KR101688298B1 - 입체 영상 관찰 디바이스, 투과율 제어 방법 및 기록 매체 - Google Patents

입체 영상 관찰 디바이스, 투과율 제어 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 입체 영상 관찰 디바이스(200)에 있어서, 광학 투과형 HMD(208)는 가상적인 3차원 공간에 있어서의 3차원 이미지를 실공간 중에 투영했을 경우에 관찰되는 영상을 제시한다. 투과율 변경부는 광학 투과형 HMD(208)를 투과하는 광의 투과율을 변경한다. 셔터 제어부(220)는 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 설정한다.

Description

입체 영상 관찰 디바이스, 투과율 제어 방법 및 기록 매체{3D VIDEO OBSERVATION DEVICE, TRANSMITTANCE CONTROL METHOD AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 입체 영상 관찰 디바이스 및 그 입체 영상 관찰 디바이스에서 실행되는 투과율 제어 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 입체 영상을 제시하기 위한 기술 개발이 진행되어, 깊이를 가진 입체 영상을 제시하는 것이 가능한 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display; 이하 「HMD」라고 기재함)가 보급되고 있다. 이러한 HMD 중에는, 홀로그래픽 소자나 하프 미러 등을 사용하여 입체 영상을 유저에게 제시하면서, 또한 유저가 HMD 외부의 모습을, 투과시키는 형식으로 볼 수 있는 광학 투과형 HMD도 개발되어 있다.
또한 텔레비전 모니터의 고성능화가 진행되어, 깊이를 가진 입체 영상을 제시하는 것이 가능한 3차원 모니터가 보급되고 있다. 종래, 2차원의 영상을 표시하던 모니터와는 달리, 3차원 모니터가 제시하는 영상은 전후 방향으로 깊이를 가진 입체적인 영상으로 된다. 이러한 3차원 모니터를 실현하는 기술에는 다양한 방식이 있지만, 일례로서는 좌안용 시차 화상과 우안용 시차 화상을 교대로 시분할로 표시하는 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터를 들 수 있다. 유저는, 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터의 표시와 동기하여 개폐되는 셔터를 구비하는 셔터 안경을 통하여 영상을 관찰함으로써, 입체적인 영상을 관찰할 수 있다.
본 출원의 발명자는, 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터를 관찰하기 위한 광학 셔터를 광학 투과형 HMD에 구비함으로써, 3차원 모니터와 HMD의 양쪽으로 입체 영상을 제시시킬 가능성에 대하여 인식하기에 이르렀다. 또한 3차원 모니터를 관찰하지 않을 때도 광학 셔터를 이용함으로써 광학 투과형 HMD에 입사되는 외광의 양을 조정하여 HMD의 영상의 시인성을 향상시키는 가능성에 대해서도 인식하기에 이르렀다.
광학 셔터를 이용하여 광학 투과형 HMD에 입사되는 외광의 양을 조정하는 경우, 유저가 HMD 외부의 모습을, 투과하는 형식으로 보고 있는 상태에서 갑자기 외광이 차단되면, 유저에게 있어서는 갑자기 외계의 모습이 보이지 않게 되어, 유저에게 곤혹감을 줄 수도 있다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 광의 투과율을 변경 가능한 광학 투과형 HMD에 있어서의 유용성을 향상시키는 기술을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 실시 형태는 입체 영상 관찰 디바이스이다. 이 입체 영상 관찰 디바이스는, 가상적인 3차원 공간에 있어서의 3차원 이미지를 실공간(室空間) 중에 투영했을 경우에 관찰되는 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD와, 상기 광학 투과형 HMD를 투과하는 광의 투과율을 변경하는 투과율 변경부와, 상기 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 설정하는 셔터 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 형태는 투과율 제어 방법이다. 이 방법은, 가상적인 3차원 공간에 있어서의 3차원 이미지를 실공간 중에 투영했을 경우에 관찰되는 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD의 위치 좌표의 변화를 취득하는 스텝과, 취득한 위치 좌표의 변화를 바탕으로 하여, 상기 광학 투과형 HMD에 구비된 투과율 변경부를 제어하여, 당해 광학 투과형 HMD에 투과하는 광의 투과율의 하한값을 설정하는 스텝을 프로세서에 실행시킨다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는, 상술한 방법의 각 스텝을 컴퓨터에 실현시키는 프로그램이다.
이 프로그램은 비디오나 오디오의 디코더 등의 하드웨어 자원의 기본적인 제어를 행하기 위하여 기기에 내장되는 펌웨어의 일부로서 제공되어도 된다. 이 펌웨어는, 예를 들어 기기 내의 ROM(Read Only Memory)이나 플래시 메모리 등의 반도체 메모리에 저장된다. 이 펌웨어를 제공하기 위하여, 또는 펌웨어의 일부를 업데이트하기 위하여, 이 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공되어도 되며, 또한 이 프로그램이 통신 회선으로 전송되어도 된다.
또한 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템, 컴퓨터 프로그램, 데이터 구조, 기록 매체 등의 사이에서 변환한 것도 또한 본 발명의 형태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 광의 투과율을 변경 가능한 광학 투과형 HMD에 있어서의 유용성을 향상시키는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스의 외관의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 따른 영상 제시 시스템의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 투과율의 하한값과 투과율의 설정 허가 범위의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 통지 정보 생성부가 생성하는 메시지의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스의 상태 천이도이다.
도 7은 실시 형태에 따른 통지 정보 생성부가 생성하는 메시지의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스에 의한 투과율 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 실시 형태에 따른 영상 제시 시스템의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 1은, 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 외관의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 입체 영상을 제시하는 제시부(202), 제1 촬상 소자(204) 및 다양한 모듈을 수납하는 하우징(206)을 포함한다. 또한 도시하지는 않지만, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 음성을 출력하기 위한 이어폰을 구비하고 있다.
제시부(202)는 유저의 눈에 입체 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD와, 광학 투과형 HMD를 투과하는 외계의 광의 투과율을 변경하는 투과율 변경부를 포함한다. 투과율 변경부는 광의 투과율을, 0％와 100％를 전환함으로써 셔터로서도 기능한다. 투과율 변경부는, 예를 들어 액정 셔터나 ECD(electrochromic display) 등의 기지의 기술을 사용하여 실현할 수 있다. 제1 촬상 소자(204)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착하는 유저의 시야를 포함하는 영역에 있는 피사체를 촬상한다. 이 때문에, 제1 촬상 소자(204)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 유저가 장착했을 때, 유저의 미간 근방에 배치되도록 설치되어 있다. 제1 촬상 소자(204)는, 예를 들어 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 기지의 고체 촬상 소자를 사용하여 실현할 수 있다.
하우징(206)은 안경형 입체 영상 관찰 디바이스(200)에 있어서의 프레임의 역할을 함과 아울러, 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 이용하는 다양한 모듈(도시 생략)을 수납한다. 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 이용하는 모듈이란, 광학 투과형 HMD를 실현하기 위한 홀로그램 도광판을 포함하는 광학 엔진, 투과율 변경부를 구동하기 위한 드라이버나 동기 신호 수신부, 그 외의 Wi-Fi(등록 상표) 모듈 등의 통신 모듈, 전자 컴퍼스, 가속도 센서, 기울기 센서, GPS(Global Positioning System) 센서, 3G(3rd. Generation) 모듈 및 조도 센서 등이다. 이 모듈은 예시이며, 또한 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 이들 모듈을 반드시 전부 탑재할 필요는 없다. 어떠한 모듈을 탑재할지는, 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 상정하는 이용 씬에 따라 결정하면 된다.
도 1은, 안경형 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 예시하는 도면이다. 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 형상은 이 밖에도 모자형, 유저의 머리부를 일주하여 고정되는 벨트형, 유저의 머리부 전체를 덮는 헬멧형 등 다양한 변형예가 생각되지만, 어떠한 형상의 입체 영상 관찰 디바이스(200)도 본 발명의 실시 형태에 포함되는 것은 당업자라면 용이하게 이해될 것이다.
도 2는, 실시 형태에 따른 영상 제시 시스템(100)의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 실시 형태에 따른 영상 제시 시스템(100)은 입체 영상 관찰 디바이스(200), 3차원 모니터(300), 제2 촬상 소자(302) 및 정보 처리 장치(400)를 포함한다.
3차원 모니터(300)는 프레임 시퀀셜 방식으로 입체 영상을 표시한다. 인간의 좌우의 눈은 6㎝ 정도 떨어져 있기 때문에, 좌안으로부터 보이는 영상과 우안으로부터 보이는 영상에는 시차가 발생한다. 인간의 뇌는 좌우의 눈으로 지각한 시차 화상을, 깊이를 인식하기 위한 하나의 정보로서 이용하고 있다고 한다. 그 때문에, 좌안으로 지각되는 시차 화상과 우안으로 지각되는 시차 화상을 각각의 눈에 투영하면, 인간에게는 깊이를 가진 영상으로서 인식된다. 3차원 모니터(300)는 좌안용 시차 화상과 우안용 시차 화상을 교대로 시분할로 표시한다. 3차원 모니터(300)는 액정 TV나 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 모니터 등의, 기지의 제시 디바이스를 사용하여 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이 투과율 변경부는 광의 투과율이 가변인 디바이스이며, 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착하는 유저의 눈에 도달하는 외광의 양을 변경한다. 이하 본 명세서에서는, 투과율 변경부로서 액정 셔터(210)를 채용하는 것을 전제로 하여 설명하지만, 투과율 변경부는 액정 셔터에 한정되지 않으며, 광의 투과율이 가변이면 다른 기술로 대체할 수 있음은 당업자에게는 이해되는 바이다.
액정 셔터(210)는 3차원 모니터(300)의 시차 화상의 전환과 동기하여 좌우의 셔터를 개폐한다. 보다 구체적으로는, 3차원 모니터(300)가 좌안용 시차 화상을 표시하고 있을 때는, 우안용 셔터를 폐쇄함과 아울러 좌안용 셔터를 열어, 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착하는 유저에게 좌안용 시차 화상을 제시한다. 반대로 3차원 모니터(300)가 우안용 시차 화상을 표시하고 있을 때는, 좌안용 셔터를 폐쇄함과 아울러 우안용의 셔터를 열어, 유저에게 우안용 시차 화상을 제시한다.
이것을 실현하기 위하여, 동기 신호 수신부(212)는 셔터 전환을 위한 동기 신호를 수신한다. 동기 신호는, 3차원 모니터(300) 또는 정보 처리 장치(400)에 설치된, 도시 생략된 신호 송신부로부터, 예를 들어 적외광 등을 사용하여 무선으로 전달된다. 셔터 제어부(220)는 동기 신호 수신부(212)가 수신한 동기 신호에 따라 액정 셔터(210)의 개폐를 제어한다.
상술한 바와 같이 제시부(202)는 유저의 눈에 입체 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD(208)와, 광학 투과형 HMD(208)를 투과하는 외계의 광의 투과율을 변경하는 액정 셔터(210)를 포함한다.
영상 취득부(226)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착한 유저에게 제시하기 위한 가상적인 3차원 이미지를 취득한다. 영상 취득부(226)는 도시 생략된 통신 모듈을 통하여 외부로부터 영상을 취득해도 되고, 3차원 렌더링 기술을 사용하여 영상을 생성하는 것에 의하여 취득해도 된다. 여기서 영상 취득부(226)가, 예를 들어 영화나 게임 등의 음성을 포함하는 콘텐츠를 취득하는 경우, 음성 취득부(222)가 그 음성을 취득한다. 음성 취득부(222)가 취득한 음성은 음성 출력부(216)에서 재생된다. 음성 출력부(216)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)에 구비된 이어폰(도시 생략) 등을 사용하여 실현할 수 있다.
광학 투과형 HMD(208)는, 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착한 유저에게 영상 취득부(226)가 취득한 3차원 이미지를 실공간 중에 중첩시켜 투영한 영상을 제시한다. 도 3은, 실시 형태에 따른 광학 투과형 HMD(208)의 제시부(202)에 제시되는 영상의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 예에서는, 실재하는 도로(254) 상에 여성 인물(250)과 남성 인물(252)이 실제로 존재하고 있다. 제1 촬상 소자(204)가 촬상한 여성 인물(250)과 남성 인물(252)의 영상은 영상 취득부(226) 중의, 도시 생략된 인물 인식 엔진으로 해석된다. 인물의 특정이 성공하면, 영상 취득부(226)는 여성 인물(250)과 남성 인물(252)에 각각 말풍선형 영상(256 및 258)을 중첩시켜, 인물의 얼굴 사진과 이름을 표시한다. 또한 인물 인식 엔진은 기계 학습 방법 등 기지의 방법을 사용하여 실현하면 된다.
영상 취득부(226)는 도시 생략된 GPS 센서로부터 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착한 유저의 존재 위치 및 진행 방향을 취득하고, 그 방향에 있는 주된 시설 등을 표시해도 된다. 도 3에 도시하는 예에서는, 유저의 진행 방향에 존재하는 역의 이름을 표시하는 텔롭이 화살표형 인디케이터(260)와 함께 실공간의 영상 상에 중첩되어 표시되어 있다. 또한 유저의 현재 위치로부터 목적지에 이르기까지의 간략화된 지도(262)도 실공간의 영상 상에 중첩되어 표시되어 있다. 그 외에도 도시 생략된 3G 모듈을 통하여 휴대 전화 통신망으로부터 메일을 수신한 것을 나타내는 메일 수신 텔롭(264)이나, 현재의 외광의 투과율(후술함)을 나타내는 인디케이터(266)도 표시되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이 광학 투과형 HMD(208)의 제시부(202)는 실공간의 영상 상에 가상의 영상을 중첩시켜 표시한다. 따라서 예를 들어 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 낮에 야외에서 사용하는 경우와, 야간이나 건물의 내부에서 사용하는 경우는, 환경광의 밝기가 크게 상이하다. 이와 같이 실공간의 영상 상에 중첩시켜 표시하는 가상의 영상의 시인성을 향상시키기 위하여, 예를 들어 환경광의 밝기 등의 물리량에 따라, 제시부(202)를 투과하는 외광의 양을 조정하는 것이 바람직하다.
따라서 액정 셔터(210)는 셔터 제어부(220)의 제어 하에서, 광학 투과형 HMD(208)에 투과하는 외광의 투과율을 변경한다. 여기서 「투과율」이란, 액정 셔터(210)를 투과하는 광의 비율이며, 액정 셔터(210)에 침입하기 전의 광량을 100으로 했을 때의, 액정 셔터(210)를 투과한 후의 광량을 백분율로 나타낸 값이다.
여기서 광학 투과형 HMD(208)의 제시부(202)에 제시되는 영상이, 예를 들어 영화의 영상과 같이 외계의 영상을 포함하지 않는 영상이면, 투과율을 낮게 설정할수록, 즉 외광을 통과시키기 어려운 설정으로 할수록 영상의 시인성이 높아진다. 한편, 통상의 거치형 텔레비전 모니터를 사용하는 경우와는 달리, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 유저의 머리부에 장착한 형태로 사용되기 때문에, 유저는 영상을 관찰하면서 자유로이 돌아다닐 수 있다. 따라서 외광을 전혀 통과시키지 않는 설정에서는, 유저는 자유로이 돌아다니는 것이 곤란해져 유용성이 손상된다. 따라서 셔터 제어부(220)는, 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값도 설정한다. 여기서 셔터 제어부(220)가 설정하는 「투과율의 하한값」이란, 액정 셔터(210)에 허가되는 투과율의 설정 범위의 하한값이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 투과율의 하한값과 투과율의 설정 허가 범위의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4의 (a)는 투과율의 하한값이 20％인 경우의 투과율의 설정 허가 범위를 나타내는 도면이며, 도 4의 (b)는 투과율의 하한값이 50％인 경우의 투과율의 설정 허가 범위를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 셔터 제어부(220)가 투과율의 하한값을 20％로 설정했을 경우, 액정 셔터(210)는 20％에서 100％의 범위이면 투과율을 변경 가능하지만, 투과율의 하한값인 20％를 하회하는 설정은 금지된다. 도 4의 (a)에 있어서, 투과율의 설정이 금지되는 범위는 사선으로 나타나 있다. 투과율의 하한값이 20％로 설정되었을 경우, 적어도 외광의 20％는 액정 셔터(210)를 투과하여 제시부(202)에 도달하므로, 외광이 비투과로 되는 상태는 방지된다. 이와 같이 셔터 제어부(220)가 투과율의 하한값을 설정함으로써, 제시부(202)에 제시되는 영상의 시인성과, 외계 영상의 제공에 의한 유용성의 향상의 균형을 제어할 수 있다. 이하, 본 명세서에 있어서 「투과율의 하한값」을 「하한 투과율 Td」라고 기재하는 경우도 있다.
도 2의 설명으로 되돌아간다. 셔터 제어부(220)는 검출부(214)가 검출하는 물리량에 기초하여 투과율의 하한값을 설정한다. 이 때문에, 검출부(214)는 조도 검출부(230), 움직임 검출부(232), 근접도 검출부(234), 및 이들을 통괄적으로 제어하는 검출 제어부(228)를 포함한다.
조도 검출부(230)는 입체 영상 관찰 디바이스(200) 주위의 조도를 검출한다. 셔터 제어부(220)는 조도 검출부(230)가 검출한 조도를 바탕으로 하여, 광의 투과율의 하한값을 변경한다. 구체적으로는, 셔터 제어부(220)는 조도 검출부(230)가 취득한 조도가 높은 경우에는, 낮은 경우보다도 투과율의 하한값을 작게 설정한다. 도 4에 나타내는 예에서는, 도 4의 (a)가, 조도가 높은 경우의 투과율의 설정 허가 범위이며, 도 4의 (b)가, 조도가 낮은 경우의 투과율의 설정 허가 범위이다. 이것에 의하여, 예를 들어 유저가 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 낮에 야외에서 사용할 때는 투과율을 낮게 설정하는 것이 허가된다. 낮에 야외는 환경광의 밝기가 크기 때문에, 투과율이 낮게 설정되었다고 하더라도 유저는 외계의 모습을 충분히 관찰할 수 있기 때문이다. 반대로 야간이나 건물의 내부는 환경광의 밝기가 작기 때문에, 투과율의 하한값을 높게 설정함으로써 유저의 눈에 도달하는 외계의 광량을 담보한다.
상술한 바와 같이 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 유저의 머리부에 장착한 형태로 사용되기 때문에, 유저는 자유로이 돌아다닐 수 있다. 유저가 이동 중에 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 사용할 때는 주위의 환경이 항상 변화하기 때문에, 유저는 외계의 모습을 관찰할 수 있는 것이 바람직하다. 한편, 가정 내 등에 있어서 정지 상태에서 영화 등의 콘텐츠를 시청하는 경우에는, 유저는 외계의 영상을 완전히 차단하는 것을 원하는 경우도 있다. 이와 같이 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 이동 상태에 따라, 설정 가능한 투과율의 범위를 변경하는 것이 바람직하다.
따라서 움직임 검출부(232)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 속도나 가속도 등, 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 위치 좌표의 변화에 관한 정보를 취득한다. 셔터 제어부(220)는 움직임 검출부(232)가 취득한 위치 좌표의 변화를 바탕으로 하여, 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 변경한다. 보다 구체적으로는, 셔터 제어부(220)는 움직임 검출부(232)가 취득한 위치 좌표의 변화가 작은 경우에는, 변화율이 큰 경우보다도 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 작게 설정한다. 도 4에 나타내는 예에서는, 도 4의 (a)가, 위치 좌표의 변화가 작은 경우에 있어서의 투과율의 설정 허가 범위이며, 도 4의 (b)가, 위치 좌표의 변화가 큰 경우의 투과율에 있어서의 설정 허가 범위이다.
이것에 의하여, 예를 들어 유저가 고속으로 이동하고 있을 때나 가속도가 매우 클 때 등에, 유저가 외계의 모습을 확인할 수 있는 상태를 유지하는 것이 가능해진다. 또한 셔터 제어부(220)는 조도 검출부(230)가 검출한 조도에 기초하는 투과율의 하한값 설정의 제어와, 움직임 검출부(232)가 검출한 위치 좌표의 변화에 기초하는 투과율의 하한값 설정의 제어를 동시에 행해도 된다. 예를 들어 유저가 동일한 속도로 이동하고 있는 경우에도, 그때의 환경광의 조도가 높은 경우에는, 낮은 경우보다도 셔터 제어부(220)는 투과율의 하한값을 작게 설정한다. 이것에 의하여, 환경광의 조도와 유저의 이동 속도의 양쪽을 고려한 투과율의 하한값 설정을 실현할 수 있다.
또한 셔터 제어부(220)는 투과율의 하한값 설정의 제어에 사용하는 물리량에 우선 순위를 매겨도 된다. 예를 들어 셔터 제어부(220)는 환경광의 조도의 정보보다도 유저의 이동 속도의 정보를 우선하여 투과율의 하한값을 설정한다. 구체적으로는, 환경광의 조도가 낮은 경우에도, 유저가 정지하고 있는 경우에는 셔터 제어부(220)는 투과율의 하한값을 0％로 설정한다. 이것에 의하여, 예를 들어 유저가 가정 내에서 조명을 끄고 또한 외광을 차단하여, 영화 등의 콘텐츠를 즐기는 것이 가능해진다.
검출부(214) 내의 근접도 검출부(234)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)와 주위의 물체나 인물 사이의 거리를 측정한다. 셔터 제어부(220)는, 근접도 검출부(234)가 측정한 주위의 것과의 거리가 소정의 거리 이하로 되었을 경우, 투과율의 하한값을 상승시킨다. 여기서 「소정의 거리」란, 셔터 제어부(220)가 투과율의 하한값을 강제적으로 상승시킬지 여부를 판단하기 위한 기준 거리이며, 상정되는 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 이용 씬에 따라 실험에 의하여 정하면 되는데, 예를 들어 2m이다. 이것에 의하여, 예를 들어 입체 영상 관찰 디바이스(200)에서 재생되는 콘텐츠에 집중하고 있는 유저에 대하여, 물체가 접근하고 있는 것을 알아차리게 할 수 있다. 따라서 「소정의 거리」는, 움직임 검출부(232)가 검출한 위치 좌표의 변화에 따라 변경해도 된다. 구체적으로는, 유저의 이동 속도가 빠른 경우에는, 느린 경우보다도 「소정의 거리」의 거리를 길게 설정해도 된다.
이상 설명한 바와 같이 셔터 제어부(220)는 검출부(214)가 검출하는 물리량에 기초하여 투과율의 하한값을 자동으로 설정한다. 이 때문에, 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 이용하는 유저가 의도하지 않은 사이, 투과율의 하한값이 크게 변경되는 경우도 있을 수 있다. 이 결과, 액정 셔터(210)에 실제로 설정되는 투과율도 크게 변경되는 일도 일어날 수 있다. 예를 들어 액정 셔터(210)에서 설정되는 투과율이 20％에서 60％로 변경되면, 유저의 눈에 도달하는 광의 양이 3배로 증가하기 때문에, 유저에게 위화감을 주는 경우도 있다. 반대로 액정 셔터(210)에서 설정되는 투과율이 60％에서 20％로 변경되면, 외계의 시인성이 저하될지도 모른다.
따라서 통지 정보 생성부(224)는, 셔터 제어부에 의하여 액정 셔터(210)에 허가되는 변경 가능한 광의 투과율이 소정량 이상 변경되는 경우, 실제로 투과율의 설정이 변경되기에 앞서, 투과율이 변경된다는 취지를 나타내는 메시지를 생성하여 광학 투과형 HMD(208)에 제시시킨다. 여기서 「투과율의 소정량」이란, 통지 정보 생성부(224)가 유저에게 알아차리게 하는 메시지를 생성할지 여부를 결정하는 데 사용되는, 투과율의 기준 변경량이다. 「투과율의 소정량」은 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 상정되는 이용 씬을 고려하여, 실험에 의하여 정하면 된다.
도 5는, 실시 형태에 따른 통지 정보 생성부(224)가 생성하는 메시지의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이 유저에게 알아차리기 쉽게 하기 위하여, 유저가 실제로 관찰하고 있는 경치에 정보가 중첩되어 표시된다. 이것에 의하여, 유저는 투과율이 변경되는 것에 대한 마음의 준비를 할 수 있어, 유저가 받게되는, 예상 외의 놀람을 저감시킬 수 있다. 또한 통지 정보 생성부(224)는 투과율이 변경된다는 취지를 나타내는 메시지로서, 광학 투과형 HMD(208)에 제시시키는 영상을 대신하여, 또는 영상 외에 음성 정보를 생성해도 된다. 이 경우, 통지 정보 생성부(224)가 생성한 음성은 음성 취득부(222)를 통하여 음성 출력부(216)에서 재생된다.
이상 설명한 바와 같이 셔터 제어부(220)는 검출부(214)가 검출하는 물리량에 기초하여 투과율의 하한값을 자동으로 설정하지만, 유저에 따라서는 셔터 제어부(220)에 의한 투과율의 하한값 제어를 정지시키는 것을 원하는 경우도 있을 수 있다. 예를 들어 어트랙션의 회장이나 어뮤즈먼트 센터 등에 있어서 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 사용하는 경우이다.
따라서 전환부(218)는, 셔터 제어부(220)에 의한 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값 제어의 가부를 설정한다. 전환부(218)에 의하여, 셔터 제어부(220)에 의한 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값 제어가 금지되면, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 외광의 투과율이 0％, 즉 비투과 상태가 허가되게 된다.
전환부(218)는 입체 영상 관찰 디바이스(200)에 설치된 하드웨어 스위치(도시 생략)를 사용하여 실현할 수 있다. 또는 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 동작을 통괄적으로 제어하는 기본 소프트웨어의 제어 하에서, 소프트웨어 스위치를 사용하여 실현해도 된다. 어느 것으로 해도 전환부(218)의 설정에 의하여, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 비투과 허가 상태와 비투과 금지 상태의 두 가지 상태를 천이하게 된다.
도 6은, 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 상태 천이도이다. 도 6에 도시한 바와 같이 전환부(218)가, 셔터 제어부(220)에 의한 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값 제어를 허가하는 경우, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 비투과 허가 상태 ST1로 된다. 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 비투과 허가 상태 ST1에 있을 때, 전환부(218)가, 셔터 제어부(220)에 의한 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값 제어 금지측으로 전환되면, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 비투과 금지 상태 ST2로 천이한다. 또한 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 비투과 금지 상태 ST2에 있을 때, 전환부(218)가, 셔터 제어부(220)에 의한 액정 셔터(210)가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값 제어를 다시 허가하면, 입체 영상 관찰 디바이스(200)는 비투과 허가 상태 ST1로 천이한다.
상술한 바와 같이 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 비투과 허가 상태 ST1에 있을 때는, 액정 셔터(210)에 의하여 외광이 완전히 차단되는 경우도 일어날 수 있다. 따라서 통지 정보 생성부(224)는, 전환부(218)에 의하여 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 상태가 변경될 때는, 그 취지를 사전에 유저에게 통지하는 메시지를 생성하여 광학 투과형 HMD(208)에 표시시킨다. 셔터 제어부(220)는, 통지 정보 생성부(224)가 생성한 메시지가 광학 투과형 HMD(208)에 표시된 후에, 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 상태에 따른 투과율의 하한값 제어를 실행한다.
도 7은, 실시 형태에 따른 통지 정보 생성부(224)가 생성하는 메시지의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 경우와 마찬가지로 유저에게 확실히 알아차리게 하기 위하여, 유저가 실제로 관찰하고 있는 경치에 정보가 중첩되어 표시된다. 이것에 의하여, 유저는 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 상태가 변경되는 것에 대한 마음의 준비를 할 수 있어, 유저가 받게되는, 예상 외의 놀람을 저감시킬 수 있다.
도 8은, 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스(200)에 의한 투과율 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 본 흐름도에 있어서의 처리는, 예를 들어 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 전원이 투입되었을 때 개시한다.
셔터 제어부(220)는 애플리케이션 등으로부터 투과율을 Ta로 설정해야 하는 요구를 취득하거나, 또는 검출부(214)가 검출한 물리량을 바탕으로 하여, 액정 셔터(210)가, 광학 투과형 HMD까지 투과시키는 외광의 투과율을 Ta로 변경할 것을 결정한다(S2). 셔터 제어부(220)는 전환부(218)에 의하여 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 상태가 비투과 허가 상태에 있는지 여부를 조사한다. 입체 영상 관찰 디바이스(200)가 비투과 허가 상태인 경우(S4의 "예"), 셔터 제어부(220)는 액정 셔터(210)를 제어하여, 광학 투과형 HMD까지 투과시키는 외광의 투과율을 Ta로 설정한다(S6).
입체 영상 관찰 디바이스(200)가 비투과 금지 상태인 경우(S4의 "아니오"), 셔터 제어부(220)는 결정한 투과율을, Ta가 하한 투과율 Td 이상인지 여부를 조사한다. Ta≥Td의 경우(S8의 "예"), 셔터 제어부(220)는 액정 셔터(210)를 제어하여, 광학 투과형 HMD까지 투과시키는 외광의 투과율을 Ta로 설정한다(S6). Ta<Td의 경우(S8의 "아니오"), 셔터 제어부(220)는 액정 셔터(210)를 제어하여, 광학 투과형 HMD까지 투과시키는 외광의 투과율을 하한 투과율 Td로 설정한다(S10). 셔터 제어부(220)가, 광학 투과형 HMD까지 투과시키는 외광의 투과율을 설정하면, 본 흐름도에 있어서의 처리는 종료된다.
이상, 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 주로 단독으로 사용하는 경우에 대하여 설명하였다. 상술한 바와 같이 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 액정 셔터(210)는 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터를 관찰하기 위한 광학 셔터로서도 기능한다. 이하, 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 사용하여, 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터를 관찰하는 경우에 대하여 설명한다.
도 9는, 실시 형태에 따른 영상 제시 시스템(100)의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 실시 형태에 따른 영상 제시 시스템(100)은 입체 영상 관찰 디바이스(200), 3차원 모니터(300) 및 정보 처리 장치(400)를 포함한다.
3차원 모니터(300)는 프레임 시퀀셜 방식으로 입체 영상을 표시한다. 인간의 좌우의 눈은 6㎝ 정도 떨어져 있기 때문에, 좌안으로부터 보이는 영상과 우안으로부터 보이는 영상에는 시차가 발생한다. 인간의 뇌는 좌우의 눈으로 지각한 시차 화상을, 깊이를 인식하기 위한 하나의 정보로서 이용하고 있다고 한다. 그 때문에, 좌안으로 지각되는 시차 화상과 우안으로 지각되는 시차 화상을 각각의 눈에 투영하면, 인간에게는 깊이를 가진 영상으로서 인식된다. 3차원 모니터(300)는 좌안용 시차 화상과 우안용 시차 화상을 교대로 시분할로 표시한다. 3차원 모니터(300)는 액정 TV나 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 모니터 등의, 기지의 제시 디바이스를 사용하여 실현할 수 있다.
액정 셔터(210)는 3차원 모니터(300)의 시차 화상의 전환과 동기하여 좌우의 셔터를 개폐한다. 보다 구체적으로는, 3차원 모니터(300)가 좌안용 시차 화상을 표시하고 있을 때는, 우안용의 셔터를 폐쇄함과 아울러 좌안용 셔터를 열어, 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 장착하는 유저에게 좌안용 시차 화상을 제시한다. 반대로 3차원 모니터(300)가 우안용 시차 화상을 표시하고 있을 때는, 좌안용 셔터를 폐쇄함과 아울러 우안용의 셔터를 열어, 유저에게 우안용 시차 화상을 제시한다.
이를 실현하기 위하여, 동기 신호 수신부(212)는 셔터 전환을 위한 동기 신호를 수신한다. 동기 신호는 3차원 모니터(300) 또는 정보 처리 장치(400)에 설치된, 도시 생략된 신호 송신부로부터, 예를 들어 적외광 등을 사용하여 무선으로 전달된다. 셔터 제어부(220)는 동기 신호 수신부(212)가 수신한 동기 신호에 따라, 액정 셔터(210)의 개폐를 제어한다.
이와 같이 액정 셔터(210)는 외계의 광의 투과율을 변경하는 기능과, 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터를 관찰하기 위한 광학 셔터로서의 기능의, 두 가지 기능을 갖는다. 따라서 도 9에 도시하는 예와 같이 3차원 모니터(300)와 광학 투과형 HMD(208)를 동시에 사용하여 유저에게 3차원 영상을 제시하는 경우, 셔터 제어부(220)는, 액정 셔터(210)가 상술한 두 가지 기능을 동시에 실현하도록 액정 셔터(210)의 동작을 제어한다. 이하, 상술한 두 기능을 동시에 실현시키는 경우에 있어서의, 셔터 제어부(220)에 의한 액정 셔터(210)의 제어에 대하여 구체적으로 설명한다.
액정 셔터(210)의 투과율의 변경은, 액정이라고 불리는 분자를 이용하여 실현된다. 액정은 인가되는 전압의 크기에 따라 편광 각도가 변화되는 성질이 있으며, 이 전압을 제어함으로써 액정 분자의 편광 각도를 제어하여, 액정 분자를 투과하는 광량을 제어할 수 있다. 액정 분자에 전압을 인가하지 않을 때, 투과율이100％로 되는 경우와, 0％로 되는 경우의 두 가지 방식이 존재하지만, 어느 것으로 해도 액정 분자에 인가하는 전압의 크기를 제어함으로써, 액정 셔터(210)의 투과율을 0％에서100％까지 제어할 수 있다. 예를 들어 액정 셔터(210)의 투과율이 50％로 되는 전압을 인가하면, 당연히 그때 액정 셔터(210)를 투과하는 광량은 50％로 된다. 이하, 설명의 편의상, 액정 셔터(210)의 투과율이 0％일 때, 「액정 셔터(210)의 셔터가 온」이라고 기재한다. 액정 셔터(210)의 투과율이 0％보다 클 때는, 투과율의 크기에 관계없이 「액정 셔터(210)의 셔터가 오프」라고 기재한다.
액정 셔터(210)를 고속으로 개폐하는 것, 즉, 액정 셔터(210)의 투과율을 0％와 100％를 교대로 변경하는 것에 의해서도, 단위 시간당 액정 셔터(210)를 투과하는 광량을 제어할 수 있다. 예를 들어 액정 셔터(210)의 투과율을 소정의 간격(예를 들어 1/120초 간격)으로 0％와 100％를 전환하는 경우, 단위 시간당 광이 액정 셔터(210)를 100％ 투과하는 시간과, 완전히 차폐되는 시간이 같아진다. 이 결과, 단위 시간당 액정 셔터(210)를 투과하는 광량은 50％로 된다.
이와 같이 셔터 제어부(220)는 액정 셔터(210)의 셔터를 온으로 하여 투과율을 0％로 하는 기간 TON, 셔터를 오프로 하는 기간 TOFF 및 셔터가 오프일 때의 액정 편광 각도를 제어하여, 광의 투과율 M을 변경한다.
보다 구체적으로, 셔터 제어부(220)는 설정 목표로 하는 투과율을 M, 액정 셔터(210)의 셔터를 온으로 하는 기간을 TON, 셔터를 오프로 하는 기간을 TOFF라고 할 때, 셔터가 오프일 때의 광 투과율 N이 이하의 식 (1)을 만족시키도록 액정에 인가하는 전압의 크기를 제어하여, 액정의 편광 각도를 제어한다.
[수학식 1]
N=(TON+TOFF)/TOFF×M (1)
예를 들어 셔터 제어부(220)가 액정 셔터(210)의 투과율 M을 30％로 설정하는 경우를 생각한다. 여기서 액정 셔터(210)는 1/60초 간 온으로 되고, 1/120초 간 오프로 되는 것을 반복한다고 하자. 즉, TON=1/60, TOFF=1/120, M=0.3이다. 이들 값을 식 (1)에 대입하면, N=(1/60+1/120)/(1/120)×0.3=0.9를 얻는다.
이 예에서는 TON:TOFF=2:1이기 때문에, 단위 시간으로 생각하면 액정 셔터(210)를 광이 투과 가능한 시간은 1/3이다. 따라서 전체적으로 액정 셔터(210)의 투과율 M을 30％로 하기 위해서는, 셔터가 오프일 때의 광 투과율은 90％로 설정해야 하는 것을 나타내고 있다.
이상의 구성에 의한 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 이용 씬은 이하와 같다. 비투과 금지 상태 ST2에 있는 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 유저가 장착하여 광학 투과형 HMD(208)에 제시되는 영상을 관찰하면, 셔터 제어부(220)는 검출부(214)가 검출한 물리량에 따라, 액정 셔터(210)를 투과하는 광량의 하한값을 설정한다. 셔터 제어부(220)는 액정 셔터(210)에서 설정된 투과율의 하한값을 하회하지 않는 범위에서 실제로 설정된 투과율을 실현하도록 식 (1)에 따라 액정 셔터(210)의 동작을 제어한다.
이상 서술한 바와 같이 실시 형태에 따른 입체 영상 관찰 디바이스(200)에 의하면, 광의 투과율을 변경 가능한 광학 투과형 HMD에 있어서의 유용성을 향상시키는 기술을 제공할 수 있다. 특히 광학 투과형 HMD에 비투과 금지 상태를 설정함으로써, 애플리케이션으로부터의 변경 요구나 투과율 제어의 오동작 등에 기인하여 유저에 미치는 곤혹감을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 바탕으로 하여 설명하였다. 실시 형태는 예시이며, 그들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 여러 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다.
(제1 변형예)
상기에서는, 검출부(214)가 조도 검출부(230), 움직임 검출부(232) 및 근접도 검출부(234)를 포함하는 경우에 대하여 설명했지만, 검출부(214)에 실장되는 센서는 이들에 한정되지 않는다. 이 밖에도 예를 들어 온도 센서나 음량 센서, 습도 센서 등, 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 이용 씬에 따라 다양한 센서를 탑재해도 된다.
(제2 변형예)
상기에서는, 전환부(218)가 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 비투과 허가 상태와 비투과 금지 상태를 전환 가능한 것에 대하여 설명했지만, 입체 영상 관찰 디바이스(200)의 출하 시에는 비투과 금지 상태로 해 두는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 입체 영상 관찰 디바이스(200)를 처음 이용하는 유저에게, 투과율 제어에 기인하여 끼칠 수 있는 곤혹감을 저감시킬 수 있다.
100: 영상 제시 시스템
200: 입체 영상 관찰 디바이스
202: 제시부
204: 제1 촬상 소자
206: 하우징
208: 광학 투과형 HMD
210: 액정 셔터
212: 동기 신호 수신부
214: 검출부
216: 음성 출력부
218: 전환부
220: 셔터 제어부
222: 음성 취득부
224: 통지 정보 생성부
226: 영상 취득부
228: 검출 제어부
230: 조도 검출부
232: 움직임 검출부
234: 근접도 검출부
264: 메일 수신 텔롭
300: 3차원 모니터
400: 정보 처리 장치
[산업상 이용가능성]
본 발명은 입체 영상 관찰 디바이스 및 그 입체 영상 관찰 디바이스에서 실행되는 투과율 제어 방법에 이용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 입체 영상 관찰 디바이스로서,
    가상적인 3차원 공간에 있어서의 3차원 이미지를 실공간(室空間) 중에 투영했을 경우에 관찰되는 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD와,
    상기 광학 투과형 HMD에 투과하는 광의 투과율을 변경하는 투과율 변경부와,
    상기 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 설정하는 셔터 제어부와,
    상기 입체 영상 관찰 디바이스의 위치 좌표의 변화를 취득하는 움직임 검출부를 포함하고,
    상기 셔터 제어부는, 상기 움직임 검출부가 취득한 위치 좌표의 변화를 바탕으로 하여, 상기 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 변경하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 관찰 디바이스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셔터 제어부는, 상기 움직임 검출부가 취득한 위치 좌표의 변화가 작은 경우에는, 변화가 큰 경우보다도 상기 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값을 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 관찰 디바이스.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 셔터 제어부에 의한 상기 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율의 하한값 제어의 가부를 설정하는 전환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 관찰 디바이스.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 셔터 제어부가, 상기 투과율 변경부가 변경 가능한 광의 투과율을 소정량 이상 변경하는 경우, 투과율의 설정을 변경하기에 앞서, 투과율이 변경된다는 취지를 광학 투과형 HMD에 제시시키는 변경 통지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 관찰 디바이스.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 광학 투과형 HMD를 투과하는 광의 투과율을 변경하는 투과율 변경부는 프레임 시퀀셜 방식의 3차원 모니터를 관찰하기 위한 액정 셔터이며,
    상기 셔터 제어부는 투과율 변경부의 셔터를 온으로 하여 투과율을 0％로 하는 기간, 셔터를 오프로 하여 투과율을 100％로 하는 기간, 및 셔터가 오프일 때의 액정 편광 각도를 제어하여 광의 투과율을 변경하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 관찰 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 셔터 제어부는 투과율 변경부의 셔터를 온으로 하는 기간을 TON, 투과율 변경부의 셔터를 오프로 하는 기간을 TOFF, 투과율 변경부의 설정 목표로 하는 투과율을 M이라고 할 때, 투과율 변경부의 셔터가 오프일 때의 광 투과율 N이 N=(TON+TOFF)/TOFF×M으로 되도록 액정의 편광 각도를 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 관찰 디바이스.
  8. 투과율 제어 방법으로서,
    가상적인 3차원 공간에 있어서의 3차원 이미지를 실공간 중에 투영했을 경우에 관찰되는 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD의 위치 좌표의 변화를 취득하는 스텝과,
    취득한 위치 좌표의 변화를 바탕으로 하여, 상기 광학 투과형 HMD에 구비된 투과율 변경부를 제어하여, 당해 광학 투과형 HMD를 투과하는 광의 투과율의 하한값을 설정하는 스텝을 프로세서에 실행시키는 것을 특징으로 하는 투과율 제어 방법.
  9. 가상적인 3차원 공간에 있어서의 3차원 이미지를 실공간 중에 투영했을 경우에 관찰되는 영상을 제시하는 광학 투과형 HMD의 위치 좌표의 변화를 취득하는 기능과,
    취득한 위치 좌표의 변화를 바탕으로 하여, 상기 광학 투과형 HMD에 구비된 투과율 변경부를 제어하여, 당해 광학 투과형 HMD를 투과하는 광의 투과율의 하한값을 설정하는 기능을 컴퓨터에 실현시키는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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