KR102081109B1 - 복수 시청자용 무안경 입체 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

공간 분할을 통해 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상 또는 3D 영상 및 2D 영상을 복수의 시청자가 동시에 시청할 수 있는 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치는, 공간 분할된 멀티뷰에 서로 다른 종류의 3D 영상, 서로 다른 2D 영상, 또는 서로 다른 3D 영상 및 2D 영상을 포함하는 복수 종류의 영상을 동시에 표시하는 표시 패널; 패널 구동부; 표시 패널의 멀티뷰에 표시되는 복수 종류의 영상을 분산시켜서 복수 시청자의 각 시청 영역에 동시에 제공하는 3D 광학 필터; 복수 종류의 영상에 해당하는 영상 데이터를 공급받아 표시 패널의 멀티뷰에 선택적으로 맵핑함으로써 영상 데이터를 랜더링하여 출력하는 포맷터; 타이밍 컨트롤러를 포함하고, 포맷터는 시청 모드 신호가 복수 종류의 영상에 대한 시청 모드를 지시할 때, 멀티뷰를 적어도 2개의 뷰를 포함하는 복수의 뷰 그룹과 그 뷰 그룹들 사이에 삽입된 블랙 뷰로 분할하고, 뷰 그룹 각각에 복수 종류의 영상 데이터 중 해당 종류의 영상 데이터를 맵핑하고 블랙 뷰에 블랙 데이터를 맵핑하여 출력함으로써 복수 시청자의 각 시청 영역이 블랙 뷰에 대응하는 영역을 사이에 두고 이격될 수 있다.

Description

복수 시청자용 무안경 입체 표시 장치{NON-GLASSES STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE FOR MULTIPLE VIEWERS}
본 발명은 무안경 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 특히 복수 시청자의 선호도에 따라 다른 종류의 3D 영상, 2D 영상 또는 3D 영상 및 2D 영상을 동시에 시청할 수 있는 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
실제감이 풍부하도록 3차원(3D)으로 입체 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치는 의학, 교육, 게임, 영화, 텔레비젼 등 여러 분야에 응용되고 있다. 입체 영상 표시 장치는 좌안 영상과 우안 영상을 공간적 또는 시간적으로 분리하여 표시함으로써 시청자가 좌우 시차 영상에 의해 입체감을 인식하게 한다.
3D 영상을 표시하는 방법으로는 특수 안경을 사용하는 안경 방식, 특수 안경을 사용하지 않는 무안경 방식이 대표적이다.
안경 방식의 입체 표시 장치는 표시 패널에서 좌안 영상과 우안 영상의 편광 방향을 바꾸어 표시하거나 시분할 방식으로 분리하여 표시하고, 편광 안경을 사용하거나 액정 셔터 안경을 사용하여 좌우 영상을 분리함으로써 3D 영상을 구현한다. 안경 입체 표시 장치는 시청 위치에 관계없이 만족스러운 입체감을 제공하고 있으나 시청자가 반드시 특수 안경을 착용해야 한다는 불편함이 있다.
무안경 방식의 입체 표시 장치는 표시 패널의 앞에 또는 뒤에 설치되는 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lense), 스위처블 배리어(Switchable Barrier) 또는 스위처블 렌즈(Switchable Lense)와 같은 3D 광학 필터를 통해 좌우 영상을 공간적으로 분리함으로써 시청자에게 3D 영상을 제공한다. 무안경 입체 표시 장치는 시청자가 3D 영상을 시청할 수 있는 시청 영역이 제한적이기는 하지만 안경없이 3D 영상을 시청할 수 있는 장점이 있어 지속적으로 개발되고 있다.
무안경 입체 표시 장치에 의해 구현되는 시청 영역에는 시청자의 좌안 및 우안에 좌안 영상 및 우안 영상이 각각 입력되어 시청자가 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있는 정입체시 영역과, 좌안에 우안 영상이 입력되고 우안에 좌안 영상이 입력되어 시청자가 비정상적인 3D 영상을 시청하게 되는 역입체시 영역이 존재한다. 무안경 입체 표시 장치는 정입체시 영역을 넓히기 위하여 멀티뷰(multi-view) 영상 및 멀티뷰 맵 구조를 이용한다. 멀티뷰 영상은 시청자의 양안 간격만큼 카메라를 이격하고 객체를 촬영하여 생성한 영상으로, 뷰 갯수는 객체를 촬영하는 카메라의 수에 의해 결정된다. 예를 들어, 4대의 카메라를 이용하여 객체를 촬영한 멀티뷰 영상은 4개의 뷰를 갖는다.
일반적으로, 무안경 입체 표시 장치는 시청자 수에 관계없이 한 종류의 3D 영상만 시청하거나 한 종류의 2D 영상만 시청할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 2D 모드에서는 시청자 위치에 관계없이 제1 및 제2 시청자(P1, P2)는 무안경 입체 표시 장치(10)에 표시되는 한 종류의 2D 영상을 시청한다. 또한, 3D 모드에서는 특정한 시청거리에서 위치가 서로 다른 제1 및 제2 시청자(P1, P2)가 무안경 입체 표시 장치(10)에 표시되는 한 종류의 3D 영상을 시청한다.
이는 무안경 입체 표시 장치가 한 종류의 스테레오 영상을 입력 받아서, 2D 모드에서는 좌안 또는 우안 영상 하나를 표시하고, 3D 모드에서는 표시 장치의 뷰 맵(View Map)에 맞게 좌안 및 우안 영상을 픽셀별 또는 서브픽셀별로 분할하여 표시하기 때문이다.
이에 따라, 종래의 무안경 입체 표시 장치는 복수 시청자의 선호도에 관계없이 모든 시청자가 동일한 영상을 동일한 2D 모드 또는 3D 모드로 시청해야 하는 문제점이 있다. 따라서, 복수의 시청자의 선호도에 따라 다른 종류의 3D 영상, 2D 영상 또는 3D 영상 및 2D 영상을 동시에 구현할 필요성이 대두되고 있다.
또한, 입체 표시 장치의 경우 좌안에 우안 영상이 들어오거나, 우안에 좌안 영상이 영상이 겹쳐 보이는 현상을 3D 크로스토크(Crosstalk)라 정의하는데, 복수의 시청자를 위하여 다른 종류의 3D 영상, 2D 영상 또는 3D 영상 및 2D 영상을 동시에 구현할 때 화질 향상을 위하여 시청자 간의 3D 크로스토크를 감소시킬 필요가 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공간 분할을 통해 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상 또는 3D 영상 및 2D 영상을 복수의 시청자가 동시에 시청할 수 있는 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 복수의 시청자가 복수 종류의 3D 및/또는 2D 영상을 동시에 시청할 때 시청자 간의 3D 크로스토크를 감소시킬 수 있는 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치는 공간 분할된 멀티뷰에 서로 다른 종류의 3D 영상, 서로 다른 2D 영상, 또는 서로 다른 3D 영상 및 2D 영상을 포함하는 복수 종류의 영상을 동시에 표시하는 표시 패널과; 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와; 표시 패널의 전면 및 배면 중 적어도 하나에 위치하여 표시 패널의 멀티뷰에 표시되는 영상을 각각 해당 뷰잉 존으로 분산시킴으로써 복수 종류의 영상을 복수 시청자의 각 시청 영역에 동시에 제공하는 3D 광학 필터와; 시청 모드 신호에 응답하여, 복수 종류의 영상에 해당하는 영상 데이터를 공급받아 표시 패널의 멀티뷰에 선택적으로 맵핑함으로써 영상 데이터를 랜더링하여 출력하는 포맷터와; 패널 구동부의 구동을 제어하여 포맷터로부터 출력된 영상 데이터를 패널 구동부를 통해 표시 패널에 공급되게 하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다. 포맷터는 시청 모드 신호가 복수 종류의 영상에 대한 시청 모드를 지시할 때, 멀티뷰를 적어도 2개의 뷰를 포함하는 복수의 뷰 그룹과 그 뷰 그룹들 사이에 삽입된 블랙 뷰로 분할하고, 뷰 그룹 각각에 복수 종류의 영상 데이터 중 해당 종류의 영상 데이터를 맵핑하고 블랙 뷰에 블랙 데이터를 맵핑하여 출력함으로써 복수 시청자의 각 시청 영역이 블랙 뷰에 대응하는 영역을 사이에 두고 이격될 수 있다.
시청 모드 신호는 복수의 시청차가 서로 다른 3D 영상을 시청하는 제1 시청 모드와; 동일한 3D 영상을 시청하는 제2 시청 모드와; 서로 다른 2D 영상을 시청하는 제3 시청 모드와; 동일한 2D 영상을 시청하는 제4 시청 모드와; 서로 다른 3D 영상 및 2D 영상을 시청하는 제5 시청 모드 중 하나의 시청 모드를 지시할 수 있다.
포맷터는 시청 모드 신호가 제1 시청 모드를 지시할 때, 복수의 뷰 그룹 각각에 해당 종류의 3D 영상 데이터를 맵핑하고, 시청 모드 신호가 제3 시청 모드를 지시할 때, 복수의 뷰 그룹 각각에 해당 종류의 2D 영상 데이터를 맵핑하고, 시청 모드 신호가 제5 시청 모드를 지시할 때, 복수의 뷰 그룹 각각에 해당 종류의 3D 또는 2D 영상 데이터를 맵핑하여 출력할 수 있다.
시청 모드가 상기 제2 및 제4 시청 모드 중 하나를 지시할 때, 상기 포맷터는 상기 블랙 뷰를 삽입하지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 표시 장치는 표시 패널에 장착되어 각 시청자를 감지하는 시청자 감지부와; 시청자 감지부에서 시청자를 감지한 영상을 이용하여 각 시청자가 위치하는 뷰잉 존 정보를 검출하여 포맷터로 출력하는 위치 판단부를 추가로 구비하고, 포맷터는 위치 판단부로부터 입력되는 각 시청자의 뷰잉 존 정보에 따라 표시 패널의 멀티뷰에 각각 맵핑된 뷰 영상을 쉬프트하거나 적어도 하나의 뷰 영상을 추가하여 출력할 수 있다.
각 시청자의 3D 시청 영역은 멀티뷰에 포함되는 뷰의 수와, 멀티뷰에 각각 대응하는 멀티 뷰잉 존 간의 중첩 정도와, 블랙 뷰의 수에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치는 공간 분할(뷰 분할)을 이용하여 복수의 시청자가 선호도에 따른 복수 종류의 3D 영상을 독립적으로 동시에 시청하거나, 복수 종류의 3D 영상과 2D 영상을 독립적으로 동시에 시청할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치는 공간 분할(뷰 분할)을 이용하여 복수의 시청자가 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상, 또는 3D 영상과 2D 영상을 동시에 시청할 때, 시청자 사이의 뷰잉 존에 블랙 뷰를 삽입하여 시청자간의 시청 위치를 확실하게 구분함으로써 시청자간의 크로스토크를 감소시킬 수 있다..
도 1은 종래의 무안경 입체 영상 표시 장치에서 시청자 위치에 따른 인지 영상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치에 대한 복수의 3D 입력 영상과 출력 영상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치에서 복수의 3D 영상을 위한 뷰 랜더링 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널에서 3D 영상 및 2D 영상을 위한 뷰 표시를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치에서 시청자 위치에 따라 인지되는 복수 종류의 영상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 6 뷰 구조의 무안경 입체 영상 표시 장치에서 블랙 뷰 삽입 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 9 뷰 구조의 무안경 입체 영상 표시 장치에서 블랙 뷰 삽입 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에 나타낸 6 뷰 구조에 블랙 뷰 삽입시 3D 시청 영역을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 10은 도 8에 나타낸 9 뷰 구조에 블랙 뷰 삽입시 3D 시청 영역을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치에서 블랙 뷰 삽입을 선택적으로 적용하여 복수의 시청자에게 인지되는 영상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2에 나타낸 무안경 입체 영상 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널(20)과, 표시 패널(20)의 전면 및 배면 중 적어도 어느 하나의 위치에 배치된 3D 광학 필터(30)와, 표시 패널(20)을 구동하는 패널 구동부(22)와, 패널 구동부(22)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(24)와, 시청 모드에 따라 단일 또는 복수 종류의 입력 영상 데이터를 뷰 맵에 맞게 선택적으로 맵핑함으로써 영상 데이터를 랜더링하여 타이밍 컨트롤러(24)로 출력하는 포맷터(Formatter; 40)를 구비한다. 또한, 무안경 입체 영상 표시 장치는 시청자 위치를 감지하여 시청자의 시청 영역 정보를 포맷터(40)로 제공하기 위한 시청자 감지부(50) 및 위치 판단부(52)를 더 구비한다.
표시 패널(20)은 시청자의 시청 모드에 따른 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상 또는 3D 영상 및 2D 영상을 동시에 표시하거나, 단일의 3D 영상 또는 2D 영상을 표시한다. 이를 위하여, 표시 패널(20)은 픽셀 또는 서프픽셀 단위로 복수개의 뷰(View)가 순차적으로 반복 배열된 멀티뷰(Multi-view) 구조를 통해 멀티뷰 영상을 표시한다. 뷰 구조는 수직 라인 구조, 수평 라인 구조 또는 슬랜티드(Slanted) 라인 구조를 갖을 수 있으며, 표시 패널(20)의 특징 및 목적에 따라 뷰 구조는 다를 수 있다. 표시 패널(20)은 n개(n은 2이상의 정수)의 뷰를 통해 n개의 멀티뷰 영상을 표시한다. n개의 뷰는 공간적으로 분할되어 복수의 시청자를 위한 복수 종류의 3D 및/또는 2D 영상을 표시하거나, 단일의 3D 또는 2D 영상을 표시한다. 표시 패널(20)에서 복수 종류의 3D 및/또는 2D 영상을 표시할 때 시청자별로 시청 영역을 확실하게 구분하기 위하여, n개의 뷰 중 서로 다른 종류의 영상을 표시하는 인접한 뷰 사이에 블랙 뷰가 삽입된다.
표시 패널(20)로는 액정 패널, 유기 발광 다이오드 표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널 등이 이용될 수 있다.
표시 패널(20)이 액정 패널인 경우를 예로 들면, 표시 패널(20)은 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판과, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판 사이에 밀봉된 액정층과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 외측면에 각각 부착된 편광판을 구비하고, 표시 패널(20)의 뒤에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)이 더 구비된다. 표시 패널(20)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 통해 영상을 표시한다. 각 픽셀은 데이터 신호에 따라 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적색/녹색/청색(R/G/B) 서브픽셀의 조합으로 원하는 색을 구현하고, 휘도 향상을 위한 백색(W) 서브픽셀을 추가로 구비하기도 한다. 각 서브픽셀은 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 병렬 접속된 액정 커패시터 및 스토리지 커패시터를 구비한다. 액정 커패시터는 박막 트랜지스터를 통해 픽셀 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터는 액정 커패시터에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다. 액정층은 TN(Twisted Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계에 의해 구동되거나, IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같이 수평 전계에 의해 구동된다.
3D 광학 필터(30)는 표시 패널(20)의 전면 및 배면 중 적어도 하나에 부착되어 표시 패널(20)에 표시되는 영상을 공간적으로 분리하여 시청영역별로 분산시킨다. 3D 광학 필터(30)로는 광을 차단하는 배리어와 광을 투과하는 슬릿이 교번적으로 배치된 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier), 광을 분산시키는 렌즈 어레이 구조를 갖는 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens), 액정 등을 구동하여 배리어 영역과 슬릿 영역을 형성함과 아울러 시청자의 위치에 따라 배리어 영역과 슬릿 영역의 위치를 가변시킬 수 있는 스위처블 배리어(Switchable Barrier), 또는 액정 등을 구동하여 렌즈를 형성함과 아울러 시청자의 위치에 따라 렌즈 위치를 가변시킬 수 있는 스위처블 렌즈(Switchable lens)가 이용된다.
3D 광학 필터(30)는 표시 패널(20)에 표시되는 n개의 뷰 영상을 공간적으로 분리하여 n개의 뷰잉 존(Viewing Zone)으로 각각 출사시킨다. 복수의 시청자가 n개의 뷰잉 존에서 적어도 1개의 뷰잉 존의 간격을 두고 위치하는 경우, 복수의 시청자 각각은 인접한 적어도 2개의 뷰잉 존에 걸쳐 형성되는 해당 시청 영역에서 표시 패널(20)의 해당 뷰에 표시되는 서로 다른 종류의 3D 및/또는 2D 영상을 시청할 수 있다. 물론, 복수의 시청자는 동일한 3D 또는 2D 영상을 시청할 수 있다.
표시 패널(20)을 구동하는 패널 구동부(22)는 타이밍 컨트롤러(24)의 제어하에 표시 패널(20)의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버(미도시)와, 타이밍 컨트롤러(24)의 제어하에 표시 패널(20)의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버(미도시)를 구비한다. 게이트 드라이버는 타이밍 컨트롤러(24)로부터의 복수의 게이트 제어 신호를 이용하여 표시 패널(20)의 게이트 라인을 순차 구동한다. 데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러(24)로부터의 영상 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 타이밍 컨트롤러(24)로부터의 복수의 데이터 제어 신호를 이용하여 표시 패널(20)의 데이터 라인으로 영상 데이터를 공급한다.
타이밍 컨트롤러(24)는 포맷터(40)로부터의 영상 데이터를 표시 패널(20)의 특성에 맞게 정렬하여 데이터 드라이버로 공급한다. 타이밍 컨트롤러(24)는 포맷터(40)로부터의 복수의 입력 동기 신호를 이용하여 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 생성하고, 게이트 제어 신호를 게이트 드라이버로, 데이터 제어 신호를 데이터 드라이버로 공급한다.
포맷터(40)는 외부로부터 입력되는 시청 모드에 응답하여 외부로부터 입력되는 복수 또는 단일 종류의 영상 데이터를 표시 패널(20)의 뷰 맵에 맞게 선택적으로 픽셀 또는 서브픽셀에 맵핑함으로써 영상 데이터를 랜더링하여 타이밍 컨트롤러(24)로 출력한다. 시청 모드 신호는 시청자에 의해 선택되는 것으로 외부 컴퓨터 시스템을 통해 포맷터(40)로 입력된다.
포맷터(40)는 상기 복수의 시청차가 상기 복수 종류의 3D 영상 또는 2D 영상을 시청하거나, 복수 종류의 3D 영상 및 2D 영상을 시청하는 시청 모드일 때, 상기 멀티뷰를 적어도 2개의 뷰를 포함하는 복수개의 뷰 그룹으로 분할하고, 분할된 뷰 그룹 각각에 해당 3D 또는 2D 영상 데이터를 맵핑하여 출력한다.
포맷터(40)는 외부로부터 입력되는 시청 모드 신호를 입력하여 시청 모드를 판단하는 모드 판단부(42)와, 모드 판단부(42)로부터 판단된 시청 모드에 따라 영상 데이터를 랜더링하는 데이터 랜더링부(44)를 구비한다.
데이터 랜더링부(44)는 모드 판단부(42)로부터 판단 시청 모드에 따라 복수 종류의 3D 또는/및 2D 영상 데이터를 표시 패널(20)의 n개의 멀티뷰 중 해당 뷰의 픽셀 또는 서브픽셀에 맵핑하여 출력하거나, 동일한 3D 영상을 멀티뷰로 맵핑하여 출력하거나, 동일한 2D 영상 데이터를 그대로 출력한다.
예를 들어, 복수의 시청차가 2종류의 3D 영상을 시청하고자 할 때, 데이터 랜더링부(44)는 표시 패널(20)에 대응하는 n개의 뷰를 적어도 2개씩의 뷰를 포함하는 제1 및 제2 그룹으로 공간 분할하여, 제1 그룹에 포함된 적어도 2개의 뷰에 한 종류의 3D 영상 데이터를 뷰별로 분리하여 맵핑하고, 제2 그룹에 포함된 적어도 2개의 뷰에 다른 종류의 3D 영상 데이터를 뷰별로 분리하여 맵핑한다.
또한, 데이터 랜더링부(44)는 복수 종류의 3D 및/또는 2D 영상이 표시될 때, 시청자별로 시청 영역을 확실하게 구분하기 위하여, n개의 뷰 중 서로 다른 종류의 영상을 표시하는 인접한 뷰 사이에 블랙 뷰를 삽입하고, 블랙 뷰에 블랙 데이터를 맵핑하여 출력한다.
또한, 데이터 랜더링부(44)는 3D를 표시하는 시청 모드에서는 시청자 감지부(50) 및 위치 판단부(52)를 통해 입력되는 시청자의 위치 정보에 따라 뷰 영상을 쉬프트하거나 혼합하여 복수의 시청자가 항상 정입체시 영역에 위치할 수 있게 한다.
시청자 감지부(50)는 카메라나 적외선 센서 등을 이용하여 시청자를 촬영하거나 인지한 영상을 위치 판단부(52)로 전송한다.
위치 판단부(52)는 시청자 감지부(50)로부터 공급된 영상에서 시청자의 위치 좌표를 추출하고, 추출된 위치 좌표와 미리 설정되어 룩업-테이블(LUT) 형태로 저장된 시청 영역의 좌표, 즉 뷰잉 존(Viewing Zone) 좌표와 비교하여, 각 시청자가 위치하는 뷰잉 존을 판단한다. 또한, 위치 판단부(52)는 각 시청자가 위치하는 뷰잉 존에 따라 각 시청자가 정입체시 영역에 위치하는지 역입체시 영역에 위치하는지를 판단한다.
데이터 랜더링부(44)는 위치 판단부(52)로부터 공급되는 각 시청자의 뷰잉 존 정보에 대응하는 적어도 2개의 뷰에 각 시청자가 시청하고자 하는 3D 또는 2D 영상을 맵핑하여 출력한다.
또한, 데이터 랜더링부(44)는 위치 판단부(52)로부터 공급되는 각 시청자의 뷰잉 존 정보로부터 시청자가 역입체시 영역에 있는 것으로 판단되면, 그 시청자의 뷰잉 존 정보에 대응하는 뷰 영상을 쉬프트하거나 혼합함으로써 시청자가 정입체시 영역에서 3D 영상을 시청할 수 있게 한다.
예를 들어, 한 시청자가 6개의 뷰 영상에 대응하는 6개의 뷰잉 존 중에서 제6 뷰잉 존과 제1 뷰잉 존에 좌안 및 우안이 각각 위치하면 그 시청자는 역입체시 영역에 위치하여 비정상적인 3D 영상을 시청하게 되므로, 6개의 뷰 영상를 우측으로 한 픽셀(또는 서브픽셀)씩 쉬프트시커나 제1 내지 제5 뷰 중 어느 한 뷰를 추가로 삽입함으로써, 상기 시청자는 제5 뷰잉 존 및 제6 뷰잉 존에 좌안 및 우안이 각각 위치하는 정입체시 영역에 위치하여 정상적인 3D 영상을 시청하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 복수 시청자용 무안경 입체 표시 장치는 공간 분할(즉, 뷰 분할)을 통해 복수 시청자를 위한 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상, 또는 3D 영상과 2D 영상을 동시에 표시할 수 있다.
이하에서는 2종류의 영상과 2명의 시청자를 기준으로 본 발명에 따른 무안경 입체 표시 장치에 대해서만 설명하지만, 2종류 이상의 영상과 2명 이상의 시청자 수에 확대 적용이 가능하다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 시청 모드 신호가 2명의 시청자가 2종류의 3D 영상을 동시 시청할 수 있는 시청 모드를 지시하고, 외부로부터 2종류의 3D 영상 데이터가 입력되면, 포맷터(40)는 데이터 랜더링을 통해 표시 패널(20)의 뷰 맵에 맞춰 2종류의 3D 영상 데이터를 해당 뷰의 픽셀 또는 서브픽셀에 맵핑하여 출력한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널에 대한 뷰 랜더링 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 4a를 참조하면, 슬랜티브 6 뷰 특성을 갖는 무안경 입체 표시 장치에 있어서 표시 패널(10)은 픽셀 또는 서브픽셀 단위로 6개의 뷰가 순차적으로 반복되는 구조를 갖는다.
제1 시청자가 제1 및 제2 뷰잉 존에 위치하고, 제2 시청자가 제4 및 제5 뷰잉 존에 위치한다고 가정하면, 제1 시청자가 한 프레임 동안 인지하는 영상은 도 4b에 도시된 바와 같이 표시 패널의 제1 및 제2 뷰에 표시되는 영상이고, 제2 시청자가 한 프레임 동안 인지하는 영상은 도 4c에 도시된 바와 같이 표시 패널의 제4 및 제5 뷰에 표시하는 영상이다.
따라서, 제1 및 제2 뷰잉 존에 위치하는 제1 시청자는 표시 패널(20)의 제1 및 제2 뷰에 각각 표시되는 좌안 및 우안 영상의 시차에 의해 제1 및 제2 뷰에 표시되는 제1 종류의 3D 영상을 시청하게 되고, 제4 및 제5 뷰잉 존에 위치하는 제2 시청자는 표시 패널(20)의 제4 및 제5 뷰에 각각 표시되는 좌안 및 우안 영상의 시차에 의해 제4 및 제5 뷰에 표시되는 제2 종류의 3D 영상을 시청하게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널에서 3D 영상 및 2D 영상을 위한 뷰 구조를 예를 들어 나타낸 도면이고, 도 6은 제1 및 제2 시청자가 시청할 수 있는 3D 또는 2D 영상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 표시 패널(20)의 제1 및 제2 뷰 위치에 좌안 및 우안 영상을 각각 표시하는 경우, 제1 및 제2 뷰잉 존에 위치하는 제1 시청자는 좌안 및 우안 영상의 시차에 의한 3D 영상을 시청하게 된다.
도 5b를 참조하면, 표시 패널(20)의 제1 및 제2 뷰 위치에 좌안 및 우안 영상 중 하나만을 선택하여 표시하는 경우, 제1 시청자는 양안 시차가 없어지므로 제1 및 제2 뷰에 표시되는 2D 영상을 시청하게 된다.
제2 시청자의 경우도 전술한 제1 시청자의 경우와 동일한 방식으로 표시 패널(20)의 제4 및 제5 뷰 위치에 표시되는 다른 종류의 3D 또는 2D 영상을 시청할 수 있다. 이때, 각 시청자가 인지하는 뷰는 동일하므로 해상도 감소는 발생하지 않는다.
이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 시청자(P1, P2)는 독립적으로 영상을 선택하여 시청할 수 있으며, 또한 3D 및 2D도 선택하여 시청할 수 있다.
따라서, 본 발명의 무안경 입체 표시 장치에서 복수의 시청자가 시청할 수 있는 복수의 시청 모드를 제공할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 무안경 입체 표시 장치는 복수의 시청자가 복수 종류의 3D 영상을 동시 시청할 수 있는 제1 시청 모드, 동일한 3D 영상을 시청할 수 있는 제2 시청 모드, 복수 종류의 2D 영상을 동시 시청할 수 있는 제3 시청 모드, 동일한 2D 영상을 시청할 수 있는 제4 시청 모드, 또는 복수/단일 종류의 2D 및 3D 영상을 시청할 수 있는 제5 시청 모드를 제공할 수 있다. 시청자는 무안경 입체 표시 장치에서 제공하는 복수의 시청 모드 중 하나를 선택함으로써 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상, 또는 3D 영상과 2D 영상을 동시에 표시하거나, 동일한 3D 또는 2D 영상을 동시에 시청할 수 있다.
입체 표시 장치의 경우 좌안에 우안 영상이 들어오거나 우안에 좌안 영상이 들어와서 영상 겹쳐 보이는 현상을 3D 크로스토크라 정의하는데, 무안경 입체 표시 장치에서 3D 크로스토크는 입체 표시 장치 및 영상의 품질을 결정하는 매우 중요한 펙터이다.
본 발명에 따른 무안경 입체 표시 장치는 시청자별로 독립적인 영상을 제공해야 하므로 3D 크로스토크의 중요도는 매우 크다. 본 발명에 따른 무안경 입체 표시 장치는 3D 크로스토크를 줄이고, 시청자별로 시청 위치를 쉽게 구분하기 위하여 블랙 뷰 삽입(Black View Insertion; BVI) 방식을 이용한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 6 뷰 구조의 무안경 입체 영상 표시 장치에서 블랙 뷰 삽입 구조를 예를 들어 나타낸 도면이다.
시청자별로 시청 위치를 구분할 필요가 있기 때문에 제1 시청자와 제2 시청자가 연속된 뷰잉 존내에 위치하는 경우는 기본적으로 배제한다.
도 7을 참조하면, 표시 패널의 제1 및 제2 뷰 위치에 제1 시청자를 위한 3D 또는 2D 영상이 출력되고, 표시 패널(20)의 제4 및 제5 뷰 위치에는 제2 시청자가 원하는 3D 영상 혹은 2D 영상이 출력된다. 이때, 제1 및 제2 시청자간의 3D 크로스토크를 줄이고 제1 및 제2 시청자의 시청 위치를 쉽게 구분하기 위하여, 표시 패널의 제3 및 제6 뷰 위치에 블랙 데이터를 맵핑한 블랙 뷰가 삽입되어 출력된다.
이에 따라, 각 시청자가 인지하고 있는 뷰와 뷰 사이인 제3 및 제6 뷰에 블랙 데이터가 삽입되어 3D 크로스토크를 증가시키는 주요 원인인 인접 뷰의 영향이 배제됨으로써 3D 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 9 뷰 구조의 무안경 입체 표시 장치에서 블랙 뷰가 삽입된 구조를 예를 들어 보여주는 도면으로, 도 8에 도시된 9뷰 구조는 도 7에 도시된 6뷰 구조보다 각 시청자의 좌우 시청 영역이 넓어지게 된다.
도 8을 참조하면, 표시 패널의 제2, 3, 4 뷰 위치에 제1 시청자를 위한 3D 또는 2D 영상이 출력되고, 표시 패널의 제6, 7, 8 뷰 위치에 제2 시청자가 원하는 3D 영상 혹은 2D 영상이 출력된다. 이때, 제1 및 제2 시청자의 인접한 뷰 사이인 제1, 5, 9 뷰의 위치에 블랙 데이터를 표시하는 블랙 뷰가 삽입됨으로써 제1 및 제2 시청자간의 3D 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
도 9는 도 7에 나타낸 6 뷰 구조에 블랙 뷰 삽입시 3D 시청 영역을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 인접한 뷰간에 중첩되는 공간이 없다고 가정하는 경우, 도 7에 도시된 표시 패널의 제1 및 제2 뷰에 대응하는 제1 및 제2 뷰잉 존에 제1 시청자의 3D 시청 영역이 형성되고, 표시 패널의 제4 및 제5 뷰에 대응하는 제4 및 제5 뷰잉 존에 제2 시청자의 3D 시청 영역이 형성되며, 제1 및 제2 시청자 사이의 시청 영역은 제3 및 제6 뷰에 블랙 뷰가 삽입되어 이격되므로 시청 영역간의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
도 10은 도 8에 나타낸 9 뷰 구조에 블랙 뷰 삽입시 3D 시청 영역을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 인접한 뷰간에 중첩 공간이 있다고 가정하는 경우, 도 7에 도시된 표시 패널의 제2, 3, 4 뷰에 대응하는 제2, 3, 4 뷰잉 존에 제1 시청자의 3D 시청 영역이 형성되고, 표시 패널의 제6, 7, 8 뷰에 대응하는 제6, 7, 8 뷰잉 존에 제2 시청자의 3D 시청 영역이 형성되며, 제1 및 제2 시청자 사이의 시청 영역은 제1, 5, 9 뷰에 블랙 뷰가 삽입되어 이격되므로 시청 영역간의 크로스토크를 감소시킬 수 있다. 도 10에 나타낸 9뷰 구조에 대한 각 시청자의 시청 영역이 도 9에 나타낸 6뷰 구조의 각 시청자의 시청 영역보다 좌우로 확장되어 있음을 알 수 있다.
또한, 제1 및 제2 시청자가 3D 및 2D 영상을 각각 시청하거나, 2D 및 3D 영상을 각각 시청하는 경우에도 제1 및 제2 시청자의 시청영역은 도 9 및 도 10과 동일하게 형성된다.
이러한 3가지 시청 모드에서 3D 시청 영역은 뷰의 수와, 뷰잉 영역의 중첩 정도와 블랙 뷰의 수에 의해 결정된다.
한편, 제1 및 제2 시청자가 모두 동일한 3D 영상을 시청하거나, 동일한 2D 영상을 시청하는 경우에는 블랙 뷰 삽입이 필요없으므로, 도 9 및 도 10에서 각 청자의 3D 시청 영역은 자연적으로 기존 무안경 입체 표시 장치와 동일하게 확장되거나, 일반 2D 영상 시청의 경우와 같이 제한을 받지 않는다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시 장치에서 블랙 뷰 삽입을 선택적으로 적용하여 복수의 시청자에게 인지되는 영상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 제1 및 제2 시청자가 각 시청 영역에서 서로 다른 종류의 3D 영상을 동시에 시청할 때, 제1 및 제2 시청 영역 사이에 블랙 뷰가 삽입되어 제1 및 제2 시청자간의 3D 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 및 제2 시청자가 동일한 3D 영상을 시청할 때 블랙 뷰 삽입은 적용되지 않는다.
도 13을 참조하면, 제1 및 제2 시청자가 3D 영상과 2D 영상을 동시에 시청할 때 제1 및 제2 시청 영역 사이에 블랙 뷰가 삽입되어 제1 및 제2 시청자간의 3D 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 및 제2 시청자가 서로 다른 종류의 2D 영상을 동시에 시청할 때 제1 및 제2 시청 영역 사이에 블랙 뷰가 삽입되어 제1 및 제2 시청자간의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
도 15를 참조하면, 제1 및 제2 시청자가 동일한 2D 영상을 시청할 때 블랙 뷰 삽입은 적용되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치는 공간 분할인 뷰 분할을 이용하여 복수의 시청자가 선호도에 따른 복수 종류의 3D 영상을 독립적으로 동시에 시청하거나, 복수 종류의 3D 영상과 2D 영상을 독립적으로 동시에 시청할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수 시청자용 무안경 입체 영상 표시 장치는 공간 분할을 이용하여 복수의 시청자가 복수 종류의 3D 영상, 2D 영상, 또는 3D 영상과 2D 영상을 동시에 시청할 때, 시청자 사이의 뷰잉 존에 블랙 뷰를 삽입하여 시청자간의 시청 위치를 확실하게 구분함으로써 시청자간의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
20: 표시 패널 22: 패널 구동부
24: 타이밍 컨트롤러 30: 3D 광학 필터
40: 포맷터 42: 모드 판단부
44: 데이터 랜더링부 50: 시청자 감지부
52: 위치 판단부

Claims (6)

  1. 공간 분할된 멀티뷰에 서로 다른 종류의 3D 영상, 서로 다른 2D 영상, 또는 서로 다른 3D 영상 및 2D 영상을 포함하는 복수 종류의 영상을 동시에 표시하는 표시 패널과;
    상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와;
    상기 표시 패널의 전면 및 배면 중 적어도 하나에 위치하여 상기 표시 패널의 멀티뷰에 표시되는 영상을 각각 해당 뷰잉 존으로 분산시킴으로써 상기 복수 종류의 영상을 복수 시청자의 각 시청 영역에 동시에 제공하는 3D 광학 필터와;
    시청 모드 신호에 응답하여, 상기 복수 종류의 영상에 해당하는 영상 데이터를 공급받아 상기 표시 패널의 멀티뷰에 선택적으로 맵핑함으로써 상기 영상 데이터를 랜더링하여 출력하는 포맷터와;
    상기 패널 구동부의 구동을 제어하여 상기 포맷터로부터 출력된 영상 데이터를 상기 패널 구동부를 통해 상기 표시 패널에 공급되게 하는 타이밍 컨트롤러를 포함하고,
    상기 포맷터는
    상기 시청 모드 신호가 상기 복수 종류의 영상에 대한 시청 모드를 지시할 때, 상기 멀티뷰를 적어도 2개의 뷰를 포함하는 복수의 뷰 그룹과 그 뷰 그룹들 사이에 삽입된 블랙 뷰로 분할하고, 상기 뷰 그룹 각각에 상기 복수 종류의 영상 데이터 중 해당 종류의 영상 데이터를 맵핑하고 상기 블랙 뷰에 블랙 데이터를 맵핑하여 출력함으로써 상기 복수 시청자의 각 시청 영역이 상기 블랙 뷰에 대응하는 영역을 사이에 두고 이격되는 무안경 입체 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시청 모드 신호는
    복수의 시청차가 상기 서로 다른 3D 영상을 시청하는 제1 시청 모드와;
    동일한 3D 영상을 시청하는 제2 시청 모드와;
    상기 서로 다른 2D 영상을 시청하는 제3 시청 모드와;
    동일한 2D 영상을 시청하는 제4 시청 모드와;
    서로 다른 3D 영상 및 2D 영상을 시청하는 제5 시청 모드 중 하나의 시청 모드를 지시하는 무안경 입체 표시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 포맷터는
    상기 시청 모드 신호가 상기 제1 시청 모드를 지시할 때, 상기 복수의 뷰 그룹 각각에 해당 종류의 3D 영상 데이터를 맵핑하고,
    상기 시청 모드 신호가 상기 제3 시청 모드를 지시할 때, 상기 복수의 뷰 그룹 각각에 해당 종류의 2D 영상 데이터를 맵핑하고,
    상기 시청 모드 신호가 상기 제5 시청 모드를 지시할 때, 상기 복수의 뷰 그룹 각각에 해당 종류의 3D 또는 2D 영상 데이터를 맵핑하여 출력하는 무안경 입체 표시 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 시청 모드가 상기 제2 및 제4 시청 모드 중 하나를 지시할 때, 상기 포맷터는 상기 블랙 뷰를 삽입하지 않는 무안경 입체 표시 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 표시 패널에 장착되어 상기 각 시청자를 감지하는 시청자 감지부와;
    상기 시청자 감지부에서 시청자를 감지한 영상을 이용하여 상기 각 시청자가 위치하는 뷰잉 존 정보를 검출하여 상기 포맷터로 출력하는 위치 판단부를 추가로 구비하고,
    상기 포맷터는 상기 위치 판단부로부터 입력되는 상기 각 시청자의 뷰잉 존 정보에 따라 상기 표시 패널의 멀티뷰에 각각 맵핑된 뷰 영상을 쉬프트하거나 적어도 하나의 뷰 영상을 추가하여 출력하는 무안경 입체 표시 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 시청자의 3D 시청 영역은 상기 멀티뷰에 포함되는 뷰의 수와, 상기 멀티뷰에 각각 대응하는 멀티 뷰잉 존 간의 중첩 정도와, 상기 블랙 뷰의 수에 의해 결정되는 무안경 입체 표시 장치.
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