KR20020028167A - Real time 3D screen conversion and watching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실시간 입체영상 변환 및 시청장치에 관한 것이다. 특히, 2D로 수신되는 공중파, 위성, 케이블, 비디오, DVD 등의 프로그램을 실시간으로 3D 입체영상으로 변환시켜 시청할 수 있는 입체영상 변환 및 시청 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time stereoscopic image conversion and viewing device. In particular, the present invention relates to a stereoscopic image conversion and viewing apparatus capable of converting and viewing programs such as airwaves, satellites, cables, videos, and DVDs received in 2D into 3D stereoscopic images in real time.
일반적으로, 입체 영상(3차원 영상)이란 피사체와 소정의 거리 간격을 두고서 서로 다른 좌,우 각도에서 피사체를 촬상한 후 이를 합성하여 재생 시청시에 사람이 피사체를 직접 보는 것과 같은 입체감을 주는 영상을 말한다.In general, a three-dimensional image (three-dimensional image) is an image that gives a three-dimensional feeling as if a person directly sees the subject when viewing the playback when the subject is photographed from different left and right angles at a predetermined distance interval from the subject Say
이러한 입체 영상을 구현하는 방법은 LCD 셔터법, 색채필터법, 착시법 등이 있다. 그 중 LCD 셔터법은 각각 따로 제어되는 2매의 LCD 셔터를 좌우 눈앞에 배치하고, 이를 교대로 개/폐하여 특정한 시간에는 한쪽의 영상만을 볼수 있게 하는 방식이다.Methods of implementing such a stereoscopic image include an LCD shutter method, a color filter method, an optical illusion method, and the like. Among them, the LCD shutter method is a method in which two LCD shutters, which are controlled separately, are arranged in front of the left and right eyes, and are alternately opened / closed so that only one image can be viewed at a specific time.
예컨대, 모니터에 디스플레이되는 영상신호를 LCD 셔터 글라스를 통하여 시청하는 경우 그 사용된 필드 순차주사 방식에서는 텔레비전의 비월주사로 디스플레이되는 합성영상신호(STEREO IMAGE SIGNAL)에 대해 LEFT 이미지는 홀수(ODD) 필드에 주사하는 반면, RIGHT 이미지는 짝수(EVEN) 필드에 주사한 후 수직동기신호를 상기 LCD 셔터 글라스에 동기시켜 상기의 홀수(ODD) 필드 주사시에는 LCD 셔터 글라스의 왼쪽 LCD 셔터가 개방되어 LEFT 이미지만 볼 수 있도록 하고, 상기의 짝수(EVEN) 필드 주사시에는 LCD 셔터 글라스의 오른쪽 LCD 셔터가 개방되어 RIGHT 이미지만 볼 수 있도록 되어 있다.For example, when a video signal displayed on a monitor is viewed through an LCD shutter glass, in the field sequential scanning method, the LEFT image is an odd (ODD) field with respect to the STEREO IMAGE SIGNAL displayed by interlaced scanning of a television. On the other hand, the RIGHT image is scanned in an even field, and then the vertical synchronization signal is synchronized with the LCD shutter glass, and the left LCD shutter of the LCD shutter glass is opened when the odd field scan is performed. In the even field scanning, the right LCD shutter of the LCD shutter glass is opened so that only the RIGHT image can be viewed.
하지만, 상기와 같은 LCD 셔터글라스를 이용한 입체영상 변환장치는 2차원으로 수신되는 공중파, 위성, 케이블, 비디오, DVD 등의 프로그램을 3차원의 입체영상으로 변환하기 위해서는 프로그램을 수신하는 각 기기별로 별로의 변환장치를 설치하여야만 비로서 3차원의 입체영상을 시청할 수 있는 시청상의 제약이 따랐다.However, the stereoscopic image conversion apparatus using the LCD shutter glass as described above is to convert the programs such as airwaves, satellite, cable, video, DVD, etc. received in two dimensions into three-dimensional stereoscopic images for each device receiving the program. Only when the converter was installed did the viewing constraints for viewing 3D stereoscopic images come.
또한, 2차원으로 수신되는 프로그램을 3차원으로 입체영상으로 변환하는 과정에서 영상의 노이즈가 발생되어 화질이 떨어지는 단점이 있었다.In addition, in the process of converting a program received in two dimensions to a three-dimensional image in three dimensions, there is a disadvantage that the image quality is generated due to noise.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 2D로 수신되는 공중파, 위성, 케이블, 비디오, DVD 등의 프로그램을 3D 입체영상으로 변환시켜 실시간으로 시청할 수 있는 입체영상 변환 및 시청 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to convert a 3D stereoscopic image such as airwaves, satellites, cables, video, DVD, etc. received in 2D into a 3D stereoscopic image that can be viewed in real time and It is to provide a viewing device.
또한, 본 발명의 다른 목적은 2D 에서 3D의 입체 영상으로 변환하는 과정에서 발생되는 화상신호의 노이즈를 줄임과 더불어 화질을 자동으로 보정할 수 있는 입체영상 변환 및 시청 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a stereoscopic image converting and viewing device capable of automatically correcting image quality while reducing noise of an image signal generated in a process of converting a 2D to 3D stereoscopic image.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써 본 발명은As a technical idea for achieving the above object of the present invention
2D 프로그램을 실시간으로 3D 영상으로 변환시켜 입체적인 영상으로 시청할 수 있는 입체영상 시청장치에 있어서, 입력된 2차원의 영상신호로부터 수평 및 수직 동기신호를 분리시키기 위한 수평/수직 동기분리부와; 상기 수평/수직 동기분리부로부터 출력된 수평 동기신호를 이용하여 수평동기 구간의 동기 지연을 위한 삼각파를 발생시키는 수평동기 지연펄스발생부와; 상기 수평/수직 동기분리부로부터 출력된 수직 동기신호를 이용하여 수직동기 구간에 삼각파를 발생시키기 위한 삼각파발생부와; 상기 수평동기 지연펄스발생부 및 삼각파발생부로부터 각각 출력된 삼각파 펄스를 수평 동기신호로 변조하기 위해 차동 증폭하는 제 1차동증폭기와; 상기 제 1차동증폭기로부터 변조된 수평 동기신호를 3차원 입체영상으로 재변조하기 위해 차동 증폭하는 제 2차동증폭기와; 상기 수평/수직 동기분리부로부터 분주된수직동기신호의 응답 시간 지연을 보정하기 위해 진행 펄스를 발생시키는 어드밴스드(advanced) 펄스발생부와; 적외선 구동을 위한 펄스를 발생시키기 위한 적외선펄스발생부와; 상기 어드밴스드 펄스발생부 및 적외선펄스발생부로부터 발생된 구동 펄스를 AND 동작하도록 하기 위한 AND 논리회로와; 상기 AND 논리회로로부터의 AND 동작하는 적외선 구동신호를 출력하기 위한 적외선출력부와; 상기 적외선출력부로부터 출력된 3차원 입체영상을 적외선(무선)으로 입력받아 홀/짝 필드별로 좌/우영상을 시청하기 위한 무선LCD 셔터글라스를 포함하는 실시간 입체영상 변환 및 시청장치가 제공된다.A stereoscopic image viewing apparatus capable of converting a 2D program into a 3D image in real time to view a stereoscopic image, comprising: a horizontal / vertical synchronization separator for separating horizontal and vertical synchronization signals from an input two-dimensional image signal; A horizontal synchronous delay pulse generator for generating a triangular wave for synchronous delay of a horizontal synchronous period by using the horizontal synchronous signal output from the horizontal / vertical synchronous separator; A triangular wave generator for generating a triangular wave in a vertical synchronization section by using a vertical synchronization signal output from the horizontal / vertical synchronization separator; A first differential amplifier for differentially amplifying the triangular wave pulses output from the horizontal synchronous delay pulse generator and the triangular wave generator into horizontal synchronization signals; A second differential amplifier for differentially amplifying the horizontal synchronization signal modulated from the first differential amplifier to remodulate the 3D stereoscopic image; An advanced pulse generator for generating a progress pulse to correct a response time delay of the vertical synchronization signal divided from the horizontal / vertical synchronization separator; An infrared pulse generator for generating a pulse for infrared driving; An AND logic circuit for ANDing the driving pulses generated from the advanced pulse generator and the infrared pulse generator; An infrared output unit for outputting an infrared drive signal which is ANDed from the AND logic circuit; Provided is a real-time stereoscopic image converting and viewing apparatus including a wireless LCD shutter glass for receiving a 3D stereoscopic image output from the infrared output unit as infrared (wireless) and viewing left and right images for each odd / even field.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 입체영상 변환 및 시청장치의 블럭 구성도1 is a block diagram of a real-time stereoscopic image conversion and viewing apparatus according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 실시간 입체영상 변환 및 시청장치의 타이밍도2 is a timing diagram of a real-time stereoscopic image conversion and viewing apparatus according to the present invention;
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
102 : 수평/수직 동기분리부104 : 수평동기 지연펄스발생부102: horizontal / vertical synchronization separator 104: horizontal synchronization delay pulse generator
106 : 삼각파발생부108 : 제 1차동증폭기106: triangle wave generator 108: first differential amplifier
110 : 제 2차동증폭기114 : 적외선펄스발생부110: second differential amplifier 114: infrared pulse generator
112 : 어드밴스드(advanced) 펄스발생부112: advanced pulse generator
116 : AND 논리회로118 : 적외선출력부116 AND logic circuit 118 Infrared output unit
120 : 무선LCD 셔터글라스120: Wireless LCD Shutter Glass
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 입체영상 변환 및 시청장치의 블럭 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 실시간 입체영상 변환 및 시청장치의 타이밍도이다.1 is a block diagram of a real-time stereoscopic image conversion and viewing apparatus according to the present invention. 2 is a timing diagram of a real-time stereoscopic image conversion and viewing apparatus according to the present invention.
도 1를 살펴보면, TV, VTR, 케이블 등의 입력단을 통하여 입력된 2차원의 영상신호로부터 수평 및 수직 동기신호를 분리시키기 위한 수평/수직 동기분리부(102)와; 상기 수평/수직 동기분리부(102)로부터 출력된 수평 동기신호를 이용하여 수평동기 구간의 동기 지연을 위한 삼각파를 발생시키는 수평동기 지연펄스발생부(104)와; 상기 수평/수직 동기분리부(102)로부터 출력된 수직 동기신호를 이용하여 수직동기 구간 중 짝수 필드 구간에 삼각파를 발생시키기 위한 삼각파발생부(106)와; 상기 수평동기 지연펄스발생부(104) 및 삼각파발생부(106)로부터각각 출력된 삼각파 펄스를 수평 동기신호로 변조하기 위해 차동 증폭하는 제 1차동증폭기(108)와; 상기 제 1차동증폭기(108)로부터 변조된 수평 동기신호를 3차원 입체영상으로 재변조하기 위해 차동 증폭하는 제 2차동증폭기(110)와; LCD 셔터 글라스의 응답 시간 지연을 보정하기 위해 상기 수평/수직 동기분리부(102)로부터 분리된 수직동기신호 에지(edge) 전에 진행 펄스를 발생하는 어드밴스드(advanced) 펄스발생부(112)와; 적외선 구동을 위한 펄스를 발생시키기 위한 적외선펄스발생부(114)와; 상기 어드밴스드 펄스발생부(112)와 적외선펄스발생부(114)로부터 발생된 구동 펄스를 AND 동작하도록 하기 위한 AND 논리회로(116)와; 상기 AND 논리회로(116)로부터의 AND 동작하는 적외선 구동신호를 출력하기 위한 적외선출력부(118)와; 상기 적외선출력부(118)로부터 출력된 3차원 입체영상을 적외선(무선)으로 입력받아 홀/짝 필드별로 좌/우영상을 시청하기 위한 무선LCD 셔터글라스(120)로 구성되어 있다.1, a horizontal / vertical synchronization separator 102 for separating horizontal and vertical synchronization signals from a two-dimensional image signal input through an input terminal such as a TV, a VTR, a cable, and the like; A horizontal synchronous delay pulse generator 104 generating a triangular wave for synchronous delay of a horizontal synchronous section by using the horizontal synchronous signal output from the horizontal / vertical synchronous separator 102; A triangular wave generator 106 for generating a triangular wave in an even field section of a vertical synchronization section by using the vertical synchronization signal output from the horizontal / vertical synchronization separator 102; A first differential amplifier 108 for differentially amplifying the triangular wave pulses output from the horizontal synchronous delay pulse generating unit 104 and the triangular wave generating unit 106 into a horizontal synchronizing signal; A second differential amplifier (110) for differentially amplifying the horizontal synchronization signal modulated from the first differential amplifier (108) into a three-dimensional stereoscopic image; An advanced pulse generator 112 for generating a traveling pulse before the vertical synchronization signal edge separated from the horizontal / vertical synchronization separator 102 to correct the response time delay of the LCD shutter glass; An infrared pulse generator 114 for generating a pulse for infrared driving; An AND logic circuit (116) for ANDing the driving pulses generated from the advanced pulse generator (112) and the infrared pulse generator (114); An infrared output unit (118) for outputting an infrared drive signal that is ANDed from the AND logic circuit (116); The 3D stereoscopic image output from the infrared output unit 118 is an infrared ray (wireless) and receives a wireless LCD shutter glass 120 for viewing left and right images for each odd / even field.
본 발명에서의 입체영상 변환방식은 인터레이스(Interlace) 방식이 적용되며, 이러한 인터레이스 방식에 사용되는 스테레오스코픽이미지는 좌우측의 두장의 이미지를 그래픽모드의 해상도에 따라 좌측은 홀수와 우측은 짝수 라인(혹은 그 반대측)에 합성하여 하나의 이미지로 제작한다.In the present invention, an interlace method is applied to the stereoscopic image conversion method. The stereoscopic image used in the interlace method includes two images on the left and right and an odd line on the left and an even line on the right according to the resolution of the graphic mode. On the other side) to produce a single image.
즉, 이미지를 화면에 표시하고 모니터를 비월주사 하여 홀수 주사선 필드와 짝수 주사선 필드가 모니터에 디스플레이 되는 수직주파수의 주기에 따라 번갈아 화면에 표시되면 이때 위와 같이 합성된 영상자료에 의해서 좌우측영상이 번갈아 화면에 표시된다.That is, when the image is displayed on the screen and the monitor is interlaced and the odd scan line field and the even scan line field are alternately displayed on the screen according to the period of the vertical frequency displayed on the monitor, the left and right images are alternately displayed by the synthesized image data. Is displayed.
이 때, 수직주파수 동기에 맞추어 LCD 셔터글라스의 좌우측 LCD를 번갈아 디스플레이 시키면 각 눈에 맞는 이미지만을 보이게하여 사용자로 하여금 입체를 느끼게 하는 방식이다.At this time, when the left and right LCDs of the LCD shutter glass are alternately displayed in accordance with the vertical frequency synchronization, only the image suitable for each eye is displayed so that the user feels the stereoscopic shape.
상기와 같이 구성된 실시간 입체영상 변환 및 시청장치의 작용에 대하여 도 2에 도시된 타이밍도를 참조하여 살펴보기로 한다.The operation of the real-time stereoscopic image conversion and viewing device configured as described above will be described with reference to the timing diagram shown in FIG. 2.
먼저, TV, VTR, 케이블 등의 입력단으로부터의 2차원의 영상신호(도 2a)는 수평/수직 동기분리부(102)를 통해 입력되며, 상기 입력된 2차원 영상신호를 수평 동기신호(도 2b)와 수직 동기신호(도 2c)로 분리시킨다.First, a 2D video signal (FIG. 2A) from an input terminal of a TV, a VTR, a cable, or the like is input through a horizontal / vertical synchronizing separator 102, and the 2D video signal is inputted through a horizontal synchronizing signal (FIG. 2B). ) And a vertical synchronization signal (Fig. 2C).
상기 수평/수직 동기분리부(102)로부터 출력된 수평 동기신호는 수평동기 지연펄스발생부(104)로 입력되어 수평동기 구간(예컨대, 3ms)에서의 동기 지연을 위해 삼각파(도 2e)를 발생시키며, 상기 수평/수직 동기분리부(102)로부터 출력된 수직 동기신호는 삼각파발생부(106)로 입력되어 수직동기 구간 중 짝수(even) 필드 구간에서만 삼각파(도 2d)를 발생시키게 된다.The horizontal synchronizing signal output from the horizontal / vertical synchronizing separator 102 is input to the horizontal synchronizing delay pulse generating unit 104 to generate a triangular wave (FIG. 2E) for synchronizing delay in a horizontal synchronizing period (eg, 3 ms). The vertical synchronizing signal output from the horizontal / vertical synchronizing separator 102 is input to the triangular wave generating unit 106 to generate triangular waves only in even field sections of the vertical synchronizing section.
그 상태에서 제 1차동증폭기(108)에서는 수평동기 지연펄스발생부(104) 및 삼각파발생부(106)로부터 각각 출력된 삼각파 펄스를 차동 증폭하여 변조된 수평 동기신호(도 2f)로 출력시킨다.In this state, the first differential amplifier 108 differentially amplifies the triangular wave pulses output from the horizontal synchronous delay pulse generating unit 104 and the triangular wave generating unit 106 and outputs the modulated horizontal synchronizing signal (FIG. 2F).
그 후, 제 2차동증폭기(110)에서는 제 1차동증폭기(108)로부터 변조된 수평 동기신호를 차동 증폭하여 재변조시킴으로서 3차원의 입체 영상(도 2g)을 출력시키게 된다.Thereafter, the second differential amplifier 110 differentially amplifies and remodulates the horizontal synchronization signal modulated from the first differential amplifier 108 to output a three-dimensional stereoscopic image (FIG. 2G).
이 때, 2D 에서 3D의 입체 영상으로 변환하는 과정에서 발생되는 화상신호의노이즈가 감소함과 더불어 화질을 보정하게 된다.At this time, the noise of the image signal generated during the conversion from the 2D to the 3D stereoscopic image is reduced and the image quality is corrected.
한편, 어드밴스드(advanced) 펄스발생부(112)에서는 수평/수직 동기분리부(102)로부터의 수직 동기신호를 에지(edge) 전(前)에 LCD 셔터 글라스의 응답 시간 지연을 보정하기 위한 진행 펄스(적외선 출력용 구형파)(도 2h)를 발생시키며, 적외선펄스발생부(114)에서는 적외선 구동을 위한 펄스(도 2i)를 발생시키게 된다.On the other hand, in the advanced pulse generator 112, a progress pulse for correcting the response time delay of the LCD shutter glass before the edge of the vertical synchronizing signal from the horizontal / vertical synchronizing separator 102 is performed. (Infrared Output Square Wave) (FIG. 2H) is generated, and the infrared pulse generator 114 generates pulses (FIG. 2I) for infrared driving.
그 상태에서 AND 논리회로(116)에서는 어드밴스드 펄스발생부(112)와 적외선펄스발생부(114)로부터 발생된 구동 펄스(도 2j)를 AND 동작하도록 함과 더불어 적외선출력부(118)로 출력한다.In this state, the AND logic circuit 116 performs an AND operation on the driving pulses (FIG. 2J) generated from the advanced pulse generator 112 and the infrared pulse generator 114, and outputs them to the infrared output unit 118. .
최종적으로, 무선LCD 셔터글라스(120)에서는 적외선출력부(118)로부터 3차원 입체영상을 적외선(무선)으로 입력받아 홀/짝 필드 별로 좌/우영상을 입체적으로 시청할 수 있게 된다.Finally, the wireless LCD shutter glass 120 receives a three-dimensional stereoscopic image from the infrared output unit 118 as infrared (wireless) and can stereoscopically view left and right images for each odd / even field.
즉, 무선방식의 LCD 셔터 글라스(120)는 입체영상신호에서 홀수필드와 짝수필드를 구분한 후 홀수 필드가 입력되면 좌안 액정 셔텨를 온함과 더불어 우안 액정셔터를 오프하여 좌안영상을 좌안으로만 보게 하고, 짝수 필드가 입력되면 우안 액정 셔텨를 온함과 아울러 좌안 액정셔터를 오프하여 우안영상을 우안으로만 보게 됨으로서 2D 프로그램을 실시간으로 3D 입체영상으로 변환시켜 시청할 수 있게 된다.That is, the wireless LCD shutter glass 120 distinguishes the odd and even fields from the stereoscopic image signal, and when the odd field is input, turns on the left eye liquid crystal shutter and turns off the right eye liquid crystal shutter to view the left eye image only in the left eye. When the even field is input, the right eye liquid crystal shutter is turned on and the left eye liquid crystal shutter is turned off so that the right eye image is viewed only by the right eye, so that the 2D program can be converted into a 3D stereoscopic image in real time for viewing.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 실시간 입체영상 변환 및 시청장치에 따르면 다음과 같은 이점이 있다.As described above, according to the real-time stereoscopic image conversion and viewing apparatus according to the present invention has the following advantages.
첫째, 종래의 2D 에서 3D의 입체 영상으로 변환하는 기술은 홀수 또는 짝수필드 중 한쪽 필드의 수평동기 주기를 일정한 시간으로 지연시킴으로서 영상이 화면속으로 일정하게 들어가는 임장감 및 입체감이 부족하였으나, 본 발명에서는 3차원 카메라로 촬영한 웍(카메라 앵글의 하단에는 근거리 피사체가 포착되고, 상단으로 갈수록 원거리 피사체가 포착됨)을 접목한 기술로서 홀수 및 짝수 필드의 수평동기신호를 각각 linear하게 제어함으로서 화면 하단은 가까이, 화면 상단으로 갈수록 멀리 보임으로서 보다 임장감(입체감) 있는 3차원의 영상을 생성할 수 있다.First, the conventional 2D to 3D stereoscopic image conversion technology delays the horizontal synchronization period of one field of odd or even fields by a constant time, but lacks the sense of presence and three-dimensionality that the image enters into the screen constantly. It is a technology that combines a wok shot by a three-dimensional camera (a near-field subject is captured at the bottom of the camera angle, and a far-away subject is captured toward the top), and linearly controls horizontal sync signals of odd and even fields, respectively. As you look closer and closer to the top of the screen, you can create a three-dimensional image with a closer look.
둘째, 본 발명에 따르면 2D로 수신되는 공중파, 위성, 케이블, 비디오, DVD 등의 프로그램을 실시간으로 3D 입체영상으로 변환시켜 시청할 수 있게 함으로서 기존의 각종 영상 프로그램을 3차원의 입체영상 방식으로 용이하게 변환시킬 수 있을 뿐만 아니라 TV, 프로젝터, 모니터 등의 제품에도 적용 가능하게 함으로서 범용성을 넓힐 수 있다.Second, according to the present invention, by converting programs such as airwaves, satellites, cables, videos, DVDs, etc. received in 2D into 3D stereoscopic images in real time, various conventional image programs can be easily converted into 3D stereoscopic images. Not only can it be converted, but it can also be applied to products such as TVs, projectors, and monitors, thereby increasing its versatility.
세째, 본 발명에 따르면 2D 에서 3D의 입체 영상으로 변환하는 과정에서 발생되는 화상신호의 노이즈를 줄임과 더불어 화질을 자동으로 보정할 수 이점이 있다.Third, according to the present invention, there is an advantage in that image quality can be automatically corrected while reducing noise of an image signal generated in a process of converting a 2D to a 3D stereoscopic image.
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