WO1997015150A1

WO1997015150A1 - Procede et dispositif de formation d'images en trois dimensions

Info

Publication number: WO1997015150A1
Application number: PCT/JP1996/003027
Authority: WO
Inventors: Seisuke Oba; Takao Kumagai; Hitoshi Fukudome; Nobuyuki Minami; Nariyasu Hamahata
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1997-04-24
Also published as: GB9709228D0; GB2309847B; US5959663A; GB2309847A; US6160574A

Description

明細書発明の名称

立体映像生成方法及び装置技術分野

本発明は立体映像生成方法及び装置に関し、特に 2次元的な映像を表わすビデォ信号に基づいて、オペレータが仮想空間内に立体的な映像を知覚できるような立体映像を生成しょうとするものである。背景技術

従来、オペレータが立体映像を観賞できるようにした立体映像生成装置として、図 1 に示すような、立体映像表示装置が提案されている。

.この立体映像表示装置 1 は、左目用プロジェクタ 2 L及び右目用プロジェクタ 2 Rにおいて、左目用投影光及び右目用投影光を、それぞれ赤、緑、青 3原色偏向フィルタ 3 L R、 3 L G、 3 L B及び 3 R R、 3 R G、 3 R Bを通して、スクリーン 4 に投射することにより、当該スクリーン 4上に力ラー合成映像を映出し、当該カラー合成映像を左目用及び右目用フィル夕 5 L及び 5 Rをもつ眼鏡 5を通してオペレータが目視するように構成されている。

この場合オペレータは、カラー合成映像のうち、左目用フィルタ 5 Lを通して左目用プロジェクタ 2 Lから投射された左目用映像を目視すると同時に、右目用フィル夕 5 Rを通して右目用プロジェクタ 2 Rから投射された右目用映像を目視し、その結果、スクリーン 4上のカラー合成映像を、図 2 ( A ) 〜図 2 ( C ) に示すように、左目 6 L及び右目 6 R間の視差に基づいて、立体映像として知覚する。

因に、図 2 ( A ) に示すように、スクリーン 4上の同一位置に左目用プロジェクタ 2 Lから投射された左目用映像 7 Lと、右目用プロジェクタ 2 Rから投射された右目用映像 7 Rとが映出された場合、左目 6 Lの視線 8 Lと、右目 6 Rの視線 8 Rとがスクリーン 4上の同一位置において交差するので、オペレータは『スクリーン 4上に合成立体映像がある』ように知覚する。

これに対して、図 2 ( B ) に示すように、スクリーン 4上の左目 6 L及び右目 6 Rと対向する位置に、左目用映像 7 L及び右目用映像 7 Rが互いにずれた状態で映出されたときには、左目 6 Lが左目用映像 7 Lを目視する視線 8 Lと、右目 6 Rが右目用映像 7 Rを目視する視線 8 Rとが交差する仮想空間内の点（スクリ —ン 4 より後方に生ずる）に虚像 9 Bが結像されることにより、オペレータは『スクリーン 4 の後方位置に合成立体映像がある』ように知覚する。

また、図 2 ( C ) に示すように、スクリーン 4上の左目 6 L及び右目 6 Rと対向する位置に、右目用映像 7 R及び左目用映像 7 Lを投射すると、左目 6 Lが左目用映像 7 Lを目視する視線 8 Lと右目 6 Rが右目用映像 7 Rを目視する視線 8 Rとが仮想空間内のスクリーン 4 より前方位置において交差することにより虚像 9. Fが結像されるので、オペレータは『スクリーンの前方位置に合成立体映像がある』ように知覚する。

従って、左目用映像 7 L及び右目用映像 7 Rのスクリーン 4上の投射位置を、左目 6 L及び右目 6 Rの視差に相当する距離だけずらせるようにすることにより、オペレータはスクリーン 4上の位置、又はスクリーン 4の後方又は前方位置に合成立体映像が映出されているものとして観赏することができる。

ところがこのような手法によって立体映像を生成しょうとする場合、左目用プロジェクタ 2 L及び右目用プロジェクタ 2 Rから投射されている左目用映像 7 L 及び右目用映像 7 Rの投射位置を決めることが、実際上かなり難しく、オペレー夕にかなりの熟練度が要求される。

因に、実際上左目 6 L及び右目 6 Rの視差はそれほど大きくはないので（3. 25 [ cm) 程度である）、実際に効果的な立体映像を生成するためには、熟練したォペレ一夕が左目用映像 7 L及び右目用映像 7 Rの投射位置を、試行錯誤的に変更しながら設定する、という煩雑な設定作業をしなければならない問題がある。発明の開示

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、左目用映像及び右目用映像の合成立体画像を、必要に応じてスクリーン上の所望の位置に容易に映出させることができるようにした立体映像生成方法及び装置を提案しょうとするものである。かかる課題を解決するため本発明においては、ソースビデオ信号を、左目用画像変換処理手段及び右目用画像変換処理手段によって画像変換処理をすることにより、スクリーン上の視差に対応する所望の位置に、左目用映像及び右目用映像を生成できるようにする。

左目用映像を得るために、ソースビデオ信号によって表される映像を仮想的な空間位置に変換するための空間的画像変換行列と、当該仮想的な空間位置に変換された変換ビデオ信号によって表される変換映像をスクリーン面上に透視する左目用透視変換行列とに基づいて、ソースビデオ信号から左目用立体ビデオ信号を生.成するような画像変換演算が実行される。また右目用映像を得るために、上記空間的画像変換行列と、上記変換ビデオ信号によって表される変換映像をスクリーン面上に透視する右目用透視変換行列とに基づいて、ソースビデオ信号から右目用立体ビデオ信号を生成するような画像変換演算が実行される。

かくして本発明によれば、 2次元的な映像を表す入力ビデオ信号に基づいて、左目用及び右目用映像を、オペレータが入力したパラメ一夕によって適切な視差をもつようにすることができることにより、一段と画質が良好な立体映像を容易に生成することができる。

また、本発明によれば、空間的変換行列と左目用透視変換行列及び右目用透視変換行列を使用することによって、 2次元的なソースビデオ信号に対して、オペレー夕の所望の 3次元変換処理を施したときに、変換されたソースビデオ信号の空間的な位置に基づいて、適切な視差を有した左目用の 2次元的なビデオ信号と右目用の 2次元的なビデオ信号を、演算によって容易に生成することができる。さらに、 3次元空間内において、オペレータの操作に基づいて、ソースビデオ信号をフレーム毎に連続的に移動させたとしても、そのソースビデオ信号の連続的な動きに連動して、リアルタイムで右目用のビデオ信号及び左目用のビデオ信号を生成することができる。

また左目用及び右目用映像を生成する際に、 1 つの入力ビデオ信号に基づいて同時に画像変換処理を実行するようにしたことにより、左目用及び右目用映像の同期を取り直すといった面倒な処理をする必要がなく、この分一段と良質な立体映像を生成することができる。よって、スクリーン上に、常に同期の取れた左目用のビデオ信号と右目用のビデオ信号を表示することができる。図面の簡単な説明

図 1 は本発明を適用し得る立体映像表示装置を示す斜視図である。

図 2 ( A ) 〜図 2 ( C ) は図 1 の構成によってオペレータが立体映像を知覚できることを説明するための略線図である。

.図 3 は本発明によって生成しようとする左目用及び右目用映像の説明に供する略線図である。

図 4 ( A 1 ) 〜図 4 ( B 2 ) は、本発明による立体映像生成装置及び方法の動作原理を説明するための略線図である。

図 5 はフレームメモリ上の位置べクトルとスクリーン上の位置べクトル間との画像変換処理の説明に供する略線図である。

図 6 は本発明による立体映像生成装置の第 1実施例を示すブロック図である。図 7 は本発明による立体映像生成装置の第 2実施例を示すブロック図である。図 8 ( A ) 及び図 8 ( B ) は図 7の動作の説明に供する略線図である。発明を実施するための最良の形態

以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

( 1 ) 立体映像の生成原理

本発明による立体映像の生成の仕方は、図 3 に示すように、スクリーン 1 1 を含む x y z仮想空間において、左目 1 2 L及び右目 1 2 Rから見て任意の位置に、奥行きをもった合成立体映像である物体 1 3を見たときに、当該物体 1 3の映像を左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの視線に沿ってスクリーン 1 1 上に透視した左目用及び右目用映像 1 4 L及び 1 4 Rを画像変換演算によって求める。

ここで奥行きとは、物体 1 3を見る左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの視線間の中央位置を通る中間線に沿った方向の位置を表わす情報を意味する。

図 4 ( A 1 ) に示すように、ソースビデオ信号としての入力ビデオ信号によつて表される映像 V 1 (これをオブジェクトと呼ぶ）は、 X及び y軸上にあるスクリーン 1 1 のスクリ一ン面上の X y平面の原点位置に映出された映像として設定される。

ソースビデオ信号として入力された入力ビデオ信号の映像であるこのォブジェクト V 1 は、次式

「 Γ r r 0

1" I Γ 0

T ( 1 )

r Γ Γ 0

、 £ x s によって表される 3次元画像変換行列 T。によって平行移動演算処理されると共に回転演算処理されて中間変換映像 V 2 に変換される。

かかる 3次元画像変換行列 Τ η による変換処理は、入力ビデオ信号について空間的画像変換行列 Τ。によって画像変換演算を実行することにより、入力ビデオ信号によって表されるオブジェクト V I の映像が、スクリーン 1 1 上の x、 y平面上の位置から z軸上を奥行き方向に平行移動した後回転することにより、スクリーン 1 1 の後方位置において奥行き情報をもつ変換映像になったことを意味する。

この中間変換映像 V 2 は、左目 1 2 Lからの視差を表わす画像変換をするために、次式

1 0 0

0 0 0

L = ( 2 ) 0 1 0

Δ χ 0 1 によって表される + Δ χ移動行列 Lによる変換処理をされ、これにより中間変換映像 V 3 Lが得られる。

この + Δ χ移動行列 Lは、中間変換映像 V 2 を X軸に沿う方向に平行に、距離 + Δ Xだけ移動させる変換演算を実行することを意味し、かくして左目 1 2 しが ζ蚰上にあるものと考えて当該左目 1 2 Lの位置 1 2 L Xから中間変換映像 V 3 Lを見る状態になったことを意味する。

次に中間変換映像 V L 3 は次式

1 0 0

0 0 0

Ρ η = ( 3 )

0 0 Ρ

0 0 1 によって表される透視行列 Ρ。を用いて変換処理されることにより、 X及び y軸上にあるスクリーン 1 1上に中間変換映像 V 4 Lを求める。

この透視行列 P n による変換処理は、中間変換映像 V 3 Lを左目 1 2 Lの位置 1 2 L Xから見たとき、中間変換映像 V 3 Lの透視映像をスクリーン 1 1 上に透視することにより見える映像は中間変換映像 V 4 Lであることを意味する。続いてこの中間変換映像 V 4 Lは、次式 1 0 0

0 0 0

L ( 4 )

0 1 0

厶 x 0 1 によって表される - Δ χ移動行列 L—'によって変換処理されることにより、最終変換映像 V 5 Lに変換される。

この一 Δ X移動行列 L—¹は、中間変換映像 V 4 Lを X軸方向に平行に距離一 Δ Xだけ平行移動させるもので、かくして最終変換映像 V 5 Lは、 z軸を左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの中間位置として、左目 1 2 Lの位置を当該中心位置から左側に Δ χだけ移動させることにより、左目 1 2 Lの本来の位置から中間変換映像 V 2を見たときスクリーン 1 1上に透視された映像（図 4 ( Β 1 ) ) として求めたことになる。

.この左目用映像 1 4 Lは、中間変換映像 V 2が奥行きをもっていることにより、手前の映像部分が大きく見えると共に、奥行き方向に後方の映像部分が小さく見えるような透視映像を表わすことになる。

( 1 ) 式において使用されている変換パラメ一夕 r , ,〜 r _{3 3}は、 x、 y及び z 座標の 3次元空間において入力映像 V 1 を回転させるためのパラメ一夕であり、また変換パラメータ、 ί _y 及び £ _z は、 x、 y及び z方向に平行移動させるためのパラメ一夕であり、変換パラメータ S _t, は入力映像 V 1 を 2次元的に拡大又は縮小するためのパラメータである。

また（ 2 ) 式及び（ 4 ) 式において使用されている変換パラメ一夕 Δ X、一 Δ Xは、中間変換映像を X蚰方向に距離十 Δ X及び一 Δ Xだけ平行移動させるためのパラメ一夕である。

さらに（ 3 ) 式において用いられている変換パラメ一夕 P ₂ は、中間変換映像 V 3 Lをスクリーン 1 1上に透視する際に、遠近法を適用するために用いられるパースぺクティブ値であり、 P ₂ = ( 5 )

16 の値が基準値となるような値に設定されている（このことは、オペレータの視点が z座標の— 1 6の位置にあることを意味している。

図 4 (A 1 ) に示す左目用映像 1 4 Lについての変換処理をまとめれば、次のような演算式によって表わすことができる。

すなわち、入力ビデオ信号の映像であるオブジェクト V 1に基づいて、左目用の最終変換映像 V 5 Lを得るまでに、オブジェク卜 V 1 を中間変換映像 V 2に変換する第 1の変換処理ステップと、当該中間変換映像 V 2に基づいて左目用映像 1 4 Lを求める変換処理をする第 2の変換処理ステップとに着目すれば、左目用の変換行列 T L は、

T = T。 P 6 ) のように、（ 1 ) 式による変換行列 T„ と、その後の変換処理を表わす変換行列 T L との乗算式として表される。

ここで第 2の変換処理ステップで用いる変換行列 P_L は、

P L = L P 0 L …… ( 7 ) に示すような透視変換行列であり、（ 7 ) 式に（ 2 ) 式、（ 3 ) 式及び（ 4 ) 式を代入することにより、 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

P L =

0 1 0 0 0 P 0 0 1 0

Δ x 0 1 0 0 1 Δ x 0 0 1

と表わすことができる。

そこで、（ 1 ) 式及び（ 8 ) 式を（ 6 ) 式に代入すれば、左目用の変換行列 T

L は、 r r 1 1 r i r 1 3 0 1 0 0 0 〕 r 2 1 r 2 r 2 3 0 0 1 0 0

T L =

r a l r a - r 3 3 0 - P Δ x 0 0 P

£ , J2 _y SL S 0 、 0 0 0 1 J

「 r i i 一 r i . P 厶 X r i 0 r 1 3 P ヽ r 2 1 - r _{2 l} P 厶 X r 2 0 r 2 3 P

Γ 】 3 — r 3； P 厶 X r a 2 0 r 3 3 P

χ - P Δ X 0 £ P + s。 j

( 9 ) のように表わすことができる。

ところで、（ 9 ) 式によって表される変換行列 T L は、実際上入力ビデオ信号が映像データがフレームメモリに取り込まれた後、行列を構成するパラメ一夕によって変換処理を実行することになるが、当該フレームメモリから読み出されるデータ及びスクリーン 1 1上に表示される映像のデータは、 2次元データであるので、（ 9 ) 式の第 3行目及び第 3列目のパラメータは、 2次元的なアドレスを演算する際には必要がない。

従って（ 9 ) 式から第 3行目及び第 3列目のパラメ一夕を除いた次式

T (10)

によって表される変換行列 T _L33 力く、フレームメモリ上の位置ベクトル〔 x、 y 〕をスクリーン 1 1 上の位置べクトル〔X_S 、 Y s 〕に変換するための行列として.用いられることになる。

ここで、（ 1 ) 式〜（ 4 ) 式に示すような 4行 4列の変換行列は、回転変換と拡大、縮小との違う次元の変換を同じ座標系で表しているので、 4 X 4 の行列となり、一般的にはこれを同次座標系（Homogeneous Coordinate) と称している。そこで、フレームメモリ上の 2次元的な位置べクトル〔 X、 y〕及びスクリーン 1 1上の 2次元的な位置べクトル〔X_S 、 Y s 〕を同次座標系で表わすと、〔 x、 y〕は〔x、 y、 H] と表わすことができ、〔 X _s 、 Y _s 〕は〔 X _s 、 Y _s 、 1 〕と表わすことができる。 Hは、遠近法により変形された映像拡大率又は縮小率を表わす値であって、 z軸方向の位置べクトルの値と比例している。

フレームメモリ上の位置べクトル〔x、 y、 H〕に対して変換行列 T_L33 を作用させると、スクリーン 1 1上のべクトル〔X _s 、 Y s 、 1 j を求めることができ、求めたスクリーン 1 1上のべクトルは、

〔X Y 1 ) C y H] T (11) で定義される。

ところが、この実施例においては、空間的画像変換を行うときに、入力ビデオデータをフレームメモリから読み出す時に 3次元変換するように、ラスタスキヤンに対応してシーケンシャルに供給されるスクリーンァドレスについてフレームメモリ上のアドレスを指定する。

すなわち、図 5に示すように、

〔x y H] = 〔X Y 1〕 T (12) のような逆演算を実行することにより、スクリーン 1 1上の位置ベクトル〔X_S 、 Ys 、 1〕がラスタスキャンに応じて順次指定されて行くとき、これに応じて対応するフレームメモリ上の位置ベクトル〔x、 y、 H〕を指定して行くようにす.る。かくしてこの位置べクトル〔x、 y、 H〕を 2次元的な読出しアドレスとして、フレームメモリ及びキーメモリに供袷することにより、空間的画像変換をした 2次元的なビデオデータ及びキ一信号を得ることができる。

(12) 式の逆変換行列 T_L33 一¹は、次のようにして求めることができる。まず、変換行列 T_L33 の各要素を、 r 1 1 - r 1 3 P 厶 x r , 3 Ρ χ

T r 2 1 - r 23 P Δ χ Γ 23 Ρ ζ

J2 _χ - £ ₂ Ρ ₂ 厶 χ £ ₂ Ρ S

のように、ノ、。ラメ - —夕 a i 1〜 33 次式

' a 3 】 3 一 r b , , b

Tし 3 a 3 b b b …… （14)

、 3 31 3 3 b b のように、パラメータゎ〜によって表わす。

(14) 式を、（12) 式に代入すれば、 r b , , b b

〔x y H〕 = [Xs Y s 1 b 2 b 22 b 23 …… （15) b a b b と表わすことができ、これを展開すれば、

〔 X y H〕 [ b , X s + b . Y s + b ,

b + b Y "t" b

b 1 X + b 32 Y + b (16) なる。従って（16) 式の関係から、次式.

- b , , X s + b Y s + b (17) y , X + b Y 十 b (18)

H = b X s + b Y s + b (19) によって、フレームメモリ上の位置べクトル（x、 y、 H ) の各要素の値が演算される。

ところが、このフレームメモリ上の位置ベクトル〔x、 y、 H〕は、同次座標系のべク卜ルであるので、これを 2次元座標系に戻すには、パラメータ Hで座標値 x、 yを正規化すれば良い。

よって、フレームメモリ上のアドレス〔X_Lm、 Y_Lm〕は、

X

H b , , X s + b , _z Y s + b

(20) b X + b Y 十 b y

Y Ln,=

H b X + b Y s + b

(21) b 3 , X s + b 32 Y s + b として求めることができる。

かくしてスクリーン用アドレス（X_s 、 Y s ) に対応する画素についてのデ一夕を、フレームメモリ及びキー情報メモリからアドレスデータ X _Lm、 Y_Lmを用いてシ一ケンシャルに読み出すことができる。

(20) 式及び（21) 式において、 b 〜 b ₃₃の値は、（14) 式から、

3 S 3.

b (22)

W 3 3 12

b (23) w

3 3 + a 12 a

b (24)

W ,

b (25) w

+ a

b (26) w

3 i 3 i 3 ] i a

b (27)

W ,

3 3 + 3

b (28) w

3 3

b (29)

W

a 1 a + a a

b (30)

W , になる。ただし、である。ここで、 a u a ₃₃の値は（13) 式の関係から、

a ] i = r i , - r i ₃ P ₂ Δ χ , a 1 2 = r 1 2 , a ] 3 = r 1 ₃ P ₂ (32) a 2 i = r ₂ i - r ₂3 P z Δ x , a ₂2 = r ₂2. a ₂₃ ^ r ₂3 P i (33) a ₃₁= J2 x - je ₂ P ₂ Δ χ , a 32 = y . a 33 = ^ z P , + S ₀

-" (34) であるから、これを（22) 式〜（31) 式に代入することにより、

- Si _y 1- ₂3 P , + r 22 ( £ z P , + S 0 )

b (35)

W ,

£ y r _{1 3} P z + r ₁₂ ( £ , P _z + S。 )

b _{1 2} = (36)

W,

一 Γ 22 Γ 13 Ρ 2 + Γ 12 Γ 23 Ρ ζ

b , 3 = (37)

W,

( ，一 ·δ ζΡ ,厶 x ) r ₂₃ Ρ 2—（ r ₂,— r ₂₃Ρ ζ厶 χ ) ( £ _Ζ Ρ _ζ + S ₀ ) b 2 1 =

W,

(38) - ( J2 x- J2 z P ζΔ x ) r P z+ C r u— r _{1 3} P ,厶 x ) ( je , F ₂ + S ₀) b 22 = ^:

W,

…… (39)

( r _{2 1}— r ₂₃ P _z厶 x ) r _{1 3} P _z— ( r 门— Γ _{1 3} Ρ _Ζ Δ Χ ) r ₂₃ P _z b 23 =

W,

…"- (40)

- r ₂2 ( J8 x - & _t P z A x ) + ( r ₂ , - r ₂₃ P ₂ Δ x ) & _y b

W ,

…… (41) r , 2 ( J2 一 J2 , P A x ) - ( r , , - r , ₃ P , A x ) &、 b a 2 =

. W,

…… (42)

- r 2 ( r 2 1 - r 2 3 P A x ) + ( r i , - r ] ₃ P ₂ Δ x ) r 22 b ₃₃二

W ,

…… (43)

W, = - r 2 2 ( & _x - £ _z P : Δ x r ₁₃ P

+ ( r 2 ! - r 23 P , Δ x ) S> , r , a P _z

+ r , 2 & — P Δ x ) r 23 P：

一 ( r , , - r , ₃ P Δ x ) SL _y r ₂₃ P

— r _{1 2} ( r _{2 1}— r ₂₃ P _z 厶 x ) ( , P ₂ + S ₀ )

+ ( r , , - r , 3 P Δ x ) r ₂₂ ( P ₂ + S ₀ ) …… （44) のように、（ 1 ) 式〜（ 4 ) 式の変換行列において、オペレータによって設定されるパラメ一夕を用いて表わすことができる。

かくして、（35) 式〜（44) 式の値を（20) 式及び（21) 式に代入することにより、フレームメモリに供給される読出しアドレス（X _Lm、 Y _Lm) は、

X _Lm = & , r 23 Ρ ₂ + ( J0 _s Ρ ₂ + S ο ) } X

H

+ { ^ y r , ₃ P z + r _{1 2} ( j2 _J P ₂ + S o ) } Y

+ (一 Γ Γ P + Γ 1" I" 〕

(45)

Y _Ll 〔 1 S, , - ΰ. _z P _z A x ) P

H

— ( r ₂₁— r ₂₃ P _z 厶 x ) ( £ _z P z + S o ) 1 X

+ ( - ( _x - S.₂ P ₂ Δ x r P z

+ ( r n - r .s P , Δ χ ) ( , P _z + S « ) 1 Y

+ { r ! - r P Δ x ) r _{1 3} P ₂

- ( r i ! - r , P _z Δ x ) r ₂₃ P , 1 〕

(46) として与えられる。

ここで、

H = { ~ r ( L _% - £ , P _τ Δ χ ) + ( r ₂ r ₂₃ P , Δ x ) SL _y } X + i r _{1 2} ( 2 , — ·δ ζ Ρ ζ 厶 x ) — （ r , r , ₃ P , Δ x ) Ά _y } Y + { - r ( r - r P , Δ x ) + ( r - r P ! A x ) r

…… （47) である。

以上は、図 4 ( A 1 ) において、オブジェクト V 1 に対する左目用画像変換演算であるが、右目用画像変換演算は図 4 ( A 2 ) に示すように、左目用画像変換に対応するように実行される。

すなわち、入力ビデオ信号の映像としてスクリーン 1 1 上の x y平面の原点に入力されたォブジェク卜 V 1 は、（ 1 ) 式によって表わされる 3次元変換行列 T によって Z軸上を奥行き方向に平行移動されると共に、回転されて中間変換映像 V 2 に変換される。

続いて中間変換映像 V 2 に対して右目の視差を表わす変換処理として、（ 4 ) 式によって表わされる一 Δ X移動行列 L—¹によって X軸方向に平行に距離一 Δ X だけ平行移動することにより、中間変換映像 V 2を中間変換映像 V 3 Rに変換する。

.続いて、中間変換映像 V 3 Rに対して（ 3 ) 式によって表わされる透視行列 P による変換がなされることにより、中間変換映像 V 3 Rをスクリーン 1 1 に透視した中間変換映像 V 4 Rが得られる。この中間変換映像 V 4 Rは、右目 1 2 R が z軸上の位置 1 2 R Xにあるとき、中間変換映像 V 2を右目 1 2 Rの視線方向にスクリーン 1 1 上に透視した映像 V 4 Rを得たことを意味している。

この中間変換映像 V 4 Rは、（ 2 ) 式によって表わされる。移動行列 Lによつて変換されることにより、 X軸方向に距離 + Δ Xだけ平行移動して右目用の最終変換映像 V 5 Rに変換される。

このときの右目用の最終変換映像 V 5 Rは、右目 1 2 Rの位置を z軸上の中心位置（左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの中心位置）から右方向に Δ Xだけずれた本来の位置にある右目 1 2 Rによって、中間変換映像 V 2 を見たとき、当該中間変換映像 V 2を右目 1 2 Rの本来の視線方向についてスクリーン 1 1上に透視した映像であることを表している。

かくして右目用の最終変換映像 V 5 Rは、図 4 ( B 2 ) に示すように、奥行きをもつ映像として、手前の映像部分が大きくかつ奥行き方向の映像部分が小さくなるような遠近法に基づく処理がなされた X y平面上の右目用映像 1 4 Rとして目視することができることになる。

図 4 ( B 1 ) において、入力ビデオ信号に基づくオブジェク卜 V 1 を右目用の最終変換映像 V 5 Rに変換する変換処理は、左目用の変換処理と同様に、次のように実行される。

すなわち右目用の演算処理における変換行列 T_R は

T_R = T P …… (48) のように、オブジェク卜 V 1 を z軸上に移動、回転変換する 3次元変換行列 T„ と、その後の右目用の変換処理を実行する変換行列 P_R とに分けて考えることができ、当該右目用変換行列 P _R は、

P _R = L— ¹ P。 L …… (49) のように、（ 4 ) 式の一 Δ X平行移動行列 L—¹と（ 3 ) 式の透視行列 P。と、（ 2 ) 式の + Δ X移動行列 Lとによって表される。

(49) 式に（ 4 ) 式、（ 3 ) 式及び（ 2 ) 式を代入すれば、

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

P

0 1 0 0 0 P 0 0 1 0

Δ x 0 1 0 0 1 Δ x 0 0 1

1 0 0

0 0 0

(50)

P , 厶 x 0 P

0 0 1 のように展開できる。

そこで（48) 式に（50) 式を代入して展開すれば、右目用の空間的画像変換を行うための変換行列 P _R は、， ,

J

+ s。 J

(51) のように展開できる。

(51) 式において、この場合も X y平面だけの有意情報を得るために、（51) 式の 3行目及び 3列目のパラメ一夕を除いた次式、 r ! , + r , P 2 Δ x r r _{l 3}P z

r r P ₂ Δ x r ₂₃ P z (52) J2 , + £ _t P z Δ x £ P ₂ + S によって表される右目用の変換行列 T_R33 を用いる。

ところで右目用の変換処理においても、図 5について上述したようにフレームメモリ上の位置ベクトル〔x y H〕に対して変換行列 T_R33 を作用させることにより、スクリーン 1 1上のべクトル〔X_S Y s 1 〕を得ることになるので、スクリーン 1 1上のベクトルは、

〔X Y 1 ] = C X y H〕 T (53) の^:によって定義される。

そしてビデオデータをフレームメモリから読み出す際に用いる読出しアドレスを求めるために、

X y H〕〔X Y 1 〕 Tし (54) の逆演算を実行することにより、スクリーン 1 1 上の位置べクトル〔X _S Y s 1 〕がラスタスキャンに応じて指定されたとき、対応するフレームメモリの位置ベクトル〔x y H〕を指定し、これにより空間的画像変換された 2次元のビデオデータ及びキー信号を得るようにする。

ここで逆変換行列 T_L33 ¹を求めるために、 r i I + r I a P z Δ x Γ 1 2 ! 3 P 2

丁 r 2 ! + r a s P z Δ x Γ 22 Γ 23 P z

J2 » + P _I Δ x z P z 十 S

3 1 1 d l 3 l；

32 1 32 2 32： (55) a 3 1 d 3 2 33；

、

T R 33 ¹ …… (56)

のように、パラメータ a 〜 a ₃₃及び b ~ b ₃₃を、変換行列 T _{R 33} 及び逆変換行列 T _R33 一'の要素として置いて、パラメータ b , ,〜 b ₃₃を求めれば、

332323 + 322333

b , , = (57)

W

332 d 一 3 】 23

b 1 2 = (58)

w

1 3 = (59)

w

33 l 3 23 — 32〗 3

b (60)

w + a

(61) w,

]3 ₂₃ = (62)

W, 一 3 S + a

(63) w a a

(64)

W

(65) w のようになる。

ここで

W — a a 1 a 1 + a 1 a a + a 1 a 1 a

一 3 I I a ~ a a a + a 1 1 3 22 3 33 (66) である。

(55) 式の関係からパラメ一夕 a , ,〜 a ₃₃は、 a ii= ii + r i₃P ₂ Δ χ , a 1₂ = r , ₂. a i₃= r ,P (67)

3 21 ⁼ Γ 21 + 23 Ρ ι Δ X , 3 22 ⁼ Γ 22. 3 ⁼ Γ 23 P (68) a 3 1 = 1 , + 1 z P A x, a 32 = 1 y , a ₃₃= 1 z P , + S ₀

…… (69) であるから、これを（57) 式〜（66) 式に代入することにより、

Ά r ₂₃P z + r 2 2 ( S. P , + S ₀ )

b 】，= (70)

W

P z + r , 2 ( J2 Z P Z + S o )

(71)

W

— Γ 2 2 Γ 1 3 Ρ Ζ + l 2 Γ 2 3 P 2

b , 3 = …… (72)

W,

( J2 + ^ Z P ZA X) r ₂₃ P z- ( r ₂₁ + r 23 P Δ X ) ( J2 , P _Z+ S ₀) b 2 1 =

W,

…… (73)

— ( ^ ,+ J2 , P ,厶 x) r _{1 3} P _I+ ( r ,₁+ r ,3 P ₁A x) (je _I P _i + S o) b 22 =

W,

…… (74)

( r ₂₁+ r ₂₃F ,A x ) r , a P z - ( Γ + Γ , ₃ Ρ Ζ Δ Χ) r ₂₃P _z b 2 3 =

W ,

…… （75) ( S. , + S. _τ P _t Δ x ) + ( r + r P Δ x ) £ b

W

(76) r , ( S. S.₂ P ₂ Δ x ) 一 ( + r , P Δ x ) S, b

W,

(77) 一 r ( r + P Δ x ) + ( + P Δ x )

W

(78)

W, = - r ₂₂ ( J2 P Δ x ) r ₁₃P ₂

+ ( r . + r P Δ x ) £ _y r P

+ r ( J2 + S. P , Δ x ) r ₂₃ P ,

- ( r r ₁₃P Δ x ) Ά _y r ₂₃ P ,

- r ( r , + r P , Δ x ) ( , P + S

+ ( r , , + r ,₃P Δ x ) r ₂₂ ( £ P + S (79) のように、行列の各要素の値を、（ 1 ) 式〜（ 4 ) 式のようにオペレータが変換条件として設定するパラメ一夕によって表すことができる。

ところで右目用の変換演算においても、（15) 式〜（21) 式について上述したと同様にして、（54) 式に（56) 式の関係を代入することにより、 r b ₁₂ b , 3、

〔 X y H〕 = [X_s Ys 1 〕 b b b …… (80) b b b のように、フレームメモリ上の位置べクトノレ〔x y H〕を、スクリーン 1 1 上の位置べクトル〔X_S Y s 1〕と、パラメータ b , ,~ b ₃₃とによって表すことができ、これを次式、

〔 X y H〕 C b 1 , X S + b , 2 Y S + b 1 3

2 1 X S + b 22 Y S + b 23

b 3 I X S + b 32 Y S + b 3₃ ] (81) のように展開することにより、フレームメモリの位置べクトル〔x y H〕を

x = b Xs + b ₁₂Ys + b ₁₃ …… (82) y = b ₂.Xs + b ₂₂Ys + b ₂₃ …… (83)

H = b ₃₁Xs + b Y s + b ······ (84) として求めることができる。

そしてフレームメモリ上の位置べクトル〔x y H〕が同次座標系のべク卜ルであることに基づいて、これをパラメータ Hで正規化することによりフレームメモリ上のアドレス（X_Rm Y_Rm) として、

X

X_Rm= ——

H b！ , X S + b ! 2 Υ S + b ! 3

…… （85) b 3 1 X S + b 32 Y S + b 33 y

Y

H b 2 i X s + b ₂₂ Y s + b

(86) b a i X s + b ₃₂ Y s + b として求めることができる。

そこで、（85) 式及び（86) 式に（70) 式〜（79) 式を代入することによりフレームメモリに対する読出しアドレス（X_Rm Y_Rm) を、

X_Rm = C { - » r 23 P , + ( _z P ₂ + S o ) X

H

+ I S. _y r _{1 3} P z + r ₁₂ ( J2 _Z P Z + S ₀ ) ) Y

+ ( - r 22 r , a P z + r , 2 r ₂3 P z ) 〕

(87)

Y _R, 〔 { S. _x + £ ₂ P _z Δ x ) r P

H

一 ( r ₂ , + r _{2 S} P , Δ x ) ( £ _τ P , + S„ ) I X

+ { - ( £ _x + & ₂ P _z Δ x r , 3 P ₂

+ ( l- , , + r , a P _z A x ) ( & ₂ P _τ + S u ) } Y

+ i r 2 , + r 23 P 2 Δ x ) r ₁₃ P _z

- ( r , , + r , ₃ P , Δ x ) r ₂₃ P , } J

(88) の値に指定すれば良いことになる

ここで、 H = { - r 2 ( J2 x + S. z P z A x ) + ( r ₂₁+ r ₂₃P _z A x ) - £ _y } X + { r , ₂ ( Jg x + S, z P ₂ A x ) - ( r , , + r , 3 P , Δ x ) - Ά _y \ Y + ( - 1- 1 2 - ( r 2 1 + r 23 P 2 Δ x ) + ( r , , + r , ₃ P , Δ x ) r _{2 2} i

······ (89) である。

以上の立体映像の生成方法によれば、入力ビデオ信号によって表されるォブジェク卜 V I を、奥行き方向に移動、回転させると共に、 Δ χ及び— Δ χ方向に移動させることにより得た中間変換映像 V 3 L及び V 3 Rを、それぞれ左目 1 2 L 及び右目 1 2 Rの視線に沿う方向においてスクリーン 1 1上に透視することにより、左目 1 2 L及び右目 1 2 R間の視差をもってスクリーン 1 1上に投射すべき最終変換映像 V 5 L及び V 5 Rを求めることができ、これにより左目 1 2 L及び右 1 2 Rの視差に基づいて奥行きをもった物体の映像をスクリーン面上、又はスクリーン面の後方位置、又はスクリーン面の前方位置に生成させることができる。

そして立体映像の生成を、（ 1 ) 式によって定義される 3次元変換行列 Τ 0 、 ( 2 ) 式によって定義される + Δ X移動行列 L、（ 3 ) 式によって定義される透視行列 P。及び（ 4 ) 式によって定義される - Δ X移動行列 L ¹を規定する各パラメ一夕をオペレータが入力することにより、必要に応じて任意の位置に任意の変換対応をもつ立体映像を容易に生成することができる。

かくするにっき、設定できるパラメータとして、変換映像の空間的な回転を表すパラメ一タ r , ,~ r ₃₃や、 X軸、 y軸及び z軸方向の平行移動を表すパラメ一夕 J2 , 、 S, _y 及び J2 , や、 2次元的な拡大圧縮を表すパラメータや、遠近法に基づくパースペクティブ値を表すパラメータ P _z や、左目 1 2 Lと右目 1 2 R との距離の半分の距離を示す値 Δ Xを必要に応じて任意に選択して指定できることにより、生成すべき映像を容易に特定できる。また入力ビデオ信号の映像を表す映像データを書き込むと共に、その読出しァドレスをスクリーン上のラスタスキャンァドレスに対応させて指定して行くことができるようにしたことにより、スクリーン 1 1 上への左目用及び右目用の最終変換映像 V 5 L及び V 5 Rを同時に生成させることができる。

( 2 ) 立体映像生成装置の第 1 の実施例

図 6 において、 2 1 は全体として本発明による立体映像生成装置を示し、入力ビデオ信号 V_A と、入力キー信号 K_A と、入力バックグラウンド信号 V_BKとを、左目用プロセッサ 2 2 L及び右目用プロセッサ 2 2 Rに受けて、それぞれ左目用及び右目用の最終変換映像 V 5 L及び V 5 Rを表す左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R。_U, を左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 R に供給する。

かくして左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rは、スクリーン 2 4 上こそれぞれ左目用及び右目用最終変換映像 V 5 L及び V 5 Rをそれぞれ映出させる。

左目用プロセッサ 2 2 L及び右目用プロセッサ 2 2 R、並びに左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rは、バス 3 1 を介して中央処理ュニット（ C P U) 3 2 によって制御される。

C P U 3 2 は R OM構成のプログラムメモリ 3 3のプログラムに従って、 RA M構成のヮ一キングメモリ 3 4を利用しながら、立体映像生成装置 2 1 の各部の処理動作を実行する。

C P U 3 2 は、書込みアドレス発生回路 3 5からフレームメモリ上の位置べクトル〔 x y〕を表す書込みアドレス信号 S X及び S yを発生させ、この書込みアドレス信号 S x及び S yによって左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rのフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rのメモリ位置を順次指定して行くことにより、入力ビデオ信号 V_A を左目用及び右目用ソースビデオデ一夕として互いに同期しながら記憶させる。害込みァドレス信号 S x及び S yは左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rのキー信号メモリ 3 7 L及び 3 7 Rにも与えられ、これにより入力ビデオ信号 V_A と同期しながらフレームメモリ上の位置べクトル〔 x y〕についてのキ —デ一夕をキー信号メモリ 3 7 L及び 3 7 Rに記憶させる。

C P U 3 2 は左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rに共通に設けられているスクリーンァドレス発生回路 3 8を駆動することにより、スクリーン 2 4 上の位置べクトル〔X_S Y s 〕を内蔵の基準信号発生回路から発生された基準信号に基づいて発生させ、このスクリーンァドレス信号 S X s 及び S Y s を左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rの読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rに供給する。

読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rは、 C P U 3 2の制御の下に、それぞれ（45) 式、（46) 式及び（87) 式、（88) 式によって特定された読出しァドレス（Xt_m Y_Lm) 及び（X_Rm Y _Rm) を表す読出しアドレス信号 S X_Lm、 S Y 及び S X_Rm、 S Y_Rmをフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rと、キーデ一夕メモリ 3 7 L並びに 3 7 Rとに供給する。

かくして左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rのフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rから読み出された映像データ V L , 及び V R , はビデオ信号補間回路 4 0 L及び 4 0 Rにおいて補間処理された後、読出し映像信号 V L 及び V R としてコンバイナ 4 1 L及び 4 1 Rに与えられる。

これと同時に左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rのキ一信号メモリ 3 7及び 3 7 Rから読み出されたキーデータ K L 及び K R , はキー信号補間回路 4 2 L及び 4 2 Rにおいて補間処理された後、読出しキー信号 K L ₂ 及び K R としてコンパイナ 4 1 L及び 4 1 Rに与えられる。

コンバイナ 4 1 L及び 4 1 Rは、 C P U 3 2の制御の下に、読出しキー信号 K L 2 及び K R₂ によって、読出し映像信号 V L ₂ 及び V R ₂ と、入力バックグラゥンド信号 V_BKとの間のキーイング処理を実行し、その結果次式、 V L K L ₂ V L ₂ + ( 1 - K L ) V _BK (90)

V R _U , = K R 2 V R 2 + ( 1 - K R 2 ) V BK ··· ··· (91) によって表される立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R。_{u t} を、左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rの出力として、左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rに供給する。

次に、この立体映像生成装置 2 1 の動作を説明する。

まず、オペレータは、本発明の演算に予め必要とされる視差距離 Δ X及びパースぺクティブ値 P z の値を、コントロールパネル 5 1 を介して入力する。 C P U 3 2 は、オペレー夕によって新たに設定された視差距離 Δ X及びパースぺクティブ値 P , を、 R A M 3 4 に記憶する。なお、 C P U 3 2 は、オペレータからの入力がないことを検出すると、予め R A M 3 4 に記憶されている基準値（Δ χ = 3 . .2 5 c m, Ρ _Ί = - 1 / 1 6 ) を使用する。

次に、オペレータは、コントロールパネル 5 1 に設けられた 3次元ポインティングデバイス等を操作することによって、ソースビデオ信号に対して 3次元の画像変換操作を指令する。オペレータによって、ソースビデオ信号に対して何らかの 3次元変換の処理が指示されると、 C P U 3 2 は、オペレータが指定した 3次元変換を表す行列式 Τ。の各パラメ一夕である、「〜！" 、 £ _t 及び S _N を受け取ると共に、また、同時に R A M 3 4 に記憶された視差距離 Δ X 及びパースペクティブ値 P：とを受け取る。次に、 C P U 3 2 は、受け取ったパラメ一夕 i- , ,~ r ₃₃ ί , i _y i _t S。 Δ χ及びとを使用して（35〉式〜（43) 式で示されるパラメータ b , , b ₃₃の値、及び、（70) 式〜（78) 式で示されるパラメ一夕 b , !~ b ₃₃の値を演算する。 C P U 3 2 は、演算したパラメータ b , ,~ b ₃₃の値を、読出しアドレス発生回路 3 9 Lに供給し、同時に、演算したパラメータ〜 ^の値を読出しァドレス発生回路 3 9 Rに供給する。読出しァドレス発生回路 3 9 Lは、 C P U 3 2から供袷されたパラメータ b M 〜 b 33と、スクリーンァドレス発生回路 3 8から供給されたスクリーンァドレス CX s 、 Y s ) とに基づいて、（20) 式において示されるような左目用読出しァドレス（ X _Lm、 Y _Lm) を生成する。この読出しァドレス発生回路 3 9 Lは、生成された左目用読出しアドレス（X _Lm、 Y Lm) を、フレームメモリ 3 6 L及びキ一信号メモリ 3 7 Lに供給する。

また、同時に、読出しァドレス発生回路 3 9 Rは、 C P U 3 2から供給されたパラメ一夕 _{b l l}〜b ₃₃と、スクリーンアドレス発生回路 3 8から供給されるスクリーンアドレス（X _Lm、 Y _Lm) とに基づいて、（85) 式において示されるような右目用読出しアドレス（X_Rm、 Y_Rm) を生成する。読出しァドレス発生回路 3 9 Rは、生成された右目用読出しアドレス（X_Rm、 Y _Rm) を、フレームメモリ 3 6 R及びキー信号メモリ 3 7 Rに供袷する。

このように、フレームメモリ 3 6 Lから読み出された変換ビデオ信号 V L , は、図 4 ( A 1 ) に示されるように、空間的変換行列 T。によって 3次元空間上に変換されたビデオ信号 V 2を、左目の視点位置 1 2 Lから見たときに、スクリーン面に投影されるビデオ信号 V 5 Lを示し、フレームメモリ 3 6 Rから読み出された変換ビデオ信号 V R , は、図 4 ( A 2 ) に示されるように、空間的変換行列 T 0 によって 3次元空間上に変換されたビデオ信号 V 2 を、右目の視点位置 1 2 Rから見たときに、スクリーン面に投影されるビデオ信号 V 5 Rを示している。フレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rから読み出された変換ビデオ信号 V L , 及び V R , は、ビデオ信号補間回路 4 0 L及び 4 0 Rによって、周辺画素によって補間処理されて、変換ビデオ信号 V L ₂ 及び V R₂ としてそれぞれ出力される。同様に、キー信号メモリ 3 7 L及び 3 7 Rから読み出された変換キ一信号 K L , 及び K R , は、キー信号補間回路 4 2 L及び 4 2 Rによって、周辺画素によって補間処理されて、変換キー信号 K L ₂ 及び K R₂ としてそれぞれ出力される。このようにして、 C P U 3 2は、オペレータがコントロールパネル 5 1 から入力した入力情報をィンタ一フェース 5 2を介して取り込むことにより、ォペレ一夕が指定した画像変換処理内容によって入力ビデオ信号 V A 及び入力キ一信号 K A を同時に変換処理してなる左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R ou , を左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rから左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rに与える。

ここで、オペレータがコントロールパネル 5 1 からパラメ一夕 1- , ,〜 r ₃₃を設定すれば、 C P U 3 2 は、銃出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおいて 3 次元変換行列 P。について、オブジェクト V 1 をどの程度空間的に回転変換すベきであるかを指定する。

また、オペレータがコントロールパネル 5 1 からパラメータ J2 _x 、 £ _y 及び Jg , を設定すれば、 C P U 3 2 は読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおいて 3次元変換行列 P。について、オブジェクト V I を x$由方向、 y軸方向及び z 軸方向にどの程度平行移動すべきであるかを指定する。

さらに、オペレータがコントロールパネル 5 1 からパラメ一夕 S。を入力すれば、 C P U 3 2 は、読出しアドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおいて、 3次元変:換行列 P。について、 X y平面上においてオブジェクト V 1 をどの程度拡大又は縮小すべきであるかを指定する。

さらに、オペレータがコントロールパネル 5 1 からパラメ一夕 Δ χを入力すれば、 C P U 3 2 は、読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおいて、 + Δ χ 移動行列 L及び一 Δ X移動行列 L—¹について、左目 1 2 L及び右目 1 2 R間の距離の半分の距離厶 Xをどの程度にすべきであるか（すなわち左目 1 2 L及び右目 1 2 R間の視差をどの程度にすべきか）を規定するような読出しァドレス信号 S X _Lm、 S Y _Lm及び S X_Rm、 S Y_Rmを発生させる。

この実施例の場合、パラメ一夕 P , については、コントロールパネル 5 1 から常時 1 ノ 16の値が常時入力されるように構成されており、かくして C P U 3 2 は読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおいて透視行列 P _n について、遠近法に基づくパースぺクティブ値を一定値に規定するような読出しァドレス信号を送出させる。

かくしてオペレータは、コントロールパネル 5 1 から左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの視差を規定するパラメータ Δ xを所望の値に選定できることにより、左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rによってスクリーン 2 4上に投射される最終変換映像 V 5 L及び V 5 Rでなる左目用映像 1 4 L及び右目用映像 1 4 R のずれ量を好みに応じて容易に適切な値に設定することができる。

かくするにっき、左目用及び右目用プロセッサ 2 2 L及び 2 2 Rの読出しアドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rの処理は、共通のスクリーンアドレス信号 S X _s 及び S Y _S に基づいて同時に実行するようになされているので、左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R。_{u t} が時間的に同時に発生され、従って一段と画質が良好な立体映像を生成することができる。

上述の構成によれば、左目用透視変換行列 P L と右目用透視変換行列とを演算に用いることによって、ソースビデオ信号 V I を、 3次元空間において移動及び回転させることによって空間的な位置に変換された変換ビデオ信号を、左目の位置 1 2 L及び右目の位置 1 2 尺から、それぞれ X y平面に投影した、左目用のビデ.ォ信号と右目用のビデオ信号とを演算しているので、左目と右目の視差に応じた適切なビデオ信号を生成することができる。

また、変換されたビデオ信号 V 2の空間的位置に応じた視差を有した左目用ビデォ信号と右目用ビデオ信号を生成することができる。言い換えると、ソースビデォ信号が、スクリーンに対して 3次元的に奥方向（ + z方向）の位置に変換されるほど、左目用ビデオ信号が左方向にずれると共に、右目用ビデオ信号が右方向にずれるように演算される。また、ソースビデオ信号が、逆に、スクリーンに対して手前方向（― z方向）の位置に変換されるほど、左目用のビデオ信号が右方向にずれると共に、右目用のビデオ信号が左にずれるように演算される。よつて、容易に立体感のある映像信号を生成することができる。

( 3 ) 立体映像生成装置の第 2の実施例

図 7 は、本発明の第 2の実施例を示すもので、この場合立体映像生成装置 6 1 は図 6 との対応部分に同一符号を付して示すように、左目用及び右目用プロジェクタ 6 2 L及び 6 2 Rから得られる左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{U T} 及び V R。_{u t} を左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rにそれぞれ出力すると共に、例えばビデオテープレコーダでなる左目用及び右目用映像信号記録装置 6 3 L及び 6 3 Rに記録するようになされている。

左目用及び右目用映像信号記録装置 6 3 及び 6 7 1¾は、 C P U 3 2の制御の下に、記録した映像信号を再生して左目用及び右目用帰還映像信号 V B L及び V B Rとしてそれぞれ切換スィツチ 6 4 L及び 6 4 Rの切換入力端 W 2 を通じて左目用及び右目用プロセッサ 6 2 L及び 6 2 Rのフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 R に対する映像入力信号 V L。及び V R。として帰還する。

この実施例の場合、入力ビデオ信号 V _A は、 C P U 3 2の制御の下に切換動作する左目用及び右目用切換スィッチ 6 4 L及び 6 4 1¾の第 1 の切換入力端 W 1 を通じて入力映像信号 W L。及び W R。としてフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rに入力される。

、くして左目用及び右目用切換スィッチ 6 4 L及び 6 4 Rを通じて入力された入力映像信号 V L 0 及び V R。は、左目用及び右目用プロセッサ 6 2 L及び 6 2 Rのキー信号生成回路 6 5 L及び 6 5 Rにも入力され、かくして C P U 3 2 の制御の下に、キー信号生成動作を実行するキー信号生成回路 6 5 L及び 6 5 尺から、入力映像信号 V L。及び V R_n と同期してキーイング処理をすることができる入力キー信号 K L。及び K R Q をキー信号メモリ 3 7 L及び 3 7 Rに入力する。図 7 の構成において、図 8 ( A ) 及び図 8 ( B ) に示すように、左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rからスクリーン 2 4 に投射される映像のうち、スクリーン 2 4 の一部（例えば左側部分）に第 1 の左目用及び右目用映像 7 0 L及び 7 O Rを投射すると共に、スクリーン 2 4の他の部分（例えば右側部分）に第 2 の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rを投射する。

第 1 の左目用及び右目用映像 7 0 L及び 7 0 Rは、入力ビデオ信号 V _A によつて表される映像を、図 4 ( A 1 ) 〜図 4 ( B 2 ) について上述した手法で画像変換処理をする。この実施例の場合、第 1 の左目用及び右目用映像 7 0 L及び 7 0 Rは、左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの視線がスクリーン 2 4の後方位置に虚像を結像することにより、入力ビデオ信号 V_A に基づいて結像された立体映像 7 1 がオペレータによつて知覚される。

これに対してスクリーン 2 4 の右側部分に投射された第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rは、左目用及び右目用映像信号記録装置 6 3 L及び 6 3 R から再生された左目用及び右目用帰還映像信号 V 8 し及び 81¾にょって表される映像を、図 4 ( A 1 ) 〜図 4 ( B 2 ) によって上述した画像変換手法によって画像変換処理された読出しアドレス信号 S X_Lm、 S Y _Lm及び S X_Rm、 S Y_Rmによつてビデオメモリ 3 6 L及び 3 6 Rから読み出して、スクリーン 2 4上に投影したものである。

図 8 ( A ) の場合、第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rに対する左目 1 2 L及び右目 1 2 Rの視線は、スクリーン 2 4 の手前で交差することにより、スクリーン 2 4 の前方にある仮想空間に左目用及び右目用帰還映像信号 V B L 及び V B Rによって結像された立体映像 7 3がオペレータによって知覚される。図 7の構成において、左目用及び右目用切換スィッチ 6 4 L及び 6 4 Rは C P U 3 2の制御の下に、 1 フレーム分の映像区間のうち左側の部分のタイミングで入力ビデオ信号 V_A を第 1 の切換入力端 W 1 を通して左目用及び右目用フレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rの左側メモリ領域に記憶される。

これに対して左目用及び右目用切換スィツチ 6 4 L及び 6 4 Rは、 1 フレーム期間のうち左側部分の期間において第 2の切換入力端 W 2側に切り換わることにより左目用及び右目用帰還映像信号 V B L及び V B Rをフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rに記憶される。

かくしてフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rには 2つのビデオデータを含む 1 フレーム分の映像データが記憶されることになり、当該映像データが C P U 3 2の制御の下に、铳出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおいて画像変換処理された読出しァドレス信号を発生することにより、第 1 の左目用及び右目用映像信号 7 O L及び 7 O Rと第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rとを表す 1 フレーム分の映像でなる左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R。_U _t をプロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rに送出する。

この画像変換処理された 1 フレーム分の映像を表す左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u l} 及び VR。_{u t} は左目用及び右目用記憶装置 6 3 L及び 6 3 Rに記憶された後、第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rの映像信号だけが左目用及び右目用切換スィッチ 2 4 L及び 2 4 Rを通して入力映像信号 V L。及び V R。としてフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rに記憶される。

ここで入力ビデオ信号 V A に変化がなければ、フレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rに記億された 1 フレーム分の映像データのうち、第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rだけが、読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3 9 Rにおける画像変換処理によって変更される。

この状態において C P U 3 2の制御の下に読出しァドレス発生回路 3 9 L及び 3.9 Rが再度画像変換処理を実行すれば、第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rだけが、再度図 4 (A 1 ) 〜図 4 ( B 2 ) の画像変換処理をされた後、左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R。_{u t} としてプロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rに出力される。

かくしてプロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rはスクリーン 2 4上の右側部分に映出される第 2の左目用及び右目用映像 7 2 L及び 7 2 Rが、繰り返し画像変換処理を受けていることにより、当該帰還映像信号 V B L及び V B Rによって結像される立体映像 7 3が順次各フレームごとに変化して行く。これに対して、映像の内容が変化しない入力ビデオ信号 V_A に基づく第 1 の左目用及び右目用映像 7 0 L 及び 7 0 Rによって結像された立体映像 7 1 は、変化しないで、固定した映像としてオペレータによって知覚される。

以上のように図 7の構成によれば、スクリーン 2 4上に生成された立体映像のうち、所望の一部分の立体映像だけについて左目用及び右目用帰還映像信号 V B L及び V B Rとしてフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rに帰還できるようにしたことにより、立体映像のうちの一部が繰り返し実行される画像変換処理によって変ィ匕して行くような立体映像を容易に生成することができる。

( 4 ) 他の実施例

上述の実施例においては、透視行列 P。についての（ 3 ) 式のパラメ一夕 P _z を予め 1 / 16に固定することにより、遠近法に基づくパースペクティブ値を変更しないようにした場合について述べたが、これに限らず、当該パラメータ P z もコントロールパネル 5 1 に対するオペレータの操作によって変更できるようにしても上述の実施例の場合と同様の効果を得ることができる。

また上述の図 7の実施例においては、スクリーン 2 4 に投射された映像の一部についてフレームメモリ 3 6 L及び 3 6 Rに帰還することにより .、当該一部の映像について繰り返し画像変換処理をするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スクリーン 2 4上に生成される映像の全部について繰り返し画像変換処理をするようにしても良い。

また上述の実施例においては、左目用及び右目用立体映像出力信号 V L。_{u t} 及び V R。_{u t} を左目用及び右目用プロジェクタ 2 3 L及び 2 3 Rによってスクリーン 2 4上に投影することにより立体映像を生成するようにした場合について述べたが、立体映像の表示手段としては、これに限らず、例えばヘッドマウント型映像装置のような他の型式の映像表示装置を適応しても良い。

また図 7の実施例においては、左目用及び右目用映像信号記録装置としてビデォテープレコーダを適用した場合の実施例について述べたが、映像信号記録装置としてはこれに限らず、ビデオディスク装置や半導体メモリ装置などの他の映像記録装置を用いるようにしても良い。

産業上の利用可能性

本発明は、 2次元的な映像を表すビデオ信号を用いて、立体映像を生成する立体映像生成装置に適用できる。

Claims

請求の範囲

1. 視覚的に立体効果を得るためのビデオ信号を生成する立体映像生成装置において、

ソースビデオ信号によって表される映像を仮想的な空間位置に変換するような画像変換をするための空間的画像変換行列と、当該変換された変換ビデオ信号によつて表される変換映像をスクリーン面上に透視するための左目用透視変換行列とに基づいて、上記ソ一スビデオ信号から左目用立体ビデオ信号を生成する左目用プロセッサと、

上記空間的画像変換行列と、上記変換ビデオ信号によって表される変換映像をスクリーン面上に透視するための右目用透視変換行列とに基づいて、上記ソ一スビデオ信号から右目用立体ビデオ信号を生成する右目用プロセッサと、

を具えることを特徵とする立体映像生成装置。

2.. 請求の範囲第 1項の立体映像生成装置において、

上記左目用立体ビデオ信号は、上記左目の空間位置を視点として上記仮想的な空間位置にある変換ビデオ信号の映像を見たときに、上記スクリーン面上に透視される 2次元的なビデオ信号であり、上記右目用立体ビデオ信号は、上記右目の空間位置を視点として上記仮想的な空間位置にある変換ビデオ信号の映像を見たときに、上記スクリーン面上に透視される 2次元的なビデオ信号である

ことを特徴とする立体映像生成装置。

3. 請求の範囲第 1 項の立体映像生成装置において、

ラスタスキャンに対応したシーケンシャルなスクリーンァドレスを発生させるためのスクリーンァドレス発生手段をさらに具え、

上記左目用プロセッサから上記左目用立体ビデオ信号が出力されるタイミングと、上記右目用プロセッサから上記右目用立体ビデオ信号が出力されるタイミングとが同じタイミングとなるように、上記スクリーンアドレスに応答して、上記左目用プロセッサ及び上記右目用プロセッサが同時に動作することを特徴とする立体映像生成装置。

4. 請求の範囲第 1 項の立体映像生成装置において、

上記空間的画像変換行列の各パラメータは、オペレータの所望の画像変換操作に基づいて各フレーム毎に設定される値であり、

上記左目用透視変換行列及び上記右目用透視変換行列の各パラメ一夕は、オペレー夕によって予め設定された値である

ことを特徴とする立体映像生成装置。

5. 請求の範囲第 1項の立体映像生成装置において、

上記空間的画像変換行列 T _D は、 r i r 1 r 1 3 0

r r r 0

T„ =

r _:I I r 3 2 Γ 3 3 0

S. z s によって定義され、

上記左目用透視変換行列 P L は

1 0 0

0 0 0

P L

P z Δ X 0 P

0 0 1 によって定義され、

上記右目用透視変換行列 P _R は、 1 0 0 0

0 1 0 0

P R

P z Δ x 0 0 P

0 0 0 1 によって定義され、

ただし、 1- , ,〜 r _{3 3}は空間的な回転変換を表すパラメータでありは X軸方向の平行移動を表すパラメータであり、

-β _y は y軸方向の平行移動を表すパラメータであり、

■2 z は z軸方向の平行移動を表すパラメ一夕であり、

S„ は 2次元的な拡大縮小を表すパラメータであり、

P z は予め設定されたパースペクティブ値であり、

Δ Xは右目と左目の距離の半分の距離を示す値である

ことを特徴とする立体映像生成装置。

6. 請求の範囲第 5項の立体映像生成装置において、

上記左目用透視変換行列 P L は、

P L P 0 L によって求められ、上記右目用透視変換行列 P _R は

P R = L 一 ¹ L P によって求められ、ただし、行列 Lは、 1 0 0

0 0 0

L

0 1 0

Δ x 0 1 によって定義され、行列 L—¹は.

1 0 0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

Δ X 0 0 1 によって定義され、行列 Ρ ο は

1 0 0 0

0 1 0 0

Ρ

0 0 1 Ρ

0 0 0 1 によって定義される

ことを特徴とする立体映像生成装置。

7. 請求の範囲第 6項の立体映像生成装置において、

上記左目用プロセッサは、

上記ソースビデオ信号を一時的に記憶する第 1 の記憶手段と、

上記空間的画像変換行列と上記左目用透視変換行列とに基づいて演算され、上記第 1 の記憶手段に記憶されたビデオ信号を読み出すための読出しアドレスを生成する第 1の読出しアドレス生成手段と

を有し、上記右目用プロセッサは、

上記ソ一スビデオ信号を一時的に記憶する第 2 の記憶手段と、

上記空間的変換行列及び上記右目用透視変換行列に基づいて演算され、上記第

2の記憶手段に記憶されたビデオ信号を読み出すための読出しァドレスを生成する第 2 の読出しァドレス生成手段と

を有することを特徴とする立体映像生成装置。

8. 請求の範囲第 7項の立体映像生成装置において、

上記第 1 の記憶手段に供給される読出しァドレス（ X_mL , Y_mし）は、

XmL = { { - £ P 22 ( £ z P ₂ + S 0 ) X

H

十 { J2 y • r ₁₃ - P ₂ + r , 2 ( z P z + S o ) Υ

+ ( - r 22 · r , a · Ρ ₂ + r 12 · r ₂₃ · Ρ ₂ ) 〕

Y_mL = 〔 I & , - £■ . Ρ ζ Δ χ ) r 23 Ρ

Η

― C r 2 ΐ - r 23 Ρ ζ Δ χ ) · ( Ά _ζ Ρ _ζ + S ο ) X

+ { - ( £ , - £ _ζ Ρ , Δ χ · r , 3 · Ρ ζ

+ ( r , , - r , 3 Ρ _ζ Α χ ) · ( ₂ Ρ _ζ + S _D ) Y

+ I r 2 1 - r 23 P ₂ Δ x ) · r , ₃ P ₂

— ( r , ,一 r ₁₃P z 厶 x ) - r 23 · P , } ] ただし、

H = I - r ₂₂ ( £ £ ₂ P , A x ) + ( r 2 . - r ₂₃ P ζΔ x ) - £ _y) X _s

+ I r , 2 ( £ £ ₂ P ₂ Δ x ) - ( Γ , , - Γ , , Ρ , Δ Χ ) - £ _y] Y _s

+ I - r , 2 · ( r 2 , - r 2 3 Ρ ζ Δ χ ) + ( r ι ι - r , ₃ Ρ ζ Δ χ ) r ₂₂i によって定義され、上記第 2の記憶手段に供給される読出しアドレス（ X_mR , Y n,_R) は、

X_mR = X

H

+ { £ y P _z + r ₁₂ ( _2 _z P z + S ₀ ) } Y

+ (一 r • P z + r , ₂ · r ₂₃ · P ₂ ) ：

Y_mR = 〔 { J2 £ x P , A x ) r ₂., P

H

― ( r 2 1 + r ₂₃ P i Δ χ ) - ( £ ζ Ρ , + S η ) ) X

+ { - ( £ , + £ _τ Ρ ₂ Δ χ · r , 3 · Ρ ,

+ ( r , , + r , 3 Ρ ζ A x ) * ( ^ _z P _z + S _n ) } Y

+ I r ₂ , + r 2 3 Ρ , Δ χ ) - r , 3 Ρ ζ

一 ( Γ , , + I" , 3 Ρ Δ χ ) - r , ₃ · Ρ , } ] ただし、

Η R = ( - ι- 22 ( £ _x + £ _t ? _Z A x ) + ( r _{2 1} + r ₂₃ P _z厶 x ) - J2 _y) X s + { r _{1 2} ( J2 , + je _z P _zA x ) — ( Γ , , + Ι- Ρ :厶 x ) - S. _yl Υ _s 十 { - r i a · ( r _{2 )} + Γ ₂3 Ρ ζ Δ χ ) + ( r ι ι + r 1 ₃ Ρ _ζ Δ χ ) r ₂₂ S によって定義され、

X s 及び Y s はラスタスキャンに対応したスクリーンアドレスであることを特徴とする立体映像生成装置。

9. 請求の範囲第 8項の立体映像生成装置において、

上記第 1 の読出しァドレス生成手段及び上記第 1 の読出しァドレス生成手段には、同じ上記スクリーンアドレス力く、シーケンシャルに供給される

ことを特徴とする立体映像生成装置。

10. 請求の範囲第 7項の立体映像生成装置において、

上記ソ一スビデオ信号を、上記第 1 の記憶手段及び上記第 2の記憶手段にそれぞれ書き込むための書込みァドレスを生成する書込みァドレス生成手段をさらに具え、

上記第 1 の記憶手段及び上記第 2 の記憶手段には、上記書込みァドレス生成手段から同じ書込みァドレスがそれぞれ供給される

ことを特徴とする立体映像生成装置。

1 1. 請求の範囲第 1 項の立体映像生成装置において、

上記左目用プロセッサ及び上記右目用プロセッサには、上記ソースビデオ信号に対応したキー信号及び上記ソースビデオ信号の背景に使用されるバックグラウンドビデオ信号がさらにそれぞれ供給され、

上記左目用プロセッサは、

上記空間的画像変換行列及び上記左目用透視変換行列に基づいて、上記ソースデォ信号に対して第 1 の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して上記第 1 の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施す第 1 の画像変換手段と、上記第 1 の画像変換手段によって変換されたキー信号に基づいて、上記第 1 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成する第 1 のビデオ信号合成手段と

を有し、上記右目用プロセッサは、

上記空間的画像変換行列及び上記右目用透視変換行列に基づいて、上記ソ一スビデォ信号に対して第 2の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して上記第 2 の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施す第 2の画像変換手段と、上記第 2の画像変換手段によって変換されたキ一信号に基づいて、上記第 2 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成する第 2のビデオ信号合成手段と

を有することを特徴とする立体映像生成装置。

12. 請求の範囲第 1項の立体映像生成装置において、上記左目用プロセッサから出力される出力ビデオ信号を記録媒体に記録すると共に、当該記録されたビデオ信号を記録媒体から再生する第 1 の記録再生装置と上記右目用プロセッサから出力される出力ビデオ信号を記録媒体に記録すると共に、当該記録されたビデオ信号を記録媒体から再生する第 2 の記録再生装置と上記第 1 の記録再生装置から再生された第 1 の再生ビデオ信号からキー信号を生成する第 1 のキー信号生成手段と、

上記第 2 の記録再生装置から再生された第 2 の再生ビデオ信号からキ一信号を生成する第 2 のキー信号生成手段と、

をさらに具え、

上記左目用プロセッサは、

上記第 1 の記録再生装置から再生された第 1 の再生ビデオ信号、上記第 1 のキ信号生成手段によって生成されたキー信号及び上記ソースビデオ信号の背景に使用されるバックグラウンドビデオ信号を受け、

上記空間的画像変換行列及び上記左目用透視変換行列に基づいて、上記第 1 の再生ビデオ信号に対して第 1 の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して上記第 1 の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施し、

上記第 1 の画像変換手段によって変換されたキー信号に基づいて、上記第 1 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成し、

上記右目用プロセッサは、

上記第 2 の記録再生装置から再生された第 2 の再生ビデオ信号、上記第 2 のキ一信号生成手段によって生成されたキー信号及び上記バックグラゥンドビデオ信号を受け、

上記空間的画像変換行列及び上記右目用透視変換行列に基づいて、上記第 2 の再生ビデオ信号に対して第 2の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して上記第 2 の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施し、上記第 2の画像変換手段によって変換されたキー信号に基づいて、上記第 2 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成する

ことを特徴とする立体映像生成装置。

13. 請求の範囲第 1 2項の立体映像生成装置において、

上記第 1 のキー信号生成手段によって生成されるキー信号と、上記第 2 のキー信号生成手段によって生成されるキー信号とは、同じキー信号である

ことを特徴とする立体映像生成装置。

14. 視覚的に立体効果を得るためのビデオ信号を生成するビデオ信号生成装置において、

ソースビデオ信号によって表される映像を仮想的な空間位置に変換する画像変換手段と、

.上記画像変換手段によって変換された変換ビデオ信号の映像がある仮想的な空間位置と、左目の空間位置とに基づいて、スクリーン面上に透視される映像を表す左目用ビデオ信号を生成する左目用ビデオ信号生成手段と、

上記変換ビデオ信号の映像がある仮想的な空間位置と、右目の空間位置とに基づいて、スクリーン面上に透視される映像を表す右目用ビデオ信号を生成する右目用ビデオ信号生成手段と

を具えることを特徴とするビデオ信号生成装置。

15. 請求の範囲第 1 4項のビデオ信号生成装置において、

上記画像変換手段は空間的画像変換行列に基づいて上記ソースビデオ信号を変換し、

上記左目用ビデオ信号生成手段は左目用透視変換行列に基づいて上記左目用ビデォ信号を生成し、

上記右目用ビデオ信号生成手段は右目用透視変換行列に基づいて上記右目用ビデォ信号を生成することを特徴とするビデオ信号生成装置。

16. 請求の範囲第 1 4項のビデオ信号生成装置において、

上記左目用ビデオ信号生成手段及び上記右目用ビデオ信号生成手段は上記スクリーンァドレスに応答して同時に動作する

ことを特徴とするビデオ信号生成装置。

17. 請求の範囲第 1 5項のビデオ信号生成装置において、

上記空間的画像変換行列 T _D は、

1" r r 0

r Γ Γ 0

τ (,

r Γ Γ 0

.よって定義され、

上記左目用透視変換行列 P は.

1 0 0 0

0 1 0 0

P

P ₂ 厶 X 0 0 P

0 0 0 1 よって定義され、

上記右目用透視変換行列 P _R は、 1 0 0 0

0 1 0 0

P R

P ₂ Δ x 0 0 P

0 0 0 1 によって定義され、

ただし、 r M ~ r _{3 3}は空間的な回転変換を表すパラメータであり

S. » は X軸方向の平行移動を表すパラメ一夕であり、

& , は y幸由方向の平行移動を表すパラメ一夕であり、

& _z は z軸方向の平行移動を表すパラメ一夕であり、

S n は 2次元的な拡大縮小を表すパラメータであり、

P z は予め設定されたパースペクティブ値であり、

. Δ Xは右目と左目の距離の半分の距離を示す値である

ことを特徴とする立体映像生成装置。

18. 請求の範囲第 1 7項のビデオ信号生成装置において、

上記左目用透視変換行列 P は、

P L = L P„ L によって求められ、上記右目用透視変換行列 P _R は、

P _R = L L P 0 によって求められ、

ただし、行列 Lは、 1 0 0

0 0 0

L =

0 1 0

Δ x 0 1 によって定義され、行列 L—¹は.

1 0 0 0

0 1 0 0

L

0 0 1 0

厶 X 0 0 1 によって定義され、行列 Ρ。は.

1 0 0 0

0 1 0 0

Ρ

0 0 1 Ρ

0 0 0 1

によって定義される

ことを特徴とするビデオ信号生成装置。

19. 請求の範囲第 1 8項のビデオ信号生成装置において、

上記左目用ビデオ信号生成手段は、

上記ソ一スビデオ信号を一時的に記憶する第 1 の記憶手段と、

上記空間的画像変換行列及び上記左目用透視変換行列に基づいて演算され、上記第 1 の記憶手段に記憶されたビデオ信号を読み出すための読出しァドレスを生成する第 1 の読出しァドレス生成手段とを有し、上記右目用ビデオ信号生成手段は、

上記ソースビデオ信号を一時的に記憶する第 2の記憶手段と、

2の記憶手段に記憶されたビデオ信号を読み出すための読出しアドレスを生成するための第 2の読出しァドレス生成手段と

を有することを特徴とするビデオ信号生成装置。

20. 請求の範囲第 1 9項のビデオ信号生成装置において、

上記第 1 の記憶手段に供袷される読出しアドレス（X_mL、 Y_mL) は、

X [ ( - J2 - r ₂₃ - P _z P ₂ + S„ ) X

H

+ { ^ y · Γ , 3 · Ρ ₂ + Γ _{Ι 2} ( ^ _ζ Ρ _ζ + 8 Ο ) } Υ

+ ( - Γ 22 · Γ ₁₃ · Ρ ₂ + Γ _{Ι 2} · Γ 23 · Ρ _Ζ )

Y_mL = 〔 { Ά £ ζ Ρ _ζ Δ χ ) r 23 Ρ

Η

一（ r 2 , - r P Z A X ) - ( J2 , P ₂ + S ₀ ) } X

+ ΐ一 ( £ _χ P z Δ x - r , ₃ · P ₂

+ ( r , , - r P Δ x ) · ( JZ z P _z + S o ) 1 Y

+ I r 21 - r P z Δ x ) · r ! 3 P ,

一（ Γ 〗 >一 Γ P Δ x ) · r ₂₃ · P z } ) ただし、

H L = {— r ₂₂ ( ^ i— ·δ ,Ρ :Α χ ) 十 C r 2 , - r 23 P Δ x ) X _s

( r , ₂ ( J2 _x— ^ , P z厶 x ) - ( r , , - r .₃ P ₂ Δ x ) - Ά _y) Υ _s + ' - r , 2 · ( r ₂i - r ₂₃ P _zA x ) + ( r u— r ₁₃P _z厶 x ) r ₂₂i によって定義され、上記第 2の記憶手段に供給される読出しアドレス（X_mR、 Y _mR) は、 X [ { - J2 x • r 23 - P _i + r ₂₂ ( ^ , P ₂ + S o ) X

H

+ { J2 y • r - P _i + r _{1 2} ( J2 z P _i + S o ) } Y

+ ( - r · r ] · P z + r · r ₂₃ · P z ) 〕

Y 〔 { S. , + S, ₂ P , Δ x ) r P

H

一 ( r + r P A x ) * ( J2 _z P _z + S ₀ ) i X

+ { - ( Ά _x + £ P ₂ Δ x · r ₁₃ · P ,

+ ( r , , + r , P A x ) - ( ₂ P , + S o ) i Y

+ ( r , + r Ρ Δ x ) · r _{1 3} P ₂

一 ( r , , + r , Ρ Δ x ) · r · P , t )

ただし、

Η _R = {— r ₂₂ ( j2 _x+ j2 , P :A x ) + ( r ₂₁ + r ₂₃ P ,Δ x ) - S. _y) X _s + ( r i₂ ( x+ J2 z P zA x ) - ( r , , + r _{1 3} P _zA x ) - S, _y} Y _s + < - r , · ( r ₂ i + r ₂₃ P _IA x ) + ( Γ , , + Γ ^ Ρ Ζ Δ Χ ) r ₂₂1 によって定義され、

ただし、 X 及び Y はスクリーンアドレスである

ことを特徴とするビデオ信号生成装置。

21. 請求の範囲第 2 0項のビデオ信号生成装置において、

上記第 1 の読出しアドレス生成手段及び上記第 2 の読出しァドレス生成手段には、同じ上記スクリーンアドレス力く、ラス夕スキャンに対応するようにシーケンシャルに供給される

ことを特徵とするビデオ信号生成装置。

22. 請求の範囲第 1 9項のビデオ信号生成装置において、

上記ソースビデオ信号を上記第 1 の記憶手段及び上記第 2 の記憶手段にそれぞれ書込むための書き込みァドレスを生成する書込みァドレス生成手段をさらに具え、

上記第 1 の記憶手段に供給される書込みァドレス及び上記第 2 の記億手段には、上記書き込みァドレス生成手段から、同じ書き込みァドレスがそれぞれ供給される

ことを特徴とするビデオ信号生成装置。

23. 請求の範囲第 1 5項のビデオ信号生成装置において、

上記左目用ビデオ信号生成手段及び上記右目用ビデオ信号生成手段には、上記ソースビデオ信号に対応したキー信号及び上記ソースビデォ信号の背景に使用されるバックグラウンドビデオ信号がさらにそれぞれ供給され、

上記左目用ビデオ信号生成手段は、

上記空間的画像変換行列及び上記左目用透視変換行列に基づいて、上記ソ一スビデオ信号に対して第 1 の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して _t記第 1 の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施す第 1 の画像変換手段と、上記第 1 の画像変換手段によって変換されたキー信号に基づいて、上記第 1 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成する第 1 のビデオ信号合成手段と

を有し、上記右目用ビデオ信号生成手段は、

上記空間的画像変換行列及び上記右目用透視変換行列に基づいて、上記ソースビデオ信号に対して第 2の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して上記第 2 の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施す第 2の画像変換手段と、上記第 2の画像変換手段によって変換されたキー信号に基づいて、上記第 2 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成する第 2のビデオ信号合成手段と

を有することを特徴とするビデオ信号生成装置。

24. 請求の範囲第 1 5項のビデオ信号生成装置において、

上記左目用ビデオ信号生成手段から出力される出力ビデオ信号を記録媒体に記録すると共に、記録されたビデオ信号を記録媒体から再生する第 1 の記録再生装置と、

上記右目用ビデオ信号生成手段から出力される出力ビデオ信号を記録媒体に記録すると共に、記録されたビデオ信号を記録媒体から再生する第 2の記録再生装置と、

上記第 1 の記録再生装置から再生された第 1 の再生ビデオ信号からキー信号を生成する第 1 のキー信号生成手段と、

上記第 2の記録再生装置から再生された第 2の再生ビデオ信号からキー信号を生成する第 2のキー信号生成手段と

をさらに具え、

上記左目用ビデオ信号生成手段は、

上記第 1 の記録再生装置から再生された第 1 の再生ビデオ信号、上記第 1 のキ一信号生成手段によって生成されたキー信号及び上記ソースビデオ信号の背景に用されるバックグラウンドビデオ信号を受け、

上記右目用プロセッサは、

上記第 2の記録再生装置から再生された第 2の再生ビデオ信号、上記第 2のキ —信号生成手段によって生成されたキー信号及び上記バックグラウンドビデオ信号を受け、

上記空間的画像変換行列及び上記右目用透視変換行列に基づいて、上記第 2の再生ビデオ信号に対して第 2の空間的画像変換を施すと共に、上記キー信号に対して上記第 2の空間的画像変換と同じ空間的画像変換を施し、上記第 2の画像変換手段によって変換されたキ一信号に基づいて、上記第 2 の画像変換手段によって変換されたビデオ信号と上記バックグラゥンドビデオ信号とを合成する

ことを特徴とするビデオ信号生成装置。

25. 請求の範囲第 2 4項のビデオ信号生成装置において、

上記第 1 のキー信号生成手段によって生成されるキー信号と、上記第 2 のキー信号生成手段によって生成されるキー信号は、同じキー信号である

ことを特徴とするビデオ信号生成装置。

26. 視覚的に立体効果を得るためのビデオ信号を生成するビデオ信号生成方法において、

( a ) ソースビデオ信号を仮想的な空間位置に変換する第 1 のステップと、

( b ) 上記第 1 のステップにおいて変換された変換ビデオ信号の仮想的な空間位置及び左目の空間位置に基づいて、スクリーン面上に透視される左目用ビデオ信号を生成する第 2 のステップと、

( c ) 上記第 1 のステップにおいて変換された変換ビデオ信号の仮想的な空間位置及び右目の空間位置に基づいて、スクリーン面上に透視される右目用ビデオ信号を生成する第 3 のステップと

を具えることを特徴とするビデオ信号生成方法。

27. 請求の範囲第 2 6項のビデオ信号生成方法において、

上記第 1 のステツプでは、オペレー夕の所望の空間的画像変換操作に対応したパラメ一タを有する空間的画像変換行列に基づいて上記ソ一スビデオ信号を変換し、

上記第 2のステップでは、予めオペレー夕によって設定されたパラメータを有する左目用透視変換行列に基づいて上記左目用ビデオ信号を生成し、

上記第 3のステップでは、予めオペレータによって設定されたパラメータを有する右目用透視変換行列に基づいて上記右目用ビデオ信号を生成する

ことを特徴とするビデオ信号生成方法。

28. 請求の範囲第 2 6項のビデオ信号生成方法において、

ラスタスキャンに対応するシーケンシャルなスクリーンァドレスを発生させるための第 4のステップをさらに有し、

上記第 1 のステップ、上記第 2のステップ及び上記第 3のステップにおける処理は、上記スクリーンァドレスに応答して行われる

ことを特徴とするビデオ信号生成方法。

29. 請求の範囲第 2 7項のビデオ信号生成方法において、

上記空間画像的変換行列 T。は、

よって定義され、

上記左目用透視変換行列 P L は

1 0 0 0

0 1 0 0

P

P ₂ Δ X 0 0 P

0 0 0 1 によって定義され、

上記右目用透視変換行列 P _R は、 1 0 0 0

0 1 0 0

P R =

P z 厶 x 0 0 P

0 0 0 1 によって定義され、

ただし、 l- , , "^ !- ^は、空間的な回転変換を表すパラメ夕であり

£ X は X軸方向の平行移動を表すパラメ一夕であり、

は y軸方向の平行移動を表すパラメータであり、

ί ζ は ζ軸方向の平行移動を表すパラメ一夕であり、

S 0 は 2次元的な拡大縮小を表すパラメータであり、

Ρ , は予め設定されたパースペクティブ値であり、

- Δ Xは右目と左目の距離の半分の距離を示す値である

ことを特徴とするビデオ信号生成方法。

30. 請求の範囲第 2 9項のビデオ信号生成方法において、

上記左目用透視変換行列 Ρ は、

P L = L Ρ„ L - ¹ によって求められ、上記右目用透視変換行列 P _R は.

P R = L - ¹ L P ₀ によって求められ、

ただし、行列しは、 1 0 0 0

0 1 0 0

L =

0 0 1 0

Δ x 0 0 1 によって定義され、行列 L— ¹は、

1 0 0

0 0 0

L

0 1 0

Δ χ 0 1 によって定義され、行列 Ρ _η は.

1 0 0 0

0 1 0 0

Ρ ο

0 0 1 Ρ

0 0 0 1 によって定義される

ことを特徴とするビデオ信号生成方法。

31. 請求の範囲第 3 0項のビデオ信号生成方法において、

上記ソ一スビデオ信号を第 1 の記憶手段及び第 2の記憶手段に一時的にそれぞれ記憶する第 5のステップと、

上記空間的画像変換行列及び上記左目用透視変換行列に基づいて、上記第 1 の記憶手段に記憶されたビデオ信号を読み出すための左目用読出しアドレスを生成する第 6のステップと、

上記空間的画像変換行列及び上記右目用透視変換行列に基づいて、上記第 2の記憶手段に記憶されたビデオ信号を読み出すための右目用読出しァドレスを生成する第 7のステップと

をさらに具えることを特徴とするビデオ信号生成方法。

32. 請求の範囲第 3 1項のビデオ信号生成方法において、

上記左目用の読出しアドレス（X_mし、 Y_mL) は、

X_mL = ί {- £ r 2 P, + r 22 ( £ _z P ₂ + S。 ) X

H

· r , ₃ · P _z + r , ₂ ( ₂ P ₂ + S„ ) I Y s + ( - r 2 2 · r i a · P _z + r 1 2 · r 23 · P ₂ ) )

Y_mL = 〔 { £ P , Δ x ) r ₂₃ P

H

一 ( r 2 , - r ₂3 P ₂ A x) · ( £ _z P ₂ + S ₀ ) 1 X

+ ( - ( £ _x — P ₂ Δ x - r ₁₃ · P _z

+ ( r , , - r , 3 P ₂ Δ x ) · ( J2₂ P _z + S。 ) } Y

+ 1 r 2 1 - r ₂ a P ₂ Δ x ) · r , ₃ P ₂

( r , , - r , 3 P z A x) · r ₂₃ · P ₂ \ 〕ただし、

H_L = {— r ₂₂ ( JZ_x— ·β ₂Ρ :Δ χ ) + ( ι- ₂,— r ₂₃P :厶 x ) · J2 _y ) X + ( r ₁₂ ( J2 _X— _ZP _Z厶 x ) — （ _{r i l}— ι- ₁₃Ρ₂Δ χ) - £ _y ] Y + { - r 12 · ( r ₂i- r ₂3 P z A x ) + ( r i , - r , _a P _z Δ x ) r ₂ 上記右目用の読出しアドレス（X_mR、 Y_mR) は、 X_mR = ί { - S> _x · Γ ₂3 · Ρ _Ζ + Γ ₂₂ ( ^ ₂ Ρ , + 8 ο ) X

H

+ { £ Ρ ζ + r , 2 ( Α _ζ P _z + S a ) Y

+ (一 22 • P , + r ₁₂ · r · P ₂ ) )

Y 〔 I S, x + & P ₂ Δ x ) r 23 P

H R

一 ( r 21 + r 23 P ₂ Δ x ) · ( £ _z P _z + S o ) X

+ I— ( £ » + SL _τ P , Δ x · r ₁₃ · P z

+ ( r , , + r , ₃ P z Δ x ) · ( S. _t P ₂ + S o ) Y

+ { Γ 2 1 + Γ 23 Ρ ζ Δ x ) - r , 3 P _z

― ( r , , + r ! 3 P z Δ x ) - r 23 · P ₂ 1 3

. ただし、

H R = { - r 22 ( J2 x+ J2 ₂ P z Δ x ) + ( r ₂₁+ Γ ₂₃ Ρ ΖΔ Χ ) · Ά _Y) X _S + { ι· ₁₂ ( ·β ,+ ·β ₂ Ρ ζ厶 x) - ( r , , + r , 3 P ζΔ x ) - S, _y} Y _s + { - r , 2 · ( r 2i+ r ₂₃P _z厶 x) + ( Γ _Μ + Γ Ι ₃ Ρ ₂Δ Χ ) r ₂₂} によって定義され、

ただし、 X S 及び Y s はラス夕スキャンに対応したシーケンシャルに供給されるスクり一ンァドレスである

ことを特徵とするビデオ信号生成方法。

33. 視覚的に立体効果を得るためのビデオ信号を生成するビデオ信号生成方法において、

( a ) ソースビデオ信号、上記ソースビデオ信号に対応したソースキー信号、及び上記ソ一スビデオ信号の背景に使用されるバックグラゥンドビデオ信号を受け取る第 1 のステップと、

( b ) 上記ソースビデオ信号及び上記ソースキー信号を仮想的な空間位置に変換する第 2 のステップと、

( c ) 上記第 2のステップにおいて変換された変換ビデオ信号の仮想的な空間位置及び変換キー信号の仮想的な空間位置と、左目の空間位置とに基づいて、スクリ一ン面上に透視される左目用ビデオ信号及び左目用キー信号をそれぞれ生成する第 3 のステップと、

( d ) 上記左目用キー信号に基づいて、上記左目用ビデオ信号及び上記バックグラウンドビデオ信号を合成する第 4 のステップと、

( e ) 上記第 2のステップにおいて変換された変換ビデオ信号の仮想的な空間位置及び変換キー信号の仮想的な空間位置と、右目の空間位置とに基づいて、スクリーン面上に透視される右目用ビデオ信号及び右目用キー信号をそれぞれ生成する第 5のステップと、

.( f ) 上記右目用キ一信号に基づいて、上記右目用ビデオ信号及び上記バックグラウンドビデオ信号を合成する第 6のステップと

を具えることを特徴とするビデオ信号生成方法。

34. 視覚的に立体効果を得るためのビデオ信号を生成するビデオ信号生成システ厶において、

( a ) ソースビデオ信号仮想的な空間位置に変換する第 1 のステップと、

( c ) 上記第 1 のステップにおいて変換された変換ビデオ信号の仮想的な空間位置及び右目の空間位置に基づいて、スクリーン面上に透視される右目用ビデオ信号を生成する第 3 のステップと、

( d ) 上記左目用ビデオ信号及び上記右目用ビデオ信号を同時にスクリ一ン面上に表示する第 4 のステップとを具えることを特徴とするビデオ信号生成システム