KR20010071198A

KR20010071198A - 3차원 입체영상장치 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR20010071198A
Application number: KR1020007012135A
Authority: KR
Inventors: 박규봉; 박규훈
Original assignee: 박규봉; 글로윈텍(주)
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 2000-07-01
Publication date: 2001-07-28
Also published as: KR200265369Y1; AU5577900A; WO2001002894A1; KR20010008536A; JP2003504664A

Abstract

본 발명은 원판에 촬영된 물체의 원근감과 입체감(3차원 효과)를 증가시키기 위하여 양안시차(binocular parallax)를 이용한 스테레오스카픽(stereoscopic) 입체영상장치 및 그 제작방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 (1)물체의 중심과 다르게 카메라의 초점을 잡고, (2)다른 장소에서 여러차례 물체를 사진 촬영하고, (3)이 사진들을 결합하여 원판을 생성하고, (4)최종적으로 원판과 패럴랙스 베리어에 해당하는 광선필름 사이에 투명판을 삽입하여 대형사이즈의 간판을 제작하는 단계들 또는 수단들을 포함한다.

Description

3차원 입체영상장치 및 그 제작방법{A STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MAKING THE SAME}

스테레오스카픽(stereoscopic) 입체영상장치는 합성화상이 위치하는 디스플레이(display)부와, 관측자와 디스플레이부(display)부 사이에 위치하는 패럴랙스 배리어부(parallax barrier)로 구성되는데; 화상의 합성은 피사체를 여러 각도에서 촬영한 수개의 사진을 절개 분리하여 선택 조합함으로써 이루어지고 패럴랙스 배리어부(parallax barrier)는 개구와 폐구가 교대로 배열된 슬릿(slit)으로 이루어진다.

본 발명은 양안시차(binocular parallax)를 이용하여 2차원 화상으로부터 3차원 영상을 얻는 장치 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 디스플레이에 상당하는 원판과 패럴랙스 배리어(parallax barrier)에 상당하는 광선필름으로 구성되는 스테레오스카픽(stereoscopic) 입체영상장치 및 그 제작방법에 관한 것이다.

도1a는 본 발명에 따른 피사체의 촬영방법을 나타낸 개략도.

도1b는 본 발명에 의해 촬영한 사진의 단순도.

도2a는 본 발명에 의해 촬영한 사진의 절개방법을 나타낸 단순도.

도2b는 본 발명에 따른 화상의 합성방법을 나타낸 단순도.

도3은 광선필름의 투명선과 검은선 및 각 화상의 절개조각의 너비의 비를 나타낸 단순도.

도4는 본 발명에 있어서, 원판사진과 투명판과 광선필름 및 광원의 배열순서를 나타낸 사시도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10:제1피사체 12:제2피사체

14:제3피사체 L:촬영선

F:촬영초점

P_K:K번째 지점 P_K+1:K+1번째 지점

C_K:K번째 지점에서 획득한 화상 C_K+1:K+1번째 지점에서 획득한 화상

(K,K):K번째 화상의 K번째 조각

(K+1,K+1):K+1번째 화상의 K+1번째 조각

N:사진촬영 지점의 총 개수

32:투명판 34:검은선

36:투명선

41:조명장치 42:원판

44:투명판 47:관측자

본 발명은 종래의 패럴랙스 배리어(parallax barrier)방식에 의한 입체영상장치에 있어서, 디스플레이부(display)부에 위치하는 원판(42)의 제작방법을 개선함으로써 원판(42)에 위치한 합성화상으로부터 인식하는 원근감 및 입체감을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 입체영상장치를 단순화함으로써 입체감이 높은 입체영상장치를 저가로 공급하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

화상이 인쇄된 원판(42)과, 상기 원판(42)과 관측자(47)사이에 설치되는 광선필름(32)으로 구성되는 3차원 입체영상장치에 있어서,

상기 원판(42)은, N개의 화상을 합성하여 인쇄한 것으로서, 각 화상은 사진기의 촬영초점위치(F)를 상기 촬영선(L)으로부터 가장 가까운 피사체(피사체란 통상의 배경을 제외한 촬영물체를 지칭한다.이하 동일하다.)의 중심위치와 다르게 고정하고, 좌에서 우로 이동하며 N개의 위치에서 촬영함으로써 획득하며; 상기와 같이 획득한 N개의 화상을 각각 일정한 간격으로 세로로 자른 뒤, K(단,1≤K≤N)번째 화상(C_K)의 J번째 조각을 (K,J)라 할 때, {(1,1),(2,2),‥‥(N,N)}, {(1,N+1),(2,N+2),‥‥,(N,2N)},‥‥,{(1,X*N+1),(2,X*N+2),‥‥(N,X*N+N)}의 순서로 붙어 있으며; 상기 광선필름(32)은, 일정 너비의 투명선(36)(슬릿의 개구에 해당한다. 이하 동일하다.)과 검은선(34)(슬릿의 폐구에 상당한다. 이하 동일하다.)이 교대로 배열되어 구성되는 것;을 특징으로 한다.

본 발명은 상기의 입체영상장치에 있어서, 상기 투명선(36)의 너비는 상기 화상의 절단조각 너비와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각 너비의 N배가 되는 것을 특징으로 하거나; N이 3이상인 경우에 상기 투명선(36)의 너비는 상기 각 화상의 절단조각 너비의 2배∼(N－1)배와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각 너비의 N배가 되는 것을 특징으로 하는 차원 입체영상장치를 제공하기도 한다.

본 발명은 상기의 원판(42)과 광선필름(32)으로 구성되는 3차원 입체영상장치로서, 상기 원판(42)과 상기 광선필름(32)은 각각 투명판(44)의 앞뒤면에 설치되고, 상기 투명판(44)은 아크릴, APET, 유리 중의 어느 하나로 이루어지는 3차원 입체영상장치를 제공하기도 한다.

본 발명은 상기의 원판(42)과 광선필름(32)으로 구성되는 3차원 입체영상장치로서, 상기 원판(42)의 후방에 조명장치(41)가 설치되는 3차원 입체영상장치를 제공하기도 한다.

또한 본 발명은 화상이 인쇄된 원판(42)과, 상기 원판(42)과 관측자 사이에 설치되는 광선필름(32)으로 구성되는 3차원 입체영상장치를 제작하는 방법으로서,

상기 원판(42)은 N개의 화상을 합성하여 제작하되, 각 화상은 사진기의 촬영초점위치(F)를 피사체의 중심위치와 다르게 고정하고, 좌에서 우로 이동하며 N개의 위치에서 촬영하며; 상기와 같이 획득한 N개의 화상을 각각 일정한 간격으로 세로로 자른 뒤, K(단,1≤K≤N)번째 화상(C_K)의 J번째 조각을 (K,J)라 할 때, {(1,1),(2,2),‥‥(N,N)},{(1,N+1),(2,N+2),‥‥,(N,2N)},‥‥,{(1,X*N+1),(2,X*N+2),‥‥(N,X*N+N)}의 순서로 붙이는 방법으로 이루어지고;

상기 광선필름(32)의 제작은 일정 너비의 투명선(36)과 검은선(34)을 교대로배열하여 이루어지는 것;을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 광선필름(32)의 제작에 있어서, 상기 투명선(36)의 너비는 상기 화상의 절단조각 너비와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상 절단조각 너비의 N배가 되도록 하는 것을 특징으로 하거나; N이 3이상인 경우 상기 투명선(36)의 너비는 상기 화상의 절단조각 너비의 2배∼(N－1)배와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상 절단조각 너비의 N배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치의 제작방법을 제공하기도 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 원판(42)제작 방법을 개선하여 피사체들의 상대적 원근감을 달리 표현함으로써 화상의 입체감을 높이는 동시에 그 구조를 간단히 함으로써 제작비를 절감하는 효과가 있다.

도1과 도2를 참조하여 피사체간의 원근감이 달리 표현되는 원판(42)의 제작방법을 설명한다. 원판(42)의 제작은 피사체를 N개의 서로 다른 위치에서 촬영하여 N개의 사진을 얻은 뒤 이들 사진을 합성하는 방법으로 이루어진다.

먼저, 사진촬영 방법에 대해 설명한다. 피사체가 도1a와 같이 배열된 상태에서 촬영초점(F)를 제2피사체(12)의 중심에 고정하고 상기 촬영초점(F)으로부터 일정 거리만큼 떨어져 있는 촬영선(L)을 따라 순차로 사진을 촬영한다. 이때 K(K는 1이상 N이하의 자연수)번째의 위치(P_K)에서 찍은 사진을 C_K라 하고 촬영초점(F)의 전방에 있는 피사체를 제1피사체(10) 촬영초점(F) 후방에 있는 피사체를 제3피사체(14)라 하면 도1b에서와 같이 K값이 커질수록, 즉 우측으로 가면서 촬영한 사진일수록 제1피사체(10)의 화상은 좌측으로 이동하고 제3피사체(14)의 화상은 우측으로 이동한다. K값이 커질수록 제2피사체(12)의 화상도 이동하나 그 이동량이 상대적으로 미소하므로 도1b에서와 같이 이동하지 않는 것으로 한다. 도1a와 도1b는 피사체가 3개이고 제2피사체(12)의 중심이 촬영초점(F)과 일치하는 경우를 도시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 피사체를 하나 이상으로 하되 촬영선에 가장 가까운 피사체의 중심과 촬영초점(F)위치를 달리하여 구성하면 충분하다.

도2a와 도2b를 참조하여 N개의 사진합성 방법을 설명한다. 먼저 사진C_K를 일정한 간격으로 세로로 자른다. 이때 K번째 위치(P_K)에서 촬영한 사진(C_K)에 있어서,

왼쪽으로부터 J번째 조각을 (K,J)라 할 때, {(1,1),(2,2),‥‥(N,N)}, {(1,N+1),(2,N+2),‥‥,(N,2N)},‥‥,{(1,X*N+1),(2,X*N+2),‥‥(N,X*N+N)}의 순서로 붙이는 방식으로 진행한다.

도3을 참조하여 광선필름(32)의 제작방법에 대해 설명한다. 광선필름(32)은 빛을 차단하는 일정 너비의 검은선(34)과 빛을 통과시키는 일정 너비의 투명선(36)이 교대로 배열되도록 구성하는데 투명선(36)의 너비는 각 화상의 절단조각의 너비와 같게 하고 상기 투명선(36)과 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각 너비의 N배가 되도록 한다. 그러나 투명선(36)의 너비 및 투명선(36)과 검은선(34)의 너비의 비율은 이에 한정되는 것이 아니며 그 너비 및 비율을 변화시킴으로써 화상의 밝기를 조절할 수 있다. 광선필름(32)은 상기의 원판그림을 입체적으로 보이게 하는 것으로 광선필름(32) 없이 원판(42)만으로는 입체감과 거리감의 표현이 불가능하다. 즉, 광선필름(32)의 투명선(36)을 통해 동일한 촬영초점하(F)에 각각 다른 각도에서 촬영한 원판사진을 보게 되어 평면인 원판그림을 통하여 입체감과 원근감을 얻을 수 있다. 광선필름(32)은 폴리에스테르 재질이 바람직하다.

이하 도1a 및 도2b를 참조하여 N이 3이고 피사체가 3개인 경우에 대해 설명한다.

제2피사체(12)는 촬영초점(F)과 중심이 일치하고, 제1피사체(10)는 제2피사체(12)의 전방에 위치하고 제3피사체(14)는 제2피사체(12)의 후방에 위치한다. (여기서 전방이란 촬영선(L)으로부터 피사체의 거리가, 촬영선(L)으로부터 촬영초점(F)까지의 거리보다 가까운 것을 말하고 좌측이란 촬영중심점(M)에서 촬영초점(F)을 바라 볼 때 좌측임을 말하며 후방 및 우측은 각각 그 반대를 의미한다.)

이때 1지점에서의 화상을 화상1, 2지점에서의 화상을 화상2, 3지점에서의 화상을 화상3이라 하면, 도1에서와 같이 화상1에서 화상3으로 갈수록 제1피사체(10)는 화상의 좌측으로 이동하고, 제3피사체(14)는 우측으로 이동하지만, 제2피사체(12)는 거의 이동하지 않는다. 그런데 패럴랙스 배리어(parallax)방식에서의 원근감은 각 화상에 나타난 피사체의 이동량에 따라 결정되므로 기존 방식에비하여 뛰어난 원근감을 얻을 수 있다.

상기의 방법으로 얻은 각 화상을 일정한 너비로 세로로 절개하고 화상1의 1번 조각(조각의 번호는 좌에서 우로 순차적으로 부여한다. 이하 동일하다.)다음에 화상2의 2번 조각, 화상2의 2번 조각다음에 화상3의 3번 조각을, 화상3의 3번 조각다음에 화상1의 4번 조각을 이어 붙이는 방식으로 원판 초안을 작성하고 이를 인쇄하여 원판(42)을 작성한다.

광선필름(32)의 투명선(36)의 너비는 상기의 각 화상조각의 너비와 동일하게 하고 광선필름(32)의 검은선(34)의 너비는 투명선(36)의 너비의 2배로 한다. 단, 투명선의 너비를 각 화상조각의 2배로 하는 경우는 검은선(34)의 너비는 각 화상조각 너비의 2배가 된다.

본 발명은 상기의 원판(42)과 광선필름(32)사이에 평판인 투명판(44)을 설치하여 전체적인 영상장치의 지지대 역할을 하면서 입체감을 높이는 효과를 얻을 수 있다. 투명판(44)으로는 아크릴 또는 APET 등 투명도가 높고 강도가 큰 재질을 사용하는 것이 바람직한데, 크기가 600 ×800 mm 이하에서는 유리를 사용하여도 된다. 이때는 더욱 선명한 영상을 얻을 수 있다. 본 발명을 실시하여 광고판을 제작하는 경우에 상기의 원판(42)과 광선필름(32)을 투명판의 앞뒤면에 부착하는 것이 바람직하며, 광고판의 크기가 (500 ×1000 mm)∼(1500 ×3000 mm)이면 투명판의 두께는 3∼5 mm로 하는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 원판(42)의 후방(투명판(44)을 기준으로 광선필름(32)의 반대방향을 말한다.)이 폐쇄되면 빛이 차단되어 영상의 선명도가 떨어지므로원판(42)의 후방에 조명장치(41)를 설치하여 화상의 선명도를 높일 수 있다. 조명장치(41)는 자연광에 가까울수록 좋다.

실질적으로, 본 발명에 따른 입체영상장치를 사용하여 입체영상물(예를 들면, 대형 옥외광고판)을 제작하는 순서를 설명하면 다음과 같다.

1)렌즈가 복수개인 사진기로 각 렌즈의 촬영초점(F)을 일치시켜 피사체를 촬영하거나, 트랙위에 설치된 사진기를 이동시키면서 촬영초점위치(F)를 고정시켜 피사체를 촬영한다.

2)촬영한 사진을 이미지 스캔한다.

3)컴퓨터의 이미지처리 프로그램에서 각 사진을 수정하고 색상을 조절하며 입체사진, 평면사진, 문자 등을 합성해 각 사진에 대응하는 화면을 완성한다.

4)디자인작업을 완료한 각 화면을 하나의 화면으로 합성해 입체심도와 평면심도를 검사한다. 입체심도와 평면심도의 조절이 필요하면 각 화면 자체의 심도를 수정한다. 화면의 합성방법은 도2a와 도2b를 참조하여 설명하였다.

5)합성한 그림을 출력하여 원판(42)을 완성한다. 원판은 와이드 컬러 필름, 듀라 필름, 클리어필름, 백라이트 필름 등 여러 가지 방식이 있다.

6)광선필름(32)은 폴리에스텔 필름으로 제작되는데 투명선(36)의 간격과 검은선(34)의 너비는 상기한 바와 같다.

7)투명판(44)의 뒷면에 원판(42)을 부착하고 투명판(44)의 앞면에 광선필름(32)을 부착하되, 원판(42)에 표현된 화상의 조각부분과 투명선(36)을 일치시킨다.

8)필요에 따라 원판(42)의 뒤쪽에 조명장치(41)를 설치하면 본 발명에 따른 입체영상물이 완성된다.

Claims

화상이 인쇄된 원판(42)과, 상기 원판(42)과 관측자(47)사이에 설치되는 광선필름(32)으로 구성되는 3차원 입체영상장치에 있어서,

상기 원판(42)은,

N개의 화상을 합성하여 인쇄한 것으로서, 각 화상은 사진기의 촬영초점 위치(F)를 상기 촬영선(L)으로부터 가장 가까운 피사체의 중심위치와 다르게 고정하고, 좌에서 우로 이동하며 N개의 위치에서 촬영함으로써 획득하며;

상기와 같이 획득한 N개의 화상을 각각 일정한 간격으로 세로로 자른 뒤, K(단,1≤K≤N)번째 화상(C_K)의 J번째 조각을 (K,J)라 할 때, {(1,1), (2,2), ‥‥ (N,N)}, {(1,N+1), (2,N+2), ‥‥ (N,2N)}, ‥‥ {(1,X*N+1), (2,X*N+2), ‥‥ (N,X*N+N)}의 순서로 붙어 있으며;

상기 광선필름(32)은,

일정 너비의 투명선(36)과 검은선(34)이 교대로 배열되어 구성되는 것;을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치.
제1항에 있어서,

상기 광선필름(32)의 상기 투명선(36)의 너비는 상기 화상의 절단조각 너비와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각 너비의 N배가 되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치.
제1항에 있어서,

N이 3이상인 경우에 상기 광선필름(32)의 상기 투명선(36)의 너비는 상기 각 화상의 절단조각 너비의 2배∼(N－1)배와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각 너비의 N배가 되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치.
제1항에서 3항중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 원판(42)과 상기 광선필름(32)은 각각 투명판(44)의 앞뒤면에 설치되고, 상기 투명판(44)은 아크릴, 에이피이티(APET), 유리 중의 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치.
제1항에서 제3항중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 원판(42)의 후방에 조명장치(41)가 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치.
상기 원판(42)의 후방에 조명장치(41)가 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치.
화상이 인쇄된 원판(42)과, 원판(42)과 관측자(47)사이에 설치되는 광선필름(32)으로 구성되는 3차원 입체영상장치를 제작하는 방법으로서,

상기 원판(42)은,

N개의 화상을 합성하여 제작하되, 각 화상은 사진기의 촬영초점위치(F)를 촬영선(L)으로부터 가장 가까운 피사체의 중심위치와 다르게 고정하고, 좌에서 우로 이동하며 N개의 위치에서 촬영하며, 상기와 같이 획득한 N개의 화상을 각각 일정한 간격으로 세로로 자른 뒤, K(단,1≤K≤N)번째 화상(C_K)의 J번째 조각을 (K,J)라 할 때, {(1,1), (2,2), ‥‥ (N,N)}, {(1,N+1), (2,N+2), ‥‥ (N,2N)}, ‥‥, {(1,X*N+1), (2,X*N+2), ‥‥ (N,X*N+N)}의 순서로 붙이는 방법으로 이루어지고;

상기 광선필름(32)의 제작은 일정 너비의 투명선(36)과 검은선(34)을 교대로 배열하여 이루어지는 것;을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치의 제작방법.
제7항에 있어서,

상기 광선필름(32)의 제작은 상기 투명선(36)의 너비는 상기 화상의 절단조각의 너비와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각 너비의 N배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치의 제작방법.
제7항에 있어서,

N이 3이상인 경우에 상기 광선필름(32)의 제작은 상기 투명선(36)의 너비는 상기 각 화상의 절단조각 너비의 2배∼(N－1)배와 같고 상기 투명선(36)의 너비와 검은선(34)의 너비의 합은 상기 화상의 절단조각의 N배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상장치의 제작방법.