1. 개요
2. 입체감 지각 원리
2.1 양안에 의한 입체감
2.1.1 양안 시차에 의한 입체감
2.1.2 폭주에 의한 입체감
2.2 단안에 의한 입체감
2.2.1 초점 조절
2.2.2 운동 시차
2.2.3 시야의 크기
2.2.4 대기원근법적 투시
2.2.5 선원근법적 투시
2.2.6. 중복 또는 차폐, 음영과 그림자
3. 3D 입체영상 구현 원리(Stereoscopic)
4. 3D 기술의 구성
5. 3D 방송 전송 시스템
5.1 3D 방송 시스템 구성도
5.2 매체별 3D 시범 방송 규격
6. 3D Display 종류와 특징
6.1 Stereoscopic display
6.1.1 안경방식
6.1.1.1 편광안경방식
6.1.1.2 셔터안경방식
6.1.1.3 적청안경방식(애너그리프 방식, Anaglyph 방식)
6.1.2 무안경 방식
6.1.2.1 패럴렉스 베리어(Parallax Barrier 방식)
6.1.2.2. 렌티큘러(Lenticular) 방식
6.2 Integral imaging display
6.3 Volumetric display
6.4 Holographic display
1. 개요
- TV는 발명 이후 현재까지 두 번의 큰 기술적인 진보를 이루어 왔다. 그 첫번째는 흑백 TV로부터 컬러 TV로의 전환이며, 그 두번째는 아날로그 TV로부터 디지털 HDTV로의 전환이다
- 다음 세대의 예측되는 TV의 혁명은 HD급 고화질 TV를 넘어서는 실감방송인 3DTV 및 UHDTV 가 될 것으로 예상
- 3D TV는 기존의 2차원 모노 영상에 깊이 정보를 부가하여 시청자가 시청각적 입체감을 느끼게 함으로써 생동감 및 현실감을 제공하는 새로운 개념의 텔레비전 방송임
- 현재 3DTV 방송은 UHDTV(Ultra High Definition Television) 방송과 더불어 차세대 방송기술로써 인식되고 있으며, 한국, 미국, 유럽 등 선진국을 중심으로 다양한 방식의 3DTV 실험방송 및 상용서비스가 활발히 진행
2. 입체감 지각 원리
- 다양한 깊이 인지 요인이 결합해 발생
- 단안 요인(Monocular cues)과 양안요인(Binocular cues)의 결합
- 인구의 4~5%는 시차에 의한 깊이감을 인지하지 못함, 나이가 들수록 깊이감 인지력이 약해짐
Physiological(생리적 요인) | Psychological(심리, 경험적) | |
Binocular(양안) | Monocular(단안) | Monocular(단안) |
Convergence(폭주, 안구수렴) Binocular Disparity(양안시차) |
Accommodation(초점 조절) Motion parallax(운동 시차) |
시야(Visual Field Size) 선원근법적 투시 대기원근법적 투시 중복 또는 차폐 음영과 그림자 |
2.1 양안에 의한 입체감
2.1.1 양안 시차에 의한 입체감
- 사람에 왼쪽 눈과 오른쪽 눈은 서로 약 6.5㎝ 떨어져 있음으로써, 어떤 물체를 바라보았을 때 양안의 망막에는 서로 다른 2차원의 상이 인식
- 양안에서의 이와 같은 간격의 차이가 양안시차라고 함다
- 뇌는 망막을 통해 전달된 2개의 상을 서로 융합하여 3차원의 입체감을 느낄 수 있도록 한다
2.1.2 폭주에 의한 입체감
- 사람의 눈이 어떠한 물체를 바라보게 되면 우리 눈이 그 물체와 특정한 각을 이루는데 이를 폭주 각이라고 한다
- 우리 눈은 폭주각을 통하여 대상 물체와의 거리를 느끼게 됨
2.2 단안에 의한 입체감
2.2.1 초점 조절
- 초점 조절은 대상물과의 거리에 따라서 수정체의 초점 거리가 변하는 것
- 먼 거리에 있는 사물을 볼 때는 수정체가 얇게 이완되고, 가까운 거리의 물체를 볼 때는 수정체가 두껍게 수축
2.2.2 운동 시차
- 관측자가 이동하면서 물체를 바라볼 때, 시야내에서 멀리 있는 것은 느리게 움직이고 가까이 있는 것은 빠르게 움직이는 현상을 운동 시차
- 우리 눈은 운동 시차를 통하여 물체들의 깊이를 결정할 수 있게 된다
2.2.3 시야의 크기
- 눈이 영상을 동시에 관찰할 수 있는 범위가 넓어질수록 실제의 공간 속에 있는 것과 같은 현장감이 강해짐
- 이와 같이 시야의 크기로 심도감을 높이는 방법은 영화관이나 고화질 TV등에서 이미 실현되고 있음
2.2.4 대기원근법적 투시
- 일반적인 자연 상태에서는 먼지, 물방울, 안개등을 통해서 보기 때문에 멀리 있는 물체의 경우에는 희미하게 보이고 가까이 있는 물체의 경우에는 뚜렷하게 보인다
- 이러한 원리를 이용하여 멀리 있는 물체를 희미하게하거나 콘트라스트를 약하게 한다
2.2.5 선원근법적 투시
- 시각 이미지는 눈과 보이는 대상을 서로 잇는 직선에 의해서 만들어 진다
- 이 직선이 우리 눈에서 나와 물체까지 이어진다고 하면 그 선들은 원추형의 사각 피라미드를 만들게 된다. 거리가 멀면 멀수록 수렴의 정도가 커진 다
2.2.6. 중복 또는 차폐, 음영과 그림자
- 윤곽이 있는 사물의 경우 빛이 있는 경우 그림자가 생기게 되는데 이로 인해 입체감을 느낀다.
- 여러 물체가 중첩되어 있는 경우에 뒤쪽에 있는 물체는 앞쪽에 있는 물체에 의해 가려져서 상대적인 거리를 느끼게 해준다
3. 3D 입체영상 구현 원리(Stereoscopic)
4. 3D 기술의 구성
5. 3D 방송 전송 시스템
5.1 3D 방송 시스템 구성도
5.2 매체별 3D 시범 방송 규격
6. 3D Display 종류와 특징
<참조> Stereoscopic과 Autostereoscopic 차이점
6.1 Stereoscopic display
- 2장의 좌우 영상으로 입체를 구성하는 방식
- 양안 시차의 방법을 이용하여 물체까지의 거리감을 인식할 수 있는 것처럼 좌, 우 눈으로 본 이미지와 같은 영상을 적절한 방법으로 각각의 눈에 보일 수 있도록 하는 방식
6.1.1 안경방식
- 안경을 통하여 영상을 필터
- 좌안 영상과 우안 영상이 완벽히 분류되지 못하는 데서 오는 Crosstalk가 문제가 되며 장시간 착용 시 눈의 피로감을 불러오고 불편하다는 단점이 있음
6.1.1.1 편광안경방식
- 편광안경 방식은 편광 회전방향에 따라 좌우 영상을 분리하는 방식으로 편광필름을 디스플레이 전면에 부착해 좌우영상을 디스플레이 하면 편광안경을 통해 좌우영상이 분리돼 눈에 보여지게 된다.
- 편광방식에서 쓰는 편광(Polarisation) 필터란, 다양한 방향으로 산란되는 빛 중 특정한 한 방향으로 진동하는 빛만 통과시키고 나머지 방향으로 진동하는 빛은 흡수하는 필터
- Full HD 해상도의 영상을 Line by Line으로 좌우 영상을 할당하여 디스플레이에 표현하기 때문에 수직 방향의 해상도가 반으로 낮아지는 단점이 있음, 또한 서로 90도의 위상차 편광 필터를 이용하고 있기에 누워서 볼 경우 입체효과가 떨어지는 단점이 있음
- 셔터안경방식에 비해 안경 구조가 간단하고 플리커 및 크로스토크 현상이 적음
6.1.1.2 셔터안경방식
- 셔터안경방식은 입체영상 신호를 그림과 같이 Frame 단위로 구성하여 좌우 영상 신호를 번갈아 가면서 디스플레이 하고, 관측자가 좌우신호에 맞추어 동기 on/Off 하는 shutter 안경을 착용하고 3D 입체 영상을 감상할 수 있게 하는 방식
- 이 방식의 디스플레이는 Full HD의 3D 입체영상을 손실없이 디스플레이 할 수 있어 고해상도, 고품질의 3D 영상을 선보일 수 있고, 편광방식에 비해 넓은 시야각을 보유
- 편광안경방식과는 다르게 안경에 부가적인 전자 장치가 필요, 플리커 및 크로스토크 현상이 있음
6.1.1.3 적청안경방식(애너그리프 방식, Anaglyph 방식)
- 색상 차를 이용해 좌우 영상을 분리하는 방식으로 컬러의 왜곡과 손실문제가 있어 점점 쇠퇴하고 있는 추세
6.1.2 무안경 방식
- 필터 기능을 영상측에서 하는 방식, 오토스테레오스코픽 방식
6.1.2.1 패럴렉스 베리어(Parallax Barrier 방식)
- 단순히 좌우 채널을 패럴렉스 베리어로 막아 구분시키는 것
- 패럴렉스 베리어로 불리는 앞의 벽 때문에 일정 시점에서 바라볼 때 오른쪽 눈은 왼쪽 화상을 못보며 왼쪽 눈은 오른쪽 화상을 볼 수 없게되고, 따라서 결과적으로 안경을 착용하지 않고도 두 채널의 이미지를 적절히 구분시킬 수 있게 된 다
- 좌우 시야각이 7도 정도로 별로 좋지 못하고 베리어가 빛을 차단해 영상의 밝기가 저하
6.1.2.2. 렌티큘러(Lenticular) 방식
- 기둥렌즈를 영상물 앞에 부착하여 사용
- 렌티큘러 방식은 렌티큘러 렌즈를 세로로 배열시킨 렌티큘러 스크린을 통해 좌우 화상을 굴절시켜 양 눈으로 각각의 화상을 보내는 방법
- 렌티큘러는 픽셀에 맞게 제작되어지는 관계로 구현하는데 기술적인 어려움이 있으며, 2D에서 렌즈에 의한 화면 왜곡현상이 발생할 수 있다.
- 패럴렉스 베리어 방식에 비하여 밝기의 저하가 덜함
방식 | 패럴렉스 베리어 | 렌티큘러 |
입체원리 |
|
|
일정한 간격마다 공간이 있는 배리어를 통해 가시영역 제한 | 볼록한 형태의 렌로 빛의 굴절을 일으켜 가시역역 분할 | |
해상도 | 3D 해상도가 1/2로 저하 | 상대적으로 고해상도 |
화면 밝기 | 수직슬릿이 빛을 차단해 영상밝기가 저하 | 투과율이 높아 화면이 밝음 |
시야각 | 상대적으로 좁음 | 상대적으로 넓음 |
가격 | 상대적으로 저가 | 상대적으로 고가 |
2D/3D 전환 | LCD 화면에서 2D/3D 전환이 용이 | 렌즈에 의한 왜곡 현상 발생 |
6.2 Integral imaging display
- 집적영상 방식은 파리 눈 모양의 렌즈로 여러 각도에서 영상을 촬영해, 이를 반대로 보여준다. 눈의 피로감이 줄어든 자연스러운 입체 영상을 얻을 수 있다는 것이 장점이다
6.3 Volumetric display
- 회전하는 스크린에 프로젝터를 이용하여 표시하고자 하는 3차원 영상의 단면 영상을 투사
- 스크린을 빠른 속도로 회전시키고 또 그에 동기되어 적절한 단면 영상을 투사하면, 잔상효가에 의하여 스크린이 회전하는 체적안에서 3차원 영상을 관측하게 됨
6.4 Holographic display
- 홀로그래픽은 광파의 간섭과 회절현상을 교묘하게 이용한 파면의 기록 기술
- 레이저를 이용해 물체의 상을 허공에 완벽히 재현하는 방식이다. 가장 이상적이라는 평가가 있지만, 고해상도 표시 소자와 막대한 계산이 필요해 아직 연구 단계에 머물러 있다
http://article.joins.com/news/article/article.asp?total_id=5065091&ctg=1105
http://m.blog.daum.net/creb01/12413422
http://www.krx.co.kr/m2/m2_1/m2_1_2/JHPKOR02001_02.jsp?isu_cd=A056730
http://www.opencg.co.kr/32
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ultriko&logNo=10078162321
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jegalcsh&logNo=80135856958
http://www.kocca.kr/knowledge/publication/3dcg/1773401_4458.html
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