KR20020029065A

KR20020029065A - 자동 입체 디스플레이 드라이버

Info

Publication number: KR20020029065A
Application number: KR1020027000064A
Authority: KR
Inventors: 리차드 제이. 알렌
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-04-17
Also published as: JP2003533104A; EP1290898A1; GB0010685D0; WO2001084852A1; US20010045951A1; US6888540B2

Abstract

서로 다른 시점들로부터 3D 장면의 디스플레이를 위한 다수의 이미지들을 생성하는 본 발명의 방법은 제 1, 제 2 및 제 3 직교축들과, 균질성값을 사용하는 균질 좌표 시스템을 사용하여 장면의 모델을 생성하는 것을 포함한다. 제 1 디스플레이 이미지가 제 1 시점으로부터 얻어지고, 하나 이상의 부가 디스플레이 이미지들이 변위값과 균질성값을 사용하여 제 1 디스플레이 이미지의 좌표값을 갱신함으로써 얻어진다. 균질성값의 사용은 후처리에 의해 부가 이미지들을 획득하기 위해 필요한 연산의 복잡성을 감소시킨다.

Description

자동 입체 디스플레이 드라이버{Autostereoscopic display driver}

이러한 자동 입체 디스플레이 장치들의 예는 1993년 Eurodisplay에서의 D. Sheet 등의 "화상 전화 어플리케이션들을 위한 3-D 디스플레이"라는 명칭의 논문과, GB-A-2196166에 기술되어 있다. 이들 장치들에서, 디스플레이는 디스플레이 소자들의 열 및 행 어레이를 구비하는 매트릭스 LC(liquid crystal) 디스플레이 패널을 포함하며, 공간적 광 변조기(spatial light modulator)로서 작용하는 매트릭스 디스플레이 디바이스에 의해 형성된다. 상기 디스플레이 위에는 렌티큘러 시트(lenticular sheet)에 의해 제공된 렌티큘러 소자들이 놓이며, (반)원통형 렌즈 소자들을 포함하는 그의 렌티클(lenticles)들은 상기 디스플레이 패널의 행방향으로 연장하며, 각 렌티클은 디스플레이 소자들의 둘 이상의 인접한 행들의 각 그룹 위에 놓이고, 상기 디스플레이 소자 행들과 평행하게 연장한다. 통상적으로, 이런 장치에서, LC 매트릭스 디스플레이 패널은, 비록, 다른 배열들이 제공될 수도 있지만, 예컨대, 컴퓨터 디스플레이 스크린들과 같은 다른 형태의 어플리케이션들에서 사용되는 것과 같은, 규칙적으로 이격된, 디스플레이 소자들의 열들과 행들을 포함하는 종래의 형태이다.

각 렌티클이 디스플레이 소자들의 2개의 행들과 연관되어 있는 배열에서, 각 행내의 디스플레이 소자들은 각 2D(서브-) 이미지의 수직 슬라이스(vertical slice)를 제공한다. 상기 렌티큘러 시트(lenticular sheet)는 다른 랜티클들(lenticles)과 연관된 디스플레이 소자 행들로부터의 대응하는 슬라이스들과 이들 2개의 슬라이스들을 상기 시트의 전방에서 관측자의 좌측 및 우측 눈들 각각으로 안내하여 관측자가 단일 입체 이미지를 인지하게 한다. 다른 다중 뷰 배열에서, 각 렌티클은 열방향으로 4개 이상의 인접한 디스플레이 소자들로 이루어진 그룹과 연관되어 있다. 각 그룹내의 디스플레이 소자들의 대응하는 행들은 각 2-D(서브-)이미지로부터 수직방향 슬라이스를 제공하기에 적절하게 배열되어 있으며, 그래서, 관측자가 그 또는 그녀의 머리를 이동할 때, 일련의 연속적이고 서로 다른 입체 뷰(stereoscopic view)들이 인지되어 예컨대, 주위를 둘러보는 느낌을 생성한다.

이런 형태의 시스템에 의한 디스플레이를 위한 이미지의 발생은 상기 장면의 뷰들의 수로부터 데이터가 추출되어 조합되는 것을 필요로 한다. 종래에는 그래픽카드가, 장면의 3D 모델로부터 순차적으로 다중 뷰들을 발생시키며, 그후, 이들 뷰들이 각각 비디오 카드내의 연관된 메모리 버퍼내에 저장된다. 다중 뷰들로부터 화소들을 조합하기 위해서, 프로세서는 디스플레이를 위해 조합된 뷰들을 생성하기 위해 상기 메모리 버퍼들로부터 데이터를 판독하여 처리한다.

공지된 시점(viewpoint)으로부터 3D 장면의 디스플레이될 이미지를 생성시키는 공지된 방법은 투영 매트릭스(projection matrix)를 사용하여 3D 장면으로부터의 정점 위치들(vertex positions)을 절두체(frustum) 조망 영역내의 정점 위치들로의 변환을 실행하는 것을 수반한다. 이 조망 영역내로의 변환은 디스플레이된 이미지의 사실성을 향상시키기 위해 원근감을 변경한다.

초기 뷰에 대해 적용되는 후처리를 사용하여 하나 이상의 뷰들을 형성하는 방식도 제안되어 있다. 단지 초기 뷰만이 완전히 랜더링되며, 그후, 서로 다른 시점(초기 시점으로부터 측방향으로 변위된)들로부터의 하나 이상의 뷰들이 초기 뷰를 위한 데이터를 조작함으로써 생성될 수 있다. 이런 후처리는 예컨대, WO 97/47142에 개시되어 있다.

공지된 후처리 동작은 3D 장면 데이터의 x-축에 오프셋(offset)을 추가하고(새로운 시점을 사용하여 모든 정점들을 재산출하는 대신), 그후, 투영 매트릭스를 한번 더 적용하는 것을 수반한다. 대안적으로, 이미 조망 영역으로 이동된 이미지에 x-축 시프트(x-axis shift)를 적용하는 것도 가능하다. 이를 위해서, 깊이값(z-축)이 반드시 사용되어야만 하지만, 측방향 시프트는 깊이에 따라 비선형적으로 변화한다. 이들 후처리 방법들 각각은 현저한 연산적 노력을 수반한다.

3D 그래픽 시스템들의 다른 특징은 원근 보정 맵핑(perspective-correct mapping)으로 오브젝트 상에 텍스쳐를 맵핑하는 기능이다. 표면이 투영면에 대해 각도를 가지고 있는 경우에, 상기 표면에 이를 적용하기 이전에, 텍스쳐 맵(texture map)의 원근 변환이 수행된다. 원근 보정 텍스쳐 맵핑을 달성하기 위해서, 그래픽 랜더링 시스템들은 통상적으로 4×4 투영 매트릭스를 사용하는 투영 연산을 수행한다. 4×4 매트릭스들은 또한 3D 모델 공간에서 다수의 다른 종류의 변환들을 위해서도 사용된다.

4×4 매트릭스 변환들은 균질 좌표들(homogenous coordinates)을 사용하는 3D 모델 공간에서의 지점들의 표현에 의존하며, 상기 균질 좌표에서는 통상적인 3개의 공간 좌표(x, y, z)에 네 번째 좌표(w)가 추가되어 있다. 하나가 나머지의 배수인 경우에, 3-공간내의 동일한 지점에 관하여 두 세트의 균질 좌표들이 고려된다. 따라서, (x,y,z,w)는 (x/w,y/w,z/w,1)과 동일한 지점을 의미하며, 이 표현에서 네 번째 좌표("1")는 버려질 수 있다. 1/w로 전체를 승산하는 프로세스(그리고, 선택적으로 최종 좌표를 버림)는 그 지점을 "균질화(homogenizing)"하는 프로세스라 지칭되며, 그 이후 상기 표시는 상기 지점의 "균질화된(homogenizied)" 표현이라고 지칭된다. 유사하게, 임의의 0이 아니면서(non-zero), 1이 아닌(non-unity) w값으로 전체를 승산하는 프로세스는 상기 지점를 "역균질화(de-homogenizing)"하는 프로세스라 지칭되고, 본 명세서에서는 그 이후의 상기 표시를 "역균질화된(de-homogenized)" 표현이라 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 "균질성값(homogeneity value)"이라는 용어는 w와 1/w 양자 모두를 포함한다. 후술될 바와 같이, 한 지점을 위한 균질성값은 장면내의 그 깊이에 관련된다.

따라서, 통상적으로 수행되는 투영 연산들은 자연적으로 이미지 평면상으로 투영될 각 지점을 위한 균질성값((1/w) 또는 w)을 산출한다. 상기 모델의 평면 폴리곤 상에 텍스쳐를 맵핑하는 일반적인 텍스쳐 맵핑은 하기와 같은 균질성 값들을 사용한다.

처음에, 속성값들 및 그 모델 공간 좌표들(x,y,z)에 추가하여, 각 모델 공간 폴리곤의 정점은 한쌍의 깊이-무관 좌표들(depth-independent coordinates; u,v)을 깊이-무관 텍스쳐 공간으로 할당된다. 이것이 단지 2개의 카테시안(Cartesian) 좌표(u 및 v)만으로 정의되기 때문에, 상기 텍스쳐 공간은 본 명세서에서 "깊이-무관(depth-independent)"인 것으로 고려된다. 각 정점에 대하여, 균질 이미지 공간 좌표들(x/w, y/w)은 균질 변환들 사용하여 연산된다. 이 연산은 상기 정점을 위한 균질성값(1/w)을 산출하며, 이는 상기 정점을 위하여 깊이-무관 텍스쳐 공간 좌표들(u,v)에 적용되어 "깊이-조정(depth-adjusted)" 텍스쳐 좌표(u/w, v/w)를 생성한다. 이들은 "깊이-조정 텍스쳐 공간" 내의 좌표로서 고려될 수 있다.

이미지 평면상으로 투영되는 상기 폴리곤의 각 화소에 대해, 보간(interpolation)에 의해 새로운 이미지 공간 좌표들을 연산하는 것에 부가하여, 깊이 조정 텍스쳐 좌표들도 보간에 의해 연산된다. 상기 균질성값(1/w)도 폴리곤 정점들 사이에 놓인 화소들에 대해 보간된다.

일반적으로, 적어도 z-축에 수직인 이미지 평면상으로의 일점 원근 투영들(one-point perspective projections)에 대하여, 4×4 매트릭스 연산에 의해생성된 균질성값은 하기의 형태의 선형 관계에 의한 모델 공간내의 상기 지점의 깊이 좌표(z)에 관련된다.

w=α.z+β

여기서, α와 β는 선택된 투영 중심(COP)과 모델 공간내의 z-축상의 이미지 평면의 위치와 같은 변수들에 의존하는 상수들이다. COP=(0,0,0)인 평면 z=d상으로의 투영에 관하여, w=z/d라는 것을 알 수 있다.

본 발명은 다수의 이미지들을 발생시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히, 자동 입체 디스플레이 디바이스에 공급하기 위한 인터레이스된 이미지들(interlaced images)의 생성에 관한 것이다. 예컨대, 이런 디스플레이 디바이스들은 열들과 행들로 배열된 디스플레이 화소들의 어레이, 및 디스플레이 화소 어레이 위에 놓이며 서로 평행하게 연장하는 세장형 렌티큘러 소자들(elongate lenticular elements)의 어레이를 포함하며, 상기 세장형 렌티큘러 소자 어레이를 통해 디스플레이 화소들이 보여진다.

도 1은 자동 입체 디스플레이 장치의 실시예의 개략적인 사시도.

도 2는 6개의 뷰 출력(six view output)을 제공하는, 도 1의 디스플레이 패널의 디스플레이 소자 어레이의 일부의 개략적인 평면도.

도 3은 조합 이미지를 발생시키기 위한 공지된 하드웨어 구성을 설명하기 위한 개략도.

도 4는 3D 모델로부터 정점들이 디스플레이될 이미지를 유도하기 위해 변환되는 조망 절두체(viewing frustum)를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명을 구현하는 디스플레이 드라이버 장치의 구성요소들을 예시하는 개략적인 블록도.

본 발명에 따라서, 다른 시점들(viewpoints)로부터 3D 장면의 디스플레이를 위한 다수의 이미지들을 생성하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 제 1, 제 2 및 제 3 직교축들과 균질성값을 사용하는 균질 좌표 시스템을 사용하여 상기 장면의 모델을 생성하는 단계와 절두체 조망 영역(frustum viewing region)에 시점의 위치로부터 유도된 항목들을 가진 투영 매트릭스를 사용하여 3D 장면으로부터의 정점 위치를 절두체 조망 영역내의 정점 위치로 변환시킴으로써, 제 1 시점으로부터 제 1 디스플레이 이미지를 획득하는 단계와 변위값과 균질성값을 사용하여 상기 제 1 디스플레이 이미지의 제 1 축 값을 갱신함으로써, 제 1 시점을 가진 제 1 축을 따라 정렬되고, 변위값의 배수로 제 1 시점으로부터 변위되는 하나 이상의 다른 시점들로부터의 하나 이상의 다른 디스플레이 이미지들을 획득하는 단계를 포함한다.

균질성값의 사용은 후처리에 의해 다른 이미지들을 획득하기 위해 필요한 연산의 복잡성을 감소시킨다. 제 1 이미지를 생성할 때, 텍스쳐 및 조명 조건들이 적용되는 것이 바람직하며, 이들 조건들은 부가 이미지를 생성할 때 변경되지 않는다. 상기 균질성 값은 제 3 직교축을 따라 측정된 깊이값에 반비례하며, 텍스쳐 값의 보간을 위해 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 후처리 동안 디스플레이 이미지들의 x-축을 스케일링하는데 사용하기에 적합한 균질성값을 얻기 위해, 어떠한 부가적인 처리도 필요하지 않다.

상기 제 1 이미지와 상기 하나 이상의 다른 이미지들은 자동 입체 디스플레이 장치에 공급하기 위한 인터리브 이미지(interleaved image)를 형성하기 위해 조합되는 것이 바람직하다.

상기 하나 이상의 다른 이미지들은 3D 장면 데이터를 추가로 사용하지 않고 그래픽 처리 디바이스에 의해 얻어지는 것이 바람직하다. 이는 그래픽 처리 디바이스와, 3D 장면 데이터가 저장되는 메모리 또는 프로세서 사이의 통신을 위해 필요한 대역폭을 감소시킨다. 이는 조합 자동 입체 이미지(combined autostereoscopic image)의 생성이 보다 효율적이고 신속하게 실행될 수 있게 하며, 실시간 이미지 생성을 향상시킨다.

다른 시점들로부터 3D 장면의 다수의 이미지들을 생성하는 장치를 제공하며, 제 1, 제 2 및 제 3 직교축들과 균질성값을 사용하는 균질 좌표 시스템을 사용하여 상기 장면의 모델을 저장하는 메모리 디바이스와 조망 영역내에 제 1 이미지를 규정하도록 3D 장면으로부터의 정점 위치들을 절두체 조망 영역내의 정점 위치들로 변환하기 위한 그래픽 프로세서로서, 상기 그래픽 프로세서는 상기 절두체 조망 영역에 관한 시점의 위치에 따라 투영 매트릭스를 유도하고, 상기 투영 매트릭스는 3D 장면으로부터의 이미지 좌표를 조망 영역내로 이동시키도록 사용되는, 상기 그래픽 프로세서를 포함하고, 상기 그래픽 프로세서는 변위값과 균질성값을 사용하여 상기 조망 영역내의 상기 제 1 이미지의 제 1 축 값을 갱신함으로써, 제 1 시점을 가진 제 1 축을 따라 정렬되고 변위값의 배수로 제 1 시점으로부터 변위되는 하나 이상의 다른 시점들로부터 하나 이상의 다른 이미지들을 생성하기 위한 수단을 더 포함한다.

상기 장치는 자동 입체 디스플레이 장치에 사용되는 것이 적합하다.

하기와 같은 첨부 도면들에 본 발명의 실시예가 도시되어 있으며, 이를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

하기의 실시예에서, 본 발명을 위한 적절한 호스트 시스템을 예시하기 위해,먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 렌티클(lenticle)들의 경사 배열을 가진 직시형(direct-view) 3D-LCD 렌티큘러 어레이 디스플레이 장치를 설명한다. 이 장치의 보다 세부적인 설명과 그에 대한 다수의 변형들 및 변용들은 본 명세서에서 그 내용들을 참조하고 있는, 널리 공지된 유럽 특허 출원 번호 EP-A-0791847(1997년 8월 27일 공개, 최초 우선일 1996년 2월 23일)호에 개시되어 있다.

상기 도면들은 단지 개략적으로 도시된 것이며, 축적대로 그려진 것이 아니다. 명료한 예시를 위해, 특정 치수들은 확대되어 있을 수 있고, 나머지 치수들은 축소되어 있을 수 있다. 또한, 적절한 경우에, 도면 전반에 걸쳐 동일한 참조 숫자들 및 문자들이 동일한 부분들과 치수들을 나타내기 위해서 사용된다.

도 1을 참조하면, 상기 디스플레이 장치는 공간적 광 변조기(spatical light modulator)로서 사용되는 종래의 LC 매트릭스 디스플레이 패널(10)을 포함하고 있으며, 상기 매트릭스 디스플레이 패널(10)은 서로 수직으로, 정렬된 열들과 행들로 배열된, 개별으로 어드레스될 수 있고 유사한 크기의 디스플레이 소자들(12)의 평면 어레이를 포함한다. 소수의 디스플레이 소자들만이 도시되어 있지만, 실제로는 약 800개의 디스플레이 소자들의 행(또는, 전체 컬러 디스플레이를 제공하기 위해 사용되는 RGB 트리플릿들(RGB triplet)을 가진 컬러인 경우에, 약 2400개의 행들)들과 600개의 디스플레이 소자들의 열들이 존재할 수 있다. 이런 패널들은 널리 공지되어 있으며, 여기서는 세부적으로 설명하지 않는다.

디스플레이 소자들(12)은 형상이 실질적으로 직사각형이며, 서로 규칙적으로 이격되어 2개의 인접한 행들내의 디스플레이 소자가 행(수직) 방향으로 연장하는간격(gap)에 의해 분리되고, 2개의 인접한 열들내의 디스플레이 소자가 열(수평) 방향으로 연장하는 간격에 의해 분리된다. 상기 패널(10)은 각 디스플레이 소자가 예컨대, 박막 트랜지스터, TFT 또는 박막 다이오드, TFD를 포함하는, 상기 디스플레이 소자에 인접하게 위치된 스위칭 소자와 연관되어 있는, 액티브 매트릭스 타입이다.

상기 디스플레이 패널(10)은 광원(14)에 의해 조명되며, 상기 광원은 본 실시예에서는 상기 디스플레이 소자 어레이의 영역에 걸쳐 연장하는 평면 백라이트(planar back-light)를 포함한다. 상기 광원(14)으로부터의 광은 패널을 통해 안내되어 개별 디스플레이 소자들이 구동 전압들의 적절한 인가에 의해 디스플레이 출력을 생성하는 종래의 방법으로 이러한 광을 변조하도록 구동된다. 이와 같이 생성된 디스플레이를 구성하는 디스플레이 화소들의 어레이는 디스플레이 소자 어레이와 대응하며, 각 디스플레이 소자는 각 디스플레이 화소를 제공한다.

광원을 향한 방향에 대향한, 패널(10)의 출력측 위에는 세장형의 평행한 렌티클 또는 렌즈 소자들을 포함하는 렌티큘러 시트(lenticular sheet; 15)가 배치되어 있으며, 상기 렌티큘러 시트는 관측자의 눈에 분리된 이미지들을 제공하도록 광학적 안내 수단(optical director means)으로서 작용하여, 패널(10)로부터 먼 쪽의 시트(15)의 측면을 향한 관측자에게 입체 디스플레이를 생성한다. 종래의 형식인, 시트(15)의 렌티클(16)은 예컨대, 볼록 원통 렌즈들(convex cylindrical lenses) 또는 굴절율 분포형 원통 렌즈들(graded refractive index cylindrical lenses)로서 형성된 광학적 원통형 수렴 렌티클(optically cylindrically converginglenticles)을 포함한다. 매트릭스 디스플레이와 함께 이런 렌티큘러 시트를 사용하는 자동 입체 디스플레이 장치는 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 도 1의 장치의 렌티클들은 디스플레이 화소들의 행에 대해 경사 배열되고, 즉, 그 주 종축이 디스플레이 소자 어레이의 행 방향에 대해 각도를 이루고 있다. 이 배열은 상술한 출원 번호 EP-A-0791847호에 설명된 바와 같이, 감소된 해상도 손실과, 디스플레이 소자들 사이의 암흑 영역의 차폐(masking) 향상의 관점에서 다수의 장점을 제공한다는 것이 발견되었다.

렌티클들의 피치는 후술될 바와 같이, 필요한 뷰들의 수에 따라 수평 방향으로의 디스플레이 소자들의 피치에 관련하여 선택된다. 디스플레이 소자 어레이의 측면들에 있는 렌티클들을 제외한 각 렌티클은 디스플레이 소자 어레이의 상단부로부터 저단부로 연장한다. 도 2는 디스플레이 패널의 통상적 부분들을 위한 디스플레이 패널과 조합하여 렌티클들의 배열의 예를 도시하고 있다. 렌티클들(L)의 종축은 행 방향(Y)에 대해 각도 α로 경사져있다. 본 실시예에서, 평행한 렌티클들의 종축들 사이의 간격은 열내의 디스플레이 소자들의 피치에 관하여 상술한 바와 같은 폭으로 이루어지며, 6 뷰 시스템을 제공하도록 디스플레이 소자들의 행들에 관하여 상술한 각도로 경사져있다. 디스플레이 소자들(12)은 그들이 속한 뷰 번호에 따라 번호가 매겨진다(1 내지 6). 개별적이고 실질적으로 동일한, 렌티큘러 시트(15)의 렌티클들(16) 각각은 열내의 3개의 인접한 디스플레이 소자들에 대략 대응하는 폭, 즉, 3개의 디스플레이 소자들과 3개의 개재 간격에 대략 대응하는 폭을 갖는다. 따라서, 6 뷰들의 디스플레이 소자들은 각 열내에 3개의 소자들을 가진2개의 인접한 열들로부터의 디스플레이 소자들을 포함하는 그룹으로 위치된다.

개별적으로 작동될 수 있는 디스플레이 소자들은 렌티클 아래에서 선택된 디스플레이 소자들에 의해 2D 이미지의 좁은 슬라이스(slice)가 디스플레이 되는 방식으로 디스플레이 정보의 어플리케이션에 의해 구동된다. 패널에 의해 생성된 디스플레이는 각 디스플레이 소자들로부터의 출력에 의해 구성된 6개의 인터리브 2D 서브 이미지들(interleaved 2D sub-images)을 포함한다. 각 렌티클(16)은 각각 뷰 번호들(1 내지 6)로서 아래에 놓인 디스플레이 소자들로부터의 6 출력 빔들을 제공하며, 그 광학적 축들은 서로 다른 방향들이며, 렌티클의 종축 둘레로 각도 방향으로 확장된다. 적절한 2D 이미지 정보가 디스플레이 소자들에 적용되고, 출력 빔들 중 서로 다른 것들을 수신하도록 적절한 거리에 관측자의 눈이 위치하고, 그 후에, 3D 이미지가 인식된다. 관측자의 머리가 수평(열) 방향으로 이동할 때, 이때, 다수의 입체 이미지들이 연속적으로 보여질 수 있다. 따라서, 관측자의 두 눈은 예컨대, 모든 디스플레이 소자들 "1"로 구성된 이미지와 모든 디스플레이 소자들 "2"로 구성된 이미지를 각각 보게될 수 있다. 관측자의 머리가 움직일 때, 모든 디스플레이 소자들 "3"으로 구성된 이미지와 모든 디스플레이 소자들 "4"로 구성된 이미지가 각 눈에 의해 보여질 수 있고, 그후, 모든 디스플레이 소자들 "3"으로 구성된 이미지와 모든 디스플레이 소자들 "5" 등으로 구성된 이미지가 각 눈에 의해 보여진다. 패널에 보다 근접한, 다른 조망 거리에서, 관측자는 예컨대, "1"과 "2"를 한눈으로 함께 보고, "3"과 "4"를 다른 눈으로 함께 볼 수 있다.

디스플레이 소자(12)의 평면은 렌티클(16)의 초점 평면과 일치하며, 렌티클들은 이 목적을 위해 적절히 설계 및 이격 배치되어 있으며, 결과적인 디스플레이 소자 평면내의 위치는 조망 각도에 대응한다. 그러므로, 도 2의 점선(A)상의 모든 지점들이 한 특정 수평(열방향) 조망 각도에서 관측자에 의해 동시에 보여지게 되며, 마찬가지로, 다른 조망 각도로부터 도 2의 점선(B)상의 모든 지점들이 보여지게 된다. 직선 A는 단지 뷰 "2"로부터의 디스플레이 소자들만이 보여질 수 있는 (단안; monocular)조망 위치를 나타낸다. 직선 B는 뷰 "2"와 뷰 "3" 양자 모두로부터의 디스플레이 소자들이 이 함께 보여질 수 있는 (단안)조망 위치를 나타낸다. 순차적으로, 직선 C는 뷰 "3"으로부터의 디스플레이 소자들만이 보여질 수 있는 위치를 나타낸다. 따라서, 한눈을 감은 상태로 직선 A에 대응하는 위치로부터 직선 B에 대응하는 위치로 관측자의 머리가 이동하고, 그후, 직선 C에 대응하는 위치로 이동할 때, 뷰 "2"로부터 뷰 "3"으로의 점진적 변화를 겪게 된다.

경사 렌티클 배열은 단색 및 컬러 디스플레이들 양자 모두에 적용될 수 있다.

도 3은 다수의 뷰들로부터 데이터를 조합하기 위한 공지된 시스템을 도시하고 있다. 그래픽 가속기(40)는 예컨대, 프로세서(42)와 연관된 메모리(41)내에 저장된 장면의 3D 모델로부터 다중 뷰를 형성(즉, 랜더링)한다. 다중 뷰들은 순차적으로 랜더링되며, 그후, 예컨대, 비디오 카드내의 관련 비디오 메모리 버퍼(44)내에 각각 저장된다. 이는 화살표 46으로 도시되어 있다. 각 비디오 버퍼는 이미지와 깊이 정보를 저장하며, 이를 위해, 분리된 이미지와 깊이 버퍼들이 제공될 수 있다.

할당된 버퍼들내에 완전히 저장되어 있는 다중 뷰들로부터 화소들을 조합하기 위해서, 프로세서(42)는 메모리 버퍼들로부터 데이터를 판독 및 처리하고(화살표 48), 그후, 디스플레이를 위한 조합된 뷰를 다른 메모리 버퍼로 보낸다(화살표 49). 이는 화소 단위로 또는 프레임 단위로 수행될 수 있다. 이 프로세스는 메모리 버퍼들을 가진 비디오 카드와 프로세서들 사이에서 대량의 데이터 전송을 필요로 하며, 양방향 데이터 전송을 필요로 한다. 프로세서와 그래픽 카드 사이의 인터페이스의 대역폭은 데이터 전송이 발생될 수 있는 속도를 제한하며, 다중 뷰의 조합체는 시스템 속도 성능을 극히 감소시킬 수 있다.

A/D 변환기는 디스플레이로의 전송을 위해 조합된 이미지 버퍼내에 저장된 디지털 데이터를 준비하고, 디스플레이 디바이스에 필요한 동기 펄스를 발생시킨다.

프레임 버퍼들내에 저장된 이미지들은 특정 시점으로부터 볼 수 있는 3D 장면의 부분들을 연산함으로써 얻어진다. 3D 장면으로부터 2D 스크린 좌표들을 획득하기 위한 공지된 기술은 도 4에 도시된 소위 조망 절두체(viewing frustum) 내로 3D 장면 위치들을 이동시킨다. 이 방법을 사용하는 한 그래픽 처리 패키지의 예는 OpenGL이다.

일단 정점이 절두체 조망 영역으로 이동되고 나면, 모든 화소들의 깊이(또는 균질성)값들을 비교하고 상기 시점에 가장 근접한 화소를 디스플레이하기 위해 선택함으로써 디스플레이될 이미지의 특정 부분들이 결정된다.

조망 절두체는 근 및 원 클립 평면(n,f)과 상 및 하 클립 평면(t, b) 및 좌및 우 클립 평면(l, r)에 의해 한정된다.

최초에, 장면을 구성하는 형상이 독립적 3D 모델로서 저장될 수 있고, 시점(눈)에 대한 좌표 시스템에 전체 장면을 형성하도록 이들 모델들이 조합될 수 있다. 3D 이미지를 형성하기 위해 독립적 모델들에 매트릭스 변환들이 적용된다. 정점들이 균질 좌표 시스템에서 식별된다. 그후, 이 완전한 이미지가 절두체 조망 영역에 대한 시점의 위치로부터 유도되는 조건을 갖는 투영 매트릭스를 사용하여 조망 절두체내로 이동된다.

예컨대, OpenGL에서 통상적으로 사용되는 투영 매트릭스는 하기와 같다.

여기서, 조망 위치로부터의 거리는 하기와 같이 정의된다.

근 클립 평면에 대한 거리 = n

원 클립 평면에 대한 거리 = f

상 클립 평면 = t

하 클립 평면 = b

좌 클립 평면 = l

우 클립 평면 = r

스케일 인자들(scale factors)과 이동은 최종 투영 매트릭스가 정의되기 이전에 매트릭스에 적용될 수 있으며, 이는 조망 절두체내로 이동시키도록 사용된다.

본 발명은 이미 모든 정점들에 대하여 연산되어 있는(및 모든 다른 화소들에 대해 보간되어 있는) 균질성값, 특히, 1/w를 조망 절두체내의 이미지를 갱신하도록 사용하여 예컨대, 자동 입체 디스플레이를 위해 적합한 다중 뷰를 발생시키는 후처리 방법을 제공한다. 이 값 1/w는 이미 텍스쳐의 사시 보정 보간(perspective correct interpolation)을 수행하도록 사용된다.

x-축을 따른 필요한 오프셋이 시점의 변위와 균질성값(1/w)의 단순 배수가 되도록 아래에 도시되어 있다. 따라서, 제 1 이미지내의 지점(x,y,z)에 대하여, dx만큼 변위된 시점으로부터의 이미지내의 그 지점의 위치는 (x+k.dx/w,y,z)이며, 여기서, k는 전체 이미지를 위한 상수이다.

도 5는 본 발명의 시스템의 예를 도시한다. 그래픽 가속기(40)는 제 1 시점으로부터 장면의 단일 뷰를 발생시킨다. 상기 그래픽 가속기는 제 1 시점을 가진 제 1 축을 따라 정렬되어, 변위값의 배수만큼 제 1 시점으로부터 변위되어 있는 하나 이상의 다른 시점들로부터 하나 이상의 다른 이미지들을 발생시키기 위한 수단(52)을 추가로 포함한다. 이를 위해서, 제 1 이미지의 x-축 값이 변위값과 균질성 값을 사용하여 갱신된다. 또한, 그래픽 가속기는 제 1 이미지를 위한 투영 매트릭스를 발생시키기 위한 수단(54)을 포함한다.

조합된 이미지가 버퍼(43)에 기록되어 있으며, 다시 공지된 방식으로 디스플레이 드라이브 제어를 유도하도록 제어되는 D/A 변환기로 제공된다. CPU 또는 그래픽 가속기에 의해 조합이 이루어진다. 각 경우에, CPU로부터 그래픽 가속기로 전송되는 데이터량이 감소된다. D/A 변환기는 디스플레이(58; 도시된 바와 같이)를 구동하기 위한 디스플레이 드라이버(56)의 일부를 형성하거나, 그래픽 카드 또는 CPU내에 통합될 수 있다.

뷰들 사이에 필요한 변환을 보다 상세히 설명한다. 거리 dx를 다음 시점에 대하여 측방으로 변위시키는 것은 하기의 매트릭스로 투영 매트릭스(M0; 위)를 승산하는 것으로서 표현될 수 있다.

이는 하기의 매트릭스를 제공한다.

상술한 바와 같이, 이동 및 스케일링들도 수행될 수 있으며, OpenGL에서는, 이는 소위 시점 변환으로 달성된다.

여기서, Sx, Sy, Sz는 이미지를 위한 스케일 인자들이고, Tx, Ty, Tz는 원점의 이동이다.

이는 하기의 매트릭스를 제공한다.

이를 하기와 같은 임의의 정점에 적용하면

하기와 같은 변환된 정점이 제공된다.

이는 X 좌표의 최종 항이 추가된 것을 제외하면 표준 경우와 동일하다. w의 단위값을 얻기 위해 -Z로 나누면, 이동된 x 좌표는 하기와 같다.

이 w의 단위값을 얻기 위해 나누는 것은 실제 화소 위치를 제공한다.

상술한 변환된 매트릭스(M2)로부터 w=-z라는 것이 명백하다. 이동된 x 좌표의 최종항은 단지 조망 위치에서 dx의 변위에 의해서만 영향을 받으며, 원래 조망 위치에 대해 획득된 이미지에 필요한 변화를 나타낸다. 따라서, 원래 좌표값에 관하여 이동된 지점을 위해 필요한 좌표값은 (x+k.dx.1/w,y,z)로 표현될 수 있다.

본 명세서를 읽음으로써 본 기술 분야의 숙련자들은 다른 변용 및 변형들을 명백히 알 수 있을 것이다. 이런 변형들 및 변용들은 본 기술 분야에 이미 공지된 등가의 특징들 및 다른 특징들을 포함할 수 있으며, 이들은 본 명세서에 설명된 특징들에 추가하여, 또는 그 대신 사용될 수 있다.

상술한 실시예의 매트릭스 디스플레이 패널은 LC 디스플레이 패널을 포함하지만, 이는 다른 종류의 전자 광학 공간적 광 변조기와 전계발광 또는 플라즈마 디스플레이 패널 같은 평판 패널 디스플레이 디바이스들이 사용될 수 있다.

Claims

다른 시점들(viewpoints)로부터 3D 장면의 디스플레이를 위한 다수의 이미지들을 생성하는 방법에 있어서:

제 1, 제 2 및 제 3 직교축들과 균질성값을 사용하는 균질 좌표 시스템을 사용하여 상기 장면의 모델을 생성하는 단계와;

절두체 조망 영역(frustum viewing region)에 관한 시점의 위치로부터 유도된 항목들을 가진 투영 매트릭스를 사용하여 3D 장면으로부터의 정점 위치를 절두체 조망 영역내의 정점 위치로 변환시킴으로써, 제 1 시점으로부터 제 1 디스플레이 이미지를 획득하는 단계와;

변위값과 균질성값을 사용하여 상기 제 1 디스플레이 이미지의 제 1 축 값을 갱신함으로써, 제 1 시점을 가진 제 1 축을 따라 정렬되고, 변위값의 배수로 제 1 시점으로부터 변위되는 하나 이상의 다른 시점들로부터의 하나 이상의 다른 디스플레이 이미지들을 획득하는 단계를 포함하는, 이미지 생성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 이미지를 생성할 때, 텍스쳐 및 조명 조건들이 적용되는, 이미지 생성 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 균질성 값은 제 3 직교축을 따라 측정된 깊이값에 반비례하며, 텍스쳐 값들의 보간에 사용되는, 이미지 생성 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 이미지와 상기 하나 이상의 다른 이미지들은 자동 입체 디스플레이 장치에 공급하기 위한 인터리브 이미지(interleaved image)를 형성하기 위해 결합되는, 이미지 생성 방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하나 이상의 다른 이미지들은 3D 장면 데이터의 추가 사용없이 그래픽 처리 디바이스에 의해 얻어지는, 이미지 생성 방법.
다른 시점들로부터 3D 장면의 다수의 이미지들을 생성하는 장치에 있어서:

제 1, 제 2 및 제 3 직교축들과 균질성값을 사용하는 균질 좌표 시스템을 사용하여 상기 장면의 모델을 저장하는 메모리 디바이스와;

조망 영역내에 제 1 이미지를 규정하도록 3D 장면으로부터의 정점 위치들을 절두체 조망 영역내의 정점 위치들로 변환하기 위한 그래픽 프로세서로서, 상기 그래픽 프로세서는 상기 절두체 조망 영역에 관한 시점의 위치에 따라 투영 매트릭스를 유도하고, 상기 투영 매트릭스는 3D 장면으로부터의 이미지 좌표를 조망 영역내로 이동시키도록 사용되는, 상기 그래픽 프로세서를 포함하고;

상기 그래픽 프로세서는 변위값과 균질성값을 사용하여 상기 조망 영역내의 상기 제 1 이미지의 제 1 축 값을 갱신함으로써, 제 1 시점을 가진 제 1 축을 따라 정렬되고 변위값의 배수로 제 1 시점으로부터 변위되는 하나 이상의 다른 시점들로부터 하나 이상의 다른 이미지들을 생성하기 위한 수단을 더 포함하는, 이미지 생성 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 그래픽 프로세서는 그래픽 가속 보드(graphics acceleration board)를 포함하는, 이미지 생성 장치.
자동 입체 디스플레이로서 디스플레이 패널을 구동하도록 사용되는 다중 이미지들을 발생시키기 위해 제 6 항 또는 제 7 항에 청구된 바와 같은 장치 및 디스플레이 패널을 포함하는, 자동 입체 디스플레이 디바이스.