KR0181269B1 - 자동 입체 디스플레이용 단일 영상 수신기를 사용한 영상 기록 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

한 장면중의 수렴점에 실질적으로 정렬된 단일 영상 수신기(10)의 시야를 스캐닝 경로(5)에 따라서 실질적으로 연속하여 변경시키고 스캐닝 경로상에서 횡단하는 매 싸이클 마다 복수의 스캐닝 영상을 기록하는 방법 및 장치. 스캐닝 경로와 스캐닝 및 기록 속도는 표준 디스플레이 장치를 사용한 디스플레이시에 시각-심리학적 기억속도범위내에서 동작을 발생되도록 선택된다.

Description

[발명의 명칭]

자동 입체 디스플레이용 단일 영상 수신기를 사용한 영상 기록 방법 및 장치

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 3차원 영상을 기록하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 진정한 자동입체 디스플레이(autostereoscopic display)용 영상 기록 장치 및 방법에 관한 것이다.

[배경기술]

진정한 3차원 영상을 제공하는 데 사용될 수 있는 2차원영상의 제작은 시각예술 분야에 있어서 오랜기간의 숙원이었다. 3차원이라는 용어는 최근 수년동안, 원근화법, 명암화법, 반사화법 및 동작화법의 장점을 취하는 심도큐(depth cue)를 사용하여 제작된 영상을 포함하는 컴퓨터 영상 산업에 까지 확장되었다. 이러한 영상은 상당한 성과를 가지고 표현될 수 있으나, 그럼에도 불구하고 그것은 2차원적이다. 진정한 3차원 영상은 다른 2차원 심도 큐 외에 패럴랙스(parallax) 정보를 담고 있다.

자연은 인간에게 같은 방향으로 보고 시야가 중첩되는 두개의 눈을 부여함으로써 쌍안시(binocular vision)를 주었다. 두 눈은 각각 약간씩 다른 각도로 사물을 보게 된다. 보여진 사물은 눈의 수정체에 의하여 망막상에 상으로 맺혀 진다. 망막은 안구의 후방에 있는 오목한 면으로서, 신경세포 또는 뉴런으로 덮여 있다. 망막의 표면은 오목하기 때문에, 눈에 의하여 맺혀진 2개의 상은 2차원이다. 2개의 2차원 상은 전기적 임펄스에 의하여 시신경을 통하여 대뇌의 시각 피질에 전달된다. 이 시각피질에서, 두 눈에 의하여 보여지는 장면의 사이클로피언 시야(cyclopeanview)를 형성하도록 2개의 상이 입체시 (stereopsis)를 통하여 결합(융합)된다. 대뇌는 한 눈 또는 외눈박이 시야(cyclopean eyed view)를 가진 것으로 생각하게 된다. 환언하면, 방향을 결정하고 3차원으로 보는 능력은 각각의 눈이 단독으로 이룰 수 없는 그 어떤 것이다.

이러한 사이클로피언 시야가 왼쪽과 오른쪽 시야의 동시 작용에 의하여 발생되는 것인지, 또는 대뇌가 왼쪽과 오른쪽 시야를 비교하기 위하여 단시간 기억 버퍼(short-term memory buffer)를 사용하는 교체 현상(replacement phonomena)인지에 관하여서는 다소 의문이 있다.

쌍안시를 가진 모든 사람이 3차원 상을 지각할 수 있는 것은 아니다. 2 내지 10 퍼센트의 사람들은 일상생활에 있어서 입체시를 경험하지 못할수 있다. 다른 10퍼센트의 사람들은 제한된 입체시만을 체험할 수 있다. 입체시는 개인마다 크게 다르고 어느정도 연습이 수반되는 것으로 보여진다.

왼쪽 및 오른쪽 시각 정보가 왼쪽 및 오른쪽 눈에 교대로 주어질 수 있으므로 시간 간격이 100 밀리초를 넘지 않는 동안에 심도 지각 (depth perception)이 이루어진다는 것을 알게 되었다. 최근에는 입체시 정보가 적절한 방법으로 주어진다면 한 눈에 의해서도 지각될 수 있으며 대뇌가 표준 텔레비젼 스크린을 사용하는 양 눈으로부터 교대로 나타나는 패럴랙스 정보를 그 패럴랙스의 방향에 관계없이 처리하여 받아들일 수 있음이 증명되었다.

비록 인간은 해부학적 및 심리학적으로 그 주변 세계를 3차원으로 볼능력이 있으나, 영화나 텔레비젼에서 사용되는 것과 같은 2차원 스크린에 대해서는 심도 지각을 위한 선천적인 능력을 가지고 있지 않다. 2차원 스크린에서 지각된 심도는 보는 사람들에 의하여 그들의 문화와 사회적 배경에 기초하여 습득된 방법을 통하여 영상으로 판독된다.

3차원 디스플레이 하드웨어를 개발하는 데 상당량의 노력이 경주되고있다. 디스플레이 하드웨어에 대한 두가지 주된 카테고리는 입체시와 자동입체시이다. 입체시 기술은 관찰자가 어떤 종류의 장치를 착용하고 그의 눈으로 상이한 원근 화상을 볼 것을 요한다. 이러한 그룹의 기술에는 입체경(stereoscope), 편광, 입체사진, 다색 석판인쇄-입체경(chromo-stereoscopic), 펄프리치(Pulfrich), 및 셔터링 기술(shuttering technology)이 포함된다. 자동 입체 디스플레이는 투시 장치를 필요로 하지 않는다. 특히, 홀로그래피, 렌즈형 스크린(lenticular screen), 패럴랙스 배리어(parallax varrier) 및 올터네이팅 페어(alternating pair)를 포함하는 자동 입체 디스플레이 기술은 관찰자가 어떤 장치를 착용할 것을 요하지는 않지만, 디스플레이장치를 광학적으로 변경할 것을 필요로 한다. 진정한 자동 입체 디스플레이는 특수 디스플레이장치를 필요로 하지 않는다. 자동 입체시방법 및 기술의 발전은 어느 정도까지는 심도 지각의 생리학 분야에 있어서의 발전과 병행되어 왔다.

수평 배치된 원점들을 사용하는 대표적인 진정 자동 입체시 방법의 일예가 Imsand에게 발행된 미합중국 특허 제4,006,291호에 기재되어 있는데, 여기에서는 한 원점으로부터의 상들이 주로 사용되고 다른 원점으로부터의 상들이 주기적으로 삽입된다. 비수평 장치의 예가 McElveen 에게 발행된 미합중국 특허 제4,420,230호에 개시되어 있는데, 여기에서는 왼쪽 및 오른쪽 상이 투시 표면상에서 대각선으로 분리되어, 가장 근접한 부동피사체(non-moving object)까지의 거리에 의하여 정해진 속도로 교대로 디스플레이된다. Jones, Jr. 등에게 발행된 미합중국 특허 제4,429,328호는 한쌍의 수직 배치된 원점으로부터의 상들을 초당 4 내지 30번 바뀌는 속도로 교대로 디스플레이함으로써 3차원 효과를 발생시키는 방법을 개시하고 있다.

2개의 관찰점으로부터의 상을 교대로 디스플레이하는 기술의 주된 결점은, 수평, 대각선 또는 수직 배치방법 중 어느 것을 사용하든지 간에, 보여지고 있는 장면 중에서 서서히 움직이거나 정지해 있는 피사체가 원점의 교체시에 움직이거나 흔들리게 되는 경향이 있다는 것이다. 이러한 상의 불안정(흔들림) 현상은 각각의 원점에 대응하는 투시 각도가 상이하기 때문이다.

상 불안정성은 전술한 특허들중 어느 것도 왜 상용 또는 실물선전 되지 못하였는가에 대한 주된 이유이다. Jones,Jr.는 미합중국 특허 제4,567,513호에서 비디오 믹싱 장치를 추가함으로써 흔들림 운동을 제어하고자 하였는데, 여기서는 전술한 바와 같이 상을 교대로 디스플레이하기 보다는 1초에 4 내지 30번의 속도로 제1원점 상에 제2원점을 간헐적으로 중첩시켰다. 이는 흔들림을 거의 제어하지 못하였고 간헐적인 영상의 약화(image softening)를 초래하였다.

본 발명자 등은 미합중국 특허 제4,815,819호에서 안정된 3차원상을 디스플레이하는 방법 및 장치를 개시하였다. 이 방법은 주어진 장면에 있어서 여러가지 심도 평면 사이의 개별적인 운동에 의존한다. 이러한 운동은 정밀하게 정렬되고 한 장면의 전체적인 촬영작업 또는 녹화작업을 통하여 조작되는 2개의 카메라 (1개만 정지-이동될 필요가 있다)에 의하여 달성된다. 카메라의 상을 초당 1 내지 60번 범위의 속도로 교대로 디스플레이하고 개별적인 운동을 평형 상태로 항상 유지함으로써, 결과적인 디스플레이가 관찰자에게 흔들림없이 심도를 갖는 것처럼 지각된다.

미합중국 특허 제4,815,819호의 방법이 안정된 3차원상을 만들기는 하지만, 여전히 2개의 카메라(2개의 원점)를 필요로 한다. 2개의 카메라 시스템은 모든 심도 평면에 있어서 불필요한 운동을 배제하기 위하여 카메라의 정렬에 주의를 요하고, 크로미넌스(chrominance)와 휘도(lumin-ance)의 정밀한 매칭, 카메라 튜브 스캐닝의 정확한 매칭 및 렌즈 촛점 거리의 매칭을 필요로 한다. 2개의 카메라 시스템은 중첩된 광학 경로내에 부가되는 광학 소자들과, 카메라 조작용 마운트로 인하여 대형화 및 중량화 되는 경향이 있다. 또한, 광학 경로는 카메라로 들어가는 광량을 상당히 감소시키며 짧은 촛점거리의 렌즈를 사용할 수 없게 한다. 줌렌즈와 애너모픽렌즈(anamorphic lens)를 2개의 카메라 시스템에 사용하는 것은 더욱 곤란하다. 줌렌즈는 그 촛점거리 및 줌 범위 전체에 걸쳐서 정밀한 매칭과 트랙킹을 필요로 한다. 2개의 렌즈에 있어서 기계적인 슬롭(slop)차로 인한 노출 및 촛점 변화의 문제가 있다.

[발명의 개시]

따라서, 본 발명의 한 목적은 단일 영상 수신기를 사용하여 컴퓨터 또는 동작 제어에 의하여 실물감 또는 유사감을 주는 3차원 상을 기록 및 발생시키기 위한 방법을 제공하는 것이다. 단일 영상 수신기의 사용은 2개의 카메라 방법과 관련된 매칭 문제를 완전히 해소하고 촛점거리 가변(줌) 렌즈의 사용을 사실상 가능하게 한다.

본 발명의 다른 목적은 전경(前景)을 불선명(blurring)하게 하는일 없이 상의 안정성을 높이기 위하여 배경을 불선명하게 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 영상 기록 속도에 밀접하게 관련되지 않은 속도로 영상 수신기의 시야(view)를 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 움직이는 영상 수신기를 시뮬레이트하도록 영상 수신기를 이동시키기 위한 또는 광학축을 조작하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배경을 불선명하게 함으로써 추가의 심도 큐를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 안정된 상을 갖는 진정 자동입체 디스플레이를 위한 영상 기록 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 방법과 장치는 스캐닝 경로를 따라서 한 장면의 수렴점(convergent point)에 실질적으로 정렬된 단일 영상 수신기의 시야를 실질적으로 연속 변화시키는 것과, 스캐닝 경로를 횡단하는 매 싸이클 마다 복수의 스캐닝 영상을 기록하는 것을 포함한다. 스캐닝 경로를 따라서 수렴점까지 가는 시야의 광학거리는 복수의 스캐닝 영상을 기록하는 동안에 한 피사체를 수렴점에 실질적으로 또는 실질적으로 가능한한 움직임없이 유지시키도록 실질적으로 일정하다. 스캐닝 경로는 충분히 짧고 스캐닝 속도는 시각-심리학적 기억 속도(visio-psycholigical memory rate)범위내에서 영상의 디스플레이시에 동작을 발생시키기에 충분하다. 스캐닝 경로는 수렴점에 대하여 등거리이고 그 위에 중심을 둔 호(arc)일 수 있으며, 영상수신기는 호에 정접하는 궤도를 따라서 이동된다. 스캐닝 경로는 또한 선분상의 모든 점들이 수렴점으로부터 실질적으로 등거리가 되도록 충분히 짧은 선분(line segment)으로 될 수도 있다. 선분 경로의 경우, 영상 수신기는 피사체를 실질적으로 움직임없이 수렴점에 유지시키도록 스캐닝 경로를 따라서 이동함과 동시에 회전된다.

단일 영상 수신기와 장면은, A) 영상 수신기를 스캐닝 경로를 따라서 이동시키거나, B) 장면중의 피사체를 영상 수신기에 관하여 이동시키거나, C) 영상 수신기와 장면 사이의 광학 경로를 광학적으로 조작함으로써 스캐닝 경로를 따라서 상대 이동될 수 있다. 단일 영상 수신기와 장면을 상대 이동시키는 이들 방법 중 어느 것에 있어서도, 스캐닝 영상을 기록하는 횟수는 스캐닝 경로를 따라서 이동하는 속도와는 무관하다. 영상 수신기의 노출시간은 효과를 높이기 위하여 수렴점이 아닌 장면중의 피사체의 불선명을 발생시키기에 충분하게 설정된다. 스캐닝 경로와 수렴점은 변경 가능하다.

다른 방법으로서, 스캐닝 경로에 따른 상이한 시야로부터 복수의 영상을 고정매체에 발생시키고 고정 매체를 광학적으로 기록함으로써 동일한 효과를 달성할 수 있다. 또 다른 방법으로서, 컴퓨터를 사용하여 스캐닝 경로에 따른 시야의 여러 지점에서 복수의 영상을 발생시키고 이들 영상을 최종 디스플레이를 위하여 기억시킨다.

본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치는 단일 영상 수신기와 스캐닝 장치를 포함하는데, 스캐닝 장치는 영상 수신기의 광학축을 장면중의 수렴점에 실질적으로 유지시키면서 스캐닝 경로를 따라서 영상 수신기의 광학축과 장면을 상대 이동시키게 된다. 스캐닝 동작을 갖도록 스캐닝 경로를 횡단하는 매 싸이클 마다 2개 보다 많은 복수의 스캐닝 영상을 기록하는 영상 수신기를 작동시키기 위한 제어 장치가 제공된다. 스캐닝 장치는 스캐닝 경로를 호(arc) 또는 짧은 선분(short line segment)으로서 정한다. 짧은 선분으로서 스캐닝 경로가 정해질 경우, 레코더는 스캐닝 경로를 따라서 이동함과 동시에 회전된다. 스캐닝 장치는 영상 수신기를 스캐닝 경로에 따라 이동시키거나 장면중의 피사체를 고정된 영상 수신기에 대하여 이동시키는 한 쌍의 궤도에 장착된 캐리지를 구비할 수 있다. 스캐닝 장치는 또한 스캐닝 동작을 발생시키기 위하여 광학 경로를 광학적으로 조작할 수 있다. 작동 장치는 수렴점이 아닌 장면에서 피사체의 불선명을 발생시키기에 충분히 긴 노출시간 동안 영상 수신기를 작동시킨다. 작동 장치는 영상 수신기를 스캐닝 속도와 무관한 횟수로 작동시킨다. 이동 속도는 조정 가능하다. 스캐닝 장치의 작동 횟수와 이동 속도는 영상의 투시시에 시각-심리학적 기억 속도 범위내에서 장면중의 피사체에 움직임을 발생시킨다. 스캐닝 장치는 수렴점 및 스캐닝 경로를 변경할 수 있다.

본 발명의 기타 목적, 장점 및 신규한 특징들은 첨부 도면을 참조한 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 원리에 따른 영상 스캐닝 방법을 나타낸 도면.

제2도는 투시축에 대한 스캐닝 경로 대 시간의 그래프로서, 노출 영역을 나타내는 것임.

제3도는 적합한 스캐닝 구조의 개략도.

제4도는 고정된 영상 수신기에 대하여 광학 경로 조작에 의하여 스캐닝하기 위한 스캐닝 장치의 개략도.

제5도는 동작 제어 기술에 의하여 스캐닝하기 위한 스캐닝 장치의 개략도.

제6a도 및 제6b도는 각각 호형 스캐닝 경로를 따라 움직이는 영상 수신기의 다른 실시예에 대한 측면도 및 정면도.

제7도는 본 발명에 의한 콘트롤러의 블럭도.

제8도는 컴퓨터에 의해 생성된 영상들을 위한 시스템의 블럭도.

[본 발명을 실시하기 위한 최적 태양]

제1도는 3차원 상을 발생시키는 스캐닝 기하학을 나타낸다. 이 도면은 스캐닝 경로에서 3개의 순시 시각(instantaneous view)에 있는 단일 영상 수신기(10)을 보여준다. 시야(1)과 (2)는 스캐닝 경로의 양단에 위치하고 시야 (3)은 스캐닝 경로의 중간쯤에 위치한다. 이들 시야는 수렴점(6) 및 투시축(14)상에 중심을 둔 호(5)를 따라서 위치하는데, 상기 투시축은 미합중국특허 제4,815,819호에 의한 영상 수신기(10)에 대한 최근접 피사체를 나타낸다. 시야(1), (2) 및 (3)은 광학 경로 (11),(12) 및 (13)을 갖는데, 이들 광학경로는 모두 수렴점(6)을 통과하고 배경(15)까지 연장한다. 따라서, 영상 수신기(10)이 스캐닝 경로 또는 호(5)를 통하여 스캐닝 또는 횡단할 때에, 수렴점에 있는 피사체는 실질적으로 움직임이 없게 되고 약간의 회전 운동만 하게 되며, 배경은 스캐닝 동작을 받게 될 것이다.

또한, 여기에 참고로 통합시킨 미합중국 특허 제4,815,819호에 기재된 바와 같이, 영상 수신기(10)의 촛점은 배경 평면(15)에 있는 것이 바람직하다.

제1도는 양단의 시야(1)과 (2) 사이의 각을 과장하여 나타낸 것이다. 실제로 이 각은 약 1 밀리라디언이 될 것이다. 또한, 호(5)의 선분은 거의 직선에 가까우며, 영상 수신기(10)을 수렴점으로 향하도록 유지하는 적당한 장치가 사용된다면 직선으로서 어림할 수 있을 것이다. 영상 수신기(10)은 미합중국 특허 제4,815,819호에서 설명하는 이유때문에 경로(5)를 따라서 이동함과 동시에 회전되어야 한다.

호(5)를 따라서 스캐닝하는 범위는 영상 수신기로부터 수렴점까지의 거리와, 장면에 있어서의 기타 운동 및 다른 영상 수신기 또는 카메라의 운동에 대한 함수가 된다.

제2도는 투시축(14) 주위의 스캐닝 경로 대 시간의 그래프로서 밝은부분에서는 활동적인 영상 지각 또는 셔터 개방을 나타내고 어두운 부분에서는 셔터 폐쇄를 나타낸다. 시야는 셔터가 개방되는 시간의 길이 또는 결과적인 레코더 스캐닝 영상으로 간주될 것이다. 영상 수신기(10)은 곡선(20)에 의하여 나타낸 바와 같이 대략 사인(sinusoidal) 곡선을 그리면서 스캐닝 경로(5)를 따라서 연속 운동을 하며 스캐닝 경로 (5)의 양단에서는 속도가 영(zero)이 된다. 따라서, 영상 수신기(10)은 스캐닝 경로내의 상이한 시야에 대하여 상이한 양(21) 및 (22) 만큼 이동한다. 이러한 이동은 배경을 불선명하게 하고 추가의 심도 큐를 제공함과 동시에 스캐닝 동작을 불명료(obscuring)하게 하여 결과적으로 기록된 영상의 외견상 안정성을 높이게 된다. 종래의 기술은 고정 위치에 배치된 2개의 카메라를 사용하여 2개의 말단 위치사이에서 선명한 영상을 교대로 발생시킨다. 불선명의 효과를 높이는 것이 필요하지 않고 장비가 입수 가능하다면, 스캐닝 경로에 따른 시야는 마치 동작이 정지된 상태에서와 같이 실질적으로 순시적으로 기록될 수 있다.

제2도는 또한 노출 싸이클이 스캐닝 싸이클에 필수적으로 관련되지 않음을 보여준다. 제1스캐닝 싸이클의 개시시의 노출(24)는 제2스캐닝 싸이클의 개시시의 노출 (25)와 완전히 동일한 위치에 있지 않음을 알수 있다. 이러한 비동시성 관계는 결과적으로 기록된 영상을 더욱 안정시킨다. 그러나, 특수 효과를 위해서는 스캐닝 속도를 노출 속도와 일치시킬 수도 있다. 또한, 스캐닝 속도는 디스플레이시에 장면중의 피사체와 운동이 시각-심리학적 기억 속도로 유지되는한, 기록된 영상을 더욱 안정시키도록 계속적으로 또는 임의로 변경될수 있다.

스캐닝 속도는 종래 기술에서의 입체투시용으로 확립된 영상 싸이클 속도, 즉 초당 약 2내지 15싸이클과 유사하다. 그러나, 영상 변화 속도는 매체의 영상변화 속도와 같은데, 기록된 스캐닝 영상이 표준 디스플레이 장비를 사용하여 진정 자동입체로 디스플레이될수 있도록, 표준 영화필름에 대하여서는 24, PAL 비디오에 대하여서는 50, NTSC 비디오에 대하여서는 60이다. 따라서, 초당 8싸이클의 변화속도를 가진 투시 영상을 초당 24싸이클로 표준 영사카메라에 의해 디스플레이시키기 위해서는 스캐닝 싸이클마다 3개의 영상을 기록하여야 한다.

스캐닝 경로(5)는 수직 패럴랙스가 심도의 모양을 만들기 때문에 실질적으로 수직한데, 이는 관찰자에게 특히 적합하고 편하다. 본 발명의 방법은 수직 경로에만 한정되는 것이 아니다. 스캐닝 경로(5)는 수직 성분을 포함하는 것이 바람직하며 수직 및 수평성분을 모두 포함할 수도 있다. 필수적으로 적합한 것은 아니지만, 스캐닝 경로(5)가 완전히 수평으로 될수 있는 것도 본 발명의 범위내에 속한다.

또한, 제1도는 본 발명의 방법을 개략적으로 나타낸 것이며 경로(5)를 따른 장면의 여러가지 스캐닝 시야가 여러가지 다른 방법으로 만들어질 수도 있음은 물론이다. 예를들면, 장면과 영상 수신기(10)사이의 상대운동이, 제3도, 제6a도 및 제6b도와 관련하여 설명되는 바와 같이 스캐닝경로(5)를 따라서 영상 수신기(5)를 이동시킴으로써 만들어 질수 있다. 이와 다르게는, 영상 수신기와 장면 사이의 광학 경로가 제4도에 도시된 바와 같이 스캐닝 경로를 따라서 상이한 시야를 제공하도록 광학적으로 조작될수 있다. 제5도에 도시된 또 다른 방법에서와 같이, 영상 수신기는 고정되고 장면중의 피사체가 스캐닝 경로를 따라서 적절한 시야를 발생시키도록 이동될 수 있다. 또 다른 방법에서는, 제8도에 도시된 바와 같이, 컴퓨터를 사용하여 스캐닝 경로에 따른 여러가지 시야에서 장면을 발생시키고 이를 전자적으로 기록한다. 마지막으로, 여기에 포괄되는 별법은 아니지만, 장면에 대한 개별적인 시야가 스캐닝 경로에 따라 고정 매체에 생성되어 만들어 질수 있으며, 이 고정매체의 시야가 스캐닝 순서로 기록될 수도 있다.

제3도는 장면에 대하여 영상 수신기(34)를 이동시키기 위한 적합한 스캐닝 장치를 나타낸다. 점선 곡선(30)이 수렴점(31)에 대한 스캐닝 호이다. 굵은 선(32)는 마운팅판으로서, 베어링(33)을 개재하여 호(30)을 따라서 이동하며 영상 수신기(34)를 지지한다. 이 어셈블리는 제2도에 도시된 바와 같이 대략 사인곡선운동을 제공하도록 모터(도시되지 않았음)에 의하여 구동된다. 단일의 호를 따라 이동하는 것은 단일의 수렴 거리에 대한 유용성을 저하시킨다. 궤도(35)와 (36)은 베어링(33)에서 소망의 호에 정접하도록 설계된다. 또한, 이들 궤도는 영상 수신기로부터 여러가지 간격으로 수렴점상에 중심을 둔 광역의 호에 근접하도록 샤프트(37) 및 (38)상에서 선회 될수 있다. 따라서, 이동 거리가 작게되는 한, 영상 수신기(34)는 수렴점(31)을 중심으로하여 호에 근사한 경로를 따라 이동하게 될 것이다. 이러한 근사치는 각도가 약 1 밀리라디언 정도로 작기 때문에 매우 양호한 것이다.

제3도에서 명확히 하기 위하여 실제의 세부적인 사항들이 많이 생략되었다. 샤프트(37) 및 (38)이 카메라 시스템 마운트상에 전체 어셈블리를 지지하는 프레임 또는 캐리어에 연결되어야 함은 물론이다. 이 프레임은 또한, 영상 수신기 평형추, 스캐닝 동작 모터, 제어 전자 장치 및 기타 고정 부품등을 지지한다. 평형추는 스캐닝 동작이 카메라 시스템 마운트에 전달되어 바람직하지 못한 동작이나 진동을 발생시키지 않도록 유지하는데 필요하다. 일반적인 지지구조에 대하여서는 미합중국 특허 제4,815,819호를 참조하면 된다.

제3도는 영상 수신기(34) 또는 카메라를 단일 유니트로서 나타낸다. 이는 스캐닝 장치가 다양한 카메라에 사용되어야 할 경우에 유리하다. 그러나, 전체 카메라의 평형을 맞추기 위해서는 중량화 된다는 문제가 있다. 중량을 극소화 하기 위해서 카메라는 여러가지 방법으로 고정부분과 가동부분으로 분할될 수 있다. 필름 카메라는 고정부분으로서 매거진과 필름구동수단으로 분할되고, 가동부분으로서 렌즈, 필름게이트 및 풀 다운 장치(pull down mechanism)로 분할될 수 있다. 마찬가지로, 비디오 카메라는 고정부분으로서 전자부품패키지로 분할되고 가동부분으로서 렌즈, 광학 프리즘 및 영상 칩으로 분할될수 있다.

다른 분할 기술은 고정 카메라를 가동렌즈와 결합시키기 위하여 가요성의 영상 도관(flexible image conduit)을 사용한다. 이 기술은 필름 또는 비디오 카메라용으로 특히 적합하고 카메라를 변형시키는 일 없이 가동부분의 무게를 극소화시킨다.

제3도의 궤도시스템에 대한 대안이 제6a도 및 제6b도에 도시되어 있다. 영상 수신기 또는 카메라(60)은 렌즈(61)과 광학 경로(62)를 포함하는데, 광학 경로는 수렴점(63)을 통과한다. 영상 수신기(60)은 베어링(65)에 의해서 고정궤도(64)상에서 이동하며 베어링(67)과 연결링크장치(68)에 의하여 회전가능한 궤도(66)상에서 이동한다. 제3도에서와 같이 궤도(64) 및 (66)에 대한 지지구조, 궤도(66)의 회전장치, 그리고 영상 수신기를 궤도에 따라 이동시키기 위한 구동장치는 명확함을 위해서 도시되지 않았다. 영상 수신기(60)은 궤도를 따라 이동하며 제2도에 도시된 바와 같이 궤도(64)에 근접된 상태로 수렴점(63)을 중심으로하여 스캐닝동작을 발생시킨다. 영상 수신기(60)의 각도는 궤도(66), 베어링(67), 링크장치(68) 및 스캐닝 동작에 의하여 힘을 받을때에 베어링(65)를 중심으로 선회됨으로써 변경된다. 미합중국 특허 제4,815,819호에서와 같이, 영상 수신기(60)은 렌즈 장치의 촛점이 되는 점(65)를 중심으로 선회된다.

호상의 상이한 위치들이 수렴점(63)으로부터 등거리가 되는 근사치는 적합하기로는 1 밀리라디언인 광학축내의 각도에 있어서의 작은 변화를 유지시킨다. 1 밀리라디언에서 영상 수신기(60)과 이상적인 수렴점(63)사이의 거리 변화는 0.5ppm(parts per million)이고 이상적인 수렴점은 0.5ppm 이동한다. 이러한 오차는 100ppm의 최적 매체 해상도보다 훨씬 작은 것이고 약 5,000ppm인 텔레비젼 해상도보다 훨씬 작은 것이다.

궤도(66)의 각도는 수렴점(63)의 위치를 변화시키도록 조정될 수 있고 수렴점으로부터 등거리의 시야를 갖는 새로운 스캐닝 경로를 정한다.

제4도는 고정된 영상 수신기(40)에 대한 광학 경로 조작을 행하는 스캐닝 장치를 나타낸다. 광학 경로조작은 반사 또는 굴절에 의하여 달성될수 있다. 영상 수신기(40)은 위치 B와 B'에서 거울(43) 및 (44)에 의하여 얻어진 호칭(nominal) 광학경로(42)를 거쳐서 수렴점(41)을 조준하고 있다. 스캐닝은 거울을 극단위치 A, A', C 및 C'사이에서 주기적으로 회전시킴으로써 달성된다. 거울은 결과적인 광학경로가 항상 수렴점(41)을 통과하도록 회전된다. 기능적으로, 거울(43)은 필요한 스캐닝을 발생시키고 거울(44)는 결과적인 광학경로의 각도를 수정하여 광학 경로가 실질적으로 수렴점(41)에 고정되고 그를 향하도록 영상 수신기(40)과 수렴점(41) 사이의 광학 경로의 길이를 유지시킨다.

또 다른 실시예는 스캐닝을 발생시키는 회전 광학 입방체(도시되지 않았음)와 광학경로를 수렴점으로 향하게 하는 하나의 거울 또는 한쌍의 거울을 통합하고 있다. 회전 광학 입방체는 회전 각도의 함수로서 오프셋(offset)을 발생하도록 광학경로를 2회 굴절시킨다. 입방체의 각 측면상의 광학 경로는 평행하다. 다음에, 거울은 광학경로를 수렴점으로 향하도록 작용한다. 제2미러가 필요할 수도 있다.

스캐닝 영상을 인공적으로 발생시키는 스캐닝 동작을 포함하는 장면의 묘사와, 수렴점의 위치, 렌즈 조작, 그리고 관찰자의 위치를 사용하여 본 발명의 방법을 수행하는 컴퓨터 영상 발생 기술은 제8도에 도시되어 있다. 관찰자의 각도는 항상 그가 장면중의 수렴점을 보도록 됨은 물론이다. 스캐닝 및 기타 동작의 결과로서 생긴 영상 불선명은 컴퓨터 표현프로그램에서 바람직한 특징이다. 그리고 영상 수신기는 장면과 관찰자의 위치 및 각도의 함수로서 발생된 영상을 기억하도록 배치된 기억장치이다.

제5도는 물체의 운동 제어 기술에 의하여 합성된 스캐닝을 개략적으로 보여준다. 영상 수신기(51)은 아트웍(artwork)(53),(54) 및 (55)에 의하여 주어진 것과 같은 호칭 광학경로를 중심으로하여 영상을 기록한다. 호칭상(nomially), 아트웍은 광학축(52)에 수직하게 위치된 셀 아트(cel art)이다. 셀(54)상의 아트웍은 셀(53)내의 선명한 부위를 통하여 나타나고, 마찬가지로 배경(55)상의 아트웍은 2개의 셀(53) 및 (54)내의 선명한 부위를 통하여 나타난다. 셀(54)는 가능한 다중의 중간 셀을 대표한다.

셀(53)은 전경(前景)기술(foreground art)을 갖는다. 이 기술에서 수렴점은 셀(53)에 위치하거나 셀(53)과 영상 수신기(51)사이의 어딘가에 위치한다. 스캐닝은 마치 카메라가 근사치를 가지고 스캐닝을 하였듯이 셀과 배경의 운동에 의하여 발생된다. 아트웍은 각도가 무시될수 있을 만큼 작기 때문에 경사시킬 필요가 없다. 아트웍의 설계는 투시도와 상대적 크기의 특징에 의하여 지적한 바와 같이 층 사이에 고유 개념의 거리를 갖기 때문에, 합성 스캐닝 동작을 영상 수신기로부터 수렴점까지의 외견상 거리와 수렴점으로부터 아트웍의 위치까지의 외견상 거리 및 합성 스캐닝 위치의 함수가 된다.

이는 셀(53)상의 아트웍이 관찰자로부터 외견상 10 피트 거리에 위치하고 수렴점이 아트웍의 평면에 있다고 가정함으로써 설명될수 있다. 또한, 셀(54)상의 아트웍이 관찰자로부터 20피트 거리에 있다고 가정하자. 그러면, 스캐닝 동작은 셀(53)의 어떠한 움직임도 발생시키지 않는다. 그러나, 스캐닝 동작은 관찰자와 제1아트웍 사이의 외관상 거리가 10피트이고 제1아트웍으로부터 제2아트웍, 즉 셀(54)까지의 외관상 거리가 10피트이기 때문에, 셀(54)에서의 추가 이동이 합성될 스캐닝동작과 같을 것을 요한다. 마찬가지로, 스캐닝 동작은 배경(55)에서의 추가이동이 합성될 스캐닝 동작보다 클 것을 요한다. 셀(54)와 (55)의 상대적인 이동 범위는 점선에 의하여 개략적으로 나타내었다.

제7도에 도시된 바와 같이, 콘트롤러는 스캐닝 속도 콘트롤러와, 스캐닝 경로 콘트롤러와, 영상 수신기 콘트롤러를 구비한다. 스캐닝 속도 콘트롤러는 영상 수신기와 장면이 서로에 대하여 움직이는 속도를 제어한다. 스캐닝 경로 콘트롤러는 스캐닝 경로를 제어하며, 상이한 수렴점을 정하도록 경로를 조정하는데 사용된다. 영상 수신기 콘트롤러는 영상 수신기를 제어하며, 스캐닝 경로에 따른 여러가지 시야를 결정하도록 노출속도와 작동 횟수를 정한다.

별개의 콘트롤러들을 사용함으로써 스캐닝 속도가 영상 수신기의 기록속도와 무관하게 될수 있다. 그러나, 어떤 상황에서는 동시성이 필요할 수도 있다. 종래 기술은 2개의 영상 수신기의 모든 영상을 기록할 것을 요한다. 따라서, 스캐닝 속도와 같다는 것은 영상기록 속도와 같다는것과 밀접하게 관련되어야 한다. 스캐닝 속도를 영상 기록속도와 무관하게 제어하는 본 발명의 방법과 장치에 의하여, 스캐닝 속도는 영상을 더욱 안정시키도록 변경될수 있다.

미합중국 특허 제4,815,819호 및 발명의 배경에서 전술한 바와 같이, 한쌍의 카메라 사이의 불일치로 각 장면에 대한 조정이 필요하다. 이러한 불일치는 본 발명의 단일 영상 수신기 기술에서 호(arc)상에서의 이동범위를 조정함으로써 조정된다. 따라서, 특정의 영상 수신기와는 무관하고 쉽게 조정된다.

기타, 영상을 기록하기 위한 인공적인 기술들은 수동 제작 도면과 로터스코프(rotoscope) 이용 수동 제작 도면이다. 이러한 도면들은 본 발명의 요지에 의한 소망의 스캐닝 효과를 발생시키도록 고정 영상 수신기에 의하여 고정 매체내에 만들어지고 개별적으로 기록된다.

Claims (19)

1. 장면의 자동 입체 디스플레이용 영상 기록 방법에 있어서, 수렴점을 선택하는 단계와, 광학 축을 구비한 단일의 영상 수신기를 사용하여 스캐닝 영상들을 기록하되, 피사체들의 운동이 상기 수렴점에서 상기 스캐닝 영상들에서, 디스플레이되었을때, 초당 2 내지 15회의 속도로 순환하지 않도록 하는 속도로 상기 수렴점으로부터의 광학 거리가 대략 일정한 스캐닝 경로를 따라서 상기 광학 축을 이동시키면서 상기 수렴점과 실질적으로 교차하는 상기 광학 축을 가진 상기 수신기로부터 투시된 2개보다 많은 복수의 스캐닝 영상들을 기록하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단일의 영상 수신기는 상기 스캐닝 경로를 따라서 이동하지 않는 고정부위와, 상기 스캐닝 경로를 따라서 상기 복수의 스캐닝 영상들을 발생시키도록 상기 영상 수신기와 상기 수렴점 사이에서 상기 광학 축을 광학적으로 조작하는 이동 부위로 분할되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 이동 부위는 상기 영상 수신기의 적어도 일부의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 이동 부위는 상기 영상 수신기의 적어도 일부의 필름 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 이동 부위는 상기 영상 수신기의 적어도 일부의 풀 다운 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 장면의 자동 입체 디스플레이용 영상 기록 방법에 있어서, 수렴점을 선택하는 단계와, 상기 장면에서 피사체들을 이동시켜 상기 수렴점으로부터의 광학 거리가 대략 일정한 스캐닝 경로를 따라서 상기 광학 축 이동을 시뮬레이트하면서 상기 수렴점과 실질적으로 교차하는 광학 축을 구비한 단일의 영상 수신기에 의하여 투시된 2개보다 많은 복수의 스캐닝 영상들을 기록하는 단계로 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제8항에 있어서, 상기 장면이 복수의 평행 평면들에 고정된 복수의 피사체들을 포함하고 상기 평면들의 상기 피사체들은 상기 스캐닝 경로를 따라 상기 광학 축 이동을 시뮬레이트하도록 상기 광학 축을 가로질러 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제9항에 있어서, 상기 기록하는 단계가 상기 광학 축을 상기 수렴점에 유지시키기 위하여 상기 영상 수신기의 적어도 일부를 상기 스캐닝 경로를 따라서 이동시키면서 동시에 상기 영상 수신기의 상기 일부를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 영상을 기록하는 횟수는 상기 스캐닝 경로에 따른 이동속도와 무관한 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 이동속도는 상기 스캐닝 경로상에서 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 자동입체 레코더에 있어서, 광학축을 가진 단일 영상 수신기와, 상기 광학축을 실질적으로 상기 장면중의 상기 수렴점상에 유지시키면서 상기 광학축과 장면을 스캐닝 경로를 따라서 상대 이동시키는 스캐닝 장치와, 상기 영상들에서 피사체들에 대하여 초당 2 내지 15회의 속도로 상기 영상들의 디스플레이가 상기 수렴점에 있지 않도록 하기 위하여 일정한 속도로 이동하는 상기 광학 축으로, 상기 스캐닝 경로의 각각의 트래버스를 따라서 2개보다 많은 복수의 스캐닝 영상들을 기록하도록 상기 수신기를 작동시키는 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동입체 레코더.
12. 제11항에 있어서, 상기 스캐닝 장치는 상기 스캐닝 경로를 따라서 상기 스캐닝 영상들을 제공하도록 상기 수신기와 상기 장면사이에서 상기 광학 축을 조작하기 위하여 이동하는 상기 영상 수신기의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동입체 레코더.
13. 제11항에 있어서, 상기 수신기는 상기 스캐닝 경로를 따라서 이동 가능한 적어도 일부의 렌즈를 포함하고 정지상태의 레코더에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동입체 레코더.
14. 제11항에 있어서, 상기 수렴점을 변경시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동입체 레코더.
15. 제11항에 있어서, 상기 스캐닝 경로를 변경시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동입체 레코더.
16. 자동입체 디스플레이를 위한 영상 기록 방법에 있어서, 장면중에서 수렴점을 선택하는 단계, 광학축이 실질적으로 상기 수렴점 상에 유지되는 단일의 영상 수신기를 사용하여, 디스플레이되었을 때, 상기 영상들에서 피사체들에 대하여 상기 수렴점에 있지 않은 초당 2 내지 15 사이클의 스캐닝 운동의 속도를 가지는 영상들을 생성하기 위하여 상기 스캐닝 경로를 따른 운동의 충분한 속도로, 상기 스캐닝 경로를 따라서 순차적으로 2개 보다 많은 복수의 스캐닝 영상들을 기록하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 단일의 영상 수신기는 고정 부위와 상기 스캐닝 경로를 따라 실질적으로 연속하여 이동하는 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 자동입체 디스플레이를 위한 영상 기록 방법에 있어서, 장면중에서 수렴점을 선택하는 단계와, 단일 영상 수신기의 광학 축을 실질적으로 상기 수렴점 상에 유지시키면서 스캐닝 경로를 따라서 한 장면에 대하여 상기 영상 수신기의 시각을 실질적으로 연속하여 변경시키는 단계와, 상기 영상들에서 피사체들을 가진 상기 영상의 디스플레이가 초당 2 내지 15 사이클의 스캐닝 운동을 가지는 상기 수렴점에 있지 않도록 하기 위하여 일정한 속도로, 상기 스캐닝 경로의 제1단부로부터 제2단부까지, 다시 제2단부에서 제1단부로 횡단하는 각각의 싸이클에 대하여 2개보다 많은 구별되는 시야의 복수의 스캐닝 영상들을 기록하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 시야변경속도는 상기 스캐닝 경로를 따라서 변하는 것을 특징으로 하는 방법.