KR101781869B1 - 영상변환장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 영상변환장치는 디스플레이 기기로부터 디스플레이 기기의 해상도 정보를 수신하고, 디스플레이 기기에 영상 데이터를 전송하는 통신 모듈 및 애플리케이션으로부터 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신하고, 제1 영상 데이터를 디스플레이 기기의 해상도에 따라 변환하여 제2 영상 데이터를 생성하는 영상 생성 모듈을 포함하는 영상변환장치.

Description

영상변환장치{APPARATUS FOR TRANFORMING IMAGE}
본 발명은 영상변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 그래픽 컨텐츠를 디스플레이 기기의 해상도에 따라 최적화할 수 있는 영상변환장치에 관한 것이다.
최근, 스마트폰(Smart Phone), 스마트 TV(Smart Television), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC)가 등장함에 따라, 사용자는 각 기기들간 영상을 변환하여 보거나, 인터넷상의 서버를 통하여 저장된 그래픽 컨텐츠를 보는 클라우드 컴퓨팅 기술을 이용하고 있으나, 고화질 그래픽 컨텐츠는 각 기기별 해상도에 최적화되지 못하므로, 그래픽 컨텐츠의 화질이 좋지 못한 불편함을 겪고 있다.
또한, 컴퓨터 그래픽을 이용하면 2차원으로 표시되는 디스플레이 장치에서도 보다 사실적으로 3차원 모델을 표현할 수 있다. 그러나, 컴퓨터 그래픽으로 3차원 모델을 표현하는 경우에도, 사용자가 확인할 수 있는 디스플레이 장치는 2차원 화면이기 때문에, 3차원 모델을 사용자의 시점에서 바라본 2차원 화면으로 변환하는 과정이 필요하다. 일반적으로 변환되는 2차원 이미지는 좌안용 영상과 우안용 영상이 서로 동일하므로 양안시차를 이용하는 스테레오스코픽 디스플레이(Stereoscopic Display)에서도 양안시차에 의한 입체효과를 느낄 수 없다.
스테레오스코픽 디스플레이를 통해 양안시차를 가지는 입체영상을 제공하기 위해서는 애플리케이션에서 좌안용 영상과 우안용 영상을 생성해야 한다. 또한, 애플리케이션이 이와 같은 기능을 갖지 않는 경우에는, 양안시차영상을 제공할 수 있도록 애플리케이션의 수정을 통해 스테레오스코픽 3D 그래픽 컨텐츠가 제작되므로, 시간이 소요되고 추가비용이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그래픽 컨텐츠의 해상도를 변환 하도록 구성된 영상변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2차원 그래픽 컨텐츠 또는 3차원 그래픽 컨텐츠를 스테레오스코픽 3D 그래픽 컨텐츠로 구현하도록 구성된 영상변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 디스플레이 기기로부터 디스플레이 기기의 해상도 정보를 수신하고, 디스플레이 기기에 영상 데이터를 전송하는 통신 모듈, 애플리케이션으로부터 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신하고, 제1 영상 데이터를 디스플레이 기기의 해상도에 따라 변환하여 제2 영상 데이터를 생성하는 영상 생성 모듈을 포함하는 영상변환장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 영상생성 모듈은 애플리케이션으로부터 3차원 영상 데이터를 수신하고, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 생성하며, 좌안 시점을 기준으로 3차원 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 우안 시점을 기준으로 3차원 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 영상생성 모듈은 애플리케이션으로부터 적어도 하나의 오브젝트를 포함하는 2차원 시점 영상 데이터로 구성된 2차원 영상 데이터를 수신하여, 오브젝트의 입체감을 의미하는 깊이 정보를 설정하고, 설정된 오브젝트의 깊이 정보를 이용하여, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 생성하며, 좌안 시점을 기준으로 2차원 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 우안 시점을 기준으로 2차원 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성하며, 오브젝트의 깊이 정보 설정 시, 오브젝트의 출력 명령 신호의 수신 순서에 따라, 오브젝트의 깊이 정보의 값을 증가시키도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 통신 모듈은, 에이치디엠아이(HDMI, High Definition Multimedia Interface), 유에스비(USB), 블루투스(BlueTooth), 또는 와이파이(WI-FI)를 이용하여 통신하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 영상변환장치는, 저해상도의 디스플레이 기기의 그래픽 컨텐츠를 렌더링하여 고해상도의 디스플레이 기기에 최적화된 고해상도의 그래픽 컨텐츠로 출력할 수 있는 효과가 있다. 즉, 화면 크기에 따라, 그래픽 컨텐츠를 확대하더라도 세부정보의 손실이 없어, 본 발명에 따른 영상변환장치는 고해상도 영상 데이터를 생성할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 영상변환장치는 스테레오스코픽(Stereoscopic) 3D 그래픽으로 구현되지 않은 그래픽 컨텐츠를 스테레오스코픽(Stereoscopic) 3D 그래픽으로 변환하여, 스테레오스코픽 3D 그래픽 컨텐츠를 출력할 수 있는 디스플레이 기기를 통해 이를 출력할 수 있는 효과가 있다. 따라서 기존의 2차원 그래픽 컨텐츠의 경우, 별도의 스테레오스코픽(Stereoscopic) 3D 그래픽 컨텐츠 제작이 불필요하므로 컨텐츠 제작에 따른 비용 및 시간을 감소시킬 수 있으며, 컨텐츠의 양을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 영상변환장치는, 셀룰러 전화, 태블릿 PC 또는 MP3플레이어와 같은 모바일 기기, 또는 TV나 디지털 비디오 프로젝터와 같은 디스플레이 기기에 설치될 수 있으므로 휴대와 보관이 편리하고, 모바일 기기에 설치되는 경우, 유무선 네트워크에 의해 디스플레이 기기와 연결될 수 있으므로, 전송속도 및 전송량이 일정한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 영상변환장치는 셋톱박스(Set-top box)형태로 가정에 설치될 수 있으므로, TV, PC, 셀룰러 전화, 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), 노트북 컴퓨터(Laptop PC) 상호간 각 디스플레이 기기의 해상도에 최적화된 그래픽 컨텐츠를 유무선 네트워크에 의해 전송하여 이를 쉽게 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 예시도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 영상변환장치와 디스플레이 기기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상 데이터를 표시하기 위한 좌표공간을 예시한 개략도이다.
도 4는 도 3의 본 발명의 실시예에 따른 좌표공간에 표시되는 3차원 영상 데이터를 2차원 영상 데이터로 변환하기 위한 프로젝션 매트릭스(projection matrix)의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 좌안 시점 영상을 예시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 우안 시점 영상을 예시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 좌안 시점 영상과 우안 시점 영상을 조합하여 양안시차 영상을 생성하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 영상 데이터와 3차원 영상 데이터를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상 데이터의 깊이 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 영상 데이터와 3차원 영상 데이터의 출력 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예의 따른 영상변환장치의 영상변환방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 이하 설명에서 동일한 구성 요소에는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상변환장치(100)와 디스플레이 기기(20)를 나타낸 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 영상변환장치(미도시)를 탑재한 모바일 기기(10)와, 모바일 기기(10)에 의해 생성된 영상을 출력하는 디스플레이 기기(20)를 포함한다.
모바일 기기(10)는, 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistants), 셀룰러 전화(cellular Phone), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), MP3플레이어 또는 전자사전 및 영상변환장치(미도시)로 구성된다. 영상변환장치는 모바일 기기(10)에 저장되어 있는 그래픽 컨텐츠의 해상도를 디스플레이 기기(20)에 적합하도록 변환하여 디스플레이 기기(20)에 출력한다.
도 2에서 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 영상변환장치(100)는 영상 생성 모듈(120) 및 통신 모듈(130)을 포함한다.
먼저, 영상 생성 모듈(120)은 애플리케이션(110)으로부터 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신하고, 제1 영상 데이터를 디스플레이 기기(20)의 해상도에 따라 변환하여 제2 영상 데이터를 생성한다.
또한, 영상 생성 모듈(120)은 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터인지를 판단한다. 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터인 경우, 영상 생성 모듈(120)은 사용자의 입력을 수신하여, 영상 데이터를 양안 시차 영상 데이터로 변환할 것인지 여부를 판단한다. 양안 시차 영상 데이터로 변환하는 경우, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 생성하며, 좌안 시점을 기준으로 제2 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 우안 시점을 기준으로 제2 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성한다.
또한, 영상 생성 모듈(120)은 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터가 아닌 경우, 즉, 적어도 하나의 오브젝트를 포함하는 2차원 시점 영상 데이터로 구성된 2차원 영상 데이터인 경우, 영상 생성 모듈(120)은 사용자의 입력을 수신하여, 영상 데이터를 양안 시차 영상 데이터로 변환할 것인지 여부를 판단한다. 양안 시차 영상 데이터로 변환하는 경우, 2차원 영상 데이터의 오브젝트의 입체감을 의미하는 깊이 정보를 설정하고, 설정된 오브젝트의 깊이 정보를 이용하여, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 생성하며, 좌안 시점을 기준으로 제2 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 우안 시점을 기준으로 제2 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성한다.
통신 모듈(130)은 디스플레이 기기의 통신모듈(200)로부터 디스플레이 기기(20)의 해상도 정보를 수신하여 영상 생성 모듈(120)로 출력한다. 또한, 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기의 통신모듈(200)에 제2 영상 데이터, 좌안 시점 영상 데이터 또는 우안 시점 영상 데이터를 전송한다.
한편, 디스플레이 기기(20)는 통신 모듈 (200), 렌더링 엔진(210), 프레임 버퍼(220), 드라이버(230) 및 디스플레이 패널(240)을 포함한다.
통신 모듈(200)은 디스플레이 기기(20)의 해상도 정보를 영상변환장치(100)의 통신 모듈(130)로 전송한다. 또한, 통신 모듈(200)은 영상변환장치(100)의 통신 모듈(130)로부터 제2 영상 데이터, 좌안 시점 영상 데이터 또는 우안 시점 영상 데이터를 수신한다.
렌더링 엔진(210)은 좌안 시점 영상 데이터를 렌더링하여 좌안 시점 영상을 생성하고, 우안 시점 영상 데이터를 렌더링하여 우안 시점 영상을 생성한다.
또한, 렌더링 엔진(210)은 제2 영상 데이터인 경우 이를 렌더링하여 제2 영상을 생성한다.
프레임 버퍼(220)는 디스플레이 기기(20)에 표시할 영상을 일시적으로 저장한다. 프레임 버퍼(220)는 렌더링 엔진(210)에서 생성된 좌안 시점 영상을 저장하고 드라이버(230)로 출력하는 좌안 프레임 버퍼(222), 및 렌더링 엔진(210)에서 생성된 우안 시점 영상을 저장하고 드라이버(230)로 출력하는 우안 프레임 버퍼(224)를 포함할 수 있다.
또한, 프레임 버퍼(220)는 렌더링 엔진(210)은 제2 영상 데이터를 렌더링하여 좌안 프레임 버퍼(222) 또는 우안 프레임 버퍼(224)에 제2 영상을 생성한다.
드라이버(230)는 좌안 시점 영상 및 우안 시점 영상을 조합하여 양안시차 영상을 생성하고, 제2 영상 또는 양안시차 영상을 디스플레이 패널(240)에 출력한다.
디스플레이 패널(240)은 디스플레이 패널(240)의 해상도에 최적화된 제2 영상을 출력한다. 또한, 디스플레이 패널(240)은 양안시차 영상을 출력한다.
이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 영상변환장치(100)의 각 구성요소들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 각 구성요소가 서로 통합되거나 추가적으로 분리된 구성요소로 이루어 질 수도 있다.
또한, 각 구성요소들은 전술한 기능을 수행하는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들이 결합된 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상변환방법이 제공되는 것에 상세하게 설명한다.
먼저, 영상 생성 모듈(120)은 애플리케이션(110)에서 제공되는 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신한다. 이때, 영상 데이터를 제공하는 애플리케이션(110)은 오픈지엘(openGL, Open Graphics Library) 또는 다이렉트엑스(DirectX)에 기반한 애플리케이션(110)일 수 있다.
이때, 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기의 통신모듈(200)로부터 디스플레이 기기(20)의 해상도 정보를 수신하여 영상 생성 모듈(120)에 출력한다.
영상 생성 모듈(120)은 디스플레이 기기(20)의 해상도에 따라 애플리케이션(110)으로부터 출력된 제1 영상 데이터를 변환하여 제2 영상 데이터를 생성한다.
예를 들어, 오픈지엘(OpenGL, Open Graphics Library)로 구현된 제1 영상 데이터의 해상도를 높여 제2 영상 데이터로 생성하기 위해, 영상 생성 모듈(120)은 오픈지엘의 정규좌표 값(Normalized Device Coordinate)과 해상도의 수치(Device Resolution)를 아래의 수학식 1에 대입하여 디스플레이 기기(20)에 최적화된 화면 좌표(Screen Coordinate)을 계산한다. 영상 생성 모듈(120)은 벡터 그래픽(Vector Graphics)을 이용하여, 계산된 화면 좌표를 기준으로 디스플레이 패널의 해상도에 따라, 제2 영상 데이터를 생성한다. 비율 상향 조정 시 세부정보가 손실되고 톱날모양으로 나타날 수 있는 기존의 래스터 그래픽(Raster Graphics)으로 구현된 영상 데이터와는 달리, 벡터 그래픽(Vector Graphics)에 의해 구현된 영상 데이터는 수학 방정식을 기반으로 하는 점, 직선, 곡선, 다각형과 같은 물체를 사용하므로 비율 상향 조정 시 세부정보의 손실이 없고 톱날모양으로 나타나지 않게 된다.
Figure 112011045689097-pat00001
여기서 Screen Coordinate는 디스플레이 기기(20)의 해상도에 따른 화면 좌표 이고, Device Resolution은 디스플레이 기기(20)의 해상도이며, Normalized Device Coordinate는 오픈지엘에서 표현된 정규좌표이다. 일반적으로 화면 좌표계는 디스플레이 기기(20)의 화면의 좌상단을 원점으로 하고 원점을 기준으로 x축은 오른쪽, y축은 아래쪽으로 표시한다.
또한, 영상 생성 모듈(120)은 단일 시점에 대한 제2 영상 데이터를 통신 모듈(130)로 출력한다. 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)로 제2 영상 데이터를 전송한다.
디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)은 제2 영상데이터를 렌더링 엔진(210)으로 출력한다. 렌더링 엔진(210)은 제2 영상 데이터를 렌더링하여 좌안 프레임 버퍼(222) 또는 우안 프레임 버퍼(224)에 제2 영상을 생성한다. 드라이버(230)는 프레임 버퍼(220)의 제2 영상을 디스플레이 패널(240)에 출력한다. 디스플레이 패널(240)은 디스플레이 패널(240)의 해상도에 최적화된 제2 영상을 출력한다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상변환방법이 제공되는 것에 상세하게 설명한다.
먼저, 영상 생성 모듈(120)은 애플리케이션(110)에서 제공되는 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신한다. 이때, 영상 데이터를 제공하는 애플리케이션(110)은 오픈지엘(openGL, Open Graphics Library) 또는 다이렉트엑스(DirectX)에 기반한 애플리케이션(110)일 수 있다.
이때, 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기의 통신모듈(200)로부터 디스플레이 기기(20)의 해상도 정보 및 디스플레이 기기(20)의 양안시차 영상출력가능여부에 대한 정보를 수신하여 영상 생성 모듈(120)에 출력한다.
영상 생성 모듈(120)은 디스플레이 기기(20)의 해상도에 따라 애플리케이션(110)으로부터 출력된 제1 영상 데이터를 변환하여 제2 영상 데이터를 생성한다.
영상 생성 모듈(120)에 의해 제2 영상 데이터가 생성되면, 영상 생성 모듈(120)은 디스플레이 기기(20)가 양안시차 영상출력이 가능한지 판단하고, 사용자의 선택에 따라 양안시차 3차원 영상 데이터를 생성한다.
먼저, 영상 생성 모듈(120)은 양안시차 3차원 영상 데이터를 생성하기 전에, 제1 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터인지를 판단한다. 제1 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터인 경우, 영상 생성 모듈(120)은 애플리케이션(110)으로부터 출력된 제1 영상 데이터를 양안시차 영상으로 변환할 것인지의 여부를 판단하고, 영상출력 모드가 양안시차 영상출력 모드인 경우, 영상 생성 모듈(120)은 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 설정한다.
도 3는 3차원 영상 데이터를 표시하기 위한 좌표공간을 예시한 개략도이고, 도 4은 도 3의 좌표공간에서 표시되는 3차원 영상 데이터를 2차원 화면에 표시하기 위한 데이터로 변환하기 위한 기본 프로젝션 매트릭스를 예시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, r은 좌표공간의 x축에서 우측 경계, l은 좌표공간의 x축에서 좌측 경계, b는 좌표공간의 y축에서 아래 측 경계, t는 좌표공간의 y축에서 위 측 경계, n은 좌표공간의 z축에서 가까운 측의 경계, f는 좌표공간의 z축에서 먼 측의 경계 값을 나타낸다. 이때, r, t, n은 양의 값을 가지며, l, b, f는 각각 r, t, n과 동일한 절대값을 가지는 음의 값을 가질 수 있다.
이때, 영상 생성 모듈(120)은 도 4의 기본 프로젝션 매트릭스의 r 및 l의 값을 동일하게 감소 또는 증가 시킴에 따라 좌안 시점 및 우안 시점을 설정할 수 있다. 이때, 영상 생성 모듈(120)은 도 3에 예시한 공간에서 객체들의 위치, 파 플레인(far plain)의 폭, 디스플레이 화면의 크기 및 최대허용 시차 측정 수치와 같은 특성들을 고려하여 좌안 시점 및 우안 시점을 설정할 수 있다.
예를 들어, 한정된 공간에 객체들이 모여있는 경우에는 사용자가 깊이 감을 느끼기 어렵다. 따라서 객체의 위치에 따라서 좌안 및 우안 시점 사이의 거리를 스캐일링하여 깊이 감을 최적화 할 수 있다.
이때, 객체들의 평균 위치가 z축 방향의 파 플레인에 가까울수록 좌안 및 우안 시점간의 거리가 일정 비율로 커지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 파 플레인에서 시차는 가장 큰 값을 가지므로 이곳에서 최대 허용 시차를 가질 수 있도록 좌안 및 우안 시점 사이의 거리를 조절할 수 있다.
또한, 최종 화면에 렌더링 시 파 플레인은 디스플레이 패널(240)의 크기에 맞게 스케일링되므로 파 플레인의 폭과 화면 크기의 비율을 계산하여 최종 쉬프트 값이 최대허용 시차 이내가 되도록 좌안 및 우안 시점 사이의 거리를 조절할 수 있다. 이때, 최대허용 시차는 영상변환장치(100)에서 일정 거리를 가정하여 계산 된 값으로 픽셀 단위로 정해질 수 있다.
또한, 영상 생성 모듈(120)은 좌안 시점을 기준으로 3차원 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 이를 통신 모듈(130)로 출력한다. 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)으로 이를 전송한다. 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)은 좌안 시점 영상 데이터를 렌더링 엔진(210)으로 출력한다. 렌더링 엔진(210)은 좌안 시점 영상 데이터를 렌더링하여 좌안 프레임 버퍼(222)에 좌안 시점 영상(22)을 생성한다.
예를 들어, 영상 생성 모듈(120)은 설정된 좌안 시점의 값에 따라, 도 4의 기본 프로젝션 매트릭스 내의 r과 l의 값을 동일하게 감소시켜 좌안 시점 데이터를 생성하기 위한 좌안 시점 프로젝션 매트릭스를 구할 수 있다. 또한, 영상 생성 모듈(120)은 이와 같이 생성된 좌안 시점 프로젝션 매트릭스를 이용하여 3차원 영상 데이터를 좌안 시점 영상 데이터로 변환할 수 있다. 도 5은 좌안 시점 프로젝션 매트릭스에 의해 변환된 좌안 시점 영상 데이터에 따라 생성된 좌안 시점 영상(22)을 예시한 개략도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 좌안 시점 프로젝션 매트릭스에 의해 사용자의 좌안 시점에 대응하는 비대칭 영상이 생성될 수 있다.
또한, 영상 생성 모듈(120)은 우안 시점을 기준으로 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성하고, 이를 통신 모듈(130)로 출력한다. 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)으로 이를 전송한다. 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)은 우안 시점 영상 데이터를 렌더링 엔진(210)으로 출력한다. 렌더링 엔진(210)은 우안 시점 영상 데이터를 렌더링하여 우안 프레임 버퍼(224)에 우안 시점 영상(24)을 생성한다.
예를 들어, 영상 생성 모듈(120)은 설정된 우안 시점의 값에 따라, 도 4의 기본 프로젝션 매트릭스 내의 r과 l의 값을 동일하게 증가시켜 따라 우안 시점 데이터를 생성하기 위한 우안 시점 프로젝션 매트릭스를 구할 수 있다. 또한, 영상 생성 모듈(120)은 이와 같이 생성된 우안 시점 프로젝션 매트릭스에 의해 3차원 영상 데이터를 우안 시점 영상 데이터로 변환할 수 있다. 도 6은 우안 시점 프로젝션 매트릭스에 의해 변환된 우안 시점 영상 데이터에 따라 생성된 우안 시점 영상(24)을 예시한 개략도이다. 도 6에 바와 같이, 우안 시점 프로젝션 매트릭스에 의해 사용자의 우안 시점에 대응하는 비대칭 영상이 생성될 수 있다.
드라이버(230)는 프레임 버퍼(220)의 좌안 시점 영상 및 우안 시점 영상을 조합하여 양안시차 영상을 생성하고 디스플레이 패널(240)에 출력한다. 도 7은 양안시차 영상을 생성하는 것을 나타낸 개략도이다. 이때, 좌안 시점 영상(22) 및 우안 시점 영상(24)을 조합하여 객체 편광방식, 시분할방식, 렌티큘러(lenticular)방식 또는 베리어(barrier)방식을 위한 양안시차 영상을 생성할 수 있으며, 본원 발명이 특정된 입체영상 구현방식에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상변환방법이 제공되는 것에 상세하게 설명한다.
먼저, 영상 생성 모듈(120)은 애플리케이션(110)에서 제공되는 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신한다. 이때, 영상 데이터를 제공하는 애플리케이션(110)은 오픈지엘(openGL, Open Graphics Library) 또는 다이렉트엑스(DirectX)에 기반한 애플리케이션(110)일 수 있다.
이때, 통신 모듈(130)은 디스플레이 기기의 통신모듈(200)로부터 디스플레이 기기(20)의 해상도 정보 및 디스플레이 기기(20)의 양안시차 영상출력가능여부에 대한 정보를 수신하여 영상 생성 모듈(120)에 출력한다.
영상 생성 모듈(120)은 디스플레이 기기(20)의 해상도에 따라 애플리케이션(110)으로부터 출력된 제1 영상 데이터를 변환하여 제2 영상 데이터를 생성한다.
영상 생성 모듈(120)에 의해 제2 영상 데이터가 생성되면, 영상 생성 모듈(120)은 디스플레이 기기(20)가 양안시차 영상출력이 가능한지 판단하고, 사용자의 선택에 따라 양안시차 2차원 영상 데이터를 생성한다.
먼저, 영상 생성 모듈(120)은 양안시차 2차원 영상 데이터를 생성하기 전에, 제1 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터인지를 판단한다. 영상 데이터가 3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터가 아닌 경우, 이하, 도 8를 참조하여 양안시차 2차원 영상을 출력하는 과정을 설명한다.
3차원 공간 상의 좌표정보를 포함하는 3차원 영상 데이터가 아닌 2차원 영상 데이터(300)는 적어도 하나의 오브젝트(Object)를 포함하여 구성된다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 영상 데이터와 3차원 영상 데이터를 도시한 도면이다. (a)는 2차원 영상 데이터(300)를 도시한 것이고, 도 (b)는 양안시차 2차원 영상 데이터(400)를 도시한 것이다.
도면의 2차원 영상 데이터(300)에는 4개의 오브젝트들이 포함되어 있다. 본 발명의 영상 변환 장치는 하나의 화면에 오브젝트들을 출력하여, 2차원 영상 데이터(300)를 출력할 수 있다.
그리고, 양안시차 2차원 영상 데이터(400)는 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)로 구성된다. 좌안 시점 영상 데이터에는 사용자가 왼쪽 시야에서 바라본 오브젝트들이 포함되어 있으며, 우안 시점 영상 데이터에는 사용자가 오른쪽 시야에서 바라본 오브젝트들이 포함되어 있다.
사용자는 양안시차 2차원 영상을 통해, 동일 물체를 사용자의 좌우의 눈으로 서로 다른 방향에서 보게 되어 입체감을 얻을 수 있다. 따라서, 사용자는 편광필터 안경과 같은 특수 안경을 통해, 양안 시차를 갖는 2차원 영상을 좌안과 우안으로 따로따로 보면, 좌측 영상을 좌안에 우측 영상을 우안에 교대로 노출하는 방식으로 입체감을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 양안시차 2차원 영상 데이터(400)는 사용자의 좌안에 노출되는 좌안 시점 영상 데이터와 사용자의 우안에 노출되는 우안 시점 영상 데이터로 구성된다.
양안시차 2차원 영상 데이터(400)는 각 오브젝트들이 입체감을 가지도록 구성된다. 즉, 오브젝트들이 디스플레이 기기(20)에서 사용자 방향으로 떨어져 보이도록, 양안 시차 영상 데이터(401,403)가 구성된다.
도면에서 설명하면, 도면의 양안시차 2차원 영상 데이터(400)는 오브젝트 4(object #4)가 입체감을 가지도록 구성된다. 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403) 사이에, 오브젝트 4(object #4)의 거리 차이로 인하여, 오브젝트 4(object #4)는 입체감을 갖는다.
좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)의 오브젝트 4(object #4)의 거리 차이가 클수록 큰 입체감을 갖게 되며, 거리 차이가 작을수록 작은 입체감을 갖게 된다.
본 발명에서 오브젝트들의 입체감의 정도를 깊이 정보(Depth Information)라 명명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양안시차 2차원 영상 데이터(400)의 깊이 정보를 설명하기 위한 도면이다.
깊이 정보는 오브젝트가 어느 정도의 입체감을 가지고 출력되는지를 나타내는 정보이다. 즉, 해당 오브젝트가 디스플레이 패널(240)에서 사용자방향으로 어느 정도 떨어져서 출력되는지를 나타내는 정보이다.
도면의 양안시차 2차원 영상 데이터(400)는 4개의 오브젝트들을 포함하며, 오브젝트 1(object #1)이 가장 작은 입체감을 가지며 출력되고, 오브젝트 4(object #4)가 가장 큰 입체감을 가지고 출력된다. 즉, 오브젝트 1(object #1)이 디스플레이 패널(240)에 가장 가까운 위치에서 출력되고, 오브젝트 4(object #4)가 디스플레이 패널(240)에서 가장 먼 위치에서 출력되는 것이다.
따라서, 오브젝트 1(object #1)의 깊이 정보가 가장 작은 값을 가지며, 오브젝트 4(object #4)의 깊이 정보가 가장 큰 값을 가지게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이, 각 오브젝트들의 깊이 정보는, 해당 오브젝트가 좌안 시점 영상 데이터 (401)와 우안 시점 영상 데이터 (403)에서의 거리 차이로 정해진다. 따라서, 영상 생성 모듈은 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)에서, 동일한 오브젝트의 거리 차이를 조절하여, 해당 오브젝트의 입체감을 조절할 수 있다.
도 10과 11은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 영상 데이터(300)와 양안시차 2차원 영상 데이터(400)를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 2차원 영상 데이터(300)를 도시하고 있으며, 도 11은 양안시차 2차원 영상 데이터(400)를 도시하고 있다.
전술한 바와 같이, 2차원 영상 데이터(300)와 양안시차 2차원 영상 데이(400)는 다수의 오브젝트들이 포함된 하나의 그래픽 이미지로 구성된다. 각 오브젝트들은 오브젝트의 출력 명령에 따라 화면에 출력된다.
본 발명의 출력 명령의 일례로는 애플리케이션(110)이나 영상 생성 모듈의 제어 신호가 있다. 따라서, 도면의 2차원 영상 데이터(300)와 양안시차 2차원 영상 데이터(400)는, 오브젝트 1(Object #1)에서 오브젝트 4(Object #4)까지 순차적으로 출력되도록 오브젝트 출력 순서가 정해져 있으며, 영상변환장치(100)는 정해진 오브젝트의 출력 순서에 따라, 해당 오브젝트 출력 명령을 호출한다.
오브젝트 1(Object #1)의 출력 명령이 호출되면, 도 (a)와 같이 화면에 오브젝트 1(Object #1)이 출력되고, 오브젝트 2(Object #2)의 출력 명령이 호출되면, 도 (b)와 같이 화면에 오브젝트 2(Object #2)가 출력된다. 동일하게, 오브젝트 3(Object #3)의 출력 명령이 호출되면, 도 (c)와 같이 화면에 오브젝트 3(Object #3)이 출력되고, 오브젝트 4(Object #2)의 출력 명령이 호출되면, 도 (d)와 같이 화면에 오브젝트 4(Object #4)가 출력되어, 하나의 2차원 영상 또는 3차원 영상이 출력되는 것이다.
각 오브젝트의 출력 순서는 응용 프로그램이나 2차원 영상 데이터(300) 내에 저장되며, 본 발명의 영상 생성 모듈(120)은 출력 순서에 따라 호출된 오브젝트의 출력 명령 신호를 수신하여, 해당 오브젝트를 출력하게 된다.
따라서, 영상 생성 모듈(120)은 상기에서 설정된 오브젝트들의 깊이 정보를 바탕으로, 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)를 생성하게 된다. 즉, 2차원 영상 데이터(300)의 각 오브젝트들을 깊이 정보에 따라, 거리 차이를 조절하여, 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)를 생성하고, 이를 통신 모듈(130)에 출력한다. 통신 모듈(130)은 이를 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)로 전송한다. 디스플레이 기기(20)의 통신 모듈(200)은 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)를 렌더링 엔진(210)으로 출력한다. 렌더링 엔진(210)은 좌안 시점 영상 데이터(401)와 우안 시점 영상 데이터(403)를 렌더링하여 좌안 프레임 버퍼(222)와 우안 프레임 버퍼(224)에 각각 좌안 시점 영상과 우안 시점 영상을 생성한다.
드라이버(230)는 프레임 버퍼(220)의 좌안 시점 영상 및 우안 시점 영상을 조합하여 양안시차 영상을 생성하고 디스플레이 패널(240)에 출력한다. 이때, 좌안 시점 영상 및 우안 시점 영상을 조합하여 객체 편광방식, 시분할방식, 렌티큘러(lenticular)방식 또는 베리어(barrier)방식을 위한 양안시차 영상을 생성할 수 있으며, 본원 발명이 특정된 입체영상 구현방식에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 본 실시예에 따른 영상변환장치(100)에 의해 전술한 본 발명의 실시예에 따른 영상변환방법이 제공되는 것에 대하여 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시예의 따른 영상변환장치의 영상변환방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 애플리케이션(110)에서 제공되는 영상 데이터를 수신(S100)한다. 이때, 화면상의 좌표로 정의되는 영상 데이터를 제공하는 애플리케이션(110)은 오픈지엘(OpenGL) 또는 다이렉트엑스(DirectX)와 같은 API(Application Programming Interface)에 기반한 애플리케이션 일 수 있다. 그러나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니고, 3차원 영상 데이터를 제공하는 다양한 애플리케이션에 적용이 가능하다.
다음으로, 디스플레이 기기(20)의 해상도를 질의(S110)한다. 이때, 디스플레이 기기(20)에 질의할 수 있는 수단으로는 에이치디엠아이(HDMI, High Definition Multimedia Interface), 유에스비(USB), 블루투스(BlueTooth), 또는 와이파이(WI-FI)를 이용할 수 있으며, 해상도 정보만이 아닌, 양안시차 영상 지원여부, 화면의 크기에 대해서도 질의 할 수 있다.
디스플레이 기기(20)의 해상도 정보를 수신(S120)한다. 수신한 해상도 정보에 따라 해상도를 판단(S130)한다.
다음으로, 영상 데이터의 정규좌표를 추출(S140)한다. API에 기반한 에플리케이션에 의해 영상데이터를 제공받는 경우, 래스터화(Rasterization)하기 전, 정규좌표를 추출할 수 있다.
다음으로, 수학식 1을 이용하여 화면 좌표를 계산하고, 계산된 화면 좌표를 기준으로 벡터 그래픽에 의해 영상 데이터를 재구성(S150)한다.
다음으로, 영상출력 모드가 양안시차 영상출력 모드인지 판단(S160)한다. 영상출력 모드가 양안시차 영상출력 모드인 경우에는, 영상 데이터가 3차원 영상 데이터인지를 판단(S170)한다. 영상 데이터가 3차원 영상데이터인 경우에는, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 설정(S180)한다.
다음으로, 좌안 시점 및 우안 시점에 따라 좌안 시점 영상및 우안 시점 영상을 포함하는 양안시차 영상을 생성(S190)한다. 통신 모듈(130)을 이용하여 생성된 양안시차 영상을 디스플레이 기기(20)에 출력(S200)한다.
한편, 영상 데이터가 3차원 영상데이터가 아닌 경우에는 2차원 영상 데이터를 양안시차 2차원 영상 데이터로 변환하는 과정을 수행한다.
먼저, 영상 생성 모듈은 2차원 영상 데이터에 포함된 오브젝트들의 출력 명령을 수신(S172)한다. 전술한 바와 같이, 오브젝트 출력 순서에 따라, 해당 오브젝트의 출력 명령이 호출된다. 영상 생성 모듈은 호출된 오브젝트 출력 명령 신호를 수신하는 것이다.
다음으로, 영상 생성 모듈은 출력 명령이 호출된 오브젝트의 깊이 정보를 설정(S174)한다. 본 발명의 영상 생성 모듈은 다양한 방법으로, 해당 오브젝트의 깊이 정보를 설정할 수 있다.
첫째로, 영상 생성 모듈(120)은 오브젝트 출력 명령의 호출 순서를 이용하여, 오브젝트의 깊이 정보를 설정할 수 있다. 일례로, 처음 출력 명령이 호출된 오브젝트는 가장 작은 값의 깊이 정보를 가지게 되며, 가장 마지막에 출력 명령이 호출된 오브젝트는 가장 큰 값의 깊이 정보를 가지게 된다. 즉, 출력 명령의 호출 순서에 따라 깊이 정보가 점차 증가하도록 설정할 수 있다.
둘째로, 영상 생성 모듈(120)은 오브젝트의 위치 정보를 이용하여, 오브젝트의 깊이 정보를 설정할 수 있다. 일례로, 오브젝트가 2차원 영상 데이터의 위쪽에 위치할수록 작은 값의 깊이 정보를 설정하고, 아래쪽에 위치할수록 큰 값의 깊이 정보를 설정할 수 있다.
셋째로, 영상 생성 모듈(120)은 오브젝트의 크기 정보를 이용하여, 오브젝트의 깊이 정보를 설정할 수 있다. 일례로, 오브젝트의 크기가 작을수록 작은 값의 깊이 정보를 설정하고, 클수록 큰 값의 깊이 정보를 설정할 수 있다.
본 발명의 영상 생성 모듈(120)은 오브젝트의 깊이 정보를 설정하기 위하여, 전술한 방법들을 단독으로 수행하거나, 여러 방법들을 동시에 수행할 수 있다.
다음으로, 영상 생성 모듈(120)은 출력될 오브젝트가 남아있는지 판단(S176)하여, 출력될 오브젝트가 더 있으면 해당 오브젝트의 깊이 정보 설정 과정을 재수행한다. 그리고, 출력될 오브젝트가 없으면, 영상 생성 모듈(120)은 상기에서 설정된 오브젝트들의 깊이 정보를 이용하여, 양안시차 2차원 영상 데이터를 생성한다.
다음으로, 양안시차 2차원 영상 데이터에 따라, 양안시차 2차원 영상을 생성(S190)한다. 통신 모듈(130)을 이용하여 생성된 양안시차 영상을 디스플레이 기기(20)에 출력(S200)한다.
한편, 영상출력 모드가 양안시차 영상이 아닌 일반 2차원 영상출력 모드인 경우에는, 단일 시점에 대한 영상을 생성(S162)하고, 단일 시점으로 생성된 영상을 출력(S164)한다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 모바일 기기 20: 디스플레이 기기
100: 영상변환장치 110: 애플리케이션
120: 영상 생성 모듈 130: 통신 모듈
200: 통신 모듈 210: 렌더링 엔진
220: 프레임 버퍼 230: 드라이버
240: 디스플레이 패널

Claims (4)

  1. 모바일 디바이스 또는 디스플레이 기기에 설치 가능한 영상변환장치에 있어서,
    상기 디스플레이 기기로부터 상기 디스플레이 기기가 지원하는 해상도, 양안시차 영상 지원 여부 및 화면의 크기와 관련된 정보를 수신하고, 상기 디스플레이 기기에 영상 데이터를 전송하는 통신 모듈, 및
    상기 모바일 디바이스에 설치된 애플리케이션으로부터 화면상의 좌표로 정의되는 제1 영상 데이터를 수신하고, 상기 제1 영상 데이터를 상기 디스플레이 기기로부터 수신된 정보에 기초하여 변환하여 제2 영상 데이터를 생성하는 영상 생성 모듈을 포함하고,
    상기 영상 생성 모듈은,
    상기 수신된 제1 영상 데이터가 3차원 영상 데이터인지 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 제2 영상 데이터를 생성하는 방법을 변경하는 것을 특징으로 하는 영상변환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 생성 모듈은,
    애플리케이션으로부터 3차원 영상 데이터를 수신하고, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 생성하며, 상기 좌안 시점을 기준으로 상기 3차원 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 상기 우안 시점을 기준으로 상기 3차원 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성하는 영상변환장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 생성 모듈은,
    애플리케이션으로부터 적어도 하나의 오브젝트를 포함하는 2차원 그래픽 이미지로 구성된 2차원 영상 데이터를 수신하여, 상기 오브젝트의 입체감을 의미하는 깊이 정보를 설정하고, 상기 설정된 오브젝트의 깊이 정보를 이용하여, 사용자의 좌안에 대응하는 좌안 시점 및 우안에 대응하는 우안 시점을 생성하며, 상기 좌안 시점을 기준으로 상기 2차원 영상 데이터를 변형하여 좌안 시점 영상 데이터를 생성하고, 상기 우안 시점을 기준으로 상기 2차원 영상 데이터를 변형하여 우안 시점 영상 데이터를 생성하며,
    상기 오브젝트의 깊이 정보 설정 시, 상기 오브젝트의 출력 명령 신호의 수신 순서에 따라, 상기 오브젝트의 깊이 정보의 값을 증가시키도록 구성된 영상변환장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    에이치디엠아이(HDMI, High Definition Multimedia Interface), 유에스비(USB), 블루투스(BlueTooth), 또는 와이파이(WI-FI)를 이용하여 통신하도록 구성된 영상변환장치.
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