KR101836180B1 - 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법 - Google Patents

입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 다수의 시점영상을 출력하는 입체영상 표시장치와; 상기 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하고, 측정된 휘도 분포를 이용하여 상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성하는 휘도 측정장치와; 상기 휘도 프로파일을 이용하여 계산된 각 시점영상에 대한 휘도 패턴의 합산 결과인 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산하는 광학 특성 연산 장치를 포함하며, 상기 휘도 패턴은,
Figure 112012032718031-pat00026
에 의해 정의되며, Y3 - Di(θ)는 i번째 시점영상의 휘도이고, xi은 상기 휘도 패턴의 패턴중심좌표이고, θ는 시야각이고, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭인 것을 특징으로 한다.

Description

입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR EVALUATING OPTICAL CHARACTERISTIC OF STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 시점 별로 측정된 휘도 데이터를 이용하여 3D 크로스토크 및 3D blur를 계산할 수 있는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 영상 구현 방식과 관련하여 2차원적인 평면영상뿐만 아니라 3D적인 입체영상까지도 구현할 수 있는 영상표시장치가 개발되고 있다.
인간이 영상의 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차 외에도 심리적, 기억적 요인이 있다.
이와 같은 요인들을 이용한 입체영상 표시 방식 중 하나가 양안의 생리적 요인을 이용하여 입체감을 느끼는 입체감표현방식(stereoscopic type)이다.
입체감표현방식(stereoscopic type)은 약 65㎜정도 떨어져 있는 좌우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관영상을 제공하면, 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.
이러한 입체감표현방식은 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수안경을 착용하는 안경방식과, 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 등의 렌즈 어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.
일반적으로 무안경 방식은, 안경방식에 비하여 3D 휘도 측면에서 우수하다.
무안경 방식의 영상표시장치는, 각각 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하는 표시패널과, 표시장치의 상부 또는 하부에 배치되는 시역 생성 수단을 포함하는데, 사용자가 별도의 도구 없이 입체영상을 볼 수 있다는 점에서 활발히 개발되고 있다.
여기서, 시역 생성 수단은 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 등의 렌즈 어레이(lens array) 등을 포함할 수 있다.
최근에는 시청 각도(방향)에 따라 영상이 실제와 같이 표현될 수 있도록 각 시야각(방향)에 적합한 시점영상을 필요로 하는 다시점(multi-view) 영상표시장치가 등장하고 있으며, 이러한 다시점(multi-view) 영상표시장치는 시야각에 따른 다수의 시청 영역별로 영상을 구현할 수 있다.
이와 같은 입체영상 표시장치의 성능을 평가함에 있어서, 관찰자가 입체영상을 제대로 인식하고 있는지 여부를 평가할 필요가 있다.
즉, 입체영상 표시장치의 성능을 평가하는 경우에 관찰자의 양안으로 적절한 영상이 전달되어 원하는 입체영상이 구현되는지 여부를 평가할 필요가 있는데, 이러한 평가는 입체영상 표시장치의 광학 특성의 평가를 통해 이루어질 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 종래의 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 입체영상 표시장치의 최적 시청거리 및 시야각, 그리고 시청 위치를 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 도시한 도면이다.
도1에 도시한 바와 같이, 입체영상 표시장치(10) 및 관찰자 사이의 거리를 최적 시청거리(optimum viewing distance, OVD)라 한다.
이러한, 최적 시청거리(OVD)는 입체영상 표시장치(10) 상의 각 위치에서 나오는 빛의 휘도 분포에 의해 결정되며, 최적 시청거리(OVD)를 정하기 위해서 특히 시야각(θ) 별 휘도 분포에 대한 휘도 프로파일이 필요하다.
이때, 시야각(θ) 별 휘도 분포는 관찰자가 입체영상 표시장치(10)의 중심축(C)을 기준으로 시야각(θ)만큼 벗어난 위치에서 시청하는 경우에 있어서 다수의 시점영상에 대한 휘도 분포일 수 있다.
그리고, 관찰자는 최적 시청거리(OVD)에서 영상을 시청하는 경우에 적합한 입체 영상을 시청할 수 있다.
이와 같이, 휘도 프로파일은 휘도 분포 측정 결과를 이용하여 생성할 수 있는데, 예를 들어, 입체영상 표시장치(10)에서 출력되는 테스트 영상패턴에 의해 시야각 별 휘도 분포를 측정하고 그 결과를 이용하여 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성할 수 있다.
이때, 테스트 영상패턴은 다수의 시점영상 중에서 특정 시점영상은 화이트(white) 영상으로 구현되고 나머지 시점영상들은 블랙(black) 영상으로 구현되도록 하는 영상패턴일 수 있다.
예를 들어, 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성하기 위해서는, 먼저 첫 번째 시점영상만 화이트 영상으로 구현하고, 나머지 시점영상은 블랙 영상으로 구현하여, 첫 번째 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하여 첫 번째 시점영상의 휘도 프로파일을 구할 수 있다.
마찬가지로, 두 번째 시점영상만 화이트 영상으로 구현하고, 나머지 시점영상은 블랙 영상으로 구현하여, 두 번째 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하여 두 번째 시점영상의 휘도 프로파일을 구할 수 있으며, 나머지 시점영상의 휘도 프로파일도 동일한 방식으로 구할 수 있다.
그 결과 도2에 도시한 바와 같이, 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성할 수 있다.
이러한 휘도 프로파일은 입체영상 표시장치(10)의 3D 크로스토크(crosstalk)를 계산하는데 이용될 수 있다.
예를 들어, 관찰자의 양안 각각에서 인지하여야 하는 특정한 시점영상의 휘도 프로파일에는 인접하는 다수의 시점영상의 휘도 프로파일 일부가 중첩적으로 생성될 수 있다.
따라서, 관찰자는 양안 각각에 대응하는 특정한 시점영상에 대한 휘도만 인지하는 것이 아니라 그와 인접하는 시점영상에 대한 휘도도 인지하게 된다.
이와 같이 인지해야 하는 특정한 시점영상에 대한 휘도 뿐만 아니라 다른 시점영상에 대한 휘도도 인지됨에 따라 발생하는 시점영상들의 혼선을 3D 크로스토크라고 한다.
이러한 3D 크로스토크는 휘도 프로파일을 통하여 수학식1에 의해 계산될 수 있다.
[수학식1]
Figure 112012032718031-pat00001
여기서, θ는 시야각이고, i는 특정 시점영상의 인덱스(index) 번호이고, N은 전체 시점영상의 개수를 의미하고, n은 i번째 시점영상을 포함하여 단안에서 인지된다고 가정한 시점영상의 개수이다.
예를 들어, 전체 시점영상의 개수가 9이면 N은 9가 되고, 3번째 시점영상에 대한 3D 크로스토크를 계산하고자 한다면, i는 3이 된다.
그리고, 3번째 시점영상의 휘도 프로파일에 중첩되는 다수의 시점영상 중 3번째 시점영상을 포함한 3개의 시점영상이 단안에서 인지된다고 가정한다면, n은 3이 된다.
그리고, χ3-Di(θ)는 i번째 시점영상의 시야각에 따른 3D 크로스토크 값을 나타내는데, 단안에서 인지되는 올바른 휘도에 대한 단안에서 인지되는 올바르지 않은 휘도의 비로 표현될 수 있다.
이때, χ3-Di(θ)의 분모 A(θ)는 올바른 휘도 즉 관찰자가 인지해도 되는 올바른 휘도를 의미하는 반면에, χ3-Di(θ)의 분자는 전체 시점영상의 휘도 합산에서 올바른 휘도 A(θ)를 뺀 값으로, 관찰자가 인지해서는 안되는 올바르지 않은 휘도를 의미한다.
예를 들어, N은 9이고 i는 3이고 n이 3인 경우에, 전체 시점영상은 9개이고 3번째 시점영상에 대한 3D 크로스토크를 계산한다면, 3번째 시점영상을 포함한 3개의 시점영상(2 내지4번째 시점영상)이 올바른 휘도를 의미하는 것이다.
여기서, Y3-DK(θ)는 다수의 시점영상에 모두 블랙 영상을 출력할 경우, 백라이트 등에 의한 요인으로 외부로 새는 빛에 대한 값인 바, 전체 시점영상 각각에 대해서 Y3-DK(θ)의 값을 빼는 것은 백라이트 등에 의한 빛 샘을 제거하여 각 시점영상에 대한 순수한 3D 크로스토크를 계산하기 위한 것이다.
그러나, 이와 같은 일반적인 3D 크로스토크를 계산하는 방법을 사용할 경우 측정자의 주관적인 요소인 n에 의해 결과가 달라질 수 있다.
다시 말해서, n은 i번째 시점영상을 포함하여 단안에서 인지된다고 가정한 시점영상의 개수인 바, 측정자의 주관적 판단에 의하여 i번째 시점영상을 포함하여 몇 개의 시점영상을 단안에서 인지된다고 가정할 것인지에 따라 3D 크로스토크 값이 달라지게 된다.
이하에서 도3a 내지 도3c을 참조하여 n에 따라 3D 크로스토크 값이 변화됨을 살펴보기로 한다.
도3a 내지 도3c는 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의해 계산된 3D 크로스토크 값을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도3a 내지 도3c는 각각 n이 1, 3, 5인 경우의 3D 크로스토크 값의 분포를 나타내고 있다.
도3a 내지 도3c에 도시한 바와 같이, 동일한 테스트 영상패턴이 사용되는 경우에도n 값에 따라 3D 크로스토크의 값은 서로 다르게 계산됨을 알 수 있다.
즉, n이 1인 경우에는 3D 크로스토크의 최소가 200%가 되고, n이 3인 경우에는 3D 크로스토크의 최소가 40%가 되고, n이 5인 경우에는 3D 크로스토크의 최소가 20%가 되고 있다.
이처럼, 일반적인 3D 크로스토크 계산 방법을 사용할 경우 주관적인 요소인 n에 따라 3D 크로스토크 값이 크게 변하게 되는 바, 객관적이고 정확한 값을 계산하지 못하는 문제점이 존재한다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각 시점 별로 측정된 휘도 데이터를 이용하여 3D 크로스토크 및 3D blur를 계산할 수 있는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템은, 다수의 시점영상을 출력하는 입체영상 표시장치와; 상기 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하고, 측정된 휘도 분포를 이용하여 상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성하는 휘도 측정장치와; 상기 휘도 프로파일을 이용하여 계산된 각 시점영상에 대한 휘도 패턴의 합산 결과인 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산하는 광학 특성 연산 장치를 포함하며, 상기 휘도 패턴은,
Figure 112012032718031-pat00002
에 의해 정의되며, Y3 - Di(θ)는 i번째 시점영상의 휘도이고, xi은 상기 휘도 패턴의 패턴중심좌표이고, θ는 시야각이고, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광학 특성 연산 장치는, 상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 저장하는 메모리부와; 상기 휘도 프로파일에 대응하여 상기 휘도 패턴을 연산하여 전체 휘도 패턴을 계산하고, 상기 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 연산하는 3D blur 계산부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전체 휘도 패턴은,
Figure 112012032718031-pat00003
에 의해 정의되며, Li(x, θ)는 i번째 시점영상의 휘도 패턴이고, N은 전체 시점영상의 개수일 수 있다.
그리고, 상기 3D blur의 사이즈는,
Figure 112012032718031-pat00004
에 의해 정의되며, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭이고, w'는 휘도 중첩에 의해 증가된 휘도 패턴의 패턴폭이고, d는 휘도패턴 간 간격이며, M은
Figure 112012032718031-pat00005
을 만족하는 시점영상의 개수이고, LT는 상기 전체 휘도 패턴이고, Y3 - Dall(θ)는 모든 시점영상의 휘도의 합이고, a는 측정자에 의해 선택되는 3D blur의 사이즈를 결정하는 파라미터인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 방법은, 입체영상 표시장치로부터 출력되는 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하는 단계와; 측정된 휘도 분포를 이용하여 상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성하는 단계와; 상기 휘도 프로파일을 이용하여 계산된 각 시점영상에 대한 휘도 패턴의 합산 결과인 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 휘도 패턴은,
Figure 112012032718031-pat00006
에 의해 정의되며, Y3 - Di(θ)는 i번째 시점영상의 휘도이고, xi은 상기 휘도 패턴의 패턴중심좌표이고, θ는 시야각이고, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 3D blur의 사이즈를 계산하는 단계는, 상기 휘도 프로파일에 대응하여 상기 휘도 패턴을 연산하는 단계와; 상기 휘도 패턴을 연산하여 전체 휘도 패턴을 계산하는 단계와; 상기 전체 휘도 패턴을 이용하여 상기 3D blur의 사이즈를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전체 휘도 패턴은,
Figure 112012032718031-pat00007
에 의해 정의되며, Li(x, θ)는 i번째 시점영상의 휘도 패턴이고, N은 전체 시점영상의 개수일 수 있다.
또한, 상기 3D blur의 사이즈는,
Figure 112012032718031-pat00008
에 의해 정의되며, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭이고, w'는 휘도 중첩에 의해 증가된 휘도 패턴의 패턴폭이고, d는 휘도패턴 간 간격이며, M은,
Figure 112012032718031-pat00009
을 만족하는 시점영상의 개수이고, LT는 상기 전체 휘도 패턴이고, Y3 - Dall(θ)는 모든 시점영상의 휘도의 합이고, a는 측정자에 의해 선택되는 3D blur의 사이즈를 결정하는 파라미터인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템 및 그 방법에서는, 각 시점 별로 측정된 휘도 데이터를 이용하여 3D 크로스토크 및 3D blur를 계산할 수 있다.
그 결과 측정자의 주관적 판단 개입과 상관없이 입체영상 표시장치의 광학 특성을 일괄적으로 나타낼 수 있어, 모든 형태의 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 및 3D blur를 평가하는 기준을 제공할 수 있다.
도 1은 입체영상 표시장치에서의 최적 시청거리 및 시야각, 그리고 시청 위치를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도2는 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 도시한 도면이다.
도3a 내지 도3c는 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의해 계산된 3D 크로스토크 값을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템의 개략적인 블록도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D 크로스토크 계산 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도6a 내지 도6c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의해 계산된 크로스토크 값을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D blur 계산에 사용되는 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 도시한 도면이다.
도8a 내지 도8c는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의해 계산된 휘도 패턴을 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도9는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 시점영상에 대한 휘도 패턴을 합산한 포지션 별 전체 휘도 패턴을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D blur 계산 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템의 개략적인 블록도이다.
도4에 도시한 바와 같이, 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템은 입체영상 표시장치(100), 휘도 측정장치(200), 광학 특성 연산 장치(300)를 포함 한다.
휘도 측정장치(200)는 입체영상 표시장치(100)에서 출사되는 다수의 시점영상에 대하여 시야각 별로 휘도 분포를 측정할 수 있다.
그리고, 휘도 측정장치(200)는 입체영상 표시장치(100)에서 출력된 테스트 영상패턴에서의 각 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하고, 측정된 휘도 분포를 이용하여 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성할 수 있다.
이때, 테스트 영상패턴은 다수의 시점영상 중에서 특정 시점영상은 화이트(white) 영상으로 구현되고 나머지 시점영상들은 블랙(black) 영상으로 구현되도록 하는 영상패턴일 수 있다.
그리고, 휘도 측정장치(200)는 생성된 휘도 프로파일을 광학 특성 연산 장치(300)로 전달할 수 있다.
이때, 휘도 측정장치(200)는 입체영상 표시장치(100)로부터 최적 시청거리(OVD)에 해당하는 위치에서 다수의 시점영상 각각에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하는 것이 바람직하다.
광학 특성 연산 장치(300)는 메모리부(310), 3D 크로스토크 계산부(320), 3D blur 계산부(330), 제어부(340) 등을 포함하며, 입체영상 표시장치(100)의 광학 특성을 연산하는 역할을 한다.
메모리부(310)는, 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일, 좌안 크로스토크(L_CT), 우안 크로스토크(R_CT) 및 평균 크로스토크(A_CT) 등을 저장할 수 있다.
3D 크로스토크 계산부(320)는, 휘도 프로파일에 대응하여 각 시점영상에 대한 시야각 별 좌안 크로스토크(L_CT), 우안 크로스토크(R_CT) 및 평균 크로스토크(A_CT)를 계산할 수 있다.
여기서, 3D 크로스토크란 인지해야 하는 특정한 시점영상에 대한 휘도 뿐만 아니라 다른 시점영상에 대한 휘도도 인지됨에 따라 발생하는 시점영상들의 혼선을 의미할 수 있다.
3D blur 계산부(330)는, 휘도 프로파일에 대응하여 각 시점영상에 대한 포지션 별 휘도 패턴을 계산하고, 계산된 휘도 패턴을 합산한 결과인 포지션 별 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산할 수 있다.
여기서, 3D blur란, 각 시점영상의 광 누설로 인한 입체 영상의 번짐 정도를 의미할 수 있다.
예를 들어, 관찰자의 양안 각각에서 인지하여야 하는 특정한 시점영상의 휘도 프로파일에는 인접하는 다수의 시점영상의 휘도 프로파일 일부가 중첩적으로 생성될 수 있다.
그리고, 인접하는 시점영상은 유사한 영상이기 때문에 인접하는 다수의 시점영상의 휘도 중첩은 입체 영상이 번져 보이는 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 휘도 프로파일을 이용하여 3D 크로스토크뿐만 아니라 3D blur를 계산하여 모든 형태의 입체영상 표시장치의 3D blur를 평가하는 기준을 제공할 수 있다.
제어부(340)는 광학 특성 연산 장치(300)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 예를 들어, 3D 크로스토크 계산부(320)로부터 전달받은 좌안 크로스토크(L_CT), 우안 크로스토크(R_CT) 및 평균 크로스토크(A_CT)를 화면에 표시하도록 제어할 수 있다.
이하, 본발명의 실시예에 따른 3D 크로스토크 계산에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D 크로스토크 계산 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도6a 내지 도6c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 9개의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의해 계산된 크로스토크 값을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도5에 도시한 바와 같이, 입체영상 표시장치(100) 및 관찰자 사이의 거리를 최적 시청거리(optimum viewing distance, OVD)라 한다.
이러한, 최적 시청거리(OVD)는 입체영상 표시장치(100)에서의 빛의 휘도 분포에 의해 결정되며, 최적 시청거리(OVD)를 정하기 위해서 특히 시야각(θ) 별 휘도 분포에 대한 휘도 프로파일이 필요하다.
이때, 시야각(θ) 별 휘도 분포는 관찰자가 입체영상 표시장치(100)의 중심축(C)을 기준으로 시야각(θ)만큼 벗어난 위치에서 시청하는 경우에 있어서 다수의 시점영상에 대한 휘도 분포일 수 있다.
한편, 관찰자의 양안(R, L)의 중심은 시야각(θ) 위치에 있으며, 관찰자의 단안(R 또는 L)은 관찰자의 양안(R, L)의 중심인 시야각(θ)으로부터 △θ만큼 벗어난 위치에 위치하게 된다.
본 발명에서는 이와 같은 환경에서 입체영상 표시장치(100)에서 출력되는 테스트 영상에 위해 시야각(θ) 별 휘도 분포를 측정하고, 측정된 휘도 분포를 이용하여 휘도 프로파일을 생성할 수 있다.
그리고, 생성된 휘도 프로파일에 대응하여 각 시점영상에 대한 시야각 별 좌안 크로스토크(L_CT), 우안 크로스토크(R_CT) 및 평균 크로스토크(A_CT)를 계산할 수 있다.
이때, 좌안 크로스토크(L_CT)는 좌안에서 인식되는 우안 영상에 대한 값이고, 우안 크로스토크(R_CT)는 우안에서 인식되는 좌안 영상에 대한 값으로, 각각 잘못된 영상에 대한 혼선을 나타내는 값이다.
그리고, 평균크로스토크(AC)는 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)의 평균값을 의미한다.
이러한 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)는 각각 수학식2 및 수학식3에 의해 정의될 수 있다.
[수학식2]
Figure 112012032718031-pat00010
[수학식3]
Figure 112012032718031-pat00011
여기서, θ는 시야각이고, χ3-Dl(θ)는 좌안에 해당하는 l번째 시점영상에 대한 3D 크로스토크 값이고, χ3-Dr(θ)는 우안에 해당하는 r번째 시점영상에 대한 3D 크로스토크 값이다.
그리고, N은 전체 시점영상의 개수이고, m은 입체영상 표시장치(100)의 설계 시 양안 사이에서 인식되는 다수의 시점영상의 개수에서 1을 뺀 수로서 l, r의 차이이다. 이때, 만약 1≤l≤N이면, r=l+m이고, 그렇지 않으면(l>N), r=l+mN이다.
예를 들어, 양안 간격 65mm를 기준으로 시점영상 간 간격을 32.5mm로 설계하였을 경우 양안을 포함하여 양안 간격 내에 인식되는 시점영상의 개수는 3개이므로, m은 2가 된다.
여기서, Y3-DK(θ)는 다수의 시점영상에 모두 블랙 영상을 출력할 경우, 백라이트 등에 의한 요인으로 외부로 새는 빛에 대한 값인 바, 전체 시점영상 각각에 대해서 Y3-DK(θ)의 값을 빼는 것은 백라이트 등에 의한 빛 샘을 제거하여 각 시점영상에 대한 순수한 3D 크로스토크를 계산하기 위한 것이다.
이하, 좌안 크로스토크(L_CT)와 우안 크로스토크(R_CT)를 이용하여 평균크로스토크(A_CT)를 구하는 수학식4에 대해서 살펴본다.
도5에 도시한 바와 같이, 관찰자의 단안(R 또는 L)은 각각 양안의 중심을 기준으로 양쪽으로 △θ만큼 떨어져 있으므로, 양안 평균 3D 크로스토크는 아래 수학식4에 의해 정의될 수 있다.
[수학식4]
Figure 112012032718031-pat00012
여기서, θ는 시야각이고, χl(θ-△θ)는 좌안에 해당하는 l번째 시점영상에 대한 3D 크로스토크 값이고, χr(θ-△θ)는 우안에 해당하는 r번째 시점영상에 대한 3D 크로스토크 값이다.
그리고, l은 좌안에 해당하는 시점영상의 인덱스이고, r은 우안에 해당하는 시점영상의 인덱스 값이고, △θ는 최적 시청거리(OVD)에서 단안(R 또는 L)이 양안의 중심을 기준으로 이루는 각이며, IPD는 좌안과 우안 사이의 거리이다.
이때, 좌안의 경우 1 이상의 시점영상에서 의미가 있으며, 우안의 경우 N이하의 시점영상에서 의미가 있기 때문에, r>l일 필요가 있다.
도6a 내지 도6c는 각각 수학식2 내지 수학식4에 따른 좌안 크로스토크, 우안 크로스토크 및 평균 크로스토크 값의 분포를 나타내고 있다.
도6a 및 도6b에 도시한 바와 같이, 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)는 각각 3D 크로스토크의 최소점을 중심으로 각도에 따라 비대칭적인 곡선으로 표현됨을 알 수 있다.
이와 같이 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)가 비대칭적인 곡선으로 표현되는 이유는 좌안의 경우 우안 영상의 누설(leakage)만 고려되었고, 우안의 경우 좌안 영상의 누설(leakage)만 고려되었기 때문이다.
그리고, 이러한 비대칭적 곡선을 제거하기 위하여 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)의 평균을 구하여 양안의 3D 크로스토크로 설정할 수 있다.
구체적으로, 좌안 크로스토크(L_CT)는 양안의 중심을 기준으로 △θ각도만큼 왼쪽으로 벗어난 각도에서의 휘도 데이터 값으로 하고, 우안 크로스토크(R_CT)는 좌안과 우안의 중심축(C)을 기준으로 △θ 각도만큼 오른쪽으로 벗어난 각도에서의 휘도 데이터 값이며, 평균 크로스토크(A_CT)는 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)를 산술 평균하여 구할 수 있다.
도6c에 도시한 바와 같이, 좌안 크로스토크(L_CT) 및 우안 크로스토크(R_CT)를 산술 평균하여 계산한 평균 크로스토크(A_CT)에서는 비대칭적 곡선이 제거되었음을 알 수 있다.
본 발명에서는 각 시점 별로 측정된 휘도 데이터를 이용하여 3D 크로스토크를 계산함에 따라 입체영상 표시장치의 광 분리능력을 보다 정확하게 표현할 수 있다.
또한, 휘도 데이터를 이용하여 3D 크로스토크를 계산함에 있어서 측정자의 주관적 판단 개입과 상관없이 입체영상 표시장치의 광학 특성을 일괄적으로 나타낼 수 있어, 모든 형태의 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크를 평가하는 기준을 제공할 수 있다.
이하, 본발명의 실시예에 따른 3D blur 계산에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D blur 계산에 사용되는 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 도시한 도면이다.
도7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D blur 계산에 사용되는 다수의 시점영상(V1 내지 V9)에 대한 휘도 프로파일은 입체영상 표시장치(도4의 100)에서 출력되는 테스트 영상에 위해 측정된 시야각(θ) 별 휘도 분포를 이용하여 생성할 수 있다.
휘도 프로파일을 살펴보면, 시야각(viewing angle)에 따라 다수의 시점영상(V1 내지 V9)의 휘도 크기가 달라짐을 알 수 있다.
관찰자가 5번째 시점영상을 정면으로 바라보는 경우에서 다수의 시점영상(V1 내지 V9)의 휘도를 측정할 경우 5번째 시점영상의 휘도는 A이고, 5번째 시점영상과 인접한 4번째 시점영상 및 6번째 시점영상의 휘도는 B이고, 3번째 시점영상 및 7번째 시점영상의 휘도는 C이다. (A>B>C)
본 발명에서는 이와 같은 휘도 프로파일을 이용하여 각 시점영상에 대한 포지션 별 휘도 패턴을 계산하고, 계산된 각 휘도 패턴을 합산한 결과인 포지션 별 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산할 수 있다.
이하에서는 휘도 프로파일을 이용하여 각 시점영상에 대한 포지션 별 휘도 패턴을 계산하여 합산한 후 3D blur의 사이즈를 계산하는 과정에 대해서 설명하기로 한다. 도7를 더욱 참조하여 설명한다.
도8a 내지 도8c는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의해 계산된 휘도 패턴을 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도9는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 시점영상에 대한 휘도 패턴을 합산한 포지션 별 전체 휘도 패턴을 설명하기 위해 참조되는 도면이며, 도10은 본 발명의 실시예에 따른 광학 특성 연산 장치의 3D blur 계산 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
3D blur를 계산하기 위해서는 먼저, 다수의 시점영상에 대한 휘도 프로파일에 의한 휘도 패턴을 구할 필요가 있다.
여기서, 휘도 프로파일에 의한 휘도 패턴은 수학식5에 의해 정의될 수 있다.
[수학식5]
Figure 112012032718031-pat00013
여기서, Li(x, θ)는 i번째 시점영상의 휘도 패턴이고, Y3-Di(θ)는 i번째 시점영상의 휘도로서 휘도 패턴의 높이를 나타내고, {u[x-(xi+w/2)]- u[x-(xi-w/2)]}는 스텝함수의 차로서 직사각형 형태의 패턴을 나타낸다.
그리고, x는 관찰자의 시청 위치(포지션)이고, θ는 시야각이고, w는 휘도 패턴의 패턴폭이고, xi은 패턴중심좌표이다.
도8a에 도시한 바와 같이, 5번째 시점영상의 휘도 패턴(L5)은 휘도 Y3-D5(θ)가 A이고, x5을 기준으로 양쪽으로 w/2만큼 이격한 'x5-w/2' 또는 'x5+w/2'좌표로 표현되는 직사각형 형태의 패턴일 수 있다.
다음으로, 도8b에 도시한 바와 같이, 4번째 시점영상의 휘도 패턴(L4) 은 휘도 Y3-D4(θ)가 B이고, x4을 기준으로 양쪽으로 w/2만큼 이격한 'x4-w/2' 또는 'x4+w/2'좌표로 표현되는 직사각형 형태의 패턴일 수 있다.
마찬가지로, 6번째 시점영상의 휘도 패턴(L6)은 휘도 Y3-D6(θ)가 B이고, x6을 기준으로 양쪽으로 w/2만큼 이격한 'x6-w/2' 또는 'x6+w/2'좌표로 표현되는 직사각형 형태의 패턴일 수 있다.
그리고, 도8c에 도시한 바와 같이, 3번째 시점영상의 휘도 패턴(L3) 은 휘도 Y3-D3(θ)가 C이고, x3을 기준으로 양쪽으로 w/2만큼 이격한 'x3-w/2' 또는 'x3+w/2'좌표로 표현되는 직사각형 형태의 패턴일 수 있다.
마찬가지로, 7번째 시점영상의 휘도 패턴(L7)은 휘도 Y3-D7(θ)가 B이고, x7을 기준으로 양쪽으로 w/2만큼 이격한 'x7-w/2' 또는 'x7+w/2'좌표로 표현되는 직사각형 형태의 패턴일 수 있다.
나머지 시점영상에 대해서도 동일하게 휘도 패턴을 구할 수 있다.
이처럼 모든 시점영상에 대하여 휘도 패턴을 다 구하고 나면 수학식6과 같이 모든 시점영상에 대한 휘도 패턴을 합산하여 포지션 별 전체 휘도 패턴(LT)을 구할 수 있으며, 합산된 전체 휘도 패턴(LT)은 도9에 도시한 바와 같다.
[수학식6]
Figure 112012032718031-pat00014
도10에 도시한 바와 같이, 전체 휘도 패턴(LT)에서 5번째 시점영상의 휘도 패턴(L5)의 패턴폭은 인접한 시점영상의 휘도 중첩에 따른 영향으로 w(원 휘도 패턴의 패턴폭)에서 w' 로 증가함을 알 수 있다.
이때, w'은 휘도 중첩에 의해 증가된 휘도 패턴의 패턴폭이고, 수학식7에 의해 정의될 수 있으며, 3D blur는 w'와 w의 차이로 수학식8에 의해 정의될 수 있다.
[수학식7]
Figure 112012032718031-pat00015
[수학식8]
Figure 112012032718031-pat00016
여기서, d는 휘도패턴 간 간격으로 각 휘도패턴의 패턴중심좌표의 차로 표현될 수 있고, w는 휘도 패턴의 패턴폭이고, M은 수학식9를 만족하는 시점영상의 개수이다.
[수학식9]
Figure 112012032718031-pat00017
여기서, LT는 전체 휘도 패턴이고, Y3-Dall(θ)는 모든 시점영상의 휘도의 합이고, a는 측정자에 의해 선택되는 3D blur의 사이즈를 결정하는 파라미터이다.
즉, M은 LT/Y3-Dall(θ)가 a%보다 커지는 조건을 만족시키는 시점영상의 개수이다.
예를 들어, 도10에 도시된 바대로, a가 10인 경우에 수학식9를 만족시키려면 시점영상이 5개의 휘도 패턴이 필요하다. (L3, L4, L5, L6, L7)
그 결과 수학식9를 만족시키는 시점영상의 개수(M)는 5가 되고, w'는 w+4*d가 된다.
즉, 5번째 시점영상의 휘도 패턴(L5)의 패턴폭은 인접하는 시점영상의 휘도 중첩 때문에 원래 사이즈(w)에 비해 4*d 만큼 커진 'w+4*d'가 된다.
이와 같이 본 발명에서는 각 시점 별로 측정된 휘도 데이터를 이용하여 연산한 휘도 패턴에 의해 3D blur를 계산함에 따라 입체영상 표시장치의 광학 특성을 일괄적으로 나타낼 수 있어, 모든 형태의 입체영상 표시장치의 3D blur를 평가하는 기준을 제공할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 입체영상 표시장치 200: 휘도 측정장치
300: 광학 특성 연산 장치 310: 메모리부
320: 3D 크로스토크 계산부 330: 3D blur 계산부
340: 제어부

Claims (8)

  1. 다수의 시점영상을 출력하는 입체영상 표시장치와;
    상기 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하고, 측정된 휘도 분포를 이용하여 상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성하는 휘도 측정장치와;
    상기 휘도 프로파일을 이용하여 계산된 각 시점영상에 대한 휘도 패턴의 합산 결과인 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산하는 광학 특성 연산 장치를 포함하며,
    상기 휘도 패턴은,
    Figure 112012032718031-pat00018

    에 의해 정의되며,
    Y3 - Di(θ)는 i번째 시점영상의 휘도이고, xi은 상기 휘도 패턴의 패턴중심좌표이고, θ는 시야각이고, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 특성 연산 장치는,
    상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 저장하는 메모리부와;
    상기 휘도 프로파일에 대응하여 상기 휘도 패턴을 연산하여 전체 휘도 패턴을 계산하고, 상기 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 연산하는 3D blur 계산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전체 휘도 패턴은,
    Figure 112012032718031-pat00019

    에 의해 정의되며,
    Li(x, θ)는 i번째 시점영상의 휘도 패턴이고, N은 전체 시점영상의 개수인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 3D blur의 사이즈는,
    Figure 112012032718031-pat00020

    에 의해 정의되며,
    w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭이고, w'는 휘도 중첩에 의해 증가된 휘도 패턴의 패턴폭이고, d는 휘도패턴 간 간격이며,
    M은,
    Figure 112012032718031-pat00021

    을 만족하는 시점영상의 개수이고,
    LT는 상기 전체 휘도 패턴이고, Y3-Dall(θ)는 모든 시점영상의 휘도의 합이고, a는 측정자에 의해 선택되는 3D blur의 사이즈를 결정하는 파라미터인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 시스템.
  5. 입체영상 표시장치로부터 출력되는 시점영상에 대한 시야각 별 휘도 분포를 측정하는 단계와;
    측정된 휘도 분포를 이용하여 상기 시점영상에 대한 휘도 프로파일을 생성하는 단계와;
    상기 휘도 프로파일을 이용하여 계산된 각 시점영상에 대한 휘도 패턴의 합산 결과인 전체 휘도 패턴을 이용하여 3D blur의 사이즈를 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 휘도 패턴은,
    Figure 112012032718031-pat00022

    에 의해 정의되며,
    Y3 - Di(θ)는 i번째 시점영상의 휘도이고, xi은 상기 휘도 패턴의 패턴중심좌표이고, θ는 시야각이고, w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 3D blur의 사이즈를 계산하는 단계는,
    상기 휘도 프로파일에 대응하여 상기 휘도 패턴을 연산하는 단계와;
    상기 휘도 패턴을 연산하여 전체 휘도 패턴을 계산하는 단계와;
    상기 전체 휘도 패턴을 이용하여 상기 3D blur의 사이즈를 연산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전체 휘도 패턴은,
    Figure 112012032718031-pat00023

    에 의해 정의되며,
    Li(x, θ)는 i번째 시점영상의 휘도 패턴이고, N은 전체 시점영상의 개수인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 3D blur의 사이즈는,
    Figure 112012032718031-pat00024

    에 의해 정의되며,
    w는 상기 휘도 패턴의 패턴폭이고, w'는 휘도 중첩에 의해 증가된 휘도 패턴의 패턴폭이고, d는 휘도패턴 간 간격이며,
    M은,
    Figure 112012032718031-pat00025

    을 만족하는 시점영상의 개수이고,
    LT는 상기 전체 휘도 패턴이고, Y3-Dall(θ)는 모든 시점영상의 휘도의 합이고, a는 측정자에 의해 선택되는 3D blur의 사이즈를 결정하는 파라미터인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 광학 특성 평가 방법.
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