RU128054U1 - 3D TELEVISION SYSTEM - Google Patents

Abstract

Система трехмерного телевидения, состоящая из передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс; принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока; комплекса воспроизведения; отличающаяся тем, что передающий комплекс содержит блок преобразования, выполненный с возможностью формирования трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков, из множества видеопотоков от двухмерных видеокамер; принимающий комплекс содержит блок декодирования, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков; комплекс воспроизведения выполнен с возможностью воспроизведения видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза.A three-dimensional television system consisting of a transmitting complex, including two two-dimensional video cameras and a transmission unit, configured to transmit a three-dimensional video stream to the receiving complex; the receiving complex, including the receiving unit, configured to receive a three-dimensional video stream; reproduction complex; characterized in that the transmitting complex comprises a conversion unit configured to form a three-dimensional video stream, which is an anamorphic stereo pair of video streams, from a plurality of video streams from two-dimensional video cameras; the receiving complex comprises a decoding unit configured to generate a video stream for the right eye and a video stream for the left eye from a three-dimensional video stream representing an anamorphic stereo pair of video streams; the playback complex is configured to play the video stream for the right eye and the video stream for the left eye.

Description

Полезная модель относится к телевидению и может использоваться для передачи и приема объемных изображений.The utility model relates to television and can be used to transmit and receive three-dimensional images.

В основе трехмерного телевидения лежит идея восприятия глубины наблюдаемой сцены на телевизионном экране. Для этого необходима обработка видеосигнала. Как правило, такая обработка включает этапы формирования трехмерного образа, передачи изображения и воспроизведения.Three-dimensional television is based on the idea of perceiving the depth of the observed scene on a television screen. This requires video processing. Typically, such processing includes the steps of forming a three-dimensional image, transmitting an image, and reproducing.

Трехмерный образ может быть сформирован на основе реальных данных или генерироваться на основе компьютерной графики.A three-dimensional image can be formed on the basis of real data or generated on the basis of computer graphics.

Из уровня техники известны стереоскопические проекционные системы с линзово-растровыми стереоэкранами. Основным недостатком линзово-растровых стереоскопических систем является необходимость неподвижного удержания головы зрителя в зонах избирательного стереоскопического видения. Ширина каждой зоны видения не превышает расстояния между зрачками глаз, при этом смещение глаз относительно центра зоны на два (и более) сантиметра приводит к существенному снижению яркости наблюдаемого изображения. Если зритель меняет положение и выходит из зоны видения, стереоэффект теряется. Строгая фиксация положения зрителя относительно зон видения даже в течение нескольких минут вызывает дискомфорт зрителя - неудобство, быструю утомляемость, так как зритель вынужден сидеть неподвижно и постоянно визуально искать оптимальный ракурс четкого наблюдения стереоэффекта.Stereoscopic projection systems with lens-raster stereo screens are known in the art. The main disadvantage of lens-raster stereoscopic systems is the need for motionless retention of the viewer's head in areas of selective stereoscopic vision. The width of each zone of vision does not exceed the distance between the pupils of the eyes, while the shift of the eyes relative to the center of the zone by two (or more) centimeters leads to a significant decrease in the brightness of the observed image. If the viewer changes position and leaves the zone of vision, the stereo effect is lost. Strict fixation of the position of the viewer relative to the zones of vision even for several minutes causes the viewer's discomfort - inconvenience, fatigue, as the viewer is forced to sit still and constantly visually look for the optimal angle of clear observation of the stereo effect.

Система трехмерного телевидения, описанная в заявке US 2005/0185711 А1, является самой близкой к заявляемой полезной модели. Эта патентная заявка выбрана в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Известная система состоит из передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс; принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока; комплекса воспроизведения. Несмотря на то, что описанная система позволяет одновременный захват и кодировку нескольких видеопотоков, недостаток ее состоит в том, что эти видеопотоки должны быть особым образом де-мультиплексированы для конкретного устройства визуализации. Кроме того недостаток данной системы состоит в высокой вычислительной сложности ее работы.The three-dimensional television system described in application US 2005/0185711 A1 is the closest to the claimed utility model. This patent application is selected as a prototype of the claimed utility model. The known system consists of a transmitting complex, including two two-dimensional video cameras and a transmission unit, configured to transmit a three-dimensional video stream to the receiving complex; the receiving complex, including the receiving unit, configured to receive a three-dimensional video stream; complex reproduction. Despite the fact that the described system allows the simultaneous capture and encoding of multiple video streams, its disadvantage is that these video streams must be specially de-multiplexed for a particular visualization device. In addition, the disadvantage of this system is the high computational complexity of its operation.

Таким образом, задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании системы трехмерного телевидения, работающей с большинством известных устройств визуализации, и обеспечивающей снижение вычислительных затрат на преобразование, передачу и декодирование видеопотоков.Thus, the task to which the claimed utility model is directed is to create a three-dimensional television system that works with most known visualization devices, and that reduces the computational cost of converting, transmitting, and decoding video streams.

Заявляемая система трехмерного телевидения состоит из:The inventive system of three-dimensional television consists of:

передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс;a transmitting complex, including two two-dimensional video cameras and a transmission unit, configured to transmit a three-dimensional video stream to the receiving complex;

принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока;the receiving complex, including the receiving unit, configured to receive a three-dimensional video stream;

комплекса воспроизведения.complex reproduction.

При этом согласно полезной модели:Moreover, according to the utility model:

передающий комплекс содержит блок преобразования, выполненный с возможностью формирования трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков, из множества видеопотоков от двухмерных видеокамер;the transmitting complex comprises a conversion unit configured to form a three-dimensional video stream, which is an anamorphic stereo pair of video streams, from a plurality of video streams from two-dimensional video cameras;

принимающий комплекс содержит блок декодирования, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков;the receiving complex comprises a decoding unit configured to generate a video stream for the right eye and a video stream for the left eye from a three-dimensional video stream representing an anamorphic stereo pair of video streams;

комплекс воспроизведения выполнен с возможность воспроизведения видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза.the playback complex is configured to play the video stream for the right eye and the video stream for the left eye.

Наиболее распространенный формат трехмерного видео - стереопара. При этом для видео разрешением Full HD 1920×1080 полноразмерная горизонтальная стереопара (Side-by-Side) имеет разрешение 3840×1080, а вертикальная стереопара (Over-Under) - 1920×2160. Однако большинство современных 3D телевизоров не могут воспроизвести видео с таким большим разрешением. В связи с чем в заявляемой полезной модели используется анаморфная стереопара, которая имеет разрешение в два раза меньше по горизонтали или вертикали, в зависимости от расположения ракурсов. Что позволяет использовать большинство известных 3D телевизоров.The most common three-dimensional video format is a stereo pair. At the same time, for Full HD video resolution 1920 × 1080, the full-size horizontal stereo-pair (Side-by-Side) has a resolution of 3840 × 1080, and the vertical stereo-pair (Over-Under) is 1920 × 2160. However, most modern 3D TVs cannot play videos with such a high resolution. In this connection, the claimed utility model uses an anamorphic stereopair, which has a resolution two times less horizontally or vertically, depending on the location of the angles. That allows you to use most famous 3D TVs.

При этом использование анаморфной стереопары обеспечивает снижение вычислительных затрат на преобразование, передачу и декодирование видеопотоков по сравнению с прототипом.At the same time, the use of anamorphic stereo pairs reduces the computational cost of converting, transmitting and decoding video streams in comparison with the prototype.

На фигуре представлен иллюстративный вариант реализации предлагаемой системы.The figure shows an illustrative implementation of the proposed system.

В одном из вариантов реализации предлагаемой системы передающий комплекс содержит две 2D видеокамеры 101Л и 101П, два модуля 102Л и 102П формирования и записи видеопотоков от камер 101, блок преобразования 103 и блок передачи, передающий видеопотоки через сеть Интернет 110 принимающему комплексу. Кроме того, передающий комплекс может включать микрофон и аудиокодер.In one embodiment of the proposed system, the transmitting complex comprises two 2D video cameras 101L and 101P, two modules 102L and 102P for generating and recording video streams from cameras 101, a conversion unit 103 and a transmission unit transmitting video streams via the Internet 110 to the receiving complex. In addition, the transmitting complex may include a microphone and an audio encoder.

Камера 101Л снимает изображение левого глаза для получения данных изображения левого глаза для отображения стереоизображения. Камера 101П снимает изображения правого глаза для получения данных изображения правого глаза для отображения стереоизображения. Блок преобразования 103 обрабатывает данные изображения левого глаза, полученные камерой 101Л, и данные изображения правого глаза, полученные камерой 101П в для получения трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков.The camera 101L captures the image of the left eye to receive image data of the left eye to display stereo images. The camera 101P captures images of the right eye to obtain image data of the right eye to display stereo images. The conversion unit 103 processes the left eye image data obtained by the camera 101L and the right eye image data obtained by the camera 101P in to obtain a three-dimensional video stream representing an anamorphic stereo pair of video streams.

Блок преобразования сжимает видеопоток используя известные форматы сжатия, например: MPEG-2, MPEG-4-AVC.The conversion unit compresses the video stream using well-known compression formats, for example: MPEG-2, MPEG-4-AVC.

В одном из вариантов реализации предлагаемой системы принимающий комплекс содержит получающий блок 121, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока через Интернет 110 от предающего комплекса, и блок декодирования 122, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза 122П и видеопотока для левого глаза 122Л из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков.In one embodiment of the proposed system, the receiving complex includes a receiving unit 121, configured to receive a three-dimensional video stream via the Internet 110 from the transmitting complex, and a decoding unit 122, configured to generate a video stream for the right eye 122P and a video stream for the left eye 122L from a three-dimensional video stream , which is an anamorphic stereopair of video streams.

В качестве комплекса воспроизведения могут быть использованы известные устройства, обеспечивающие возможность воспроизведения стереопар. Примерами таких устройств являются:As the playback complex can be used known devices that provide the ability to play stereo pairs. Examples of such devices are:

1. Шлем для воспроизведения трехмерного изображения.1. A helmet for reproducing a three-dimensional image.

2. Стереодисплей, воспроизводящий трехмерное изображения без использования дополнительного оборудования для пользователя, такого как 3D очки.2. A stereo display that reproduces three-dimensional images without the use of additional equipment for the user, such as 3D glasses.

3. Экран с частотой обновления кадров 120 Гц в паре с 3D очками с активным затвором.3. A screen with a frame refresh rate of 120 Hz paired with 3D glasses with an active shutter.

4. 3D экран в паре с поляризационными 3D очками.4. 3D screen paired with polarized 3D glasses.

5. Экран в паре с зеркальными 3D очками.5. The screen is paired with mirrored 3D glasses.

3d очки могут синхронизироваться с экраном, например, через инфракрасный порт, порт Bluetooth.3d glasses can be synchronized with the screen, for example, via infrared, Bluetooth port.

Один из вариантов системы предполагает следующую схему захвата, преобразования и передачи 3D сигнала.One of the options for the system involves the following scheme for capturing, converting and transmitting a 3D signal.

Захват производится с двух 2D камер разрешением 1920×1080р.Capture is made from two 2D cameras with a resolution of 1920 × 1080p.

Преобразование производится по формуле сложения двух видео потоков в один в виде Side-by-Side:The conversion is performed according to the formula for adding two video streams into one in the form of Side-by-Side:

Х₁/2+Х₂/2=Х (сжимают видеопотоки от каждой камеры по горизонтали в два раза, и располагают их рядом друг с другом);X _1/2 + X _2/2 = X (compressed video streams from each camera horizontally twice, and have them next to each other);

Y₁=Y₂=Y,Y ₁ = Y ₂ = Y,

где X₁ - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения с камеры 1,where X ₁ is the number of resolution points of the horizontal side of the video image from camera 1,

Х₂ - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения с камеры 2,X ₂ - the number of resolution points of the horizontal side of the video image from camera 2,

Y₁ - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения с камеры 1,Y ₁ - the number of resolution points of the vertical side of the image from camera 1,

Y₂ - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения с камеры 2,Y ₂ - the number of resolution points of the vertical side of the image from the camera 2,

X - количество точек разрешения горизонтальной стороны выходного видеоизображения,X is the number of resolution points of the horizontal side of the output video image,

Y - количество точек разрешения вертикальной стороны выходного видеоизображения.Y is the number of resolution points of the vertical side of the output video image.

Передача видеоизображения производится по методу транслирования видеопотока через Интернет по протоколу TCP/IP.Video is transmitted using the method of broadcasting a video stream over the Internet using the TCP / IP protocol.

Сторона приемника декодирует входной сигнал на левый и правый глаз методом Side-By-Side, располагая два видеоизображения рядом с друг другом:The receiver side decodes the input signal to the left and right eye using the Side-By-Side method, placing two video images next to each other:

X₁=X/2 (выделяют из стереопары изображения для левого глаза);X ₁ = X / 2 (extract images from the stereo pair for the left eye);

X₂=X-X₁ (выделяют из стереопары изображения для правого глаза);X ₂ = XX ₁ (extract images from the stereo pair for the right eye);

Y₁=Y;Y ₁ = Y;

Y₂=Y,Y ₂ = Y,

где X₁ - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения для левого глаза,where X ₁ is the number of resolution points of the horizontal side of the video image for the left eye,

Х₂ - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения для правого глаза,X ₂ - the number of resolution points of the horizontal side of the video image for the right eye,

Y₁ - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения для левого глаза,Y ₁ - the number of resolution points of the vertical side of the image for the left eye,

Y₂ - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения для правого глаза,Y ₂ - the number of resolution points of the vertical side of the image for the right eye,

X - количество точек разрешения горизонтальной стороны входного видеоизображения,X is the number of resolution points of the horizontal side of the input video image,

Y - количество точек разрешения вертикальной стороны входного видеоизображения.Y is the number of resolution points of the vertical side of the input video image.

После чего полученные видеоизображения для левого и правого глаза растягивают по горизонтали в два раза.After that, the obtained video images for the left and right eyes are stretched horizontally twice.

Несмотря на то, что выше были описаны конкретные примеры реализации предлагаемого технического решения, специалистам очевидно, что возможны любые модификации и изменения, не выходящие за пределы прилагаемой формулы.Despite the fact that specific examples of the implementation of the proposed technical solution have been described above, it is obvious to specialists that any modifications and changes are possible without going beyond the scope of the attached formula.

Например, хотя выше описан пример передачи видеопотока от передающего комплекса к принимающему комплексу через Интернет по протоколу TCP/IP, для специалиста очевидно, что передача может осуществляться на близкие расстояния, используя инфракрасный порт, порт Bluetooth, Wi-Fi, и т.п. Также специалисту очевидно, что передающий и принимающий комплекс могут располагаться в едином корпусе, а видеопоток может передаваться, соответственно, по каналам связи внутри такого корпуса.For example, although the example of transmitting a video stream from a transmitting complex to a receiving complex via the Internet via TCP / IP is described above, it is obvious to a specialist that transmission can be carried out at short distances using an infrared port, Bluetooth port, Wi-Fi, etc. It is also obvious to a specialist that the transmitting and receiving complex can be located in a single building, and the video stream can be transmitted, respectively, through communication channels inside such a building.

Кроме того, для специалиста очевидно, что передающий и принимающий комплексы могут включать системную шину; процессор, ОЗУ, ПЗУ, интерфейс связи, видеопроцессор, каждый из которых подключен к системной шине; установленное программное обеспечение для выполнения конкретных поставленных задач.In addition, it is obvious to a person skilled in the art that the transmitting and receiving complexes may include a system bus; processor, RAM, ROM, communication interface, video processor, each of which is connected to the system bus; installed software to perform specific tasks.

Claims (1)

Система трехмерного телевидения, состоящая из передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс; принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока; комплекса воспроизведения; отличающаяся тем, что передающий комплекс содержит блок преобразования, выполненный с возможностью формирования трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков, из множества видеопотоков от двухмерных видеокамер; принимающий комплекс содержит блок декодирования, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков; комплекс воспроизведения выполнен с возможностью воспроизведения видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза.

A three-dimensional television system consisting of a transmitting complex, including two two-dimensional video cameras and a transmission unit, configured to transmit a three-dimensional video stream to the receiving complex; the receiving complex, including the receiving unit, configured to receive a three-dimensional video stream; reproduction complex; characterized in that the transmitting complex comprises a conversion unit configured to form a three-dimensional video stream representing an anamorphic stereo pair of video streams from a plurality of video streams from two-dimensional video cameras; the receiving complex comprises a decoding unit configured to generate a video stream for the right eye and a video stream for the left eye from a three-dimensional video stream representing an anamorphic stereo pair of video streams; the playback complex is configured to play the video stream for the right eye and the video stream for the left eye.

Images