KR101880299B1 - 사용자의 입력 정보에 기초하여 양안 시차를 조절하는 ３ｄ 영상 표시 장치 및 방법 - Google Patents

사용자의 입력 정보에 기초하여 양안 시차를 조절하는 ３ｄ 영상 표시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

사용자의 입력 정보에 기초하여 양안 시차를 조절하는 방법 및 3D 영상 표시 장치가 개시된다.
3D 영상 표시 장치는 사용자의 입력 정보에 따라 3D 영상에 포함된 3D 객체가 변이하는 경우, 3D 객체의 변이에 대응하여 상기 3D 영상을 변경시키는 3D 영상 변경부를 포함하고, 상기 3D 영상 변경부는 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 기초로 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 결정할 수 있다.

Description

사용자의 입력 정보에 기초하여 양안 시차를 조절하는 ３Ｄ 영상 표시 장치 및 방법{3D IMAGE DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING DISPARITY BASED ON USER INPUT}
본 발명은 사용자의 입력 정보에 기초하여 양안 시차를 조절하는 3D 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 결정함으로써, 사용자가 3D 객체의 위치나 방향을 변경시키더라도 입체감이 과도하게 증가하거나 감소하는 것을 방지하는 3D 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
3DTV 등에서 사용되는 3D 영상은 좌우 두 눈이 받아들이는 영상에서의 차이인 양안 시차(Disparity)를 사용하여 사용자가 입체의 깊이감을 느낄 수 있도록 하고 있다. 그러나, 양안 시차를 이용한 3D 영상은 깊이감에 따라서 사람이 느끼는 불편함이 커질 수 있다는 단점이 있었다.
따라서, 3D 영상에 대한 깊이감을 조절하여 촬영하는 카메라나 기 생성된 3D 영상의 깊이감을 조절하는 편집도구 및 사용자에게 제공되는 3D 영상의 깊이감을 조절하는 3D 안경과 같은 장치들이 개발되고 있다.
이때, 3D 영상에 포함된 3D 객체의 위치나 형태가 사용자에 의하여 변이하여 3D 영상을 구성하는 좌안 영상과 우안 영상의 차이가 커지는 경우, 과도한 입체감으로 인해 시각적 피로도, 나아가 두통 및 어지러움을 유발하는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 3D 객체의 위치나 형태에 따라 좌안 영상과 우안 영상의 차이가 일정 값 이하로 작아지면 입체감이 줄어들어 입체 효과를 느끼지 못할 수도 있다.
그러나 종래의 깊이감을 조절하는 3D 관련 장치들은 사용자의 좌안과 우안 간의 거리에 따라 3D 영상 전체의 깊이감을 제어하는 것이므로, 3D 영상에 포함된 3D 객체가 사용자에 의하여 변이하는 경우, 변이된 3D 객체의 깊이감을 제어할 수는 없었다.
따라서, 3D 영상에 포함된 3D 객체가 사용자에 의하여 변이하는 경우, 변이된 3D 객체의 깊이감을 제어함으로써, 3D 객체의 변이에 따라 입체감이 과도하게 증가하거나 기준 이하로 감소하는 것을 방지할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 사용자가 2D 영상 또는 3D 영상이 표시되는 화면에서 3D 객체를 변이하여 화면에 출력하는 경우, 3D 객체의 변이에 따른 사용자의 불편함을 최소화하는 3D 영상 표시 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 장치는 사용자의 입력 정보에 따라 3D 영상에 포함된 3D 객체가 변이하는 경우, 3D 객체의 변이에 대응하여 상기 3D 영상을 변경시키는 3D 영상 변경부를 포함하고, 상기 3D 영상 변경부는 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 기초로 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한함으로써, 사용자가 3D 객체의 위치나 방향을 변경시키더라도 입체감이 과도하게 증가하거나 감소하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 장치를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에서 각도 변이를 결정하는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 각도 변이의 한계 값을 결정하는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한한 결과의 일례이다.
도 5는 본 발명에서 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한하는 과정의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 장치의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 방법은 3D 영상 표시 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 장치(100)를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 장치(100)는 다중화부(110), 복호화부(120), 랜더링부(130), 디스플레이부(140) 및 3D 영상 변경부(150)를 포함할 수 있다.
다중화부(Demux)(110)는 튜너 및 DVD, 파일 등을 통해 입력 받은 3D 콘텐츠를 다중화하여 분리할 수 있다. 구체적으로, 다중화부(110)는 3D 콘텐츠의 오디오 데이터와 비디오 데이터를 종류 별로 분리하고, 분리한 데이터를 복호화부(120)에 전송할 수 있다.
복호화부(120)는 다중화부(110)에서 분리된 데이터들을 복호화하여 3D 객체 정보를 생성할 수 있다. 이때, 복호화부(120)는 데이터의 종류에 따라 각각의 데이터를 복호화하는 복수의 복호기(Decoder)로 구성될 수 있다.
랜더링부(130)는 복호화부(120)가 생성한 3D 객체 정보를 기초로 좌안 영상과 우안 영상을 생성할 수 있다. 이때, 랜더링부(130)는 디스플레이부(140)에 최적화되도록 좌안 영상과 우안 영상을 합성하여 3D 영상을 생성하고, 생성한 3D 영상을 디스플레이부(140)에 디스플레이 하여 사용자가 3D 영상을 시청하도록 할 수 있다.
3D 영상 변경부(150)는 사용자의 입력 정보에 따라 3D 영상에 포함된 3D 객체가 변이하는 경우, 3D 객체의 변이에 대응하여 3D 영상을 변경시킬 수 있다. 이때, 3D 영상 변경부(150)는 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 기초로 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 결정할 수 있다.
구체적으로, 3D 영상 변경부(150)는 사용자가 3D 영상에 포함된 3D 객체의 위치 이동이나 방향 전환을 하고자 하는 경우 사용자의 동작에 따라 변경되는 3D 객체의 데이터를 기초로 3D 영상을 변경시킬 수 있다. 이때, 사용자는 촉감 센서와 증강 현실을 사용하여 3D 객체의 위치나 방향을 변경시킬 수 있다. 또한, 사용자는 키보드, 마우스, 및 리모콘과 같은 기존의 인터페이스를 사용하여 3D 객체의 위치나 방향을 변경시킬 수도 있다.
또한, 3D 영상 변경부(150)는 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한함으로써, 사용자가 3D 객체의 위치나 방향을 변경시키더라도 입체감이 과도하게 증가하거나 감소하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 3D 영상 변경부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이 입력 식별부(151), 변이 정보 결정부(152), 및 영상 재구성부(153)로 구성될 수 있다.
입력 정보 해석부(151)는 사용자의 입력 정보를 기초로 사용자가 3D 객체에 하고자 하는 동작을 해석할 수 있다.
일례로, 사용자의 입력 정보가 3D 객체에 대한 Zoom 기능을 활성화하는 리모콘 버튼이 선택되었다는 정보, 사용자가 마우스로 3D 객체를 선택한 다음 Zoom 기능을 선택하였다는 정보, 및 사용자가 3D 객체를 선택한 다음 Zoom 기능에 대응하는 키보드 버튼을 선택하였다는 정보 중 하나인 경우, 입력 정보 해석부(151)는 사용자가 3D 객체를 Zoom 한다고 해석할 수 있다.
다른 일례로, 사용자의 입력 정보가 3D 객체를 반 회전 시키는 리모콘 버튼이 선택되었다는 정보, 사용자가 마우스로 3D 객체를 선택한 다음 180도 회전시켰다는 정보, 및 사용자가 3D 객체를 선택한 다음 반 회전에 대응하는 키보드 버튼을 선택하였다는 정보 중 하나인 경우, 입력 정보 해석부(151)는 사용자가 3D 객체를 180도 회전시킨다고 해석할 수 있다.
변이 정보 결정부(152)는 입력 식별부(151)의 해석 결과와 3D 객체 정보에 기초하여 3D 객체의 변이 정도를 나타내는 객체 변이 정보를 결정할 수 있다.
이때, 변이 정보 결정부(152)는 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 기초로 객체 변이 정보를 결정할 수 있다. 이때, 각도 변이는 사용자의 3D 객체에 대한 폭주각(convergence)과 3D 영상의 배경에 대한 폭주각을 기초로 결정될 수 있다.
각도 변이를 결정하는 방법은 이하 도 2를 참조로 상세히 설명한다.
구체적으로, 변이 정보 결정부(152)는 사용자가 3D 영상에서 3D 객체에 입체감을 느낄 수 있는 각도를 기초로 각도 변이의 한계 값을 설정하고, 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이가 상기 한계 값을 초과하는 경우, 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경를 제한할 수 있다.
각도 변이의 한계 값을 설정하는 방법은 이하 도 3을 참조로 상세히 설명한다.
영상 재구성부(153)는 입력 식별부(151)의 해석 결과와 객체 변이 정보를 기초로 3D 객체를 변이하고, 변이된 3D 객체에 따라 좌안 영상과 우안 영상을 재구성할 수 있다.
이때, 랜더링부(130)는 디스플레이부(140)에 최적화되도록 재구성된 좌안 영상과 우안 영상을 합성하여 3D 영상을 재생성하고, 재 생성한 3D 영상을 디스플레이부(140)에 디스플레이 하여 사용자의 3D 객체 변이에 따라 변경된 3D 영상을 시청하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명에서 각도 변이를 결정하는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
각도 변이는 사용자의 우안(210)과 좌안(220)의 3D 객체(230)에 대한 폭주각(convergence) β와 디스플레이부(140)에 표시되는 3D 영상의 배경(240)에 대한 폭주각 α을 기초로 결정할 수 있다. 구체적으로 변이 정보 결정부(152)는 수학식 1을 사용하여 각도 변이를 결정할 수 있다.
Figure 112011051704317-pat00001
이때, Dispa는 각도변이, I는 우안(210)과 좌안(220) 간 거리 (평균 65mm), V는 시청거리, Zd는 객체(230)와 디스플레이부(240) 사이의 거리, Dispm 디스플레이 상의 변이(cm), Dispc 3D 영상에서의 픽셀 변이(pixel), Xm는 디스플레이부의 수평 방향의 크기(cm), Xc는 3D 영상의 수평 방향의 크기(pixel)일 수 있다.
도 3은 본 발명에서 각도 변이의 한계 값을 결정하는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
도 2에 따른 각도변이가 3D 영상의 배경(240)으로부터 일정범위 안에 존재할 경우, 사용자는 입체감을 충분히 느끼면서도 눈에 부담 없이 3D 영상을 시청할 수 있다. 이때, 각도변이가 존재하는 일정 범위를 시각안전영역(Comfort zone)(310)할 수 있다.
즉, 변이 정보 결정부(152)는 입력 식별부(151)의 해석 결과에 따라 변형되는 3D 객체 정보가 도 3에 도시된 바와 같이 시각안전영역(310)안에 위치하도록 객체 변이 정보를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 변이 정보 결정부(152)는 도 4에 도시된 바와 같이 수학식 1에 따른 각도 변이가 1도 이하가 되도록 객체 변이 정보를 결정함으로써 좌안 영상과 우안 영상(410)에 따라 생성된 3D 영상의 3D 객체(420)가 시각안전영역(310)안에 위치하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명에서 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한하는 과정의 일례이다.
본 발명에서 변이 정보 결정부(152)는 3D 객체 정보를 입력 식별부(151)의 해석 결과에 따라 변경할 수 있다. 이때, 변이 정보 결정부(152)는 변경된 3D 객체 정보에 따라 좌안 영상과 우안 영상(510)을 생성할 경우, 3D 객체의 위치(512)를 예측하고, 예측된 3D 객체의 위치(512)와 디스플레이부(240)에 표시되는 배경 화면(500)을 기초로 각도 변이(1°+α)를 결정할 수 있다(510). 이때, 변이 정보 결정부(152)는 결정된 각도 변이가 1°보다 큰 경우, 스테레오스코픽 객체의 변이 (511)가 너무 크다고 판단할 수 있다.
따라서, 변이 정보 결정부(152)는 3D 객체의 위치(513)가 각도 변이가 1° 이하가 되는 위치로 이동하도록 스테레오스코픽 객체의 변이(521)의 크기를 감소하여 객체 변이 정보를 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 장치의 일례이다.
3D 영상 표시 장치는 RF Tuner를 통하여 신호를 수신하고, T-DMB baseband module를 통하여 신호에서 3D 콘텐츠를 추출할 수 있다. 이때, 다중화부(Demux)(110)에 포함된 MPEG-2 TS De-Multiplexer와 SL De-pecketizer는 추출한 3D 콘텐츠를 다중화하여 분리할 수 있다.
다음으로 복호화부(120)에 포함된 Decoder들은 다중화부(110)에서 분리된 데이터들을 복호화하여 3D 객체 정보를 생성할 수 있다.
BIFS Manager/Renderer에 포함된 랜더링부(130)는 Decoder들이 생성한 3D 객체 정보를 기초로 좌안 영상과 우안 영상을 생성하고, 디스플레이부(140)에 최적화되도록 좌안 영상과 우안 영상을 합성하여 3D 영상을 생성하며, 생성한 3D 영상을 디스플레이부(140)의 3D Display에 디스플레이 하여 사용자가 3D 영상을 시청하도록 할 수 있다.
또한, BIFS Manager/Renderer에 포함된 3D 영상 변경부(150)는 UI(user interface)를 통해 입력된 사용자의 입력 정보에 따라 3D 영상에 포함된 3D 객체가 변이하는 경우, 3D 객체의 변이에 대응하여 3D 영상을 변경시킬 수 있다. 이때, 3D 영상 변경부(150)는 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 기초로 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 영상 표시 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(S710)에서 입력 정보 해석부(151)는 사용자의 입력 정보를 기초로 사용자가 3D 객체에 하고자 하는 동작을 해석할 수 있다.
단계(S720)에서 변이 정보 결정부(152)는 단계(S710)의 해석 결과와 3D 객체 정보에 기초하여 3D 객체의 변이 정도를 나타내는 객체 변이 정보를 결정할 수 있다. 이때, 변이 정보 결정부(152)는 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 기초로 객체 변이 정보를 결정할 수 있다.
구체적으로, 변이 정보 결정부(152)는 사용자가 3D 영상에서 3D 객체에 입체감을 느낄 수 있는 각도를 기초로 각도 변이의 한계 값을 설정하고, 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이가 상기 한계 값을 초과하는 경우, 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경를 제한할 수 있다.
단계(S730)에서 영상 재구성부(153)는 단계(S710)의 해석 결과와 단계(S720)에서 결정된 객체 변이 정보를 기초로 3D 객체를 변이하고, 변이된 3D 객체에 따라 좌안 영상과 우안 영상을 재구성할 수 있다.
단계(S740)에서 랜더링부(130)는 단계(S630)에서 디스플레이부(140)에 최적화되도록 재구성된 좌안 영상과 우안 영상을 합성하여 3D 영상을 재 생성할 수 있다.
단계(S750)에서 랜더링부(130)는 단계(S740)에서 재 생성한 3D 영상을 디스플레이부(140)에 디스플레이 하여 사용자의 3D 객체 변이에 따라 변경된 3D 영상을 시청하도록 할 수 있다.
본 발명은 3D 객체의 변이에 따른 3D 영상의 변경 정도를 제한함으로써, 사용자가 3D 객체의 위치나 방향을 변경시키더라도 입체감이 과도하게 증가하거나 감소하는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
전술한 장치 및 시스템은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 방송프로그램의 녹화를 위하여 사용된 모듈은 하나 이상의 주문형 집적회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPD), 프로그램 가능 논리 장치(PLD), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로-제어기, 마이크로프로세서, 여기에 기술한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 여기에 기술된 기능들을 수행하는 모듈을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛들에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 외부에서 구현될 수 있으며, 이 경우에 메모리는 공지된 다양한 수단을 통해 프로세서와 연결될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
150: 3D 영상 변경부
152: 변이 정보 결정부
153: 영상 재구성부

Claims (1)

  1. 3D 객체 정보를 기초로 좌안 영상과 우안 영상을 생성하고, 상기 좌안 영상과 우안 영상을 합성하여 생성한 3D 영상을 디스플레이부에 디스플레이 하는 렌더링부; 및
    상기 3D 영상에 포함된 3D 객체가 사용자의 입력 정보에 따라 변이하는 경우, 3D 객체의 변이에 대응하여 상기 3D 영상을 변경시키는 3D 영상 변경부
    를 포함하고,
    상기 3D 영상 변경부는,
    사용자의 우안과 좌안의 상기 3D 객체에 대한 폭주각(convergence) β와 디스플레이부에 표시되는 3D 영상의 배경에 대한 폭주각 α 간의 차이, 또는 시청 거리, 상기 3D 객체와 상기 디스플레이부 사이의 거리, 및 우안과 좌안 간 거리를 이용하여 3D 객체의 변이에 따른 사용자 시선의 각도 변이를 계산하고,
    상기 각도 변이를 기초로 3D 객체의 변이에 따른 3D영상의 변경 정도를 결정하는 것을 특징으로 하는 3D 영상 표시 장치.
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