KR100727940B1 - 통신 채널을 이용한 3ｄ 입체 영상의 화질 조정 방법 - Google Patents

통신 채널을 이용한 3ｄ 입체 영상의 화질 조정 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이 기기와 PC간의 통신 채널을 이용한 3D 입체 영상의 화질 및 깊이감 조정 방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 디스플레이 장치와 3D 영상 신호 발생 장치를 구비한 3D 영상 재생 시스템에서 상기 디스플레이 장치의 3D 입체 영상 깊이감 조정 방법에 있어서, 사용자와 상기 디스플레이 장치간의 거리를 소정의 거리 측정기에 의해 측정하는 과정, 측정된 거리에 해당하는 소정의 디스패리티 값을 생성하여 통신 채널을 통해 상기 3D 영상 신호 발생 장치로 전송하는 과정, 디스패리티 값에 따라 영상 깊이가 조정된 영상 신호를 수신하는 과정을 포함한다.

Description

통신 채널을 이용한 3Ｄ 입체 영상의 화질 조정 방법{Method for adjusting quality of 3D stereo image using communication channel}
도 1은 통상적인 스테레오 뷰우를 통해 3D 입체 영상을 인지하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 통신 채널을 이용한 3D 입체 영상 재생 시스템의 일실시예이다.
도 3은 도 2의 3D 디스플레이 장치의 상세도이다.
도 4는 본 발명에 따른 통신 채널을 이용한 디스플레이 장치에서의 깊이감 조정 방법을 보이는 흐름도이다.
도 5A 및 도 5B는 관찰 거리와 3D영상 신호의 스크린 시차와의 관계를 도시한 도면이다.
도 6A 및 도 6B는 기존 기술 및 본 발명에서의 관찰자의 위치에 따른 인지 깊이감을 비교한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 통신 채널을 이용한 3D 입체 영상 재생 시스템의 일실시예이다.
도 8은 도 7의 3D 디스플레이 장치의 상세도이다.
본 발명은 3D 입체 영상 재생 시스템에 관한 것이며, 특히 디스플레이 기기와 PC간의 통신 채널을 이용한 3D 입체 영상의 화질 및 깊이감 조정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
통상적으로 입체 영상 구성에서 양안 시차(binocular disparity)를 이용한 방법이 가장 많이 활용되고 있다. 이 양안 시차 방법은 사람의 시각 특성상, 좌우 눈의 간격이 대략 6.5cm정도 떨어져 있기 때문에, 좌안과 우안에 입력되는 각각의 영상이 약간의 각도 차이를 가지고 형성된 영상이 입력되고, 이러한 인간 지각의 특성이 사물의 입체감을 느끼는 주요 수단이 되었다.
대부분의 입체 영상물과 영상 디스플레이 도구는 양안 시차의 특성을 활용한 것이다. 그리고 입체 영상을 획득하는 방법 중 실사영상은 주로 두 개의 입사 렌즈를 가진 스테레오-카메라로 구현되며, 3D 컴퓨터 그래픽(CG)의 경우도 실사 카메라를 사용하는 것과 같은 원리로, 기존 2D-디스플레이에 사용되는 3D CG가 하나의 가상의 카메라를 사용하여 작업을 하는 반면, 입체영상의 경우 2대 이상의 가상의 카메라를 사용하여 영상을 구성하고, 각각의 카메라에서 출력되는 영상을 디스플레이 구조에 적합하게 합성하여 3D 영상물을 구성할 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 디스플레이 화면상에 표시된 좌안과 우안 영상이 각각 인간의 좌측 눈과 우측 눈으로 분리 되어 입력되었을 때, 인간 지각에서는 인 지된 3D 영상(Perceived 3D Image)의 위치에 사물이 떠 있는 것 같이 인지하게 된다. 이때 사람의 양안과 인지 3D영상과의 거리를 주시거리라고 하는데, 이때, 주시 거리는 디스플레이 화면상의 좌안과 우안 영상간의 이격 거리(Disparity)에 반비례하게 된다. 결국 3D 입체영상 (특히, 스테레오 3D영상)의 경우 좌안과 우안에 해당하는 영상 내의 물체들의 디스패리티(disparity)를 조정하므로써, 물체의 깊이 감을 조정할 수 있다.
그러나 현재 개발되는 대부분의 입체 영상물의 경우, 디스패리티가 고정되어 있어 적정 주시거리가 정해져 있으며 적정 주시 거리와 벗어난 위치에서 입체영상 디스플레이를 시청하게 되면 눈의 피로감이나 머리의 통증을 느낄 수도 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법중 하나는 사용자가 적정 주시 거리를 인식하여 디스플레이를 시청하거나, 아니면 사용자가 위치한 주시 거리에서 입체영상물의 디스패리티를 조정하여 적정 주시 거리를 사용자 위치로 이동시키는 방법이다. 일반적으로 3D 스테레오-카메라로 획득된 실사영상의 경우 디스패리티를 변화시키는 것이 어려운 상황이며, 3D CG에 의해 구현된 영상물의 경우 리얼 타임 랜더링등의 기법을 활용하여 디스패리티를 실시간으로 변화시키는 것이 가능한 것으로 알려져 있으며, 또한 3D CG를 활용하여 개발된 게임 중 몇몇 게임들이 3D 스테레오 영상을 지원하고 있으며, 또한 PC와의 입력수단 (키보드, 마우스)을 이용하여 3D입체 영상의 디스패리티를 조정할 수 있게끔 설계되어 있다. 이때, PC상에서 디스플레이 되는 3D입체 영상물(3D-입체게임, 입체 애니메이션, 기타 입체 영상등)이 디스패리티조정 기능을 가지고 있을 때, 디스패리티를 조정하는 방법이 PC상의 해당 프로그램 의 설정창 내의 디스패리티 조정 옵션 기능을 활용하거나, 해당 옵션 기능을 키보드 상의 임의의 단축키와 링크시켜서 단축키를 활용하여 조정하는 방법들이 있다. 따라서 현재까지 대부분의 영상물의 화질 (색상, 초점, 명도, 밝기등)조절은 주로 디스플레이(모니터, 혹은 TV)자체 기능으로 조정되어왔으며, 대부분의 사용자들이 디스플레이 자체 기능으로 영상물의 화질을 조정하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 3D 입체 디스플레이 장치를 사용하는 사용자가 디스플레이 장치의 기능을 모르는 경우나, 기능을 알고는 있으나, 스스로 적합한 깊이감과 그 이외의 화질조정에 대한 이해가 부족한 경우 사용자와 디스플레이 장치의 거리를 측정하여 자동으로 영상의 최적의 깊이감을 조정하는 3D 입체 영상의 깊이감 조정 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 3D 입체 영상 신호 발생기에서 지원되는 3D 영상 신호의 화질을 3D 영상 신호 발생기에 부착된 키보드나 마우스등의 입력 단자를 통하지 않고 디스플레이 장치에 부착된 입력 수단을 통해 조절되는 통신 채널을 통해 조정하는 3D 입체 영상의 화질 조정 방법 및 장치를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 디스플레이 장치와 3D 영상 신호 발생 장치를 구비한 3D 영상 재생 시스템에서 상기 디스플레이 장치의 3D 입체 영상 깊이감 조정 방법에 있어서,
사용자와 상기 디스플레이 장치간의 거리를 소정의 거리 측정기에 의해 측정하는 과정;
상기 과정에서 측정된 거리에 해당하는 소정의 디스패리티 값을 생성하여 통신 채널을 통해 상기 3D 영상 신호 발생 장치로 전송하는 과정;
상기 디스패리티 값에 따라 영상 깊이가 조정된 영상 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 3D 영상 신호 발생 장치와 통신 채널로 연결된 디스플레이 장치에 있어서,
화질 관련 제어 명령을 입력하는 디스플레이 제어 입력부;
이전에 설정된 화질 관련 수치를 표시하는 온 스크린 디스플레이부
상기 디스플레이 제어 입력부에 의해 입력된 화질 관련 제어 명령과 상기 온 스크린 디스플레이부에서 선택된 화질 관련 수치를 바탕으로 소정의 포맷으로 변환하여 상기 3D 영상 신호 발생기로 전송하고, 상기 3D 영상 신호 발생 장치로부터 화질 관련 제어값에 따라 조정된 영상 신호를 수신하는 제어명령 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 통신 채널을 이용한 3D 입체 영상 재생 시스템의 일실시예이다.
도 2의 3D 입체 영상 재생 시스템은 3D 디스플레이 장치(220), 3D 영상 신호 발생 장치(230)로 구성되며, 3D 디스플레이 장치(220) 및 3D 영상 신호 발생 장치 (230)사이에는 영상 신호 전송선 및 제어 신호 전송으로 연결된다. 또한 3D 디스플레이 장치(220)에는 사용자간의 거리 측정 장치(222)가 부착된다.
도 2를 참조하면, 3D 디스플레이 장치(220)에 사용자(210)와 3D 디스플레이 장치(220)간의 거리를 측정할 수 있는 거리 측정 장치(222)를 설치한다. 이때 거리 측정 장치(222)는 이미 주지되어 있는 초음파 거리 측정기나 적외선 거리 측정기등의 기술을 사용할 수 있다. 따라서 3D 디스플레이 장치(220)는 측정된 거리를 바탕으로, 미리 계산된 측정거리와 3D영상 신호의 스크린 시차등의 관계식을 이용하여 해당하는 디스패리티값을 포함하는 화질 제어 신호를 3D 디스플레이 장치(220)와 3D 영상 신호 발생 장치(230)간에 연결된 제어 신호 전송선을 통해 전송한다. 3D 영상 신호 발생 장치(230)는 PC, 게임기와 같은 3D 영상물 지원기기에 해당되며, 3D 디스플레이 장치(220)로부터 수신된 디스패리티값에 따른 영상 조정 기능을 동작시켜 화질이 조정된 영상 신호를 출력한다.
도 3은 도 2의 3D 디스플레이 장치(220)의 상세도이다.
도 3을 참조하면, 거리 측정부(310)는 초음파 거리 측정기나 적외선 거리 측정기등을 이용하여 사용자(210)와 3D 디스플레이 장치(220)간의 거리를 측정한다.
디스패리티 정보 생성부(320)는 거리 측정부(310)에서 측정된 거리값에 대응된 디스패리티값을 생성한다. 이때 디스패리값은 실험에 의해 각 거리에 최적의 값을 테이블화할 수 있으며, 측정거리와 3D영상 신호의 스크린 시차등의 관계식에 의해서도 설정할 수 있다. 또한 디스패리티 정보 생성부(320)는 디스플레이 장치의 사이즈 예를 들면, 14인치, 17인치, 19 인치 모니터등에 따라 디스패리티값을 다르 게 생성한다.
송수신부(340)는 디스패리티 정보 생성부(320)에서 생성된 디스패리티값을 제어 신호 전송선을 통해 3D 영상 신호 발생 장치(230)로 전송한다.
메모리부(330)는 디스패리티 정보 생성부(320)에서 디스패리티 값을 생성하기 위한 실험치가 테이블화되어 저장된다.
도 4는 본 발명에 따른 통신 채널을 이용한 디스플레이 장치에서의 깊이감 조정 방법을 보이는 흐름도이다.
우선, 디스플레이 장치(220)는 전원 온되면(410 과정) 초음파 거리 측정기나 적외선 거리 측정기등의 기술을 사용하여 사용자와 장치간의 거리 변화를 체크한다(420 과정).
이어서, 디스플레이 장치(220)는 사용자와 장치간의 거리 변화를 감지하면 사용자와 장치간의 거리를 측정한다(430 과정).
이어서, 디스플레이 장치(220)는 측정된 거리값에 대응된 적절한 디스패리티값을 데이터 베이스나 관계식을 통해 생성한다(440 과정).
이어서, 디스플레이 장치(220)는 생성된 디스패리티 정보를 통신 채널을 통해 3D 영상 신호 발생 장치(230)로 전송한다(450 과정).
이어서, 3D 영상 신호 발생 장치(230)는 수신된 디스패리티 정보에 따라 영상 신호의 깊이감과 같은 화질 기능을 수행한다(460 과정).
이어서, 3D 영상 신호 발생 장치(230)는 영상의 깊이감과 같은 화질이 조정된 영상 신호를 통신 채널을 통해 디스플레이 장치(220)로 전송한다.
도 5A 및 도 5B는 관찰 거리와 3D영상 신호의 스크린 시차와의 관계를 도시한 것이며, 도 5A는 인지 깊이감이 디스플레이 장치 앞에 있는 경우이며, 도 5B는 인지 깊이감이 디스플레이 장치 뒤에 있는 경우이다.
도 6A 및 도 6B는 기존 기술 및 본 발명에서의 관찰자의 위치에 따른 인지 깊이감을 비교한 도면이다.
도 5A - 도 6B를 참조하면, 도 5A 및 도 5B에서 L과 R은 3D 영상에서 해당되는 좌안 영상과 우안 영상을 나타낸다. 도 5A 및 도 5B에서 도시되어 있는 바와 같이 스크린 시차를 적당히 조절함에 따라 인지 깊이감을 변화시킬 수 있다. 이 때 도 5A와 도 5B에서와 같이 인지 깊이감이 디스플레이 장치면의 앞에 있는지 또는 뒤에 있는지에 따라 그 관계식은 수학식1이나 수학식 2와 같이 결정된다. 여기서 수학식 1은 도 5A에 해당되고, 수학식 2는 도 5B에 해당된다.
Figure 112005033110872-pat00001
Figure 112005033110872-pat00002
여기서 p는 인지 깊이감, e는 관찰자의 양안간 거리, z는 관측 거리, d는 스크린 시차를 나타낸다. 따라서 스크린 시차가 일정한 값을 갖는다면, 인지 깊이감이 관측 거리에 따라 변화함을 알 수 있고 이를 도 6A가 보여준다. 도 6A에서 Case 2가 관찰자가 적당한 관측 거리에 위치할 때라고 가정하면, Case 1은 관찰자가 디스플레이 장치로부터 너무 멀리 위치해 인지 깊이감이 과도하게 나타나는 경우를, Case 3은 관찰자가 디스플레이 장치로부터 너무 가까이 위치해 인지 깊이감이 너무 작게 나타나는 경우를 의미한다.
도 2 및 3과 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면 도 5B에서와 같이 Case 1, Case 2, Case 3 각각의 경우에 대해 관찰자의 디스플레이로부터의 거리를 측정해 측정 거리에 따라 적절한 스크린 시차값을 부여하므로 관찰자는 그 위치에 관계없이 최적의 인지 깊이감을 느낄 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명에 따른 통신 채널을 이용한 3D 입체 영상 재생 시스템의 일실시예이다.
도 7의 3D 입체 영상 재생 시스템은 3D 디스플레이 장치(720), 3D 영상 신호 발생 장치(730)로 구성되며, 3D 디스플레이 장치(720) 및 3D 영상 신호 발생 장치(730)사이에는 영상 신호 전송선 및 제어 신호 전송으로 연결된다. 또한 3D 디스플레이 장치(720)에는 디스플레이 제어 버튼(740)과 리모콘(710)에서 발생하는 적외선 수신부(도시안됨), OSD부(722)를 구비한다.
도 7을 참조하면, 대부분의 PC나 게임기 등에서 지원되는 3D 영상물의, 화질 중 깊이감, 좌우 밝기 차이등의 기능을 사용자의 편의를 위해 리모콘(710)이나, 디스플레이 제어 버튼(740) 등을 통해 입력받고, 이와 연동된 온 스크린 디스플레이(on-screen-display)(722)기능을 활용하여 사용자에게 적당한 수준만큼 조정하여 사용할 수 있다. 이때, 사용자가 입력한 명령은 3D 디스플레이 장치와 PC, 게임기 등의 3D 영상 신호 발생 장치(730)사이에 연결된 제어 신호 전송선(예를 들면 USB, IEEE1394, DDC등)을 통해 전송되고, 이 제어 명령을 받은 3D 영상 신호 재생 장치(730)는 기존에 본체내의 기능 실행단과 연결되어, 영상 신호의 깊이감, 좌우 영상의 밝기 차이 조정등의 기능을 실행 할 수 있다.
도 8은 도 7의 3D 디스플레이 장치(720)의 상세도이다.
디스플레이 제어 입력부(810)는 디스패리티값, 또는 영상 밝기 및 콘트라스트와 같은 영상 화질 제어 명령을 입력한다. 적외선 수신부(850)는 리모콘에 의한 영상 화질 제어 명령을 입력한다.
OSD부(830)는 이전에 설정된 화질 관련 수치를 온 스크린 디스플레이로 표시한다.
제어명령 처리부(820)는 적외선 수신부(850) 및 디스플레이 제어 입력부(810)에 의해 입력된 화질 제어 명령을 USB, IEEE1394, DDC와 같은 통신 규격 포맷으로 변환하여 송수신부(840)를 통해 3D 영상 신호 발생기(730)로 전송하고, 3D 영상 신호 발생기(730)에서 화질 제어 명령에 의해 조정된 영상 신호, 예를 들면 영상물의 깊이감, 좌우 영상간의 밝기 및 콘트라스트, 좌우 영상간의 기하학적 왜곡이 조정된 영상 신호를 송수신부(840)를 통해 수신한다. 또한 제어명령 처리부(820)는 OSD부(830)의 연동된 온 스크린 디스플레이(on-screen-display)기능을 활용하여 사용자에게 적당한 수준만큼 조정한다.
송수신부(840)는 제어명령 처리부(820)로 부터의 제어 명령을 전송하고, 3D 영상 신호 발생기(730)로 부터의 영상 신호를 수신한다.
이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 3D 입체 영상 신호 발생기에서 지원되는 3D 영상 신호의 화질 즉, 깊이감, 좌우 영상 신호의 밝기-밸런스 및 콘트라스트-밸런스등의 조절을 3D 영상 신호 발생기에 부착된 키보드나 마우스등의 입력 단자를 통하지 않고 디스플레이 장치에 부착된 입력 수단을 통해 수행될 수 있다. 또한, 3D 입체 디스플레이 장치를 사용하는 사용자가 디스플레이 장치의 기능을 모르는 경우나, 기능을 알고는 있으나, 스스로 적합한 깊이감과 그 이외의 화질조정에 대한 이해가 부족한 경우 사용자와 디스플레이 장치의 거리를 측정하여 자동으로 영상의 최적의 깊이감을 조정할 수 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 디스플레이 장치와 3D 영상 신호 발생 장치를 구비한 3D 영상 재생 시스템에서 상기 디스플레이 장치의 3D 입체 영상 깊이감 조정 방법에 있어서,
    사용자와 상기 디스플레이 장치간의 거리를 소정의 거리 측정기에 의해 측정하는 과정;
    상기 과정에서 측정된 거리에 대응하여 미리 설정된 디스패리티 정보를 통신 채널을 통해 상기 3D 영상 신호 발생 장치로 전송하는 과정;
    상기 3D 영상 신호 발생 장치로부터 상기 디스패리티 정보를 반영한 3D 영상 신호를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 디스패리티 정보는 상기 디스플레이 장치의 사이즈에 따라 다르게 생성하는 것임을 특징으로 하는 3D 입체 영상의 화질 조정 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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IEEE Transactions on Multimedia, Volume 1, Issue 1, March 1999, Pages 41-52

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