KR102144338B1 - 홀로그램 생성 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
홀로그램 생성 방법이 개시된다. 일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 단계, 상기 3차원 공간 데이터 정보의 제 1 SLM(spatial light modulator) 및 제 2 SLM 각각에 대응하는 홀로그램 평면상에 투영되는 제 1 투영 위치 및 제 2 투영 위치를 결정하는 단계, 상기 제 1 투영 위치에 대응하는 제 1 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하는 단계 및 상기 제 1 FZP 패턴을, 상기 제 2 투영 위치에 대응하는 FZP 패턴으로서 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본 개시는 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 시점 간 중복성을 이용한 광 시야 각 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 3차원 영상 산업 및 3차원 디스플레이 산업이 활성화됨에 따라 궁극적인 3차원 영상 방식이라 알려진 홀로그래피 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 홀로그래피 기술은 '기준파(Reference Wave)'와 '물체파(Object Wave)'라는 두 가지 빛(광파)의 간섭에 의해 물체의 위상정보를 기록할 수 있게 되는데, 이러한 홀로그래피 기술은 3차원 영상을 구현하는 다른 여러 방법들과 비교하여 입체감 등에서 가장 뛰어난 특성을 지니고 있으며 시각 피로 없이 3차원 영상을 관찰할 수 있다는 특징을 갖는다.
또한, 괄목할만한 성장을 보인 디지털 기술과 컴퓨팅 기술에 힘입어 기존의 아날로그 방식에서 탈피한 디지털 홀로그래피 기술이 나타났으며, 물체파와 기준파의 간섭 현상을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 수행하는 컴퓨터 형성 홀로그램(Computer-generated Hologram)에 의하여 광학적인 방법을 통하지 않고서도 홀로그램을 제작할 수 있게 되었다. 그러나, 2-3도 정도인 SLM의 좁은 시야 각은 홀로그래픽 디스플레이의 주요한 문제점으로 지적되고 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다.
이러한 일 예로 하나의 SLM(spatial light modulator)을 통하여는 양 눈을 통해 복원 영상을 관찰하기 힘들기 때문에, 2개의 SLM을 사용하여 양안식 홀로그래픽 디스플레이 장치를 구현한 사례가 있다. 즉, 왼쪽 시점에 대한 홀로그램 패턴 영상과 오른쪽 시점에 대한 홀로그램 패턴 영상을 디스플레이 하기 위한 2개의 SLM을 이용하여 양안식 홀로그래픽 디스플레이 장치를 구현한 것이다.
또한, 수평 방향의 시야 각을 증대하고자 5개의 투과형 LC SLM을 수평 방향으로 배치하여 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 구현한 사례도 있다. 또 다른 일 예로는 홀로그램 크기 또는 시야 각을 증대하여 편안한 3D 시청이 가능하도록 6개의 고해상도 Phase-Only SLM을 3 x 2 형태로 타일링하여 Multi-SLM 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 구현한 바 있다.
이렇게 다수 개의 SLM을 M x N개의 행렬 형태로 구성하여 광 시야 각 홀로그램을 구현하는 종래 기술에서는 증대된 홀로그램 크기 또는 시야 각을 제공할 수는 있으나, SLM을 통해 재현될 총 M*N개의 시점에 대한 홀로그램 패턴을 생성해야 하기 때문에 계산 복잡도가 높아지는 문제점이 있다. 특히, 이러한 문제는 실시간 처리가 중요시되는 응용에 있어서는 중요한 문제가 될 수 있다.
본 개시는 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 복수 개의 시점에 대한 홀로그램 패턴의 누적을 통하여 고속으로 홀로그램을 생성할 수 있는 홀로그램 생성 장치 및 방법을 제공한다. 다양한 실시 예는 시점 간의 중복성에 기초한 홀로그램 패턴의 누적을 통하여, 새로운 패턴을 생성할 필요가 없게 되어, 홀로그램 생성이 고속으로 진행될 수 있다.
일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 단계, 상기 3차원 공간 데이터 정보의 제 1 SLM(spatial light modulator) 및 제 2 SLM 각각에 대응하는 홀로그램 평면상에 투영되는 제 1 투영 위치 및 제 2 투영 위치를 결정하는 단계, 상기 제 1 투영 위치에 대응하는 제 1 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하는 단계 및 상기 제 1 FZP 패턴을, 상기 제 2 투영 위치에 대응하는 FZP 패턴으로서 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 상기 3차원 공간 데이터 정보의 상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각에 대응하는 홀로그램 평면에 대한 가시성을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 3차원 공간 데이터 정보는, 홀로그래픽 3차원 영상으로 재현하고자 하는 대상 객체 및 장면에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 상기 3차원 공간 데이터 정보에 대응하는 모든 SLM에 대하여 FZP 패턴이 생성되었는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, FZP 패턴이 생성되지 않은 제 3 SLM이 존재하는 경우, 상기 제 3 SLM에 대응하는 기준 SLM을 설정하는 단계 및 상기 기준 SLM 상의 FZP 패턴을, 상기 제 3 SLM 상의 FZP 패턴으로 이용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기준 SLM은 상기 제 3 SLM의 근접 SLM일 수 있다.
상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각은 상이한 시점에 대응할 수도 있다.
다른 실시 예에 의한 홀로그램 생성 장치는, 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 입력부, 상기 3차원 공간 데이터 정보의 제 1 SLM(spatial light modulator) 및 제 2 SLM 각각에 투영되는 제 1 투영 위치 및 제 2 투영 위치를 결정하는 평면 투영부 및 상기 제 1 투영 위치에 대응하는 제 1 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하고, 상기 제 1 FZP 패턴을, 상기 제 2 투영 위치에 대응하는 FZP 패턴으로서 결정하는 FZP 패턴 생성부를 포함할 수 있다.
상기 평면 투영부는, 상기 3차원 공간 데이터 정보의 상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각에 대한 가시성을 판단할 수 있다.
상기 3차원 공간 데이터 정보는, 홀로그래픽 3차원 영상으로 재현하고자 하는 대상 객체 및 장면에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 FZP 패턴 생성부는, 상기 3차원 공간 데이터 정보에 대응하는 모든 SLM에 대하여 FZP 패턴이 생성되었는지를 판단할 수 있다.
FZP 패턴 생성부는, FZP 패턴이 생성되지 않은 제 3 SLM이 존재하는 경우, 상기 제 3 SLM에 대응하는 기준 SLM을 설정하고, 상기 기준 SLM 상의 FZP 패턴을, 상기 제 3 SLM 상의 FZP 패턴으로 이용할 수 있다.
상기 기준 SLM은 상기 제 3 SLM의 근접 SLM일 수 있다.
상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각은 상이한 시점에 대응할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 단계, 각 개별 시점을 나타내기 위한 각각의 SLM에 대한 홀로그램 평면상에, 가시화되는 3차원 공간 데이터를 계산하는 단계, 상기 가시화되는 3차원 공간 데이터의 상기 홀로그램 평면상의 투영 위치를 계산하는 단계 및 처리되지 않은 시점의 홀로그램 평면상에, 기처리된 기준 시점의 홀로그램 평면의 FZP 패턴을 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터에 대한 FZP 패턴을 생성하는 단계 및 가시성 여부 및 투영 위치에 따라 상기 생성된 FZP 패턴을 다른 시점에 대한 홀로그램 평면상에 누적 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터의 각 SLM에 대한 홀로그램 평면상에서 가시화되는 지를 판단하는 단계 및 가시화되는 것으로 판단되면, 상기 각 SLM에 대한 홀로그램 평면상의 투영 위치에 따라 해당 3차원 공간 데이터에 대한 FZP 패턴을 위치 이동하여 누적하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 의하여, 복수 개의 시점에 대한 홀로그램 패턴의 누적을 통하여 고속으로 홀로그램을 생성할 수 있는 홀로그램 생성 장치 및 방법이 제공될 수 있다. 다양한 실시 예는 시점 간의 중복성에 기초한 홀로그램 패턴의 누적을 통하여, 새로운 패턴을 생성할 수 있다. 이에 따라, 홀로그램 생성이 고속으로 진행될 수 있다.
시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 장치 및 방법은 다수 개의 SLM(Spatial Light Modulator, 공간광변조기)을 M x N개의 행렬 형태로 구성하여 광시야각 홀로그램을 구현할 경우 SLM을 통해 재현될 M*N 개의 홀로그램 패턴을 계산할 때 시점 간 중복성을 이용하여 FZP(Fresnel Zone Plate)를 다시 계산하지 않고 재사용하는 방식으로 홀로그램을 생성함으로써, 고속으로 홀로그램을 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법의 흐름도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 3차원 공간 데이터의 투영 위치를 계산하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따른 FZP 패턴 생성 및 재사용을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 3차원 공간 데이터의 투영 위치를 계산하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따른 FZP 패턴 생성 및 재사용을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 장치의 블록도이다.
이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.
또한 특정한 경우는 이해를 돕거나 및/또는 설명의 편의를 위해 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 방법은 (a) 재현하고자 하는 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 3차원 공간 데이터 입력 단계와, (b) 각 개별 시점을 나타내기 위한 각각의 SLM에 대한 홀로그램 평면 상에 (a) 단계에서 입력 받은 3차원 공간 데이터 정보를 투영함으로써 가시화 되는 3차원 공간 데이터와 이들의 홀로그램 평면 상에서의 투영 위치를 계산하는 3차원 공간 데이터의 투영 단계와, (c) 기준 시점에 대한 가시화 되는 3차원 공간 데이터 중 이전에 처리하지 않은 3차원 공간 데이터 어느 하나에 대해 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하고 기준 시점 및 기 처리된 시점을 제외한 모든 시점에 대해 가시성 여부와 투영 위치에 따라 생성된 FZP 패턴을 각 시점과 관련된 홀로그램 평면 상에 누적 계산하고 기준 시점에 대한 가시화 되는 모든 3차원 공간 데이터를 처리할 때까지 이를 반복 수행하는 FZP 패턴 생성 및 누적 단계와, (d) 모든 시점을 처리하였는지를 판단하는 판단 단계와, (e) 모든 시점을 처리하지 않은 것으로 판단되었을 경우 미처리된 시점 중 어느 하나를 기준 시점으로 설정하고 상기 (c) 및 (d)를 반복 수행하는 기준 시점 설정 단계를 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 FZP 패턴 생성 및 누적 단계는 (a) 하나의 3차원 공간 데이터에 대해 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하는 FZP 패턴 생성 단계와, (b) 가시성 여부와 투영 위치에 따라 (a) 단계의 결과인 FZP 패턴을 각 시점과 관련된 홀로그램 평면 상에 누적 계산하는 FZP 누적 계산 단계와, (c) 기준 시점에 대한 가시화 되는 모든 3차원 공간 데이터가 처리될 때까지 상기 (a) 및 (b)를 반복 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 FZP 누적 계산 단계는 (a) 주어진 3차원 공간 데이터가 각 SLM에 대한 홀로그램 평면 상에서 가시화되는 지를 판단하는 3차원 공간 데이터의 가시화 여부 판단 단계와, (b) (a) 단계에서 주어진 3차원 공간 데이터가 각 SLM에 대한 홀로그램 평면 상에서 가시화되는 것으로 판단되면, 각 SLM에 대한 홀로그램 평면 상의 투영 위치에 따라 해당 3차원 공간 데이터에 대한 FZP 패턴을 위치 이동하여 누적하는 FZP 패턴 위치 이동을 통한 누적 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 장치는 재현하고자 하는 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 3차원 공간 데이터 입력부와, 입력 받은 3차원 공간 데이터 정보를 구성하는 3차원 공간 데이터를 각 시점에 대한 홀로그램 평면 상에 투영함으로써 가시화 되는 3차원 공간 데이터와 이들의 홀로그램 평면 상에서의 투영 위치를 계산하는 3차원 공간 데이터의 홀로그램 평면 투영부와, 기준 시점에 대한 가시화되는 3차원 공간 데이터 중 이전에 처리하지 않은 3차원 공간 데이터 어느 하나에 대해 FZP 패턴을 생성하고 기준 시점 및 기 처리된 시점을 제외한 모든 시점에 대해 가시성 여부와 투영 위치에 따라 FZP 패턴을 각 SLM과 관련된 홀로그램 평면 상에 누적 계산하는 FZP 생성 및 누적부를 포함한다.
이하에서는, 다양한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법의 흐름도이다.
단계 110에서, 홀로그램 생성 방법은 3차원 공간 데이터 정보를 입력받을 수 있다. 여기에서, 3차원 공간 데이터 정보는, 홀로그래픽 3차원 영상으로 재현하고자 하는 대상 객체 및 장면에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
통상적으로, 컴퓨터 형성 홀로그램 생성(CGH) 기술은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 홀로그램을 생성하기 위하여 재현하고자 하는 대상 객체 또는 장면에 대한 색상 정보(R, G, B)와 3차원 공간 정보(X, Y, Z)를 이용하기 때문이다. 이 때, 입력 받는 3차원 공간 데이터의 형태는 대상 객체 및 장면에 대한 3차원 그래픽스 모델 또는 색상 정보와 깊이/변위 정보로 구성된 스테레오 영상 및 다시점 영상이 가능하다. 구체적인 일 예시로는, 3차원 그래픽스 모델의 경우는 모델을 구성하는 정점(Vertex)에 대한 색상 정보(R, G, B)와 위치 정보(X, Y, Z)로 표현된 정점 정보 리스트를 입력 받을 수 있을 것이고, 색상 정보와 깊이/변위 정보로 구성된 스테레오 영상 또는 다시점 영상의 경우는 카메라 파라메터를 이용하여 3차원 공간 정보로 변환한 후 산출된 색상 정보(R, G, B)와 위치 정보(X, Y, Z)로 표현된 실사 영상 기반 3차원 점 광원(Point Light Source) 리스트를 입력 받을 수 있을 것이다. 또 다른 일 예시로는, 3차원 그래픽스 모델의 경우는 삼각형을 포함한 다각형으로 구성된 메쉬 모델로부터 렌더링된 색상 영상과 깊이 영상을 입력 받을 수 있을 것이고, 색상 정보와 깊이/변위 정보로 구성된 스테레오 영상 또는 다시점 영상의 경우는 여타의 다른 변환 없이 색상 정보와 깊이/변위 정보로 구성된 스테레오 영상 또는 다시점 영상을 직접 입력 받을 수도 있을 것이다. 카메라 파라메터를 이용하여 색상 정보와 깊이/변위 정보로 구성된 스테레오 영상 또는 다시점 영상과 같은 실사 영상으로부터 3차원 공간 정보로 변환하는 방법은 본 기술분야에 공지된 기술로서, 본 명세서에서는 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
단계 120에서, 홀로그램 생성 방법은, 입력 받은 3차원 공간 데이터 정보를 각 개별 시점을 나타내기 위한 각각의 SLM에 대한 홀로그램 평면상에 투영할 수 있다. 홀로그램 생성 방법은, 가시화되는 3차원 공간 데이터와 이들의 홀로그램 평면상에서의 투영 위치를 계산할 수 있다.
만약, 총 M*N개의 SLM이 사용될 경우 M*N개의 시점에 대한 홀로그램 평면이 정의될 것이므로, 홀로그램 생성 방법은 주어진 3차원 공간 데이터 전체를 M*N 회만큼 투영한다.
일 실시 예에 의한 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터가 각 홀로그램 평면에서 보여질 것인지 다른 3차원 공간 데이터에 의해 가려지는 등의 상황에 의해 보여지지 않을 것인지를 판단하는 가시성 여부의 판단을 수행할 수 있다. 홀로그램 생성 방법은, 3차원 공간 데이터가 보여지는 것으로 판단될 경우 홀로그램 평면상의 어떠한 위치에 투영되는지를 계산할 수 있다.
홀로그램 생성 방법이 투영 위치를 결정하는 구성과 관련하여서는 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
단계 130에서, 홀로그램 생성 방법은 제 1 SLM에서 FZP 패턴을 생성할 수 있다. 단계 140에서, 홀로그램 생성 방법은 제 1 SLM과 상이한 다른 SLM에 생성된 FZP 패턴을 누적할 수 있다. 더욱 상세하게는, 홀로그램 생성 방법은 제 1 SLM에서 생성한 FZP 패턴을 다른 SLM에서 재사용할 수 있다.
홀로그램 생성 방법은 기준 시점에 대한 가시화되는 3차원 공간 데이터 중 이전에 처리하지 않은 3차원 공간 데이터 어느 하나에 대해 FZP 패턴을 생성하고 기준 시점 및 기 처리된 시점을 제외한 모든 시점에 대해 가시성 여부와 투영 위치에 따라 생성된 FZP 패턴을 각 시점과 관련된 홀로그램 평면상에 누적 계산하고 기준 시점에 대한 가시화 되는 모든 3차원 공간 데이터를 처리할 때까지 이를 반복 수행할 수 있다.
즉, 홀로그램 생성 방법은 모든 시점을 처리하였는지를 판단한다. 판단결과, 모든 시점을 처리하였을 경우에는 홀로그램 생성 방법이 종료될 수 있다. 판단 결과 아직 처리하지 않은 시점이 남아 있을 경우, 홀로그램 생성 방법은 미처리된 시점 중 어느 하나를 기준 시점으로 설정할 수 있다. 홀로그램 생성 방법은, 기준 시점의 FZP 패턴을 미처리된 SLM에서 재사용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 미처리된 시점 중 직전에 처리된 기준 시점에서 상하 또는 좌우에서 가장 근접한 시점이 기준 시점으로 설정될 수 있다.
한편, 도 1의 단계 들은 반드시 전술한 순서에 따라 수행되는 것은 아니며, 실제 구현 시에는 하나의 단계의 수행 결과가 다른 단계의 수행 결과에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 순서의 통합 수행이 가능함을 본 기술 분야의 당업자들에게는 용이할 것이다. 예를 들어, 다른 실시 예에 따른 시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 과정과 같이 각 단계에서 모든 3차원 공간 데이터를 처리한 후 이를 메모리에 저장하고 다음 단계를 수행하는 등의 형태로 처리하지 않고, 3차원 공간 데이터 각각에 대하여 투영 위치 계산 및 FZP 패턴 생성 및 재사용을 반복할 수도 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 3차원 공간 데이터의 투영 위치를 계산하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
홀로그램 생성 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 주어진 3차원 공간 데이터를 각 SLM에 대한 홀로그램 평면 상으로 투영함으로써 해당 3차원 공간 데이터의 가시성 여부와 투영 위치를 계산할 수 있다.
예를 들어, 2 x 1 형태로 타일링하여 양안식 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 구축하였다고 가정할 경우, 총 2*1개의 SLM(SLM#1, SLM#2)이 사용되므로 2 시점에 대한 홀로그램 평면이 정의될 수 있다.
홀로그램 생성 방법은, 주어진 3차원 공간 데이터(PointCloud1, PointCloud2, PointCloud3)를 복수 개의 SLM(SLM#1, SLM#2) 각각에 투영하여 가시성 여부와 투영 위치를 계산할 수 있다.
도 2를 참고하면 하나의 SLM(SLM#1)에 대하여서는, 3차원 공간 데이터(PointCloud1) 및 3차원 공간 데이터(PointCloud3)이 가시적으로 계산될 수 있다. 홀로그램 생성 방법은, 가시성을 확인한 이후에 3차원 공간 데이터(PointCloud1) 및 3차원 공간 데이터(PointCloud3)의 하나의 SLM(SLM#1)에 대한 홀로그램 평면상의 투영 위치를 계산할 수 있다. 홀로그램 생성 방법은, 계산한 투영 위치를 저장할 수 있다.
하나의 SLM(SLM#1)에서 3차원 공간 데이터(PointCloud2)는 3차원 공간 데이터(PointCloud3)에 의해 가려져서 보이지 않는 것으로 판단되므로, 홀로그램 생성 방법은 투영 위치를 계산하지 않는다.
한편, 다른 SLM(SLM#2)에 대하여서는, 모든 3차원 공간 데이터(PointCloud1, PointCloud2, PointCloud3)가 가시화될 수 있다. 이에 따라, 홀로그램 생성 방법은, 모든 3차원 공간 데이터(PointCloud1, PointCloud2, PointCloud3)의 다른 SLM(SLM#2)에 대한 홀로그램 평면상의 투영 위치를 계산하여 저장할 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따른 FZP 패턴 생성 및 재사용을 설명하기 위한 개념도들이다.
우선, 도 3을 참조하면, 홀로그램 생성 방법은 하나의 SLM(SLM#1)에 대하여 하나의 3차원 공간 데이터(PointCloud1)에 대응하는 FZP 패턴을 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 기준 시점에 대한 가시화되는 3차원 공간 데이터 중 어느 하나에 대한 FZP 패턴을 생성하는 일 예로 기준 시점을 SLM(SLM#1)이라 하고, 기준 시점에 대한 가시화되는 3차원 공간 데이터 중 이전에 처리되지 않은 3차원 공간 데이터(PointCloud1)에 대해 기준 시점인 SLM(SLM#1) 평면에서의 FZP 패턴을 생성한 결과가 도 3과 같이 도시될 수 있다.
도 4를 참조하면, 홀로그램 생성 방법은 생성된 FZP 패턴을 다른 SLM(SLM#2) 상에서 재사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 일 예에 따른 기준 시점 및 기 처리된 시점을 제외한 모든 시점에 대해 가시성 여부와 투영 위치에 따라 생성된 FZP 패턴을 각 시점과 관련된 홀로그램 평면 상에 누적 계산하는 일 예로, 도 3에서 기준 시점인 SLM(SLM#1) 평면에서의 FZP 패턴을 다른 SLM(SLM#2) 평면에서 투영 위치에 따라 누적 계산하는 결과를 보여준다. 이러한 과정은 기준 시점에 대한 모든 3차원 공간 데이터를 처리할 때까지 반복 수행되므로 3차원 공간 데이터(PointCloud3)에 대해서 이러한 과정을 반복 수행한 후 기준 시점이 SLM#2로 변경되어 설정될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 시점 간 중복성을 이용한 광시야각 홀로그램 생성 장치의 블록도이다. 홀로그램 생성 장치(500)는 입력부(510), 평면 투영부(520) 및 FZP 생성부(530)를 포함할 수 있다.
입력부(510)는 홀로그래픽 3차원 영상으로 재현하고자 하는 대상 객체 및 장면에 대한 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는다. 평면 투영부(520)는 상기 입력부(510)에서 입력 받은 3차원 공간 데이터 정보를 각 개별 시점을 나타내기 위한 각각의 SLM에 대한 홀로그램 평면 상에 투영함으로써 가시화 되는 3차원 공간 데이터와 이들의 홀로그램 평면 상에서의 투영 위치를 계산한다. 만약, 총 M*N개의 SLM이 사용될 경우 M*N개의 시점에 대한 홀로그램 평면이 정의될 것이므로 주어진 3차원 공간 데이터 전체를 M*N 회만큼 투영한다. 이 때, 3차원 공간 데이터가 각 홀로그램 평면에서 보여질 것인지 다른 3차원 공간 데이터에 의해 가려지는 등의 상황에 의해 보여지지 않을 것인지를 판단하는 가시성 여부의 판단이 수행되고, 보여지는 것으로 판단될 경우 홀로그램 평면 상의 어떠한 위치에 투영되는지 그 위치를 계산한다. FZP 패턴 생성부(530)는 기준 시점에 대한 가시화되는 3차원 공간 데이터 중 이전에 처리하지 않은 3차원 공간 데이터 어느 하나에 대해 FZP 패턴을 생성하고 기준 시점 및 기 처리된 시점을 제외한 모든 시점에 대해 가시성 여부와 투영 위치에 따라 생성된 FZP 패턴을 각 시점과 관련된 홀로그램 평면 상에 누적 계산하고 기준 시점에 대한 가시화 되는 모든 3차원 공간 데이터를 처리할 때까지 이를 반복 수행한다. 기준 시점에 대한 가시화 되는 모든 3차원 공간 데이터 처리를 완료하였을 경우에는 모든 시점을 처리하였는지를 판단한다. 판단결과, 모든 시점을 처리하였을 경우 종료하고 판단 결과 아직 처리하지 않은 시점이 남아 있을 경우 미처리된 시점 중 어느 하나를 기준 시점으로 설정하고 상기 과정을 반복 수행한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (17)
- 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 단계;
서로 다른 제 1 SLM(spatial light modulator) 및 제 2 SLM 각각에 대응하는 홀로그램 평면상에 상기 3차원 공간 데이터 정보가 투영되는 제 1 투영 위치 및 제 2 투영 위치를 결정하는 단계;
상기 제 1 투영 위치에 대응하는 제 1 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하는 단계; 및
상기 제1 SLM 상의 제1 FZP 패턴이 상기 제 2 SLM 상의 제2 투영 위치에 대응하는 제2 FZP 패턴으로 결정되는 경우, 상기 제 1 FZP 패턴을, 제 2 투영 위치에 대응하는 제2 FZP 패턴으로 재사용하는 단계
를 포함하는 홀로그램 생성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 3차원 공간 데이터 정보의 상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각에 대응하는 홀로그램 평면에 대한 가시성을 판단하는 단계
를 더 포함하는 홀로그램 생성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 3차원 공간 데이터 정보는, 홀로그래픽 3차원 영상으로 재현하고자 하는 대상 객체 및 장면에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 홀로그램 생성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 3차원 공간 데이터 정보에 대응하는 모든 SLM에 대하여 FZP 패턴이 생성되었는지를 판단하는 단계
를 더 포함하는 홀로그램 생성 방법. - 제 4 항에 있어서,
FZP 패턴이 생성되지 않은 제 3 SLM이 존재하는 경우, 상기 제 3 SLM에 대응하는 기준 SLM을 설정하는 단계; 및
상기 기준 SLM 상의 FZP 패턴을, 상기 제 3 SLM 상의 FZP 패턴으로 이용하는 단계
를 더 포함하는 홀로그램 생성 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 기준 SLM은 상기 제 3 SLM의 근접 SLM인 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각은 상이한 시점에 대응하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법. - 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 입력부;
서로 다른 제 1 SLM(spatial light modulator) 및 제 2 SLM 각각에 상기 3차원 공간 데이터 정보가 투영되는 제 1 투영 위치 및 제 2 투영 위치를 결정하는 평면 투영부; 및
상기 제 1 투영 위치에 대응하는 제 1 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하고, 상기 제1 SLM 상의 제1 FZP 패턴이 상기 제 2 SLM 상의 제2 투영 위치에 대응하는 제2 FZP 패턴으로 결정되는 경우, 상기 제 1 FZP 패턴을, 상기 제 2 투영 위치에 대응하는 제2 FZP 패턴으로서 재사용하는 FZP 패턴 생성부를 포함하는 홀로그램 생성 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 평면 투영부는, 상기 3차원 공간 데이터 정보의 상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각에 대한 가시성을 판단하는 홀로그램 생성 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 3차원 공간 데이터 정보는, 홀로그래픽 3차원 영상으로 재현하고자 하는 대상 객체 및 장면에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 홀로그램 생성 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 FZP 패턴 생성부는, 상기 3차원 공간 데이터 정보에 대응하는 모든 SLM에 대하여 FZP 패턴이 생성되었는지를 판단하는 홀로그램 생성 장치. - 제 11 항에 있어서,
FZP 패턴 생성부는, FZP 패턴이 생성되지 않은 제 3 SLM이 존재하는 경우, 상기 제 3 SLM에 대응하는 기준 SLM을 설정하고, 상기 기준 SLM 상의 FZP 패턴을, 상기 제 3 SLM 상의 FZP 패턴으로 이용하는 홀로그램 생성 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 기준 SLM은 상기 제 3 SLM의 근접 SLM인 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 SLM 및 상기 제 2 SLM 각각은 상이한 시점에 대응하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치. - 3차원 공간 데이터 정보를 입력 받는 단계;
각 개별 시점을 나타내기 위한 각각의 SLM에 대한 홀로그램 평면상에, 가시화되는 3차원 공간 데이터를 계산하는 단계;
상기 가시화되는 3차원 공간 데이터의 상기 홀로그램 평면상의 투영 위치를 계산하는 단계; 및
상기 가시화되는 3차원 공간 데이터에서 기준 시점을 설정하고, 상기 기준 시점에 대한 상기 홀로그램 평면상의 투영 위치에 FZP(Fresnel Zone Plate) 패턴을 생성하는 단계;
처리되지 않은 시점의 홀로그램 평면상에, 상기 기준 시점에 대한 FZP 패턴을 이용하는 단계
를 포함하는 홀로그램 생성 방법. - 삭제
- 3차원 공간 데이터의 각 SLM에 대한 홀로그램 평면상에서 가시화되는 지를 판단하는 단계;
가시화되는 것으로 판단되면, 상기 각 SLM에 대한 홀로그램 평면상의 투영 위치에 3차원 공간 데이터에 대한 FZP 패턴을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 투영 위치에서 FZP 패턴이 생성되지 않는 투영 위치에 상기 생성한 FZP 패턴을 이동하여 누적하는 단계
를 포함하는 홀로그램 생성 방법.
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