のストリームとして多重化して構成されている。したがって、多重化されたエレメンタリストリームファイルを再生する場合は、このファイルを復号化すればよい。
さて、二次元動画像を三次元動画像に変換して、当該三次元動画像を観賞する場合に、従来の変換方法では、視差ベクトルの抽出乃至奥行き情報の演算処理に時間がかかり、また演算プログラムが複雑化するという問題がある。
しかしながら、ブルーレイ規格の三次元動画像は、上述したようにMPEG4−AVC規格に準拠した左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイル(m2tsファイル)をMPEG4−MVC規格に準拠した1本のエレメンタリストリームに変換し、再生制御用ファイルであるプレイリストファイルとクリップインフォメーションファイルを三次元動画像対応に変換すれば、動画像の圧縮処理や奥行き情報の演算処理を実行しなくても、短時間かつ簡素なプログラムで変換処理を実行することができる。特に本例では、多重化を解除した左眼用及び右眼用動画像ファイルを少なくとも符号化することなく、そのままMPEG4−MVCのエレメンタリストリームに再多重化することにより、演算負荷を軽減する。以下、本発明の一実施の形態を適用した変換方法及び変換プログラムを説明する。
図1は本例の変換方法及びデータ構成を示す図である。本例で用いられる二次元動画像は、所定の視差をもって撮像された左眼用動画像ファイルと右眼用動画像ファイルであり、たとえば三次元動画像を撮像するデジタルビデオカメラを用いて取得することができる。これら左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルは、ブルーレイ規格のMPEG4−AVCに準拠したm2tsファイルとして多重化され、互いに時間的同期をとってBD媒体等に記録されている。三次元動画像に変換する場合は、BD媒体からこれらの動画像ファイルを読み出して変換するほか、BD以外のSDカード等の媒体から読み出して変換したり、又はインターネット等の電気通信回線を介して変換装置にダウンロードして変換したりすることもできる。
図1の例では、左眼用動画像ファイルと音声データとが多重化されたLeft.m2tsファイルと、右眼用動画像ファイルのみが多重化されたRight.m2tsファイルとが互いに時間的同期をとって記録されているものとする。同図のVL1,VL2,VL3,VL4が左眼用動画像データ、A1,A2,A3,A4が音声データ、VR1,VR2,VR3,VR4が右眼用動画像データを示す。また、左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのそれぞれにあるPSI(Program Specific Information)は、各ストリームに含まれるパケットID(PID)の一覧等を格納したテーブルデータである。
本例の変換処理方法では、MPEG4−AVC規格に準拠した左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのそれぞれの多重化を解除し、この多重化が解除された左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルの動画像データ及び音声データを、MPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに再多重化する。
図1の下図に再多重化された1本のエレメンタリストリームを示す。同図の例では、左眼用動画像ファイルの画像データと音声データをエレメンタリストリームデータのベースビューとして多重化が解除されたデータから抽出し、右眼用動画像ファイルの画像データをエレメンタリストリームデータのディペンデントビューとして多重化が解除されたデータから抽出し、これら抽出されたデータの再多重化を実行する。
このとき、ディペンデントビューの画像データはベースビューの画像データとの差分とする抽出処理を行わず、そのまま右眼用動画像ファイルの画像データをMPEG4−MVCのディペンデントビューとして多重化する。本例では、右眼用動画像ファイルの画像データを復号化→差分抽出→符号化といった処理を行わずに多重化するため、ストリーム容量は増加するものの演算負荷が軽減され、変換時間を短縮することができる。また、変換プログラムも簡素化することができる。
なお、左眼用動画像ファイルと右眼用動画像ファイルのいずれをベースビューとするかは任意に設定できるので、右眼用動画像をベースビューとし左眼用動画像をディペンデントビューに割り付けてもよい。
MPEG4−MVC規格に準拠したエレメンタリストリームへの再多重化に際し、作成されたエレメンタリストリーム(m2tsファイル)のプログラムヘッダ情報PSIのプログラムマップテーブルに記録された、ディペンデントビューに相当するストリームのストリーム形式を、MPEG4−AVC規格に準拠する0×1Bから、MPEG4−MVC規格に準拠する0×20に変更する。
また、図3に示す、エレメンタリストリームデータの再生制御用ムービープレイリストファイルには、ベースビューのプレイリストファイル情報を登録する。さらに、同図のエレメンタリストリームデータの再生制御用ムービープレイリストファイルに、三次元ビデオストリームデータの再生制御用ムービープレイリスト拡張ファイルExtension Dataを追加し、当該拡張ファイルのSTN table SSファイルにディペンデントビューのプレイリストファイル情報を登録する。
また、図3に示す、エレメンタリストリームデータの再生制御用クリップインフォメーションファイルに、ベースビューのクリップインフォメーションファイル情報を登録する。さらに、エレメンタリストリームデータの再生制御用クリップインフォメーションファイルに、三次元ビデオストリームデータの再生制御用クリップインフォメーション拡張ファイルExtension Dataを追加し、当該拡張ファイルのProgram Infoファイル及びCPI SSファイルのそれぞれにディペンデントビューのクリップインフォメーションファイル情報を登録する。
以上の変換処理により、左眼用動画像データと右眼用動画像データと音声データとが多重化された1本のエレメンタリストリームデータと、三次元動画像の再生制御に対応した再生制御用ファイルとが得られ、これらをBD−R又はBD−RE媒体にブルーレイBDAV形式で記録する。そして、これを再生装置にて復号化することにより三次元動画像を観賞することができる。
なお、ナビゲーション機能を備えたブルーレイHDMV形式又はBD−J形式による、インターラクティブグラフィックやプレゼンテーショングラフィックを用いてメニュー等のユーザインターフェースを追加することもできる。さらに、BD−LIVEなどの機能を付加することもできる。また、こうしたディスクイメージをBD−ROMを作製する際のイメージ情報として用いることもできる。
上述したとおり、本例の変換方法及び変換プログラムによれば、MPEG4−MVCフォーマットへの変換処理に際し、ディペンデントビューの差分抽出処理を実行せずにそのままのデータを多重化するので、短時間かつ簡素なプログラムで変換処理を実行することができ、簡易的な三次元動画像作成装置に適用することができる。
《他の実施の形態》
さて、ブルーレイ規格の三次元ビデオを再生する場合に、上述したエレメンタリストリームを使用する方式以外に、SSIF(Stereoscopic Interleaved File)を使用する方式がある。SSIFは三次元映像用に、互いに独立したベースビューのストリームとディペンデントビューのストリームとを繋ぎ合わせたファイルである。
SSIFは、ベースビューをメインTS、ディペンデントビューをサブTSとし、これら双方を1本のストリームとしたssifファイルを図3に示すストリームフォルダSTREAMのSSIFフォルダSSIFに配置することで、三次元動画像として再生することができる。なお、SSIFフォルダSSIFはssifファイルが存在する場合のみ配置すればよく、ブルーレイ規格のProfile5の再生装置としては必須機能であるものの、ディスク構成としてはssifファイルが存在しない場合はなくてもよい。
SSIFのストリームは、ベースビューとディペンデントビューとがそれぞれ独立して多重化されたストリーム構成とされ、それぞれのストリームを任意サイズごとに交互に繋ぎ合わせて作成される。この様子を図5に示す。そして、SSIFファイル内のベースビューストリームとディペンデントビューストリームとの振り分けは、図3に示すクリップインフォメーションファイルのExtent Start Pointファイルにて指定される。また、同図のプレイリストフォルダPLAYLISTのプレイリストファイルにおいてディペンデントビューストリームがサブパス(Sub Path Extension)で指定され、クリップインフォメーションファイルはベースビュー及びディペンデントビューもそれぞれ独立して作成される。
ところで、SSIFフォルダSSIF及びssifファイルによる三次元動画像の再生は、ディスクからのみ再生可能であり、BD−LIVEのようなダウンロードによる再生はできない。このため本例では、図5に示すベースビューのm2tsファイルとディペンデントビューのm2tsファイルとに基づいてBD−LIVEによる再生を実行する場合は、ベースビューのm2tsファイルの多重化と、ディペンデントビューのm2tsファイルの多重化をそれぞれ解除し、解除されたベースビューの画像データ、ディペンデントビューの画像データ及び音声データを、1本のエレメンタリストリームに再多重化する。
なお、これらベースビューのm2tsファイルの多重化解除と、ディペンデントビューのm2tsファイルの多重化解除、ならびに1本のエレメンタリストリームへの再多重化の手順は上述した実施形態と同様に行うことができる。また、再多重化に際し、対応するムービープレイリストファイル及びクリップインフォメーションファイルの書き換え処理も上述した実施形態と同様に行うことができる。
そして、再多重化されたエレメンタリストリームをダウンロードすることでBD−LIVEによる三次元動画像の再生が可能となる。

Claims (10)

  1. 二次元ビデオストリームデータを三次元ビデオストリームデータに変換する方法であって、
    時間的同期をとって記録されたMPEG4−AVC規格に準拠した左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのそれぞれの多重化を解除する第1の処理ステップと、
    前記多重化が解除された左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのデータを、少なくとも符号化することなく、MPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに多重化する第2の処理ステップと、を有し、
    前記第2の処理ステップは、
    前記第1の処理ステップによって多重化が解除された左眼用動画像ファイル及び右眼用動画像ファイルのうちの一方の画像データ及び音声データを前記エレメンタリストリームデータのベースビューとし、
    他方の画像データを前記エレメンタリストリームデータのディペンデントビューとし
    前記ディペンデントビューの画像データは前記ベースビューの画像データとの差分を抽出する処理を行わず、そのままの画像データをディペンデントビューとして多重化を実行する変換方法。
  2. 請求項1に記載の変換方法において、
    前記第2の処理ステップは、
    前記多重化されたエレメンタリストリームデータのプログラムヘッダ情報のストリーム形式をMPEG4−AVC規格に準拠する形式からMPEG4−MVC規格に準拠する形式に変更する処理と、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用ムービープレイリストファイルに前記ベースビューのプレイリストファイル情報を登録する処理と、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用ムービープレイリストファイルに、三次元ビデオストリームデータの再生制御用ムービープレイリスト拡張ファイルを追加し、当該拡張ファイルに前記ディペンデントビューのプレイリストファイル情報を登録する処理と、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用クリップインフォメーションファイルに前記ベースビューのクリップインフォメーションファイル情報を登録する処理と、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用クリップインフォメーションファイルに、三次元ビデオストリームデータの再生制御用クリップインフォメーション拡張ファイルを追加し、当該拡張ファイルに前記ディペンデントビューのクリップインフォメーションファイル情報を登録する処理と、を含む変換方法。
  3. 請求項1又は2に記載の変換方法において、
    前記第1の処理ステップは、電気通信回線を介して前記左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイルをダウンロードする処理を含む変換方法。
  4. 二次元ビデオストリームデータを三次元ビデオストリームデータに変換するステップをコンピュータに実行させるための変換処理プログラムであって、
    時間的同期をとって記録されたMPEG4−AVC規格に準拠した左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイルのそれぞれの多重化を解除する第1のステップと、
    前記多重化が解除された左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイルのデータを、少なくとも符号化することなく、MPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに多重化する第2のステップと、を有し、
    前記第2のステップは、
    前記第1の処理によって解除された左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイルのうちの一方の映像データ及び音声データを前記エレメンタリストリームデータのベースビューとし、
    他方の映像データ及び音声データを前記エレメンタリストリームデータのディペンデントビューとし
    前記ディペンデントビューの画像データは前記ベースビューの画像データとの差分を抽出する処理を行わず、そのままの画像データをディペンデントビューとして多重化を実行するステップを含む変換処理プログラム。
  5. 請求項4に記載の変換処理プログラムにおいて、
    前記第2のステップは、
    前記多重化されたエレメンタリストリームデータのプログラムヘッダ情報のストリームタイプをMPEG4−AVC規格に準拠するタイプからMPEG4−MVC規格に準拠するタイプに変更するステップと、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用ムービープレイリストファイルに前記ベースビューのプレイリストファイル情報を登録するステップと、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用ムービープレイリストファイルに、三次元ビデオストリームデータの再生制御用ムービープレイリスト拡張ファイルを追加し、当該拡張ファイルに前記ディペンデントビューのプレイリストファイル情報を登録するステップと、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用クリップインフォメーションファイルに前記ベースビューのクリップインフォメーションファイル情報を登録するステップと、
    前記エレメンタリストリームデータの再生制御用クリップインフォメーションファイルに、三次元ビデオストリームデータの再生制御用クリップインフォメーション拡張ファイルを追加し、当該拡張ファイルに前記ディペンデントビューのクリップインフォメーションファイル情報を登録するステップと、を含む変換処理プログラム。
  6. 請求項4又は5に記載の変換処理プログラムにおいて、
    前記第1のステップは、電気通信回線を介して前記左眼用動画ファイル及び右眼用動画ファイルをダウンロードするステップを含む変換処理プログラム。
  7. SSIF方式による三次元動画像の再生処理に用いられるベースビューストリームファイル及びディペンデントビューストリームファイルのそれぞれの多重化を解除する第1の処理ステップと、
    前記多重化が解除されたベースビューストリームファイル及びディペンデントビューストリームファイルのデータを、少なくとも符号化することなく、MPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに多重化する第2の処理ステップと、を備え
    前記第2の処理ステップは、前記ディペンデントビューストリームファイルの画像データは前記ベースビューストリームファイルの画像データとの差分を抽出する処理を行わず、そのままの画像データを前記エレメンタリストリームデータのディペンデントビューとして多重化する三次元動画像への変換方法。
  8. SSIF方式による三次元動画像の再生処理に用いられるベースビューストリームファイル及びディペンデントビューストリームファイルのそれぞれの多重化を解除する第1の処理ステップと、
    前記多重化が解除されたベースビューストリームファイル及びディペンデントビューストリームファイルのデータを、少なくとも符号化することなく、MPEG4−MVC規格に準拠した一つのエレメンタリストリームデータに多重化する第2の処理ステップと、
    前記第2の処理ステップにて得られたエレメンタリストリームデータの再生処理を実行する第3の処理ステップと、を備え
    前記第2の処理ステップは、前記ディペンデントビューストリームファイルの画像データは前記ベースビューストリームファイルの画像データとの差分を抽出する処理を行わず、そのままの画像データを前記エレメンタリストリームデータのディペンデントビューとして多重化する三次元動画像の再生方法。
  9. 請求項8に記載の再生方法において、
    前記第3の処理ステップは、前記第2の処理ステップにて得られたエレメンタリストリームデータを、電気通信回線を介して送信し、BD−LIVEによる再生処理を実行する三次元動画像の再生方法。
  10. 請求項8に記載の再生方法において、
    前記第3の処理ステップは、前記第2の処理ステップにて得られたエレメンタリストリームデータを媒体に記録し、前記媒体から再生処理を実行する三次元動画像の再生方法。
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