KR101305376B1 - 영상 디스플레이 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 디스플레이 방법에 관한 것으로서, 시역생성부를 통해 서로 다른 3개 이상의 영상에 각각 대응되는 다수개의 시역을 생성하는 영상 디스플레이 장치의 영상 디스플레이 방법으로, 상기 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 각 시역의 수평 영상 가시 범위를 D 라 하고, 사람의 양안 간격을 E라 하고, 상기 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리를 VD라 할 때,

VD < D < E 의 조건을 만족하는 다수의 시역을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법을 제공하눈 바, 상기한 조건에 따르면 3 차원 영상의 제공은 물론이고 고품위의 3 차원 영상을 제공할 수 있는 정점이 있다.

Description

영상 디스플레이 방법{Image display method}

도1 및 도2는 각각 일반적인 패럴랙스 베리어 방식 영상표시장치 및 일반적인 렌티큘러 방식 영상표시장치의 동작을 설명하기 위한 평면도

도 3은 3차원 영상 디스플레이 장치를 통해 시청자의 좌안 및 우안에 입력되는 좌안 영상과 우안 영상의 바람직한 휘도 분포를 도시한 그래프

도 4는 3차원 영상 디스플레이 장치를 통해 시청자의 좌안 및 우안에 입력되는 좌안 영상과 우안 영상의 바람직하지 못한 휘도 분포를 도시한 그래프

도 5는 본 발명에 따른 영상 디스플레이 방법을 설명하기 위한 휘도 분포 그래프

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

I1~I4 : 제1 내지 제4영상에 대응되는 제1 내지 제4시역에 의해 생성된 휘도 분포 곡선

E : 사람의 양안 간격

D : 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 각 시역의 수평 영상 가시 범위

VD : 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리

본 발명은 영상 디스플레이 방법에 관한 것으로서, 특히 고품위의 3차원 영상을 제공할 수 있는 영상 디스플레이 방법에 관한 것이다.

영상을 표시하는 영상표시장치는, 영상이 직접적으로 표시되는 표시패널과 이를 동작하는 구동부를 포함하고, 표시패널에는 2차원 행렬 형태의 다수의 화소가 형성되어 있다. 이러한 영상표시장치는 각 화소에서 표시되는 단위영상신호를 종합하여 하나의 화면을 표시한다.

영상표시장치에서는 표시패널의 법선으로부터의 각이 시야각으로 정의되는데, 영상표시장치의 종류에 따라 영상이 표시되는 시야각이 상하좌우 90도 이하로 제한되는 경우도 있다. 특히 액정표시장치의 경우 표시패널에 형성된 액정층을 통과한 빛을 이용하여 영상을 표시하는데, 시야각에 따라 액정층을 통과한 빛의 경로가 달라지므로 특정 시야각 이상에서는 원하는 영상과는 다른 영상이 표시되기도 한다.

이러한 시야각 제한은 일반적으로는 영상표시장치의 단점으로 작용하지만, 이를 적절히 이용하여 영상표시장치의 장점으로 활용할 수도 있다. 예를 들어 은행의 현금지급기의 화면 같은 특정용도에는, 시야각이 제한되어 사용자외의 주변인들 이 화면을 보지 못하도록 하는 것이 더 좋으므로, 오히려 시야각을 더 줄여서 사용하기도 한다.

한편 표시패널과 사용자 사이에 위치별로 장벽(barrier)을 구성하여, 시야각에 따라 장벽 사이로 보이는 화소를 달리 하는 영상표시장치도 소개된 바 있다. 이러한 영상표시장치에서는, 시야각에 따라 영상을 표시하는 화소가 달라지고 시야각에 따라 서로 다른 시역(viewing zone)을 형성한다. 즉, 서로 다른 시역에 기여하는 화소는 서로 다르며, 이들 화소로 서로 다른 영상신호를 표시하도록 함으로써 서로 다른 시역에서는 서로 다른 영상이 표시되도록 할 수 있다.

이러한 장벽 방식 영상표시장치는 3차원 표시(3-Dimension Display)에 활용되기도 하는데, 일반적인 3차원 영상(또는 입체영상)은 두 눈의 스테레오(stereo) 시각원리에 의한다.

두 눈의 시차, 다시 말해 약 65㎜ 정도 떨어져 존재하는 두 눈 사이의 간격에 의한 양안시차(binocular parallax)는 입체감을 느끼게 하는 중요한 요인으로, 좌우 눈이 각각 연관된 평면영상을 볼 경우에 뇌는 이들 서로 다른 두 영상을 융합하여 3차원 영상 본래의 깊이감과 실재감을 재생할 수 있다.

이러한 3차원 표시는 크게 스테레오스코픽(stereoscopic) 방식, 부피표현(volumetric) 방식, 홀로그래픽(holographic) 방식으로 구분되고, 스테레오스코픽 방식은 다시 안경식과 무안경식으로 구분된다.

무안경식 스테레오스코픽 방식 3차원 표시 방법 중, 좌/우안용 스테레오영상(stereo image)를 분리 표시하여 관찰자로 하여금 3차원의 입체감을 느끼게 하는 패럴랙스 베리어(parallax barrier) 방식 및 렌티큘러 방식이 각광받고 있다.

이러한 패럴랙스 베리어 방식 3차원 영상표시장치와 렌티큘러 방식 3차원 영상표시장치의 3차원 영상 구현원리를 간략하게 살펴보면, 좌/우안용 스테레오영상을 동시에 표시하는 표시패널과 사용자 사이에, 스트라이프(stripe) 형태의 슬릿(slit)과 베리어(barrier)를 배치하거나 다수의 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈를 배치하여 관찰자가 입체감을 느끼게 하는 방식인바, 이를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1 및 도2는 각각 일반적인 패럴랙스 베리어 방식 영상표시장치 및 일반적인 렌티큘러 방식 영상표시장치의 동작을 설명하기 위한 평면도이다. 편의상 도1 및 도2에서 동일한 부분은 동일 부호로 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 패럴랙스 베리어 방식 영상표시장치(10)는 좌우영상을 동시에 표시하는 표시패널(20)과 패럴랙스 베리어(30)로 이루어진다.

표시패널(20)에는 좌안용 영상을 표시하는 좌안 화소(L)와 우안용 영상을 표시하는 우안 화소(R)가 번갈아 정의되어 있고, 패럴랙스 베리어(30)는 표시패널(20)과 사용자(40) 사이에 배치된다. 패럴랙스 베리어(30)에는 좌/우안 화소(L,R)로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 통과시키는 슬릿(32)과 베리어(34)가 사용자(40)에 대해 세로방향을 향하는 스트라이프 형태로 반복 배열되어 있다.

이에 따라 표시패널(20)의 좌안 화소(L)에 표시되는 좌안 영상(IL)은 패럴랙스 베리어(30)의 슬릿(32)을 거쳐 사용자(40)의 좌안에 도달되고, 표시패널(20)의 우안 화소(R)에 표시되는 우안 영상(IR)은 패럴랙스 베리어(30)의 슬릿(32)을 거쳐 사용자(40)의 우안에 도달되는데, 이때 좌/우안 영상(IL,IR)에는 각각 인간이 감지 가능한 시차(視差)를 고려한 별개의 영상이 담겨 있고, 사용자(40)는 이 두 가지 영상을 결합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

한편, 도2에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 방식 영상표시장치(15)는 좌우영상을 동시에 표시하는 표시패널(20)과 렌티큘러 어레이(50)로 이루어진다.

표시패널(20)에는 좌안용 영상을 표시하는 좌안 화소(L)와 우안용 영상을 표시하는 우안 화소(R)가 번갈아 정의되어 있고, 렌티큘러 어레이(50)는 표시패널(20)과 사용자(40) 사이에 배치된다. 렌티큘러 어레이(50)에는 좌/우안 화소(L,R)로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 굴절시키는 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈(52) 다수가 사용자(40)에 대해 세로방향을 향하는 스트라이프 형태로 연속적으로 배열되어 있다.

이에 따라 표시패널(20)의 좌안 화소(L)에 표시되는 좌안 영상(IL)은 렌티큘러 어레이(50)의 렌티큘러 렌즈(52)를 거쳐 사용자(40)의 좌안에 도달되고, 표시패널(20)의 우안 화소(R)에 표시되는 우안 영상(IR)은 렌티큘러 어레이(50)의 렌티큘러 렌즈(52)를 거쳐 사용자(40)의 우안에 도달되는데, 이때 좌/우안 영상(IL,IR)에는 각각 인간이 감지 가능한 시차(視差)를 고려한 별개의 영상 정보가 담겨 있고, 사용자(40)는 이 두 가지 영상을 결합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

이 경우에도 좌우안의 간격(E)을 고려하여 좌/우안 화소(L,R)의 폭(P)과 렌티큘러 렌즈(52)의 폭 및 구면반경을 설계함으로써 렌티큘러 방식 영상표시장치와 3차원 영상을 구현할 수 있다.

이처럼 상기 도 1과 도 2를 통해 설명한 3차원 영상 생성방식은 좌안 및 우안에 각각 입력되는 서로 다른 2개의 영상에 대한 시역 분리를 통해 3 차원 영상을 구현한 것이며, 이에 상기 좌안 및 우안에 입력되는 좌안 영상과 우안 영상의 시역의 범위, 즉 휘도 분포는 도 3의 그래프와 같이 설정된다.

도 3을 보면, 영상디스플레이 장치에 의해 서로 다른 2개의 영상의 시역이 분리되어 각각 좌안 및 우안으로 입력되는 영상의 휘도 분포를 나타내고 있는 바, 좌안 영상의 휘도 분포 거리(d)와 우안 영상의 휘도 분포 거리(d)가 모두 동일한 분포 거리(d)를 가지며 우안 영상(IR)와 좌안 영상(IL)의 휘도가 사람의 양안 위치에서 각각 최대 휘도값(V1)을 가지도록 설정된다. 이때 상기 휘도 분포 거리(d)는 시역의 수평 범위와 같은 의미이다.

이는 3차원 영상을 시청하는 사람의 좌안과 우안이 각각 좌안 영상과 우안 영상의 휘도가 상기 최대 휘도값(V1)의 나타내는 곳에 위치하게 될 경우 상기 좌안 영상과 우안 영상을 가장 선명하게 볼 수 있음을 뜻하며, 다시 말해 각각의 시역은 그 시역의 중앙부에서 가장 선명하고 밝은 영상을 제공하게 되는 것을 뜻한다.

그리고 상기 좌안영상과 우안영상이 겹치는 영상중첩영역(d_R-L)은 시역의 중첩 영역으로 좌안 영상 및 우안영상이 중첩되어 모두 인식되는 부분이며, 그 중첩 영역이 크지 않아 사람의 좌안과 우안이 각각 상기 좌안 영상과 우안 영상의 휘도가 상기 최대 휘도값(V1)의 나타내는 시역의 중앙부에 위치하게 될 경우 상기 영상중첩영역(d_R-L)은 좌안 및 우안의 시청 방향에 있지 않기 때문에 인식되지 않는다.

그러나 도 4의 영상 휘도 분포 그래프를 보면, 좌안 영상(IL) 및 우안 영상(IR)이 각각 (d1)의 휘도 분포 거리를 가지고 시역이 생성된 경우로서, 우안 영상의 휘도 분포 영역에 좌안 영상의 휘도가 (d_RL)만큼 분포되어 있고 마찬가지로 좌안 영상의 휘도 분포 영역에 우안 영상의 휘도가 (d_RL)만큼 분포되어 있는데 이는 곧 우안 영상의 시역과 좌안 영상의 시역이 상기 (d_RL)만큼 중첩되어 있음을 뜻한다.

따라서 우안 영상의 시역과 좌안 영상의 시역이 중첩되는 영역이 커질 경우 도 4에서와 같이 우안의 시청 방향에서 좌안 영상이 인식되고 좌안의 시청 방향에서 우안의 영상이 인식되어 결국 시청자는 좌안을 통해 우안 영상을 보게 되고 또한 우안을 통해 좌안 영상을 보게 되어 3 차원 영상이 아닌 혼란스런 영상을 시청하게 된다.

이러한 문제점은 2개의 서로 다른 영상으로 3차원 영상을 생성하는 디스플레이 장치에 국한되는 것은 아니며, 특히 3개 이상의 서로 다른 영상으로 3차원 영상을 제공하는 멀티뷰(Multi-view) 디스플레이 장치의 경우 각 영상의 시역별 휘도 분포의 중요성이 더욱 부각되고 있다.

이에 본 발명은 2개 이상의 서로 다른 영상으로 3차원 영상을 제공하는 영상 디스플레이 장치에서 좌안 및 우안에 대응되는 바람직한 시역의 생성 방법, 즉 좌 안 및 우안에 서로 중첩되지 않는 영상을 제공하여 정상적인 3 차원 영상을 시청할 수 있도록 시역을 생성하는 영상 디스플레이 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

시역생성부를 통해 서로 다른 3개 이상의 영상에 각각 대응되는 다수개의 시역을 생성함에 있어서,

상기 생성되는 각 시역의 수평 영상 가시 범위를 D 라 하고, 사람의 양안 간격을 E라 하고, 상기 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리를 VD라 할 때, VD < D < E 의 조건을 만족하는 다수의 시역을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법을 제공한다.

상기 다수개의 시역은 각각 수평방향으로 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 양안 간격 E는 65mm인 것을 특징으로 한다.

상기 시역생성부는 패럴랙스 베리어 또는 렌티큘러 어레이인 것을 특징으로 한다.

상기 각 시역의 수평 영상 가시 범위는 모두 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리는 모두 동일한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 영상 디스플레이 방법을 설명하기 위한 휘도 분포 그 래프로서, 패럴랙스 배리어 또는 렌티큘러 어레이 등의 시역생성부를 구비한 영상 디스플레이 장치의 디스플레이 패널에 표시되는 다수개의 영상에 대응되어 생성된 각각의 시역이 가지는 영상 휘도 분포를 나타내었다.

여기서 상기 각 휘도 분포 곡선(I1~I4)은 각각 서로 다른 제1 내지 제4영상에 대응되는 제1내지 제4시역에서 표시되는 해당 영상에 대한 휘도 분포를 나타내며, 휘도가 높을수록 해당 시역에서 표시되는 영상이 더욱 선명하고 밝게 보이는 것을 의미한다.

또한 각각의 시역에 의해 생성된 휘도 분포 곡선(I1~I4)의 휘도 분포 범위(D)는 각각의 시역이 가지는 수평 영상 가시 범위라고 할 수 있으며, 일 시역의 중앙부에서 영상이 가장 밝아 선명하게 보이며 또한 상기 일 시역의 좌/우측단부로 이동할수록 그 영상이 어둡게 표시되는 것을 의미한다. 이때 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 각각의 시역이 가지는 수평 영상 가시 범위는 모두 동일하게 나타나는 것이 바람직하다.

아울러 다수의 영상에 대응되는 시역 중 인접한 시역간 이격거리(VD) 역시 모두 동일하도록 다수의 시역이 생성되는 것이 바람직하다.

그래프의 도시에 의하면, 양안 거리가 (E)인 시청자의 우안에는 제1시역에 표시되는 제1영상이 입력되고 좌안에는 제3시역에 의해 표시되는 제3영상이 입력되어, 시청자는 상기 제1영상과 제3영상에 의해 생성된 3 차원 영상을 시청하는 것으로 도시되어 있다.

이때 상기 시청자가 고품위의 3 차원 영상을 시청하기 위해서는 상기 영상 디스플레이 장치에 의해 다음과 같은 조건을 만족하여야 한다.

상기 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 각 시역에서 표시되는 영상의 휘도 분포 범위, 다시 말해 시역의 수평 영상 가시 범위를 D 라 하고, 사람의 양안 간격을 E라 하고, 상기 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리를 VD라 할 때,

VD < D < E

의 조건을 만족하여야 한다.

이는 서로 다른 2개 이상의 영상에 대응되는 2개 이상의 시역을 생성하는 영상 디스플레이 장치에 적용되는 필수 조건이며, 상기 조건이 만족되지 못할 경우 시청자는 3 차원 영상을 시청할 수 없다.

예를 들어, 상기 조건에서 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 각 시역의 수평 영상 가시 범위(D)가 사람의 양안 간격(E)보다 커질 경우 시청자의 우안에 좌안 영상이 보일 가능성이 크고 또한 시청자의 좌안에 우안 영상이 보일 가능성이 높아지게 된다.

또 다른 예로는, 상기 인접한 시역간 이격 거리(VD)가 상기 수평 영상 가시 범위(D) 또는 사람의 양안 간격(E)보다 커질 경우에는 시청자의 양안 중 적어도 하나 이상의 눈은 최고 휘도의 영상을 시청하지 못하여 밝고 선명한 영상과 어둡고 흐린 영상이 만든 3차원 영상을 시청하게 된다.

따라서 상기 제시한 바와 같은 조건을 충적하도록 영상을 디스플레이하여야만 시청자는 3차원 영상을 시청할 수 있음과 더불어 상기 조건 내에서 최적 품질의 3차원 영상을 제공받을 수 있다.

상기와 같이 설명한 본 발명의 영상 디스플레이 방법은, 다수의 영상에 대응되는 시역을 생성하는 무안경 방식 영상 디스플레이 장치에서 구현하여야 될 필수 조건의 디스플레이 방법으로서, 상기 조건에 따른 영상 디스플레이를 수행할 경우 3 차원 영상의 제공은 물론이고 고품위의 3 차원 영상을 제공할 수 있는 정점이 있다.

Claims (6)

1. 시역생성부를 통해 3차원 영상 시청을 위한 서로 다른 3개 이상의 영상에 각각 대응되는 다수개의 시역을 생성하는 영상 디스플레이 장치의 영상 디스플레이 방법으로,

   상기 영상 디스플레이 장치에 의해 생성되는 각 시역의 수평 영상 가시 범위를 D 라 하고, 사람의 양안 간격을 E라 하고, 상기 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리를 VD라 할 때,

   미리 정해진 시청거리에서, VD < D < E 의 조건을 만족하는 다수의 시역을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법
2. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 다수개의 시역은 각각 수평방향으로 생성되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법
3. 청구항 제1항에 있어서,

   상기 양안 간격 E는 65mm인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법
4. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 시역생성부는 패럴랙스 베리어 또는 렌티큘러 어레이인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법
5. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 각 시역의 수평 영상 가시 범위는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법
6. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 다수개의 시역중 서로 인접한 시역의 이격 거리는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법

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