Система трехмерного телевидения
Полезная модель относится к телевидению и может использоваться для передачи и приема трехмерных изображений. Техническим результатом является снижение вычислительных затрат на преобразование, передачу и декодирование видеопотоков. Система трехмерного телевидения состоит из передающего комплекса, принимающего комплекса, комплекса воспроизведения. Передающий комплекс содержит две двухмерные видеокамеры, блок преобразования, выполненный с возможностью формирования трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков, из множества видеопотоков от двухмерных видеокамер, и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс. Принимающий комплекс содержит получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока, и блок декодирования, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза из трехмерного видеопотока. Комплекс воспроизведения выполнен с возможность воспроизведения видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза.
Полезная модель относится к телевидению и может использоваться для передачи и приема объемных изображений.
В основе трехмерного телевидения лежит идея восприятия глубины наблюдаемой сцены на телевизионном экране. Для этого необходима обработка видеосигнала. Как правило, такая обработка включает этапы формирования трехмерного образа, передачи изображения и воспроизведения.
Трехмерный образ может быть сформирован на основе реальных данных или генерироваться на основе компьютерной графики.
Из уровня техники известны стереоскопические проекционные системы с линзово-растровыми стереоэкранами. Основным недостатком линзово-растровых стереоскопических систем является необходимость неподвижного удержания головы зрителя в зонах избирательного стереоскопического видения. Ширина каждой зоны видения не превышает расстояния между зрачками глаз, при этом смещение глаз относительно центра зоны на два (и более) сантиметра приводит к существенному снижению яркости наблюдаемого изображения. Если зритель меняет положение и выходит из зоны видения, стереоэффект теряется. Строгая фиксация положения зрителя относительно зон видения даже в течение нескольких минут вызывает дискомфорт зрителя - неудобство, быструю утомляемость, так как зритель вынужден сидеть неподвижно и постоянно визуально искать оптимальный ракурс четкого наблюдения стереоэффекта.
Система трехмерного телевидения, описанная в заявке US 2005/0185711 А1, является самой близкой к заявляемой полезной модели. Эта патентная заявка выбрана в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Известная система состоит из передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс; принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока; комплекса воспроизведения. Несмотря на то, что описанная система позволяет одновременный захват и кодировку нескольких видеопотоков, недостаток ее состоит в том, что эти видеопотоки должны быть особым образом де-мультиплексированы для конкретного устройства визуализации. Кроме того недостаток данной системы состоит в высокой вычислительной сложности ее работы.
Таким образом, задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании системы трехмерного телевидения, работающей с большинством известных устройств визуализации, и обеспечивающей снижение вычислительных затрат на преобразование, передачу и декодирование видеопотоков.
Заявляемая система трехмерного телевидения состоит из:
передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс;
принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока;
комплекса воспроизведения.
При этом согласно полезной модели:
передающий комплекс содержит блок преобразования, выполненный с возможностью формирования трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков, из множества видеопотоков от двухмерных видеокамер;
принимающий комплекс содержит блок декодирования, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков;
комплекс воспроизведения выполнен с возможность воспроизведения видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза.
Наиболее распространенный формат трехмерного видео - стереопара. При этом для видео разрешением Full HD 1920×1080 полноразмерная горизонтальная стереопара (Side-by-Side) имеет разрешение 3840×1080, а вертикальная стереопара (Over-Under) - 1920×2160. Однако большинство современных 3D телевизоров не могут воспроизвести видео с таким большим разрешением. В связи с чем в заявляемой полезной модели используется анаморфная стереопара, которая имеет разрешение в два раза меньше по горизонтали или вертикали, в зависимости от расположения ракурсов. Что позволяет использовать большинство известных 3D телевизоров.
При этом использование анаморфной стереопары обеспечивает снижение вычислительных затрат на преобразование, передачу и декодирование видеопотоков по сравнению с прототипом.
На фигуре представлен иллюстративный вариант реализации предлагаемой системы.
В одном из вариантов реализации предлагаемой системы передающий комплекс содержит две 2D видеокамеры 101Л и 101П, два модуля 102Л и 102П формирования и записи видеопотоков от камер 101, блок преобразования 103 и блок передачи, передающий видеопотоки через сеть Интернет 110 принимающему комплексу. Кроме того, передающий комплекс может включать микрофон и аудиокодер.
Камера 101Л снимает изображение левого глаза для получения данных изображения левого глаза для отображения стереоизображения. Камера 101П снимает изображения правого глаза для получения данных изображения правого глаза для отображения стереоизображения. Блок преобразования 103 обрабатывает данные изображения левого глаза, полученные камерой 101Л, и данные изображения правого глаза, полученные камерой 101П в для получения трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков.
Блок преобразования сжимает видеопоток используя известные форматы сжатия, например: MPEG-2, MPEG-4-AVC.
В одном из вариантов реализации предлагаемой системы принимающий комплекс содержит получающий блок 121, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока через Интернет 110 от предающего комплекса, и блок декодирования 122, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза 122П и видеопотока для левого глаза 122Л из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков.
В качестве комплекса воспроизведения могут быть использованы известные устройства, обеспечивающие возможность воспроизведения стереопар. Примерами таких устройств являются:
1. Шлем для воспроизведения трехмерного изображения.
2. Стереодисплей, воспроизводящий трехмерное изображения без использования дополнительного оборудования для пользователя, такого как 3D очки.
3. Экран с частотой обновления кадров 120 Гц в паре с 3D очками с активным затвором.
4. 3D экран в паре с поляризационными 3D очками.
5. Экран в паре с зеркальными 3D очками.
3d очки могут синхронизироваться с экраном, например, через инфракрасный порт, порт Bluetooth.
Один из вариантов системы предполагает следующую схему захвата, преобразования и передачи 3D сигнала.
Захват производится с двух 2D камер разрешением 1920×1080р.
Преобразование производится по формуле сложения двух видео потоков в один в виде Side-by-Side:
Х1/2+Х2 /2=Х (сжимают видеопотоки от каждой камеры по горизонтали в два раза, и располагают их рядом друг с другом);
Y 1=Y2=Y,
где X1 - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения с камеры 1,
Х2 - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения с камеры 2,
Y1 - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения с камеры 1,
Y2 - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения с камеры 2,
X - количество точек разрешения горизонтальной стороны выходного видеоизображения,
Y - количество точек разрешения вертикальной стороны выходного видеоизображения.
Передача видеоизображения производится по методу транслирования видеопотока через Интернет по протоколу TCP/IP.
Сторона приемника декодирует входной сигнал на левый и правый глаз методом Side-By-Side, располагая два видеоизображения рядом с друг другом:
X1=X/2 (выделяют из стереопары изображения для левого глаза);
X 2=X-X1 (выделяют из стереопары изображения для правого глаза);
Y1=Y;
Y2=Y,
где X1 - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения для левого глаза,
Х2 - количество точек разрешения горизонтальной стороны видеоизображения для правого глаза,
Y1 - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения для левого глаза,
Y2 - количество точек разрешения вертикальной стороны изображения для правого глаза,
X - количество точек разрешения горизонтальной стороны входного видеоизображения,
Y - количество точек разрешения вертикальной стороны входного видеоизображения.
После чего полученные видеоизображения для левого и правого глаза растягивают по горизонтали в два раза.
Несмотря на то, что выше были описаны конкретные примеры реализации предлагаемого технического решения, специалистам очевидно, что возможны любые модификации и изменения, не выходящие за пределы прилагаемой формулы.
Например, хотя выше описан пример передачи видеопотока от передающего комплекса к принимающему комплексу через Интернет по протоколу TCP/IP, для специалиста очевидно, что передача может осуществляться на близкие расстояния, используя инфракрасный порт, порт Bluetooth, Wi-Fi, и т.п. Также специалисту очевидно, что передающий и принимающий комплекс могут располагаться в едином корпусе, а видеопоток может передаваться, соответственно, по каналам связи внутри такого корпуса.
Кроме того, для специалиста очевидно, что передающий и принимающий комплексы могут включать системную шину; процессор, ОЗУ, ПЗУ, интерфейс связи, видеопроцессор, каждый из которых подключен к системной шине; установленное программное обеспечение для выполнения конкретных поставленных задач.
Система трехмерного телевидения, состоящая из передающего комплекса, включающего две двухмерные видеокамеры и блок передачи, выполненный с возможностью передачи трехмерного видеопотока в принимающий комплекс; принимающего комплекса, включающего получающий блок, выполненный с возможностью получения трехмерного видеопотока; комплекса воспроизведения; отличающаяся тем, что передающий комплекс содержит блок преобразования, выполненный с возможностью формирования трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков, из множества видеопотоков от двухмерных видеокамер; принимающий комплекс содержит блок декодирования, выполненный с возможностью формирования видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза из трехмерного видеопотока, представляющего собой анаморфную стереопару видеопотоков; комплекс воспроизведения выполнен с возможностью воспроизведения видеопотока для правого глаза и видеопотока для левого глаза.
