KR101007679B1 - 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평면 영상을 화면의 기하 형상에 따라 의도적으로 왜곡시킴으로써 곡선형 화면에 적합한 영상을 제공함은 물론, 화면의 기하 형상에 따라 곡선형 화면에 적합한 영상을 적응적으로 가변시킬 수 있는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 화면의 기하 형상에 대한 정보를 저장하는 파라미터 저장부와, 평면 영상을 입력받아 상기 평면 영상을 디코딩하는 디코더와, 상기 디코딩된 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환하는 극 좌표 변환부와, 상기 기하 정보에 따라 상기 극 좌표를 사상된 2차원의 화면 좌표로 변환하는 화면 좌표 변환부 및 상기 화면 좌표로 변환된 왜곡 영상을 영상 출력에 접합하도록 인코딩하는 인코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090048982
곡선 화면, 왜곡, 직교 좌표, 극 좌표, 화면 좌표, 변환, 입체 영상

Description

곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법{Apparatus of warping image generation for curved display and method thereof}
본 발명은 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 평면 영상을 화면의 기하 형상에 따라 의도적으로 왜곡시킴으로써 곡선형 화면에 적합한 영상을 제공함은 물론, 화면의 기하 형상에 따라 곡선형 화면에 적합한 영상을 적응적으로 가변시킬 수 있는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법에 관한 것이다.
전자산업 및 영상신호처리 기술의 발달에 따라 평면형 디스플레이를 통해서도 입체감이나 현실감이 뛰어난 2차원 영상 화면이 제공되고 있다. 그러나, 이상과 같은 평면형 디스플레이를 통해서는 평면이라는 디스플레이의 기하(geometry) 형상의 특성상 점차 증가하는 가상 현실에 대한 소비자의 욕구를 만족시킬 수 없었다.
이에, 최근에는 영상이 투사되는 스크린 등을 비롯한 다양한 타입의 디스플레이가 평면이 아닌 곡선 혹은 구면 형상을 갖도록 하고, 그 곡선형 디스플레이에 영상을 투사 혹은 제공함으로써 몰입감 및 가상 현실감을 극대화 시킬 수 있도록 하고 있다.
그러나, 종래에는 디스플레이가 2차원의 곡선형으로 이루어져 있음에도 불구하고, 상술한 곡선형 디스플레이에 제공 혹은 투사되는 영상은 여전히 평면형 디스플레이를 위한 2차원의 평면 영상이었다. 따라서, 평면 영상과 곡선형 디스플레이 사이의 기하 형상적 불합치에 의해 상기 곡선형 디스플레이에 투사되는 영상에 왜곡이 발생한다는 문제점이 있었다.
또한, 이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허 제799304호에서는 비평면 스크린(즉, 곡선형 스크린)을 복수개의 구역으로 분할하고 각 구역마다 별개의 프로젝터를 이용하여 평면 영상을 투사하고, 중첩 구역은 별도의 신호처리를 함으로써, 비평면 스크린에 영상을 투사할 수 있도록 하였다.
그러나, 이러한 기술도 평면 영상을 곡선형 스크린에 투사하는 것은 마찬가지이어서 영상 왜곡을 근본적으로 방지할 수는 없었으며, 복수개의 프로젝터를 반드시 구비하여야 한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 평면 영상을 화면의 기하 형상에 따라 의도적으로 왜곡시킴으로써 곡선형 화면에 적합한 영상을 제공함은 물론, 화면의 기하 형상에 따라 곡선형 화면에 적합한 영상을 적응적으로 가변시킬 수 있는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법을 제공 하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치는, 곡선형 화면을 제공할 수 있도록 상기 화면의 기하 형상에 따라 왜곡된 영상을 제공하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치에 있어서, 상기 화면의 기하 형상에 대한 정보를 저장하는 파라미터 저장부와; 평면 영상을 입력받아 상기 평면 영상을 디코딩하는 디코더와; 상기 디코딩된 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환하는 극 좌표 변환부와; 상기 기하 정보에 따라 상기 극 좌표를 사상된 2차원의 화면 좌표로 변환하는 화면 좌표 변환부; 및 상기 화면 좌표로 변환된 왜곡 영상을 영상 출력에 접합하도록 인코딩하는 인코더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 파라미터 저장부는, 상기 화면의 지름과, 상기 화면의 곡률 및 상기 왜곡 영상의 출력부로부터 화면까지의 거리를 저장하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 왜곡 영상이 반사경을 통해 상기 화면으로 투사되는 경우, 상기 파라미터 저장부는, 상기 반사경의 곡률 및 상기 왜곡 영상의 출력부로부터 상기 반사경까지의 거리 정보를 더 저장하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 극 좌표 변환부에서 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환시, 상기 극 좌표의 z축 방향의 영점을 설정하는 정보가 저장되는 제1 모드 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디코더에서 디코딩된 평면 영상을 입력받아 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상으로 분리하고, 상기 분리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 서로 혼합하여 입체 영상을 생성시키는 입체 영상 생성부를 더 포함하며, 상기 입체 영상 생성부에서 생성한 입체 영상은 상기 극 좌표 변환부로 입력되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입체 영상 생성부는, 상기 좌안용 평면 영상은 레드 영역을 제거하고, 상기 우안용 평면 영상은 레드 영역만을 추출하여 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 서로 혼합한 스크린 연산 방식 입체 영상 생성부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 입체 영상의 생성 여부를 설정하는 정보가 저장된 제2 모드 설정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법은, 곡선형 화면을 제공할 수 있도록 상기 화면의 기하 형상에 따라 왜곡된 영상을 제공하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법에 있어서, 상기 화면의 기하 형상에 대한 정보를 저장하는 파라미터 저장 단계와; 평면 영상을 입력받아 상기 평면 영상을 디코딩하는 디코딩 단계와; 상기 디코딩된 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환하는 단계와; 상기 기하 정보에 따라 상기 극 좌표를 사상된 2차원의 화면 좌표로 변환하는 단계; 및 상기 화면 좌표로 변환된 왜곡 영상을 영상 출력에 접합하도록 인코딩하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 파라미터 저장단계 이전, 또는 상기 파라미터 저장단계와 상기 디코딩 단계 사이에, 상기 극 좌표 변환부에서 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환시 사용될 상기 극 좌표의 z축 방향의 영점을 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디코딩 단계에서 디코딩된 평면 영상을 입력받아 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상으로 분리하고, 상기 분리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 서로 혼합하여 입체 영상을 생성시키는 입체 영상 생성 단계를 더 포함하며, 상기 입체 영상 생성 단계에서 생성된 입체 영상은 상기 극 좌표 변환 단계로 제공되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입체 영상 생성 단계는, 상기 좌안용 평면 영상은 레드 영역을 제거하고, 상기 우안용 평면 영상은 레드 영역만을 추출하여 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 서로 혼합하는 스크린 연산 방식의 입체 영상 생성 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 입체 영상 생성 단계를 수행할 지를 선택하는 입체 모드 선택 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법에 의하면, 평면 영상을 화면의 기하 형상에 따라 의도적으로 왜곡시킴으로써 곡선 형 화면에 적합한 영상을 제공하고 화질을 향상시킬 수 있게 한다. 또한, 화면의 기하 형상에 따라 곡선형 화면에 적합한 영상을 적응적으로 가변시킬 수 있어서 그 활용성을 높일 수 있게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
단, 이하에서 설명할 '곡선 화면'은 일반적인 곡선형 스크린(혹은, 곡선형 스크린에 투사된 영상)을 의미함은 물론, 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 등과 같이 곡선 형상이 가능한 그 외 다양한 디스플레이도 의미하는 것이나, 이하에서는 곡선형 스크린을 일 예로 들어 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 단안용 왜곡 영상의 생성 상태를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 양안용 왜곡 영상의 생성 상태를 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 왜곡 영상 생성시의 변환 좌표 중심을 나타낸 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 왜곡 영상 생성시 영상의 정중앙을 변환 좌표 중심으로 설정한 것을 예로 든 도이고, 도 6은 본 발명에 따른 왜곡 영상 생성시 영상의 하단을 변환 좌표 중심으로 설정한 것을 예로 든 도이고, 도 7은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치를 통해 생성된 왜곡 영상을 나타낸 도이며, 도 8은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치를 통해 생성된 입체 왜곡 영상을 나타낸 도이다.
먼저, 본 발명은 평면 영상을 곡선형 스크린(이하, '곡선 화면' 이라함)의 기하 형상에 따라 왜곡(warping) 시키는 과정을 개념적으로 나타낸 도 1과 같이, (a) 2차원의 직교 좌표(x, y)로 이루어진 단안(single eye) 영상을 (b) 곡선 화면에 접합하도록 2차원의 극 좌표(r, θ)로 변환하고, (c) 상기 극 좌표(r, θ)를 곡선 화면의 기하 형상에 따라 2차원의 화면 좌표(x', y')로 변환하여, (d) 프로젝터를 통해 왜곡 영상(좌표 변환 영상)을 투사함으로써, (e) 곡선 화면에 영상이 표시되도록 한다.
따라서, 프로젝터를 통해 투사된 영상은 곡선 화면의 기하 형상에 맞게 의도적으로 왜곡한 것이어서 곡선 화면의 화질을 높일 수 있게 한다.
또한, 입체 평면 영상을 곡선 화면의 기하 형상에 따라 왜곡 시키는 과정을 개념적으로 나타낸 도 2와 같이, (a) 2차원의 좌안(left eye) 평면 영상과 우안(right eye) 평면 영상을 각각 보색처리 후 (b) 서로 혼합(blending)하여 보색 입체(anaglyph) 영상을 생성시키고, (c) 2차원의 직교 좌표(x, y)로 이루어진 보색 입체 영상을 곡선 화면에 적합하도록 2차원의 극 좌표(r, θ)로 변환하고, (d) 상기 극 좌표(r, θ)를 곡선 화면의 기하 정보에 따라 2차원의 화면 좌표(x', y')로 변환하여, (e) 프로젝터를 통해 왜곡 영상을 투사함으로써, (f) 곡선 화면에 보색 입체 영상이 표시되도록 한다.
따라서, 프로젝터를 통해 투사된 보색 입체 영상 역시 곡선 스크린의 기하 형상에 맞게 의도적으로 왜곡한 것이어서 곡선 화면의 화질을 높일 수 있게 한다.
한편, 이상과 같이 의도적으로 왜곡된 영상을 생성하여 제공할 수 있도록, 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치(100)는, 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 마이콤(MICOM: Micro Computer, 110)과, 디코더(decoder, 111)와, 극 좌표 변환부(112)와, 화면 좌표 변환부(113)와, 인코더(encoder, 114)와, 영상 출력부(115)와, 파라미터(parameter) 저장부(116)와, 제1 모드 저장부(120)와, 입체 영상 생성부(131)와, 제2 모드 저장부(132) 및 사용자 키(user key, 130)를 포함한다.
여기서, 마이콤(110)은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치(100)의 전반적인 프로세싱(processing)을 담당한다.
디코더(111)는 2차원의 원본 평면 영상을 입력받아서 각각이 하나의 화면을 구성하는 화면 프레임(frame) 별로 디코딩을 수행함으로써 좌표 변환에 적합한 상태가 될 수 있도록 한다. 디코딩은 화면 프레임을 비트 맵(bit map) 파일로 디코딩하는 것이어서 원활한 좌표 변환이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
극 좌표 변환부(112)는 상기 디코더(111)로부터 디코딩된 2차원 평면 영상의 직교 좌표(x, y)를 입력받고, 그 입력된 직교 좌표(x, y)를 곡선 화면에 적합하도록 2차원의 극 좌표(r, θ)로 변환함으로써, 평면 영상이 곡선 화면에 적합하게 되도록 한다.
평면 영상의 직교 좌표(x, y)는 각각 아래의 [수학식 1]에 따라 원점으로부터의 거리(혹은, 반지름) r과 방위각(azimuth) θ로 이루어진 2차원의 극 좌표로 변환된다.
r = (x2 + y2)1/2
θ = atan(y/x)
단, 2차원의 극 좌표는 반구형(semi-sphere)의 곡선 화면을 위한 극 좌표 및 반원통형(semi-cylinder)의 곡선 화면을 위한 극 좌표를 비롯한 그 외 다양한 극 좌표를 포함함은 당연하다.
화면 좌표 변환부(113)는 극 좌표 변환부(112)로부터 2차원의 극 좌표(r, θ)를 입력받아서 2차원의 화면 좌표(x', y')로 변환하는 것으로, 파라미터 저장부(116)에 저장된 곡선 화면의 기하 정보를 참조하여 화면 좌표(x', y')로의 좌표 변환을 수행하며, 여기서 화면 좌표(x', y')는 2차원의 극 좌표(r, θ)를 평면에 사상(mapping)시킴으로써 얻어지는 것이다.
극 좌표(r, θ)를 화면 좌표(x', y')로 변환하는 과정은 아래의 [수학식 2] 를 통해 이루어지며, 좌표 변환시 곡선 화면의 곡률(w) 값이 적용되었음을 알 수 있다.
r' = (exp(r/s) - 1)/w 일 때,
x' = r'cosθ
y' = r'sinθ
(여기서, w는 곡률이고, s는 곡률의 역로그이고, r'는 곡률에 의해 해당 셀(혹은, 픽셀)이 위치하게 될 극 좌표계의 r 임.)
인코더(114)는 화면 좌표 변환부(113)로부터 좌표 변환을 통해 왜곡된 영상을 입력받아서 투사에 적절한 영상 포멧으로 인코딩한다. 즉, 원본 평면 영상이 좌표 변환을 위해서 비트 맵 파일로 디코딩되었으므로, 인코더(114)는 이를 영상 출력에 적합한 *.avi 파일 등으로 다시 인코딩한다.
영상 출력부(115)는 투사용 음극선관(CRT, 미도시) 혹은 투사용 LCD(미도시) 및 투사용 렌즈(미도시) 등을 포함하며, 상기 인코더(114)로부터 인코딩된 영상을 입력받아 좌표 변환이 이루어진 왜곡 영상을 출력한다.
파라미터 저장부(116)는 곡선 화면의 기하 형상에 대한 정보를 저장하였다가 상기 화면 좌표 변환부(113)에 제공함으로써, 곡선 화면의 기하 형상에 따라 왜곡 영상이 생성될 수 있게 한다.
기하 형상에 대한 정보 즉, 기하 정보로는 곡선 화면이 반구형인 경우에는 곡선 화면의 지름과, 곡선 화면의 곡률 및 영상 출력부(115)로부터 곡선 화면까지의 거리가 사용되며, 곡선 화면이 반원통형인 경우에는 곡선 화면의 곡률 및 영상 출력부(115)로부터 곡선 화면까지의 거리가 사용된다.
물론, 필요에 따라서는 좀더 정밀한 좌표 변환을 위해 이상과 같은 기하 정보 이외에 다른 기하 정보도 사용될 수 있다.
또한, 영상 출력부(115)를 통해 출력된 왜곡 영상이 반사경(미도시)을 통해 곡선 화면으로 투사되는 후면 간접 투사 방식인 경우에는 상기 반사경의 곡률 및 영상 출력부(115)로부터 반사경까지의 거리 정보도 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 파라미터 저장부(116)에 저장된 기하 형상 정보에 따라 도 4의 (a)와 같은 원본 평면 영상이 도 4의 (b) 내지 (d)와 같은 왜곡 영상으로 변환되거나, 혹은 도 4의 (e) 내지 (f)와 같은 왜곡 영상으로 변환되어 제공할 수 있게 한다.
여기서, 도 4의 (b) 내지 (d)는, 아래에서 좀 더 상세히 설명하는 바와 같이, 극 좌표 변환시의 z축 방향의 영점(zero point)을 정중앙으로 설정한 경우의 영상이고, 도 4의 (e) 내지 (f)는 극 좌표 변환시의 z축 방향의 영점을 하단으로 설정한 경우의 영상이다.
또한, 도 4의 (b)는 곡선 화면의 곡률 반경이 0.001인 경우이고, 도 4 (c)는 곡선 화면의 곡률 반경이 0.01인 경우이고, 도 4의 (d)는 곡선 화면의 곡률 반경이 0.1인 경우이며, 곡률 반경이 작을수록(즉, 곡률이 클수록) 좀 더 몰입감있는 영상을 제공할 수 있음을 알 수 있다. 이는, 도 4의 (e) 내지 (f)도 마찬가지이다.
한편, 제1 모드 저장부(120)는 상기 극 좌표 변환부(112)에서 직교 좌표를 극 좌표로 변환하는데 사용되는 극 좌표의 z축 방향 영점(zero point)이 저장되어 있다. 따라서, 사용자가 선택 및 저장한 z축 방향의 영점을 기준으로 극 좌표 변환부(112)에서 좌표 변환이 수행되도록 한다.
즉, 도 5와 같이, z축 방향의 영점은 사용자의 선택에 따라 평면 영상의 정중앙(도 5의 'w/2, h/2' 참조)이나 혹은 평면 영상의 하단부(도 5의 'w/2, h' 참조)로 설정될 수 있다. 따라서, 평면 영상의 정중앙을 영점으로 선택하면 도 6의 (a)와 같이 평면 영상의 정중앙을 기준으로 극 좌표의 변환이 이루어지고 도 6의 (b)와 같은 영상이 생성된다. 또한, 평면 영상의 하단을 영점으로 선택하면 도 7의 (a)와 같이 평면 영상의 하단을 기준으로 극 좌표의 변환이 이루어지고 도 7의 (b)와 같은 영상이 생성된다.
한편, 공지된 바와 같이 프로젝터를 이용하여 스크린에 영상을 투사하는 방식에는 외부에 설치된 스크린에 직접 영상을 투사하는 전면 직접 투사 방식(front projection type)과, 캐비넷(cabinet) 내부에 상술한 반사경(미도시) 및 프로젝터를 설치하고 캐비넷의 일측에 설치된 스크린으로 영상을 투사하는 후면 간접 투사 방식(rear projection type) 있다.
그러므로, 본 발명은 제1 모드 저장부(120)에 저장된 모드에 따라, 평면 영 상의 정중앙을 기준으로 좌표 변환이 이루어지도록 함으로써 전면 직접 투사 방식에 적합하도록 하거나, 혹은 평면 영상의 하단을 기준으로 좌표 변환이 이루어지도록 함으로써 후면 간접 투사 방식에 적합하게 할 수도 있다.
평면 영상의 하단을 기준으로 좌표 변환을 하는 것이 후면 간접 투사 방식에 적합한 이유는 영상 출력부(115)의 투사용 렌즈에서 스크린까지의 투사 거리가 일정하기 때문인 것으로 알려져 있으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명은 종래와 같이 전면 직접 투사 방식의 프로젝터 및 후면 간접 투사 방식의 프로젝터를 각각 구비하거나, 혹은 영상 출력부(115)의 투사용 렌즈를 구동모터(미도시)를 이용해 물리적으로 상하 이동시킬 필요 없이도, 위 두 가지 투사 방식의 모드에서 모두 사용할 수 있게 한다.
단, 이상에서는 극 좌표 변환을 위한 z축 방향의 영점을 정중앙 혹은 하단으로 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고 정중앙 혹은 하단 이외의 z축 방향의 어느 한점을 영점으로 하여 다양한 분위기의 영상을 제공할 수도 있음은 자명하다.
입체 영상 생성부(131)는 보색 입체 영상을 생성하기 위한 것으로, 디코더(111)로부터 평면 영상을 입력받아 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상으로 분리하고, 분리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 각각 보색 처리하고, 보색 처리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 서로 혼합(blending)함으로써, 보색 입체 영상을 생성시킨다.
그리고, 이와 같이 생성된 입체 영상을 극 좌표 변환부(112)에 제공함으로 써, 보색 입체 영상에 대해서도 곡선 화면에 적합한 영상 왜곡 과정을 수행할 수 있게 한다.
단, 상기 입체 영상 생성부(131)는 좌안용 평면 영상은 다양한 색상 중 레드(red) 영역을 제거하고, 우안용 평면 영상은 레드 영역만을 추출하는 보색 처리를 한 다음, 이들 보색 처리된 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 서로 혼합하는 스크린 연산 방식인 것이 바람하다.
즉, 도 8의 (a)와 같은 좌안용 평면 영상과 도 8의 (b)와 같은 우안용 평면 영상을 각각 준비하고, 좌안용 평면 영상은 도 8의 (c)와 같이 보색 처리를 통해 레드 영역을 제거하고, 우안용 평면 영상은 도 8의 (d)와 같이 보색 처리를 통해 레드 영역만을 남긴다.
그리고, 도 8의 (e)와 같이 보색 처리된 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 혼합하여 보색 입체 영상을 생성한다.
나아가, 생성된 보색 입체 영상에 대한 좌표 변환을 통해, 도 8의 (f)나 (g)와 같은 왜곡 영상을 생성시킬 수 있게 한다. 여기서, 도 8의 (f)는 상술한 바와 같이 정중앙을 영점으로 하여 좌표 변환을 한 것이고, 도 8의 (g)는 하단을 영점으로 하여 좌표 변환을 한 것이다.
한편, 스크린 연산을 수행하는 수식은 아래의 [수학식 3]과 같다.
C' = 1 - (1 - Cl) ㅧ (1 - Cr) (단, Cl ≥ 0, Cr ≤ 1)
(여기서, C'는 보색 입체 영상의 색상이고, Cl은 좌안용 평면 영상의 색상이며, Cr은 우안용 평면 영상의 색상 임.)
제2 모드 저장부(132)는 사용자의 선택에 따라 상술한 바와 같이 단안 영상(일반 영상)을 입력받아 왜곡 시키는 모드(도 3의 '제1모드' 참조), 또는 양안 영상을 이용한 보색 입체 영상을 입력받아 왜곡 시키는 모드(도 3의 '제2모드' 참조) 중 어느 하나를 저장한다.
따라서, 상기 제1모드가 설정되면 보색 입체 영상의 생성 없이 바로 좌표 변환을 수행하고, 상기 제2모드가 설정되면 입체 영상 생성부(131)를 통해 보색 입체 영상을 생성한 다음 좌표 변환이 이루어지도록 한다.
그리고, 사용자 키(140)는 제1 모드 저장부(120)에 저장될 모드와, 제2 모드 저장부(132)에 저장될 모드 및 파라미터 저장부(116)에 저장될 곡선 화면의 기하 정보 등을 저장하는데 사용된다.
참고로, 이상에서 설명한 좌표 변환은 다음과 같은 프로그램을 통해 자동으로 이루어진다.
/* 원 영상의 좌표계를 (-width/2, -height/2, width/2, height/2)의 직사각형 영역으로 일반화하여 원 영상의 모든 픽셀의 데이터를 극좌표계로 변환 */
for (i = -1*h2; i < height-h2); i++) {
for (j = -1*w2; j < width-w2); j++) {
// 직교 좌표(i, j)를 극좌표(r, θ)로 변환
r = sqrt(i*i + j*j);
θ = atan2((float)i, j); // arctan(i/j) 계산
// r의 값이 매핑하고자 하는 구면 상에 존재하는 경우
if (r <= R) { // R은 원본영상의 반지름(도 6 참조)
r' = (exp(r/s)-1)/w;
// 극 좌표(r, θ)를 화면 좌표(x', y')로 변환
x' = int (r * cos(θ));
y' = int (r * sin(θ));
// 원점 좌표를 영상 좌측 상단으로 이동 - 일반화된 (-width/2, -height/2, width/2, height/2)를 원본영상(0, 0, width, height)으로 변환
x' += w2; // + width/2
y' += h2; // + height/2
result[i+h2, j+w2] = src[y, x]; // 픽셀값을 매핑된 좌표에 저장
}
else { // 변환된 r 좌표가 매핑하고자하는 구면상에 존재하지 않는 경우
result[i+h2, j+w2] = black; // 검은색으로 칠함
}
}
}
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법에 대해 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 통해 알 수 있는 바와 같이, 먼저 사용자는 사용자 키(140)를 이용하여 제1 모드 저장부(120)에 저장된 전면 직접 투사 방식 모드(z축 영점이 정중앙) 혹은 후면 간접 투사 방식 모드(z축 영점이 하단) 중 어느 하나의 모드로 동작 시킬지를 설정(S101)한다.
제1 모드가 설정되면, 극 좌표 변환부(112)에서 극 좌표 변환시 사용될 z축의 영점은 평면 영상의 정중앙 혹은 하단으로 조정(S102)된다.
영점이 조절되면, 사용자는 곡선 화면의 기하 형상에 대한 정보를 파라미터 저장부(116)에 저장(S103)한다. 기하 정보로는 상술한 바와 같이 곡선 화면의 곡률(w)을 포함하여 그 외 다양한 것들이 사용될 수 있으며, 기존에 저장된 기하 정보를 그대로 사용할 수도 있다.
기하 정보가 저장되면, 디코더(111)는 평면 영상을 입력(S104)받아 상기 평 면 영상을 비트 맵 파일 형식 등으로 디코딩(S105)한다.
디코딩이 마쳐지면, 단안 평면 영상을 이용하여 입체가 아닌 일반 영상을 생성하는 모드(제1모드), 혹은 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 각각 보색 처리한 후 혼합하여 보색 입체 영상을 생성하는 모드(제2모드) 중 어느 하나를 선택 및 설정(S106)한다.
이때, 제1모드가 설정되면 일반 영상을 극 좌표 변환부(112)로 제공하고, 제2모드가 설정되면 입체 영상 생성부(131)에서 보색 입체 영상을 생성(S106a)하여 극 좌표 변환부(112)로 제공한다. 보색 입체 영상은 상술한 바와 같이 스크린 연산 방식을 이용하여 생성된다.
그러면, 극 좌표 변환부(112)는 입력된 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환(S107)하여 곡선 화면에 적합하도록 한다.
그리고, 화면 좌표 변환부(113)는 파라미터 저장부(116)에 저장된 기하 정보를 참조하여 입력된 극 좌표를 화면 좌표로 변환(S108)함으로써, 곡선 화면의 기하 형성에 따라 의도적으로 왜곡시킨 영상을 생성 한다.
한편, 해당 픽셀에 대한 좌표 변환이 완료되면 그 변환된 좌표를 메모리(미도시)에 저장(S109)하고, 그 외 다른 모든 픽셀들에 대해 좌표 변환이 이루어졌는지를 판단(S110)한다.
판단 결과, 모든 픽셀에 대한 좌표 변환이 이루어지지 않았다면 이상과 같은 과정을 반복하고, 모든 픽셀에 대한 좌표 변환이 이루어졌다면, *.avi 파일과 같은 동영상 파일로 인코딩(S111)한다.
그러면, 영상 출력부(115)는 왜곡 영상을 입력받아서 그 왜곡 영상을 곡선 화면에 출력(S112)하고, 이상과 같은 왜곡 영상 생성 과정을 마친다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치 및 방법은, 평면 영상을 화면의 기하 형상에 따라 의도적으로 왜곡시킴으로써 곡선형 화면에 적합한 영상을 제공하고 화질을 향상시킬 수 있게 한다. 또한, 화면의 기하 형상에 따라 곡선형 화면에 적합한 영상을 적응적으로 가변시킬 수 있어서 그 활용성을 높일 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 단안용 왜곡 영상의 생성 상태를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 양안용 왜곡 영상의 생성 상태를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 왜곡 영상 생성시의 변환 좌표 중심을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 왜곡 영상 생성시 영상의 정중앙을 변환 좌표 중심으로 설정한 것을 예로 든 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 왜곡 영상 생성시 영상의 하단을 변환 좌표 중심으로 설정한 것을 예로 든 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치를 통해 생성된 왜곡 영상을 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치를 통해 생성된 입체 왜곡 영상을 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 마이콤 111: 디코더
112: 극 좌표 변환부 113: 화면 좌표 변환부
114: 인코더 115: 영상 출력부
116: 파라미터 저장부 120: 제1 모드 저장부
131: 입체 영상 저장부 132: 제2 모드 저장부
140: 사용자 키

Claims (12)

  1. 곡선형 화면을 제공할 수 있도록 상기 화면의 기하 형상에 따라 왜곡된 영상을 제공하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치에 있어서,
    상기 화면의 기하(geometry) 형상에 대한 정보를 저장하는 파라미터 저장부와;
    평면 영상을 입력받아 상기 평면 영상을 디코딩하는 디코더와;
    상기 디코딩된 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환하는 극 좌표 변환부와;
    상기 기하 정보에 따라 상기 극 좌표를 사상(mapping)된 2차원의 화면 좌표로 변환하는 화면 좌표 변환부; 및
    상기 화면 좌표로 변환된 왜곡 영상을 영상 출력에 접합하도록 인코딩하는 인코더를 포함하며;
    상기 파라미터 저장부는 상기 화면의 지름과 상기 화면의 곡률 및 상기 왜곡 영상의 출력부로부터 화면까지의 거리를 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 왜곡 영상이 반사경을 통해 상기 화면으로 투사되는 경우,
    상기 파라미터 저장부는,
    상기 반사경의 곡률 및 상기 왜곡 영상의 출력부로부터 상기 반사경까지의 거리 정보를 더 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 극 좌표 변환부에서 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환시, 상기 극 좌표의 z축 방향의 영점(zero point)을 설정하는 정보가 저장되는 제1 모드 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디코더에서 디코딩된 평면 영상을 입력받아 좌안(left eye)용 평면 영상 및 우안(right eye)용 평면 영상으로 분리하고, 상기 분리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 서로 혼합(blending)하여 입체 영상을 생성시키는 입체 영상 생성부를 더 포함하며,
    상기 입체 영상 생성부에서 생성한 입체 영상은 상기 극 좌표 변환부로 입력되는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입체 영상 생성부는,
    상기 좌안용 평면 영상은 레드(red) 영역을 제거하고, 상기 우안용 평면 영상은 레드 영역만을 추출하여 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 서로 혼합한 스크린 연산 방식 입체 영상 생성부인 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 입체 영상의 생성 여부를 설정하는 정보가 저장된 제2 모드 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성장치.
  8. 곡선형 화면을 제공할 수 있도록 상기 화면의 기하 형상에 따라 왜곡된 영상을 제공하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법에 있어서,
    상기 화면의 기하 형상에 대한 정보를 저장하는 파라미터 저장 단계와;
    평면 영상을 입력받아 상기 평면 영상을 디코딩하는 디코딩 단계와;
    상기 디코딩된 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환하는 단계와;
    상기 기하 정보에 따라 상기 극 좌표를 사상된 2차원의 화면 좌표로 변환하는 단계; 및
    상기 화면 좌표로 변환된 왜곡 영상을 영상 출력에 접합하도록 인코딩하여 출력하는 단계를 포함하며;
    상기 파라미터 저장단계 이전, 또는 상기 파라미터 저장단계와 상기 디코딩 단계 사이에, 상기 평면 영상의 2차원 직교 좌표를 2차원의 극 좌표로 변환시 사용될 상기 극 좌표의 z축 방향의 영점을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 디코딩 단계에서 디코딩된 평면 영상을 입력받아 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상으로 분리하고, 상기 분리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상 및 우안용 평면 영상을 서로 혼합하여 입체 영상을 생성시키는 입체 영상 생성 단계를 더 포함하며,
    상기 입체 영상 생성 단계에서 생성된 입체 영상은 상기 극 좌표 변환 단계로 제공되는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 입체 영상 생성 단계는,
    상기 좌안용 평면 영상은 레드 영역을 제거하고, 상기 우안용 평면 영상은 레드 영역만을 추출하여 각각 보색 처리하고, 상기 보색 처리된 좌안용 평면 영상과 우안용 평면 영상을 서로 혼합하는 스크린 연산 방식의 입체 영상 생성 단계인 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 입체 영상 생성 단계를 수행할 지를 선택하는 입체 모드 선택 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 화면을 위한 왜곡 영상 생성방법.
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