WO2020201571A1 - Method for an immersive display of stereoscopic images and image sequences - Google Patents

Method for an immersive display of stereoscopic images and image sequences Download PDF

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WO2020201571A1
WO2020201571A1 PCT/EP2020/059696 EP2020059696W WO2020201571A1 WO 2020201571 A1 WO2020201571 A1 WO 2020201571A1 EP 2020059696 W EP2020059696 W EP 2020059696W WO 2020201571 A1 WO2020201571 A1 WO 2020201571A1
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viewer
display device
image
cylinder
horizontal
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Inventor
Rolf-Dieter Naske
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Psholix Ag
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    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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    • H04N13/111—Transformation of image signals corresponding to virtual viewpoints, e.g. spatial image interpolation
    • H04N13/117—Transformation of image signals corresponding to virtual viewpoints, e.g. spatial image interpolation the virtual viewpoint locations being selected by the viewers or determined by viewer tracking
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    • H04N13/344—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] with head-mounted left-right displays
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    • H04N13/363—Image reproducers using image projection screens

Definitions

  • the invention relates to a method in which a stereo image or a stereo image sequence with at least 2 perspectives is stereoscopically displayed to a viewer in such a way that the viewer has the impression that he is in this stereo image or the stereo image sequence
  • HMDs Display devices attached to the head, hereinafter referred to as HMDs for short, have been known in the literature for decades (Susan Rahn: “WorldToolKit Release 8, Technical OverView”, Sense8 Corp., Feb 1998). Its beginnings go back to 1994 (D. Greschler: "Virtual Reality Positioning Input and Display System", Pat.No. US 5515078, March 1994). Up to now it has been used primarily in medicine (Westenskow, Dwayneliu et al: “Monitoring with Head-Mounted Displays in General Anesthesia: A Clinical Evaluation in the Operating Room", Anesthesia & Analgesia, April 2010 -Vol. 110 - Issue 4, pp. 1032-1038), training, research and eg in the field of visualization of
  • Stereo images or, in particular, stereo image sequences, but not 3D videos that were recorded with a 360 degree all-round recording technology are proceeded in such a way that a virtual world is designed that consists of a cinema hall.
  • the viewer In order to view the 3D video, the viewer then sees a cinema screen in front of him on which the 3D video is displayed as in a real cinema. He can look around there by moving his head and then sees the chairs to the right and left of him. Therefore, he does not have the feeling that he is in the video, but that he is in a cinema. This should be changed by the procedure described here.
  • the display is immersive. The viewer has the feeling that he is in the video.
  • the 3D video is displayed stereoscopically or autostereoscopically, as on a cinema screen. If the display is big enough, even in his living room he has the feeling that he is in a cinema. This is to be expanded here in such a way that he can virtually approach the video. This is done by zooming in on the video. He can then also look around in the video by moving the mouse to the left or right.
  • the invention is defined by the independent claims. Preferred embodiments are the subject matter of the subclaims or are described below.
  • the invention relates, for example, to a method in which a viewer receives a stereo image or a stereo image sequence with at least two perspectives
  • the method comprising the following steps:
  • the scaled image content is on the cylinder with the horizontal
  • a cinema model which consists of a sphere with a radius D, with a resolution of horizontally P x and vertically P y pixels, with the viewer in the center of this sphere and to the left , right, up or down, the method comprising the following steps:
  • the scaled image content is projected onto the sphere with the horizontal extent of P x 'pixels and the vertical extent of P y ' pixels, the viewer being in the center of the sphere.
  • Image sequences are assumed which were recorded with a recording angle of less than 180 degrees, so in particular older stereo images and stereo image sequences. The viewer can look around in such recordings without the edges getting into his field of vision or himself
  • HMD head movements
  • the viewer has the option of moving the mouse forwards or backwards into or out of the picture, or by moving the mouse to the right or left to look around to the right or left.
  • the special feature of this process is the fact that no reconstruction of the displayed scene is generated. This is a considerable relief of the previously known methods and significantly reduces the required computing capacity.
  • a virtual cinema model is generated that is permanently adapted to the position of the viewer in the cinema model.
  • the viewer can look around in all directions of the cinema model and move freely.
  • a reconstruction of the displayed scene is not necessary. This simplifies the previously known methods and significantly reduces the computing capacity required.
  • Fig. 1 Representation of the proportions of a viewing window B.
  • a presentation window P corresponds to the screen in the cinema.
  • the viewing direction is horizontal.
  • Fig. 2 Representation of the proportions of a viewing window B and a presentation window P.
  • the viewing direction is from above.
  • D is the viewing distance of the viewer Z from the presentation window P.
  • B is the viewing window of the viewer.
  • Presentation windows P ' are no longer visible to him if he continues to look straight ahead at the presentation window P'.
  • B is the viewer's viewing window.
  • the new viewing distance is D '.
  • Fig. 4 Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '.
  • the viewing distance D'R to the edges R of the presentation window P ' is greater than that
  • FIG. 5 Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '.
  • the presentation window P ' is curved by being projected onto a cylinder wall.
  • the viewing distance D 'of the viewer Z is constant in all directions.
  • B is the viewer's viewing window.
  • Fig. 6b Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved away from the presentation window P '.
  • the presentation window P ' is less curved due to the projection onto a cylinder wall.
  • B is that
  • Presentation window P ' is curved by being projected onto a cylinder wall.
  • B is the viewer's viewing window.
  • Presentation windows PL 'and PR' are only slightly curved due to the projection onto the cylinder wall.
  • BL and BR are the viewer's left and right viewing windows.
  • Fig. 7 Flow diagram for permanent adaptation of the cinema model to the viewing distance of the viewer Z.
  • HMD head-mounted display attached to the viewer's head
  • Presentation window P or P ' is located in the horizontal direction
  • Presentation window P or P ' is located in the vertical direction t period after the viewing distance D is re-measured and the cylinder is then recalculated, if necessary, when D has changed, Detailed description of the invention
  • a viewing window B which denotes the field of view of the viewer and a presentation window P in which the stereoscopic image or the stereoscopic image sequence is displayed.
  • image sequence and video are used synonymously in the following.
  • a stereoscopic image or a stereoscopic image sequence is assumed to be images or an image sequence with at least 2 perspectives that were recorded from different camera positions, for example a stereo camera.
  • the image or the image sequence has a resolution of l x horizontally and l y image points vertically.
  • the viewing window B has the extent of B x pixels in the horizontal direction and B y pixels in the vertical direction.
  • the presentation window P has the extent of P x pixels in the horizontal direction and P y pixels in the vertical direction. That is, the size of the viewing window is B x ⁇ B y image points and correspondingly for the presentation window P it is P x ⁇ P y image point.
  • the viewer Z looks through the viewing window, his field of view, the presentation window P, the cinema screen.
  • the terms viewer and viewer are also understood synonymously in the following, ie have the same meaning.
  • the viewing window B is significantly larger than the presentation window P, ie that B x > P x and By> P y (FIG. 1). You see more than just the big screen.
  • the presentation window P in the cinema is planar. This has also been the case so far when viewing a video through a display device attached to the head, hereinafter referred to as a head-mounted display or HMD (FIG. 2).
  • the virtual world hereinafter referred to as the cinema model, in which the video is shown, is structured as if the viewer Z were sitting in a certain row of a real cinema.
  • Its viewing distance D to the screen, ie to the presentation window P is given as constant in the previous cinema models, the viewing distance D in the HMD being defined as a virtual variable depending on the defined cinema model and the units of measurement given there.
  • the cinema model consists in a first embodiment of a cylinder onto which the presentation window P is projected on the inside and the viewer Z is in the center of this cylinder, or in a second embodiment of a sphere onto which the Presentation window P is also projected onto the inside and the viewer Z is in the center of this sphere.
  • the radius of the cylinder in the first embodiment is D and the radius of the ball in the second embodiment is also denoted by D.
  • the presentation window P If it moves towards the presentation window P by the factor a, it can be described mathematically in such a way that the presentation window is enlarged by the factor 1 / a, ie the new presentation window P 'has the size
  • FIG. 5 is a top plan view of the cinema model.
  • FIGS. 6a and 6b contain a representation in plan view. In Fig. 6c a horizontal view is shown.
  • the horizontal viewing angle W x of the cylinder segment on which the presentation window P or P 'is located can be calculated as follows. It is:
  • the height of the presentation window P ' y results as previously described with In terms of process engineering, the procedure is such that the cinema model initially consists of a cylinder with radius D.
  • the presentation window P is imaged on this cylinder and the viewer Z can look around the HMD, for example. If the observer Z moves forwards or backwards, this means that the scaling factor a or the viewing distance D has to be read in again after a certain time t> 0 and the cylinder radius changes to D '.
  • the cinema model must therefore be changed dynamically depending on the viewer's position. This means that every time the viewer moves forwards or backwards, a new cylinder must be calculated in order to always guarantee the viewer the same viewing distance to all areas of the video or image being viewed and thus create a perfect immersive viewing impression. If the viewer moves forward, the radius of the cylinder must be reduced with a ⁇ 1 (Fig. 6a). If the viewer moves back, the radius of the cylinder must be increased by a> 1 (Fig. 6b).
  • the cinema model must consist of a sphere, on the inside of which the presentation window P is projected and the size of which must be varied depending on the distance from the viewer Z.
  • a display is used as the display device.
  • Moving back and forth is shown as zooming in or out on the display.
  • the viewer has the subjective impression that he is moving into the video.
  • a movement device hereinafter referred to as “mouse” for short.
  • This movement device can be a computer mouse, a "space mouse” or e.g. be a sensor field on the display or a keyboard.
  • the cinema model also consists of a cylinder onto which the presentation window P is projected on the inside and the viewer Z is in the center of this cylinder, or of a sphere onto which the presentation window P is also projected on the inside and the viewer Z is in the center of this sphere.
  • the radius of the cylinder is again D and the radius of the sphere is also denoted by D.
  • the viewing window is identical to the display.
  • a stereoscopic visualization with different perspectives for the left and right eyes of the viewer Z is achieved in the first embodiment in that the left perspective which is to be displayed on the left eye of the viewer, e.g. is mapped into an upper region of the cylinder and the right perspective is mapped into a lower region of the cylinder. Make sure that the upper and lower areas of the cylinder do not overlap (Fig. 6d).
  • the right perspective can also be displayed above and the left perspective below, or both perspectives can be displayed on two different cylinders that are identical in shape and size. It is only important that the left perspective is fed to the left eye and the right perspective to the right eye.
  • two identical spheres can be used and the different perspectives can be mapped in both spheres and fed from there separately to the left and right eyes of the observer Z.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

The invention relates to a method in which a stereo image, or a stereo image sequence with at least two perspectives is displayed on at least one display device, such that the observer is given the impression of being in said stereo image, or stereo image sequence. This is achieved in that a virtual movie theater model is generated and is permanently adapted to the position of the observer in the movie theater model. The observer can look around and move freely in all directions of the movie theater model. A geometric reconstruction of the displayed scene is not required.

Description

Verfahren zur immersiven Anzeige von stereoskopischen Bildern und Bildfolgen Process for the immersive display of stereoscopic images and image sequences
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei welchem einem Betrachter ein Stereobild oder eine Stereobildfolge mit mindestens 2 Perspektiven stereoskopisch so angezeigt wird, dass der Betrachter den Eindruck hat, er befinde sich in diesem Stereobild bzw. der Stereobildfolge The invention relates to a method in which a stereo image or a stereo image sequence with at least 2 perspectives is stereoscopically displayed to a viewer in such a way that the viewer has the impression that he is in this stereo image or the stereo image sequence
Stand der Technik State of the art
Am Kopf befestige Anzeigevorrichtungen, im Folgenden kurz HMDs genannt, sind seit Jahrzehnten in der Literatur bekannt (Susan Rahn:„WorldToolKit Release 8, Technical OverView“, Sense8 Corp., Feb 1998). Ihre Anfänge gehen bis ins Jahr 1994 zurück (D. Greschler:„Virtual-Reality Positioning Input and Display System“, Pat.-No. US 5515078, März 1994). Ihr Anwendungsbereich lag bisher vornehmlich im Bereich der Medizin (Westenskow, Dwayneliu et al:„Monitoring with Head- Mounted Displays in General Anesthesia: A Clinical Evaluation in the Operating Room“, Anesthesia & Analgesia, April 2010 -Vol. 110 - Issue 4, pp. 1032 - 1038), des Trainings, der Forschung und z.B. im Bereich der Visualisierung von Display devices attached to the head, hereinafter referred to as HMDs for short, have been known in the literature for decades (Susan Rahn: “WorldToolKit Release 8, Technical OverView”, Sense8 Corp., Feb 1998). Its beginnings go back to 1994 (D. Greschler: "Virtual Reality Positioning Input and Display System", Pat.No. US 5515078, March 1994). Up to now it has been used primarily in medicine (Westenskow, Dwayneliu et al: "Monitoring with Head-Mounted Displays in General Anesthesia: A Clinical Evaluation in the Operating Room", Anesthesia & Analgesia, April 2010 -Vol. 110 - Issue 4, pp. 1032-1038), training, research and eg in the field of visualization of
Simulationen (Jason I. Thomson:„A Three Dimensional Keimet Mounted Primary Flight Reference for Paratroopers“, Dissertation 2005, Air Force Institute of Technology, AFIT/GCS/ENG/05-18, 2015). Simulations (Jason I. Thomson: "A Three Dimensional Keimet Mounted Primary Flight Reference for Paratroopers", Dissertation 2005, Air Force Institute of Technology, AFIT / GCS / ENG / 05-18, 2015).
Bei der Verwendung von HMDs ist eines der großen Probleme der sogenannte Akkommodation-Konvergenz-Konflikt. Er beruht auf der Diskrepanz zwischen dem Fokus der Pupillen auf die Anzeigevorrichtung und der Konvergenz der Blickrichtungen. Hiermit befasst sich die US 2017/0323485 A1. When using HMDs, one of the major problems is the so-called accommodation-convergence conflict. It is based on the discrepancy between the focus of the pupils on the display device and the convergence of the viewing directions. US 2017/0323485 A1 deals with this.
In der jüngsten Vergangenheit werden HMDs auch im Bereich der Computerspiele immer stärker eingesetzt. Diverse Entwicklungssysteme für solche Computerspiele erleichtern die Entwicklung von Anwendungen. Unity Technologies In the recent past, HMDs have also been used more and more in the field of computer games. Various development systems for such computer games facilitate the development of applications. Unity Technologies
(www.unity3d.com) schlägt hier eine Anwendung vor, in der sich der Betrachter / Spieler z.B. um 360 Grad drehen kann und sich vollständig in der dargestellten Welt des Spieles befindet. In ähnlicher Weise werden in jüngster Zeit auch im Bereich der Unterhaltung 3D- Videos mit einer 360 Grad Rundum-Aufnahme-Technik („large-field-of-view con- tent“) aufgenommen. Auch in diesen Videos kann sich der Betrachter um 360 Grad drehen und befindet sich in der dargestellten Welt. Es kann hier jedoch das Problem auftreten, dass der Betrachter nicht das vollständige Bild erfassen kann oder will. In diesem Fall kann ihm mit der EP 3330839 A1 vorgestellten Technologie ein eingeschränkter Bildinhalt angezeigt werden. (www.unity3d.com) suggests an application in which the viewer / player can, for example, rotate 360 degrees and is completely in the displayed world of the game. In a similar way, in the field of entertainment, 3D videos have recently been recorded with 360-degree all-round recording technology (“large-field-of-view content”). In these videos, too, the viewer can turn 360 degrees and is in the world shown. However, the problem can arise here that the viewer cannot or does not want to capture the complete image. In this case, a limited image content can be displayed to him with the technology presented in EP 3330839 A1.
Wenn es sich bei der Anzeige von 3D-Videos, d.h. Stereobildern oder insbesondere Stereobildfolgen, aber nicht um 3D-Videos handelt, die mit einer 360 Grad Rundum-Aufnahme-Technik aufgenommen wurden, wird so vorgegangen, dass eine virtuelle Welt entworfen wird, die aus einem Kinosaal besteht. Dort sitzt der Betrachter/Zuschauer in einer bestimmten Reihe des Kinos. Zum Betrachten des 3D-Videos sieht der Betrachter dann vor sich eine Kinoleinwand, auf der das 3D- Video angezeigt wird wie im realen Kino. Er kann sich dort durch Kopfbewegungen umsehen und sieht dann die Stühle rechts und links neben sich. Er hat daher dort nicht das Gefühl er befinde sich im Video, sondern er befinde sich in einem Kinosaal. Dies soll durch das hier beschriebene Verfahren geändert werden. Die Anzeige ist immersive. Der Betrachter hat das Gefühl, er befinde sich im Video. When viewing 3D video i.e. Stereo images or, in particular, stereo image sequences, but not 3D videos that were recorded with a 360 degree all-round recording technology, are proceeded in such a way that a virtual world is designed that consists of a cinema hall. There the viewer / viewer sits in a certain row of the cinema. In order to view the 3D video, the viewer then sees a cinema screen in front of him on which the 3D video is displayed as in a real cinema. He can look around there by moving his head and then sees the chairs to the right and left of him. Therefore, he does not have the feeling that he is in the video, but that he is in a cinema. This should be changed by the procedure described here. The display is immersive. The viewer has the feeling that he is in the video.
Wenn als Anzeigevorrichtung ein Display verwendet wird, so wird das 3D-Video stereoskopisch oder autostereoskopisch angezeigt wie auf einer Kinoleinwand. Ist das Display groß genug, hat er auch in seinem Wohnzimmer das Gefühl, er befinde sich in einem Kinosaal. Dies soll hier in der Weise erweitert werden, dass er virtuell näher an das Video herantreten kann. Dies geschieht, indem in das Video hineingezoomt wird. Er kann sich dann auch durch das Bewegen der Mouse nach links oder rechts im Video umschauen. If a display is used as the display device, the 3D video is displayed stereoscopically or autostereoscopically, as on a cinema screen. If the display is big enough, even in his living room he has the feeling that he is in a cinema. This is to be expanded here in such a way that he can virtually approach the video. This is done by zooming in on the video. He can then also look around in the video by moving the mouse to the left or right.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben. Die Erfindung betrifft z.B. ein Verfahren, bei welchem einem Betrachter ein Stereobild oder eine Stereobildfolge mit mindestens 2 Perspektiven The invention is defined by the independent claims. Preferred embodiments are the subject matter of the subclaims or are described below. The invention relates, for example, to a method in which a viewer receives a stereo image or a stereo image sequence with at least two perspectives
stereoskopisch so angezeigt wird, dass er die Ränder des Stereobildes oder der Stereobildfolge nicht sehen kann und er den Eindruck hat, er befinde sich in diesem Stereobild bzw. der Stereobildfolge. Diese Situation wird als„immersive“ bezeichnet. Stereoskopische 360 Grad-Bilder bzw. -Bildfölgen seien hier explizit ausgeschlossen. Dort wird dieser Effekt auf natürliche Weise durch die is displayed stereoscopically so that he cannot see the edges of the stereo image or the stereo image sequence and he has the impression that he is in this stereo image or the stereo image sequence. This situation is called "immersive". Stereoscopic 360 degree images or image sequences are explicitly excluded here. There this effect occurs naturally through the
Verwendung einer besonderen 360 Grad-Kamera erreicht. Using a special 360 degree camera achieved.
Es handelt sich um ein Verfahren zur Anzeige eines zugeführten It is a method of displaying a feed
stereoskopischen Bildes mit mindestens 2 Perspektiven und einer Auflösung von horizontal lx und vertikal ly Bildpunkten auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Bildinhalt des zugeführten Bildes in einem Kino-Modell, welches aus einem Zylinder mit einem Radius D besteht und mit eine Auflösung von horizontal Px und vertikal Py Bildpunkten angezeigt wird, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet und sich nach links und rechts umschauen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: stereoscopic image with at least 2 perspectives and a resolution of horizontal l x and vertical l y pixels on a display device, the image content of the supplied image in a cinema model, which consists of a cylinder with a radius D and a resolution of horizontal P. x and vertical P y pixels, the viewer being in the center of this cylinder and being able to look around to the left and right, the method comprising the following steps:
ein Skalierungsfaktor a > 0, welcher den Grad festlegt, um welchen sich der Betrachter dem Zylinder genähert bzw. entfernt hat, wird zugeführt und ein Betrachtungsabstand D' mit D' = a-D wird berechnet oder, a scaling factor a> 0, which determines the degree by which the viewer has approached or removed from the cylinder, is supplied and a viewing distance D 'with D' = a-D is calculated or,
der Betrachtungsabstand D und D' werden bestimmt und ein the viewing distance D and D 'are determined and a
Skalierungsfaktor mit a > 0 wird berechnet mit a = D' / D; Scaling factor with a> 0 is calculated with a = D '/ D;
in einem Kino-Modell wird ein Zylinder mit dem Radius D' erzeugt, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt des Zylinders befindet; In a cinema model, a cylinder with the radius D 'is generated, the viewer being in the center of the cylinder;
- der zugeführte Bildinhalt wird auf eine Größe von horizontal Px' mit Px' = (1/a)·Px und vertikal Py' mit Py' = (1/a)·Py Bildpunkten zum Erhalt eines skalierte Bildinhalt skaliert; the supplied image content is scaled to a size of horizontally P x 'with P x ' = (1 / a) * P x and vertical P y 'with P y ' = (1 / a) * P y pixels to obtain a scaled image content scaled;
der skalierte Bildinhalt wird auf den Zylinder mit der horizontalen the scaled image content is on the cylinder with the horizontal
Ausdehnung von Px' Bildpunkten und der vertikalen Ausdehnung von Py' Bildpunkten projiziert, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt des Zylinders befindet. Extension of P x 'image points and the vertical extension of P y ' image points are projected, with the viewer being in the center of the cylinder.
Weiterhin handelt es sich um Verfahren zur Anzeige einer zugeführten Furthermore, there is a method for displaying a supplied
stereoskopischen Bildfolge mit mindestens 2 Perspektiven und einer Auflösung von horizontal lx und vertikal ly Bildpunkten auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Bildinhalt der zugeführten Bildfolge in einem Kino-Modell, welches aus einer Kugel mit einem Radius D besteht, mit eine Auflösung von horizontal Px und vertikal Py Bildpunkten angezeigt wird, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt dieser Kugel befindet und sich nach links, rechts, oben oder unten umschauen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: stereoscopic image sequence with at least 2 perspectives and a resolution of horizontally l x and vertically l y pixels on a display device, The image content of the image sequence supplied is displayed in a cinema model, which consists of a sphere with a radius D, with a resolution of horizontally P x and vertically P y pixels, with the viewer in the center of this sphere and to the left , right, up or down, the method comprising the following steps:
ein Skalierungsfaktor a > 0, welcher den Grad festlegt, um welchen sich der a scaling factor a> 0, which determines the degree by which the
Betrachter der Kugel genähert bzw. entfernt hat, wird zugeführt und einViewer has approached or removed the sphere is fed and a
Betrachtungsabstand D' mit D' = a·D wird berechnet, oder Viewing distance D 'with D' = a · D is calculated, or
der Betrachtungsabstand D und D' werden bestimmt und ein the viewing distance D and D 'are determined and a
Skalierungsfaktor mit a > 0 wird berechnet mit a = D' / D; Scaling factor with a> 0 is calculated with a = D '/ D;
in einem Kino-Modell wird eine Kugel mit dem Radius D' erzeugt, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt der Kugel befindet; In a cinema model, a sphere with radius D 'is generated, with the viewer in the center of the sphere;
der zugeführte Bildinhalt wird auf eine Größe von horizontal Px' mit Px' =the supplied image content is reduced to a size of horizontal P x 'with P x ' =
(1/a)·Px und vertikal Py' mit Py' = (1/a)·Py Bildpunkten zum Erhalt eines skalierte Bildinhalt skaliert; (1 / a) · P x and vertical P y 'with P y ' = (1 / a) · P y image points scaled to obtain a scaled image content;
der skalierte Bildinhalt wird auf die Kugel mit der horizontalen Ausdehnung von Px' Bildpunkten und der vertikalen Ausdehnung von Py' Bildpunkten projiziert, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt der Kugel befindet. the scaled image content is projected onto the sphere with the horizontal extent of P x 'pixels and the vertical extent of P y ' pixels, the viewer being in the center of the sphere.
Details der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche und/oder nachfolgend beschreiben. Details of the method are the subject of the subclaims and / or are described below.
In der hier vorliegenden Anmeldung soll von stereoskopischen Bildern bzw. In the present application, stereoscopic images or
Bildfolgen ausgegangen werden, welche mit einem Aufnahmewinkel von weniger als 180 Grad aufgenommen wurden, also insbesondere ältere Stereobilder und Stereobildfolgen. Der Betrachter kann sich dabei auch in solchen Aufnahmen umschauen, ohne dass die Ränder in sein Blickfeld gelangen oder sich Image sequences are assumed which were recorded with a recording angle of less than 180 degrees, so in particular older stereo images and stereo image sequences. The viewer can look around in such recordings without the edges getting into his field of vision or himself
geometrische Verzerrungen ergeben. Dies Umschauen geschieht hier zum result in geometric distortions. This looking around is done here for
Beispiel in einer am Kopf befestigten Anzeigevorrichtung („Head-Mounted Example in a display device attached to the head (“Head-Mounted
Display“, kurz HMD genannt) dadurch, dass die Kopfbewegungen umgesetzt werden in Änderungen der Blickrichtungen. Auf einem Display hat der Betrachter die Möglichkeit durch Vor- oder Zurückbewegen der Mouse sich ins Bild hinein oder hinaus zu bewegen oder durch Verschieben der Mouse nach rechts oder links, sich nach rechts oder links umzuschauen. Das Besondere dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass keine Rekonstruktion der dargestellten Szene erzeugt wird. Dies ist eine beträchtliche Erleichterung der bisher bekannten Verfahren und reduziert die erforderliche Rechenkapazität signifikant. Display ”, abbreviated to HMD) by converting the head movements into changes in the viewing directions. On a display, the viewer has the option of moving the mouse forwards or backwards into or out of the picture, or by moving the mouse to the right or left to look around to the right or left. The special feature of this process is the fact that no reconstruction of the displayed scene is generated. This is a considerable relief of the previously known methods and significantly reduces the required computing capacity.
Es wird ein virtuelles Kino-Modell erzeugt, dass permanent an die Position des Betrachters im Kino-Modell angepasst wird. Der Betrachter kann sich in alle Richtungen des Kino-Modells umschauen und frei bewegen. Eine Rekonstruktion der angezeigten Szene ist nicht erforderlich. Dies ist eine Erleichterung der bisher bekannten Verfahren und reduziert die erforderliche Rechenkapazität signifikant. A virtual cinema model is generated that is permanently adapted to the position of the viewer in the cinema model. The viewer can look around in all directions of the cinema model and move freely. A reconstruction of the displayed scene is not necessary. This simplifies the previously known methods and significantly reduces the computing capacity required.
Beschreibung der Zeichnungen Description of the drawings
Die Figuren zeigen: The figures show:
Fig. 1 : Darstellung der Größenverhältnisse eines Betrachtungsfensters B Fig. 1: Representation of the proportions of a viewing window B.
(entspricht dem Sehfeld eines Zuschauers in Bezug auf einen normierten Abstand, dieser ist in Bezug auf den Zuschauer konstant) und eines Präsentationsfensters P (entspricht der Leinwand im Kino). Die Betrachtungsrichtung ist horizontal. (corresponds to the field of view of a viewer in relation to a standardized distance, this is constant in relation to the viewer) and a presentation window P (corresponds to the screen in the cinema). The viewing direction is horizontal.
Fig. 2: Darstellung der Größenverhältnisse eines Betrachtungsfensters B und eines Präsentationsfensters P. Die Betrachtungsrichtung ist von oben. D ist der Betrachtungsabstand des Zuschauers Z vom Präsentationsfenster P. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers. Fig. 2: Representation of the proportions of a viewing window B and a presentation window P. The viewing direction is from above. D is the viewing distance of the viewer Z from the presentation window P. B is the viewing window of the viewer.
Fig. 3: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Die Ränder des 3: Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '. The edges of the
Präsentationsfensters P' sind für ihn nicht mehr sichtbar, wenn er weiterhin geradeaus auf das Präsentationsfenster P' schaut. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers. Der neue Betrachtungsabstand ist D'. Presentation windows P 'are no longer visible to him if he continues to look straight ahead at the presentation window P'. B is the viewer's viewing window. The new viewing distance is D '.
Fig. 4: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Der Betrachtungsabstand D'R ist zu den Rändern R des Präsentationsfensters P' größer als der Fig. 4: Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '. The viewing distance D'R to the edges R of the presentation window P 'is greater than that
Betrachtungsabstand D' in der Mitte des Präsentationsfensters. Px' ist die horizontale Ausdehnung des Präsentationsfensters. Fig. 5: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand gekrümmt. Der Betrachtungsabstand D' des Zuschauers Z ist in alle Richtungen konstant. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers. Viewing distance D 'in the middle of the presentation window. P x 'is the horizontal extent of the presentation window. Fig. 5: Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '. The presentation window P 'is curved by being projected onto a cylinder wall. The viewing distance D 'of the viewer Z is constant in all directions. B is the viewer's viewing window.
Fig. 6a: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand stark gekrümmt. B ist das 6a: representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '. The presentation window P 'is strongly curved due to the projection onto a cylinder wall. B is that
Betrachtungsfenster des Zuschauers. Viewing window of the spectator.
Fig. 6b: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z vom Präsentationsfenster P' wegbewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand weniger gekrümmt. B ist das Fig. 6b: Representation of a cinema model from above, in which the viewer Z has moved away from the presentation window P '. The presentation window P 'is less curved due to the projection onto a cylinder wall. B is that
Betrachtungsfenster des Zuschauers. Viewing window of the spectator.
Fig. 6c: Perspektivische Darstellung eines Kino-Modells horizontal, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Das 6c: Perspective representation of a cinema model, horizontal, in which the viewer Z has moved towards the presentation window P '. The
Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand gekrümmt. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers. Presentation window P 'is curved by being projected onto a cylinder wall. B is the viewer's viewing window.
Fig. 6d: Darstellung eines stereoskopischen Kino-Modells horizontal, Die 6d: Horizontal representation of a stereoscopic cinema model, the
Präsentationsfenster PL' und PR' sind durch die Projektion auf die Zylinderwand nur leicht gekrümmt. BL und BR ist das linke und das rechte Betrachtungsfenster des Zuschauers. Presentation windows PL 'and PR' are only slightly curved due to the projection onto the cylinder wall. BL and BR are the viewer's left and right viewing windows.
Fig. 7: Flussdiagramm zur permanenten Anpassung des Kino-Modells an den Betrachtungsabstand des Zuschauers Z. Fig. 7: Flow diagram for permanent adaptation of the cinema model to the viewing distance of the viewer Z.
1 D' := D (D‘ wird mit D gleichgesetzt) 1 D ': = D (D ‘is equated with D)
2 Kino-Modell berechnen 2 Calculate the cinema model
3 Stereobild anzeigen 3 Display stereo image
4 Ende? 4 end?
5 Faktor a einiesen oder nach einer zweiten Alternative D‘ einiesen 5 factor a einiesen or, according to a second alternative, D ‘einiesen
6 D' neu berechnen oder nach einer zweiten Alternative a berechnen 6 D 'recalculate or calculate a according to a second alternative
7 Faktor a geändert oder nach einer zweiten Alternative D geändert Beschreibung der verwendeten Abkürzungen 7 Factor a changed or changed according to a second alternative D. Description of the abbreviations used
HMD Head-Mounted Display, am Kopf des Betrachters befestigte HMD head-mounted display, attached to the viewer's head
Anzeigevorrichtung. Display device.
a Skalierungsfaktor des Abstandes eines Zuschauers, Betrachters zum a Scaling factor of the distance between the viewer and the viewer
Präsentationsfenster, a < 0. Presentation window, a <0.
D, D' Betrachtungsabstand des Betrachters zum Präsentationsfenster P D, D 'viewing distance of the observer to the presentation window P
D'R Betrachtungsabstand zu den Rändern R D'R viewing distance to the edges R
P, P' Präsentationsfenster auf den Zylinder, bzw. der Kugel im Kino-Modell projiziert (Fläche) P, P 'presentation window projected onto the cylinder or the sphere in the cinema model (surface)
Z Zuschauer, Betrachter Z spectators, viewers
Bx Ausdehnung des Betrachtungsfensters B (Sehfeld) in horizontaler Bx Horizontal expansion of the viewing window B (field of view)
Richtung direction
By Ausdehnung des Betrachtungsfensters B (Sehfeld) in vertikaler By extension of the viewing window B (field of view) in vertical
Richtung direction
BL Linkes Betrachtungsfensters B (Sehfeld) BL Left viewing window B (field of view)
BR Rechtes Betrachtungsfensters B (Sehfeld) BR right viewing window B (field of view)
Px Ausdehnung des Präsentationsfenster P in horizontaler Richtung Px Extension of the presentation window P in the horizontal direction
Py Ausdehnung des Präsentationsfenster P in vertikaler Richtung (Breite, Py Extension of the presentation window P in the vertical direction (width,
Dimension: Länge). Dimension: length).
Ix Anzahl Bildpunkte des zugeführten Bildes in der Horizontalen ly Anzahl Bildpunkte des zugeführten Bildes in der Vertikalen Ix number of pixels of the supplied image in the horizontal ly number of pixels of the supplied image in the vertical
PL‘ Linkes Projektionsfensters P auf dem Zylinder bzw. der Kugel im PL ‘Left projection window P on the cylinder or the sphere in the
Kinomodell (Höhe, Dimension: Länge) Cinema model (height, dimension: length)
PR' Rechtes Projektionsfensters P auf dem Zylinder bzw. der Kugel im PR 'Right projection window P on the cylinder or the sphere in the
Kinomodell Cinema model
Wx Betrachtungswinkel des Zylindersegmentes, auf dem sich das Wx Viewing angle of the cylinder segment on which the
Präsentationsfenster P bzw. P' befindet, in horizontaler Richtung Presentation window P or P 'is located in the horizontal direction
Wy Betrachtungswinkel des Zylindersegmentes, auf dem sich das Wy viewing angle of the cylinder segment on which the
Präsentationsfenster P bzw. P' befindet, in vertikaler Richtung t Zeitraum, nachdem der Betrachtungsabstand D neu gemessen wird und dann eine Neuberechnung des Zylinders, wenn erforderlich erfolgt, wenn sich D verändert hat, Detaillierte Beschreibung der Erfindung Presentation window P or P 'is located in the vertical direction t period after the viewing distance D is re-measured and the cylinder is then recalculated, if necessary, when D has changed, Detailed description of the invention
Zur Vereinfachung der Darstellung, jedoch ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit, sei ein Betrachtungsfenster B definiert, welches das Sehfeld des Betrachters bezeichnet und ein Präsentationsfenster P, in dem das stereoskopische Bild bzw. die stereoskopische Bildfolge angezeigt wird. Die Begriffe Bildfolge und Video seien im Folgenden synonym verwendet. Ein stereoskopisches Bild bzw. eine stereoskopische Bildfolge seien Bilder bzw. eine Bildfolge mit mindestens 2 Perspektiven, die aus verschiedenen Kamerapositionen aufgenommen wurden, z.B. einer Stereo-Kamera. Das Bild bzw. die Bildfolge habe eine Auflösung von horizontal lx und vertikal ly Bildpunkten. To simplify the representation, but without restricting the general validity, a viewing window B is defined, which denotes the field of view of the viewer and a presentation window P in which the stereoscopic image or the stereoscopic image sequence is displayed. The terms image sequence and video are used synonymously in the following. A stereoscopic image or a stereoscopic image sequence is assumed to be images or an image sequence with at least 2 perspectives that were recorded from different camera positions, for example a stereo camera. The image or the image sequence has a resolution of l x horizontally and l y image points vertically.
Das Betrachtungsfenster B hat die Ausdehnung Bx Bildpunkte in horizontaler Richtung und By Bildpunkte in vertikaler Richtung. Entsprechend hat das Präsentationsfenster P die Ausdehnung Px Bildpunkte in horizontaler Richtung und Py Bildpunkte in vertikaler Richtung. Das heißt, die Größe des Betrachtungsfensters ist Bx · By Bildpunkte und entsprechend für das Präsentationsfenster P sind es Px · Py Bildpunkte. The viewing window B has the extent of B x pixels in the horizontal direction and B y pixels in the vertical direction. Correspondingly, the presentation window P has the extent of P x pixels in the horizontal direction and P y pixels in the vertical direction. That is, the size of the viewing window is B x · B y image points and correspondingly for the presentation window P it is P x · P y image point.
In einem Kino betrachtet der Zuschauer Z durch das Betrachtungsfenster, sein Sehfeld, das Präsentationsfenster P, die Kinoleinwand. Die Begriffe Zuschauer und Betrachter seien im Folgenden ebenfalls synonym verstanden, d.h. haben dieselbe Bedeutung. Im Kino ist das Betrachtungsfenster B wesentlich größer als das Präsentationsfenster P, d.h. dass Bx > Px und By > Py (Fig. 1). Man sieht mehr als nur die Kinoleinwand. Zusätzlich ist das Präsentationsfenster P im Kino planar. Das ist auch bei der Betrachtung eines Videos durch eine am Kopf befestigte Anzeigevorrichtung, im folgenden Head-Mounted Display oder HMD genannt, bisher der Fall (Fig. 2). Die virtuelle Welt, im Folgenden Kino-Modell genannt, in welcher das Video gezeigt wird, ist so aufgebaut als würde der Zuschauer Z in einer bestimmten Reihe eines realen Kinos sitzen. Sein Betrachtungsabstand D zur Leinwand, d.h. zum Präsentationsfenster P, ist in den bisherigen Kino-Modellen als konstant gegeben, wobei sich der Betrachtungsabstand D im HMD als virtuelle Größe in Abhängigkeit vom definierten Kino-Modell und den dort gegebenen Maßeinheiten definiert. Das Kino-Modell besteht in der hier vorliegenden Patentanmeldung in einer ersten Ausführungsform aus einem Zylinder, auf den das Präsentationsfenster P auf der Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet oder in einer zweiten Ausführungsform aus einer Kugel, auf die das Präsentationsfenster P ebenfalls auf die Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieser Kugel befindet. Der Radius des Zylinders in der ersten Ausführungsform ist D und der Radius der Kugel in der zweiten Ausführungsform sei ebenfalls mit D bezeichnet. In a cinema, the viewer Z looks through the viewing window, his field of view, the presentation window P, the cinema screen. The terms viewer and viewer are also understood synonymously in the following, ie have the same meaning. In the cinema, the viewing window B is significantly larger than the presentation window P, ie that B x > P x and By> P y (FIG. 1). You see more than just the big screen. In addition, the presentation window P in the cinema is planar. This has also been the case so far when viewing a video through a display device attached to the head, hereinafter referred to as a head-mounted display or HMD (FIG. 2). The virtual world, hereinafter referred to as the cinema model, in which the video is shown, is structured as if the viewer Z were sitting in a certain row of a real cinema. Its viewing distance D to the screen, ie to the presentation window P, is given as constant in the previous cinema models, the viewing distance D in the HMD being defined as a virtual variable depending on the defined cinema model and the units of measurement given there. In the present patent application, the cinema model consists in a first embodiment of a cylinder onto which the presentation window P is projected on the inside and the viewer Z is in the center of this cylinder, or in a second embodiment of a sphere onto which the Presentation window P is also projected onto the inside and the viewer Z is in the center of this sphere. The radius of the cylinder in the first embodiment is D and the radius of the ball in the second embodiment is also denoted by D.
Bewegt sich der Betrachter/Zuschauer Z um einen Skalierungsfaktor a > 0 auf das Präsentationsfenster P zu, d.h. sein neuer Betrachtungsabstand
Figure imgf000010_0001
If the viewer / viewer Z moves towards the presentation window P by a scaling factor a> 0, ie his new viewing distance
Figure imgf000010_0001
wird kleiner, so tritt der Fall ein, dass er die Ränder des Präsentationsfenster P nicht mehr sieht, wenn er weiterhin geradeaus auf das Präsentationsfenster P schaut (Fig. 3). becomes smaller, the case occurs that he no longer sees the edges of the presentation window P if he continues to look straight ahead at the presentation window P (FIG. 3).
Wenn er sich also um den Faktor a auf das Präsentationsfenster P zubewegt, so kann das mathematisch so beschrieben werden, dass sich das Präsentationsfenster um den Faktor 1/a vergrößert, d.h. das neue Präsentationsfenster P' hat die Größe
Figure imgf000010_0002
If it moves towards the presentation window P by the factor a, it can be described mathematically in such a way that the presentation window is enlarged by the factor 1 / a, ie the new presentation window P 'has the size
Figure imgf000010_0002
Halbiert der Betrachter Z zum Beispiel den Betrachtungsabstand D, d.h. a = 1/2, so ist D' = D/2 und somit P'x = 2·RC sowie P'y = 2·Py. Der Effekt, dass der Betrachter nicht mehr die Ränder des Präsentationsfenster P' sieht, führt jedoch nicht dazu, dass sich der Betrachter in das Video bzw. Bild hineinversetzt fühlt. Schaut er nach rechts oder links, so ist der Betrachtungsabstand dorthin nicht konstant, sondern wird größer je weiter er zur Seite schaut. Die Szene des Videos bzw. des Bildes wird verzerrt, da sich unterschiedliche Betrachtungsabstände zu den Rändern D'R und in der Mitte ergeben. Der Betrachtungsabstand D'R zu den Rändern des Präsentationsfenster P' lässt sich unter der Annahme, dass sich der Betrachter Z in der Mitte vor dem Präsentationsfenster befindet (Fig. 4) wie folgt berechnen (sqrt = Wurzel): For example, if the observer Z halves the viewing distance D, ie a = 1/2, then D '= D / 2 and thus P' x = 2 · R C and P ' y = 2 · P y . However, the effect that the viewer no longer sees the edges of the presentation window P 'does not result in the viewer feeling as though he has been transferred to the video or image. If he looks to the right or left, the viewing distance is not constant, but increases the further he looks to the side. The scene of the video or the image is distorted because there are different viewing distances to the edges D'R and in the middle. The viewing distance D ' R to the edges of the presentation window P' can be calculated as follows, assuming that the observer Z is in the middle in front of the presentation window (Fig. 4) (sqrt = root):
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
In einer ersten Ausführungsform wird wie folgt vorgegangen: In a first embodiment, the procedure is as follows:
Damit der Betrachter Z sich in das Video hineinversetzt fühlt, ist der Betrachtungsabstand D bzw. D' zu allen Bereichen des Präsentationsfenster P bzw. P' konstant. Das heißt, das Präsentationsfenster muss gekrümmt sein. Es muss das Segment eines Zylinders mit dem Radius D bzw. D' sein. So hat der Betrachter den Eindruck, er befinde sich im Bild bzw. im Video. Fig. 5 ist eine Darstellung des Kino-Modells von oben. So that the viewer Z feels put into the video, the viewing distance D or D 'to all areas of the presentation window P or P' is constant. That is, the presentation window must be curved. It must be the segment of a cylinder with the radius D or D '. The viewer has the impression that he is in the picture or in the video. Figure 5 is a top plan view of the cinema model.
Für unterschiedliche Betrachtungsabstände D bzw. D' ergeben sich unterschiedliche Zylindersegmente. Der Betrachter kann interaktiv entscheiden wie tief er in das Video bzw. Bild eindringen will oder sich wieder hinausbewegen will. Fig. 6a und Fig. 6b enthalten eine Darstellung in der Draufsicht. In Fig. 6c ist eine horizontale Sicht dargestellt. Different cylinder segments result for different viewing distances D and D '. The viewer can interactively decide how deep he wants to penetrate the video or image or how he wants to move out again. FIGS. 6a and 6b contain a representation in plan view. In Fig. 6c a horizontal view is shown.
Der horizontale Betrachtungswinkel Wx des Zylindersegmentes, auf dem sich das Präsentationsfenster P bzw. P' befindet, lässt sich wie folgt berechnen. Es ist:
Figure imgf000011_0002
The horizontal viewing angle W x of the cylinder segment on which the presentation window P or P 'is located can be calculated as follows. It is:
Figure imgf000011_0002
wie bisher. Daraus ergibt sich as until now. This results in
also
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0004
so
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0004
Die Höhe des Präsentationsfensters P'y ergibt sich wie vorher beschrieben mit
Figure imgf000011_0005
Verfahrenstechnisch wird dabei so vorgegangen, dass das Kino-Modell zunächst aus einem Zylinder mit dem Radius D besteht. Auf diesem Zylinder wird das Präsentationsfenster P abgebildet und der Betrachter Z kann sich z.B. im HMD umschauen. Bewegt sich der Betrachter Z vor oder zurück, so bedeutet dies, dass der Skalierungsfaktor a bzw. der Betrachtungsabstand D nach einer gewissen Zeit t > 0 wieder neu eingelesen werden muss und sich der Zylinderradius auf D' ändert. Das Kino-Modell muss also dynamisch in Abhängigkeit von der Betrachterposition verändert werden. Das heißt, bei jeder Bewegung des Betrachters vor oder zurück muss ein neuer Zylinder berechnet werden, um dem Betrachter immer denselben Betrachtungsabstand zu allen Bereichen des betrachteten Videos bzw. Bildes zu gewährleisten und so einen perfekten immersiven Betrachtungseindruck zu erzeugen. Bewegt sich der Betrachter vor, so muss der Radius des Zylinders mit a < 1 verkleinert werden (Fig. 6a). Bewegt sich der Betrachter zurück, so muss der Radius des Zylinders mit a > 1 vergrößert werden (Fig. 6b). The height of the presentation window P ' y results as previously described with
Figure imgf000011_0005
In terms of process engineering, the procedure is such that the cinema model initially consists of a cylinder with radius D. The presentation window P is imaged on this cylinder and the viewer Z can look around the HMD, for example. If the observer Z moves forwards or backwards, this means that the scaling factor a or the viewing distance D has to be read in again after a certain time t> 0 and the cylinder radius changes to D '. The cinema model must therefore be changed dynamically depending on the viewer's position. This means that every time the viewer moves forwards or backwards, a new cylinder must be calculated in order to always guarantee the viewer the same viewing distance to all areas of the video or image being viewed and thus create a perfect immersive viewing impression. If the viewer moves forward, the radius of the cylinder must be reduced with a <1 (Fig. 6a). If the viewer moves back, the radius of the cylinder must be increased by a> 1 (Fig. 6b).
Das Besondere dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass keine Rekonstruktion der dargestellten Szene erzeugt werden muss. Dies ist eine signifikante Erleichterung der bisher bekannten Verfahren und reduziert die erforderliche Rechenkapazität beträchtlich. The special feature of this process is the fact that no reconstruction of the displayed scene has to be generated. This is a significant relief of the previously known methods and considerably reduces the required computing capacity.
In einer zweiten Ausführungsform wird wie folgt vorgegangen: In a second embodiment, the procedure is as follows:
Für eine vollständige Immersion muss der Betrachter nicht nur in horizontaler Richtung, sondern auch in vertikaler Richtung immer den gleichen Abstand erhalten. For complete immersion, the viewer must always have the same distance not only in the horizontal direction, but also in the vertical direction.
Dies bedeutet mit Py' = (1/a)·Py einen vertikalen Betrachtungswinkel Wy
Figure imgf000012_0001
With P y '= (1 / a) · P y, this means a vertical viewing angle W y
Figure imgf000012_0001
In diesem Fall muss das Kino-Modell aus einer Kugel bestehen, auf deren Innenseite das Präsentationsfenster P projiziert wird und deren Größe in Abhängigkeit vom Abstand des Betrachters Z variiert werden muss. In this case, the cinema model must consist of a sphere, on the inside of which the presentation window P is projected and the size of which must be varied depending on the distance from the viewer Z.
Bei den heute gegebenen Seitenverhältnissen von 16:9 oder 2:1 ist die vertikale Anpassung jedoch untergeordnet und wird nur bei sehr kleinen Betrachtungsabständen relevant, kann jedoch in diesem Fall sehr beeindruckend sein. Ein Ablaufdiagramm, welches für beide Ausführungsformen gilt, ist in Fig. 7 dargestellt. With the aspect ratios of 16: 9 or 2: 1 that exist today, however, vertical adjustment is of secondary importance and is only relevant at very small viewing distances, but in this case it can be very impressive. A flow chart which applies to both embodiments is shown in FIG.
Wie aus der Beschreibung dieser Ausführungsform zu ersehen ist, muss auch hier keine Rekonstruktion der dargestellten Szene erzeugt werden. Es hat daher die gleichen positiven Auswirkungen auf die erforderliche Rechenkapazität. As can be seen from the description of this embodiment, no reconstruction of the displayed scene has to be generated here either. It therefore has the same positive effects on the required computing capacity.
In einer dritten Ausführungsform wird als Anzeigevorrichtung ein Display verwen- det. In a third embodiment, a display is used as the display device.
Das Vor- und Zurückbewegen wird als hinein- oder hinaus-zoomen auf dem Display angezeigt. Auch hier hat der Betrachter subjektiv den Eindruck, er bewege sich in das Video hinein. Das Umschauen nach rechts und links bzw. das Vor- und Zurückbewegen wird durch die Bewegung einer Bewegungsvorrichtung, im Folgenden kurz„Mouse“ genannt, ermöglicht. Diese Bewegungsvorrichtung kann ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit eine Computer-Mouse, eine„Space- Mouse“ oder z.B. ein Sensorfeld auf dem Display oder eine Tastatur sein. Moving back and forth is shown as zooming in or out on the display. Here, too, the viewer has the subjective impression that he is moving into the video. Looking around to the right and left or moving back and forth is made possible by the movement of a movement device, hereinafter referred to as “mouse” for short. This movement device can be a computer mouse, a "space mouse" or e.g. be a sensor field on the display or a keyboard.
Er kann sich auch dort wie bei den vorherigen Ausführungsformen durch Bewegen der Mouse nach rechts und links schauen. Auch hier hat der Betrachter den Eindruck, er schaue sich im Video um. Auch hier ist es wichtig, dass der Betrachtungsabstand zu den Rändern konstant ist, um einen„Kinosaal“-Effekt zu vermeiden. As in the previous embodiments, he can also look himself there by moving the mouse to the right and left. Here, too, the viewer has the impression that he is looking around in the video. Here, too, it is important that the viewing distance to the edges is constant in order to avoid a “cinema” effect.
Das Kino-Modell besteht in dieser Ausführungsform ebenfalls aus einem Zylinder, auf den das Präsentationsfenster P auf der Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet, oder aus einer Kugel, auf die das Präsentationsfenster P ebenfalls auf der Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieser Kugel befindet. Der Radius des Zylinders ist wieder D und der Radius der Kugel sei ebenfalls mit D bezeichnet. In this embodiment, the cinema model also consists of a cylinder onto which the presentation window P is projected on the inside and the viewer Z is in the center of this cylinder, or of a sphere onto which the presentation window P is also projected on the inside and the viewer Z is in the center of this sphere. The radius of the cylinder is again D and the radius of the sphere is also denoted by D.
Das Betrachtungsfenster ist in diesem Fall mit dem Display identisch. Als Startwerte wird hier im Allgemeinen von einem Betrachtungsabstand D mit B = P ausgegangen. Das heißt, das Bild bzw. Video überdeckt das gesamte Display. Zoomt der Betrachter/Zuschauer Z um einen Skalierungsfaktor a < 1 gemäß (1) in das Video hinein, d.h. sein neuer Betrachtungsabstand D' = a·D wird kleiner, so tritt auch hier der Fall ein, dass er die Ränder des Präsentationsfenster P nicht mehr sieht, wenn er weiterhin geradeaus auf das Präsentationsfenster P schaut. Halbiert der Betrachter Z zum Beispiel den Betrachtungsabstand D, d.h. a = 1/2, so ist auch hier D' = D/2 und somit P'x = 2·Px sowie P'y = 2·Py . Das Display zeigt in horizontaler und vertikaler Richtung nur noch das halbe Videobild. In this case, the viewing window is identical to the display. A viewing distance D with B = P is generally assumed here as starting values. This means that the image or video covers the entire display. If the viewer / viewer Z zooms into the video by a scaling factor a <1 according to (1), that is, if his new viewing distance D '= a · D becomes smaller, the case here also occurs that he does not see the edges of the presentation window P. sees more if he continues to look straight ahead at the presentation window P. For example, if the observer Z halves the viewing distance D, ie a = 1/2, then here too D '= D / 2 and thus P' x = 2 * P x and P ' y = 2 * P y . The display only shows half the video image in the horizontal and vertical directions.
Alle Formeln und Darstellungen gelten für diese Ausführungsform in gleicher Weise wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform. All formulas and representations apply to this embodiment in the same way as in the first and second embodiment.
Eine stereoskopische Visualisierung mit unterschiedlichen Perspektiven für das linke und rechte Auge des Betrachters Z wird in der ersten Ausführungsform dadurch erreicht, dass die linke Perspektive, welche auf dem linke Auge des Betrachters angezeigt werden soll, z.B. in einen oberen Bereich des Zylinders abgebildet wird und die rechte Perspektive in einen unteren Bereich des Zylinders abgebildet wird. Dabei ist darauf zu achten, dass sich die oberen und unteren Bereiche des Zylinders nicht überschneiden (Fig. 6d). Alternativen können die rechte Perspektive auch oben und die linke Perspektive unten abgebildet werden oder beiden Perspektiven auf zwei verschiedene, aber von der Form und Größe identische Zylinder abgebildet werden. Wichtig ist nur, dass die linke Perspektive dem linken Auge zugeführt wird und die rechte Perspektive dem rechten Auge. A stereoscopic visualization with different perspectives for the left and right eyes of the viewer Z is achieved in the first embodiment in that the left perspective which is to be displayed on the left eye of the viewer, e.g. is mapped into an upper region of the cylinder and the right perspective is mapped into a lower region of the cylinder. Make sure that the upper and lower areas of the cylinder do not overlap (Fig. 6d). Alternatively, the right perspective can also be displayed above and the left perspective below, or both perspectives can be displayed on two different cylinders that are identical in shape and size. It is only important that the left perspective is fed to the left eye and the right perspective to the right eye.
Für eine Visualisierung gemäß Ausführungsform zwei kann man zwei identische Kugel verwenden und in beide Kugeln die unterschiedlichen Perspektiven abbilden und von dort dem linken und rechten Auge des Betrachters Z getrennt zufüh- ren. For a visualization according to embodiment two, two identical spheres can be used and the different perspectives can be mapped in both spheres and fed from there separately to the left and right eyes of the observer Z.
Beide stereoskopischen Visualisierungen werden sinngemäß auch auf Ausführungsform drei angewendet. Both stereoscopic visualizations are applied analogously to embodiment three.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Anzeige eines zugeführten stereoskopischen Bildes mit mindestens 2 Perspektiven und einer Auflösung von horizontal lx und vertikal ly Bildpunkten auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Bildinhalt des zugeführten Bildes in einem Kino-Modell, welches aus einem Zylinder mit einem Radius D besteht und mit eine Auflösung von horizontal Px und vertikal Py Bildpunkten angezeigt wird, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet und sich nach links und rechts umschauen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 1. A method for displaying a supplied stereoscopic image with at least 2 perspectives and a resolution of horizontal l x and vertical l y pixels on a display device, the image content of the supplied image in a cinema model consisting of a cylinder with a radius D. and is displayed with a resolution of horizontal P x and vertical P y pixels, the viewer being in the center of this cylinder and being able to look around to the left and right, the method comprising the following steps:
ein Skalierungsfaktor a > 0, welcher den Grad festlegt, um welchen sich der a scaling factor a> 0, which determines the degree by which the
Betrachter dem Zylinder genähert bzw. entfernt hat, wird zugeführt und einViewer has approached or removed the cylinder is fed and a
Betrachtungsabstand D' mit D' = a·D wird berechnet oder, Viewing distance D 'with D' = a D is calculated or,
der Betrachtungsabstand D und D' werden bestimmt und ein the viewing distance D and D 'are determined and a
Skalierungsfaktor mit a > 0 wird berechnet mit a = D' / D; Scaling factor with a> 0 is calculated with a = D '/ D;
in einem Kino-Modell wird ein Zylinder mit dem Radius D' erzeugt, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt des Zylinders befindet; In a cinema model, a cylinder with the radius D 'is generated, the viewer being in the center of the cylinder;
der zugeführte Bildinhalt wird auf eine Größe von horizontal Px' mit Px' =the supplied image content is reduced to a size of horizontal P x 'with P x ' =
(1/a)·Px und vertikal Py' mit Py' = (1/a)·Py Bildpunkten zum Erhalt eines skalierte Bildinhalt skaliert; (1 / a) · P x and vertical P y 'with P y ' = (1 / a) · P y image points scaled to obtain a scaled image content;
der skalierte Bildinhalt wird auf den Zylinder mit der horizontalen the scaled image content is on the cylinder with the horizontal
Ausdehnung von Px' Bildpunkten und der vertikalen Ausdehnung von Py' Bildpunkten projiziert, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt des Zylinders befindet. Extension of P x 'image points and the vertical extension of P y ' image points are projected, with the viewer being in the center of the cylinder.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Schritte nach einem Zeitraum t > 0 wiederholt werden. 2. The method according to claim 1, wherein the steps are repeated after a time period t> 0.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schritte nach jedem Bild der Bildfolge wiederholt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the steps are repeated after each image of the image sequence.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung ein am Kopf des Betrachters befestigte Anzeigevorrichtung ist. 4. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the display device is a display device attached to the head of the viewer.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung eine stereoskopische Anzeigevorrichtung ist. 5. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the display device is a stereoscopic display device.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung ist. 6. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the display device is an autostereoscopic display device.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeige eine immersive Anzeige ist und der Betrachter links den linksten Bildpunkt oder rechts den rechtesten Bildpunkt nicht erkennt. 7. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the display is an immersive display and the viewer does not recognize the leftmost pixel on the left or the rightmost pixel on the right.
8. Verfahren zur Anzeige einer zugeführten stereoskopischen Bildfolge mit mindestens 2 Perspektiven und einer Auflösung von horizontal lx und vertikal ly Bildpunkten auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Bildinhalt der zugeführten Bildfolge in einem Kino-Modell, welches aus einer Kugel mit einem Radius D besteht, mit eine Auflösung von horizontal Px und vertikal Py Bildpunkten angezeigt wird, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt dieser Kugel befindet und sich nach links, rechts, oben oder unten umschauen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 8. A method for displaying a supplied stereoscopic image sequence with at least 2 perspectives and a resolution of horizontal l x and vertical l y pixels on a display device, the image content of the supplied image sequence in a cinema model consisting of a sphere with a radius D. , is displayed with a resolution of horizontal P x and vertical P y pixels, the viewer being in the center of this sphere and being able to look around to the left, right, up or down, the method comprising the following steps:
ein Skalierungsfaktor a > 0, welcher den Grad festlegt, um welchen sich der a scaling factor a> 0, which determines the degree by which the
Betrachter der Kugel genähert bzw. entfernt hat, wird zugeführt und einViewer has approached or removed the sphere is fed and a
Betrachtungsabstand D' mit D' = a·D wird berechnet, oder Viewing distance D 'with D' = a · D is calculated, or
der Betrachtungsabstand D und D' werden bestimmt und ein the viewing distance D and D 'are determined and a
Skalierungsfaktor mit a > 0 wird berechnet mit a = D' / D; Scaling factor with a> 0 is calculated with a = D '/ D;
in einem Kino-Modell wird eine Kugel mit dem Radius D' erzeugt, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt der Kugel befindet; In a cinema model, a sphere with radius D 'is generated, with the viewer in the center of the sphere;
der zugeführte Bildinhalt wird auf eine Größe von horizontal Px' mit Px' =the supplied image content is reduced to a size of horizontal P x 'with P x ' =
(1/a)·Px und vertikal Py' mit Py' = (1/a)·Py Bildpunkten zum Erhalt eines skalierte Bildinhalt skaliert; (1 / a) · P x and vertical P y 'with P y ' = (1 / a) · P y image points scaled to obtain a scaled image content;
der skalierte Bildinhalt wird auf die Kugel mit der horizontalen Ausdehnung von Px' Bildpunkten und der vertikalen Ausdehnung von Py' Bildpunkten projiziert, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt der Kugel befindet. the scaled image content is projected onto the sphere with the horizontal extent of P x 'pixels and the vertical extent of P y ' pixels, the viewer being in the center of the sphere.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte nach einem Zeitraum t > 0 wiederholt werden. 9. The method according to claim 8, wherein the steps are repeated after a time period t> 0.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schritte nach jedem Bild der Bildfolge wiederholt werden. 10. The method according to claim 8 or 9, wherein the steps are repeated after each image of the image sequence.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Anzeigevorrichtung ein am Kopf des Betrachters befestigte 11. The method according to at least one of the preceding claims 8 to 10, wherein the display device is attached to the head of the viewer
Anzeigevorrichtung ist. Display device is.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11 , wobei die Anzeigevorrichtung eine stereoskopische Anzeigevorrichtung ist. 12. The method according to at least one of the preceding claims 8 to 11, wherein the display device is a stereoscopic display device.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei die Anzeigevorrichtung eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung ist. 13. The method according to at least one of the preceding claims 8 to 12, wherein the display device is an autostereoscopic display device.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, wobei die Anzeige eine immersive Anzeige ist und der Betrachter links den linksten Bildpunkt, rechts den rechtesten Bildpunkt oben den obersten Bildpunkt und unten den untersten Bildpunkt nicht erkennt. 14. The method according to at least one of the preceding claims 8 to 13, wherein the display is an immersive display and the viewer does not recognize the leftmost picture element on the left, the rightmost picture element on the right, above the top picture element and below the bottom picture point.
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