KR200273728Y1 - 극장용 영상, 음향 광학계(劇場用 映像,音響 光學係) - Google Patents

Abstract

본 고안은 극장구조에 있어서 종래 평면스크린을 구면스크린으로 구성하되, 구면스크린의 스크린표면 반사율을 5-50%의 고 반사면으로 구성하고, 동 스크린의 구면이 갖는 곡률구면은 영사장치의 투사거리의 2배로 하여 스크린 구면이 갖는 곡률구면의 초점위치에 영상장치가 위치 할 수 있도록 구성하여 초점위치에서 투사한 영상은 산란각도가 직진 반사하게끔 구성하고,

음향장치에 있어서는 스크린의 구면곡률이 갖는 초점거리 위치에 주 스피커를 구성하여 구면스크린에서 음향이 직진 반사하게 함으로서 종래 5-50배의 밝은 화면으로 영상을 시청함과 동시에 음향이 스크린에서 튀어나오는 듯한 효과를 얻음으로서 입체영화관, 영상감도가 높은 영화관, 밝은 곳에서 영상 시청이 가능한 구조의 스포츠중계 영화관, 레스토랑 영화관 등이 가능하게 한 고안인 것이다.

Description

극장용 영상, 음향 광학계(劇場用 映像, 音響 光學係){OPTICAL SYSTEM FOR THEATERICAL VISUAL ＆ SOUND}

본 고안은 입체영화 상영이나 영화를 상영하는 극장구조에 있어서, 밝기와 입체감도(立體感度) 및 해상도를 획기적으로 제고하고, 영화촬영시의 현장 입체감을 시청할 수 있는 범위를 전 스크린의 범위로 확대하고, 음향이 스크린에서 튀어나오는 효과를 제공할 수 있는 극장용 영상, 음향 광학계에 관한 것이다.

종래 극장의 영상, 음향의 구조는 영사기와 평면스크린 및 평면스크린 이면에 내장된 음향시스템으로 구성되어 있다.

입체 영화의 경우는 도11과 같이 2개의 영사장치(2) 투영렌즈 전단에 각기 대칭각으로 편광판(4)을 부착하고 평면스크린(11)에 투사한 후 이를 다시 대칭각의 편광도를 갖는 편광안경(5)을 통해 입체영상을 관측하는 것은 공지되어 있다.

편광판(4)의 최대투과율은 50%이며 통상 40%대의 투과율이다. 따라서 투사된 영사기의 빛은 각기 편광판(4) 에서 40%만 투과하여 평면스크린(11)에 투사된 후 시청자의 편광안경(5)에 의해 다시 40%만 투과한다, 최종 시청자는 스크린의 영상을 25-16%의 밝기로 매우 어두운 화면을 시청하게 된다.

좌우영상의 밝기가 좋아야만 입체영상의 감상이 가능하게 되나 상기와 같은 밝기문제로 지금껏 입체 영화 상영이 실용화하지 못했다.

따라서 입체 영화에서는 스크린의 밝기를 올리는 문제가 최대의 기술로 부각되어 있다.

일반영화에 있어서는 도1과 같이 외부의 피사체(6)를 촬영렌즈(7)에 의해 필름(10) 또는 각종 영상매체에 녹화하게 된다.

피사체(6)는 부피가 있는 3차원적 물체이나 이를 촬영렌즈(7)의 굴절율을 설계상에서 설계하여 촬영각도의 영상을 강제적으로 평면 처리 한 후 평면의 필름(10)에 기록한 것이다.

이를 도2와 같이 영사기의 투사렌즈(8)에 의해 다시 평면스크린(11)에 평면영상으로 투사하게 함으로서 많은 과정에서의 영상을 평면화 하는 과정이 입체감도를 저하하는 주 요인이 되어있다.

또한 경험상으로 극장에서 어느 자리에서는 유난히 입체감을 느낄 수 있는 좌석위치가 있는 것은 공지되어 있다.

이러한 이유는 도2와 같이 평면스크린(11)의 상, 하, 좌, 우로 입사된 영상은 스크린에서 입사각(∠A)과 동일한 각도인 반사각(∠B)으로 산란방향이 반사하게 되므로 시청자는 산란반사각(∠B)이 이루는 역각(逆角)의 범위인 A범위로만 촬영시의 촬영각도에서 오는 입체감만 느끼게 됨으로 그 시야감도의 범위가 매우 좁아져 촬영시의 입체감을 느낄 수 없게되는 것이다.

즉, 도 3의 "가"도와 같이 평면스크린(11)으로 상, 하, 좌, 우에서 투사되는 영상은 상, 하, 좌, 우의 반사각(∠B)으로 반사되며 반사각(∠B)의 역각 의 범위인 A는 도3의 "나"도와 같은 극장의 좌석(13)의 1-2석에 불과한 극히 제한된 범위 내 에서만 촬영시의 영상깊이에 따른 입체감을 느낄 수 있게 되는 것이다.

또한 상기와 같이 반사각(∠B)에 의한 적은 시야범위를 극복하기 위해 스크린자체의 영상 균일도(均一度)를 올리는 방법으로 산란을 극대화하여야 함으로 스크린의 반사율을 0.9-1.2%로 낮출 수밖에 없었으므로 매우 어두운 암실 외에서는 사용이 불가하고, 영상의 깊이 감이 없었다.

스크린의 밝기를 나타내는 단위는 게인(GAIN)으로서 평면스크린(11)의 표면 반사율을 나타내는 것이며 대개 1게인(GAIN)이 반사율1%인 것은 공지되어 있다.

최근의 극장에서는 디지털 통신의 발달로 스포츠중계, 스크린 실황공연 등을 필요로 하여 현재 극장에 비해 월등히 밝은 장소에서 선명한 영상을 요구하게 되었으나 종래 극장 스크린의 밝기에서는 화면이 너무 어두워 시청이 불가능하였다.

또한 스크린의 밝기가 낮으면 영상 감 의 깊이가 나오지 않으며 칼라재현이 제대로 되지 않는다. 즉, 대낮장면이 저녁장면과 같이 나오며 컨트라스트 대비가 떨어져 색조의 명도 차이가 불 분명 해지는 등 제대로 영상표현이 되지 않는다.

영화 상영에서도 밝기를 증대하여 영상의 깊이 감을 제고하려는 노력들이 있었으나 영사기의 광원을 증대하는 방법 외에는 특별한 방법이 없었다.

또한 디지털 영상을 대비한 소극장의 경우 좌석배치와 스크린 간격이 근접할 경우 영화의 해상도가 저하되어 소극장에서의 적용에도 문제점이 많았다.

극장 음향시설 구조에 있어서 극장음향인 돌비서라운드 음향은 대개 여러 개의 음향채널로 되어있다.

주로 5.1ch의 돌비서라운드 음향의 경우, 스피커의 배치가 전, 후면에 스테레오로 각 2조 저음위주의 우퍼 1조 이며, 주로 출연진들의 대사, 및 주요음향은 센터스피커(3)에서 출력된다.

이러한 센터스피커(3)의 음향은 영화장면의 움직임과 밀접한 관계가 있으므로 종래 극장구조에서는 도4와 같이 평면스크린(11) 이면에 센터스피커(3)를 내장하고 평면스크린(11)자체에 공기구명(9)을 수없이 첨공하여 그사이로 음향을 송출하게 하였다.

이러한 이유로 스크린의 표면이 더욱 거칠어져 해상도가 저하되고 따라서 반사율이 저하되어 밝기가 더욱 감소하게 되는 원인이 되였다.

본 고안은 상기 문제점을 개선하여 스크린의 영상 깊이 감에서 오는 입체감을 시청할 수 있는 시청 범위를 극장의 전 좌석(全 座席) 범위로 확대하고 스크린의 영상 밝기를 5배 이상 증배하여 입체영화의 실용화를 가능하게 하고 밝은 장소에서 영상감상이 가능하게 하여 극장에서 스포츠 중계, 스크린콘서트 등의 실황중계 등이 가능하게 하고 스크린의 표면해상도를 5배 이상 증대하여 근접한 위치에서 선명한 영상이 가능하게 하여 소극장 구조에 적용 가능하게 하고 상기 조건들을 충족하면서 동시에 센터스피커(3)의 음향이 스크린에서 나오는 효과를 얻을 수 있게끔 영상과 음향이 동시에 작용 할 수 있는 광학계를 제시 하고자 함에 있다.

도1은 종래 영상 촬영에 관한 설명도

도2는 종래 평면 스크린 영사에 관한 설명도

도3은 종래 평면 스크린의 입체감도 범위 설명도

도4는 종래 극장의 음향시스템 및 스크린에 관한 설명도

도5는 본 고안을 실시한 극장의 구조 설명도

도6은 본 고안을 실시한 극장 구조의 단면 설명도

도7은 본 고안의 구면 스크린 광학계 구성 설명도

도8은 본 고안의 구면 스크린 광학계의 단면 설명도

도9는 본 고안의 음향 광학계의 구성 설명도

도10은 본 고안의 광학구면 스크린의 입체 깊이 감에 대한 설명도

도11은 입체영상 투사시의 구성 설명도

도면의 부호에 대한 명칭의 간략한 설명

1. 구면스크린 2. 영사장치 3. 센터스피커

R=스크린의 구면곡률 F=스크린의 구면곡률 R이 갖는 초점위치

S=스크린 표면

도5는 본 고안을 실시한 평면도이며 도6은 그 단면도이다. 극장 전면에는 하기에서 별도로 설명할 구면(球面=CONCAVE)스크린(1)을 구성하고, 동 구면스크린(1)이 갖는 초점위치(F)에 영사장치(2)를 위치하고 그 좌우에 센터스피커(3)를 구성한다.

좌, 우 좌석(13)배치는 도5와 같이 구면스크린(1)의 좌, 우 길이(D) 범위 이내에 배치하고, 상, 하 좌석(13)배치는 도6과 같이 구면스크린(1)의 상, 하 길이(D1) 이내를 기준으로 배치한다.

기타 스피커의 배치는 적절한 위치에 한다.

영사장치(2)의 구성은 필름을 사용하는 영사기나 또는 DVD등의 디지털전자매체 및 VOD, 위성 방송을 수신 할 수 있는 액정 프로젝터나 DLP 프로젝터 등 각종 영사장치를 사용한다.

본 고안의 구성은 구면스크린(1)의 광학적 구성과 영사장치(2)와의 광학적 결합, 센터스피커(3)와의 광학적 결합 구성이 중요하다.

입체감을 증대하거나, 영상효과 깊이 감을 증대하기 위해서는 스크린의 밝기 제고가 필수적이다. 또한 스크린의 밝기는 스크린의 반사율과 비례한다.

따라서 본 고안에서는 스크린 표면(S)의 반사율을 5-50%로 한다.

이와 같은 이유는 스크린 표면(S)의 반사율 5% 이하는 반사율의 광량(光量)이 너무 적어 본 고안에서 요구하는 스크린의 광학적 작용이 미미하며, 스크린 표면(S)의 반사율 50% 이상 시는 스크린의 지향성이 너무 높아 시야각과 컨트라스트 효과가 감소해지기 때문이다.

스크린의 반사율은 스크린 표면(S)의 반사율을 올리는 방법으로 구성한다.

즉, 예를 들면 알루미늄 등의 반사물질이 도포된 반사면의 표면 거칠기인 표면 입자도에 따라 반사율이 결정된다.

이해를 돕기 위해 일 예를 들어 설명한다.

유리면에 연마재를 투입 표면을 연마하고, 그 표면에 알루미늄 등의 반사물질을 증착 하면 반사면이 형성된다.

이와 같은 방법으로 통상 일반스크린의 표준인 반사율 1%인 1게인의 표면 입자도를 얻기 위해서는 통상 사용되는 50-90목 사이의 금강사를 연마재로 사용, 연마하여 표면을 50-90목(目) 사이의 거칠기로 한 후 그 표면에 알루미늄 증착 등 반사물질을 도포하면 반사율 1% 내외의 반사면이 형성된다. 거울과 같은 100게인의 표면 입자도는 통상 3,000목 정도의 연마재로 연마 할 경우 얻어진다.

통상 스크린의 표면 입자도와 반사율(게인) 지수는 다음과 같다.

상기 실시의 예는 이해를 돕기 위해 제시한 것으로서 반사면의 재질과 연마재의 특성에 따라 다를 수 있다.

즉 연마방법과 연마재 특성을 고려 스크린 표면(S) 반사율을 5-50%로 구성하는 것이 중요하며 이러한 반사율은 조도 측정기로 간단히 측정가능하다.

그러나 상기와 같이 스크린 표면(S) 반사율만 올린다고 해서 스크린 작용을 하는 것은 아니다.

즉, 스크린 표면의 반사율이 증대하면 도2와 같이 평면에 있어서는 투사각(∠A)에 의한 반사각(∠B)이 이루는 A의 범위인 극히 일부의 영상을 볼 수밖에 없게 되기 때문이다.

이를 해결하기 위해 도7 및 도8과 같이 스크린을 구면(球面-CONCAVE) 형태로 구성한다.

그러나 스크린의 형태만 구면 형태로 구성한다고 해서 균일한 영상이 형성되는 것은 아니다.

즉 스크린 구면의 초점거리(F)와 영사기의 투사거리(F1)가 일치하는, 스크린구면(R)과 영사장치(2)의 투사위치가 광학적으로 결합되지 않으면 이 역시 화면의 일부만 보이거나 시청범위가 매우 좁아지게 된다.

따라서 이러한 구면스크린(1)의 구면곡률(R)은 영사장치(2)의 투사거리의 2배로 한다.

즉, 영사기(1)의 투사거리가 5m가 되면 구면스크린(1)의 구면곡률(R)은 10m(10,000m/m=10,000R)로 한다.

이러한 이유는 구면스크린(1)의 구면곡률(R)과 동 구면곡률(R)이 갖는 초점거리 F와의 관계는 F=R/2가 되기 때문이다.

상기와 같은 공식에 의해 도5, 도6, 도7과 같이 구면스크린(1)의 곡률(R)이 이루는 초점위치(F)에 영사장치(2)를 설치하여 투사하게 되면 도7과 같이 구면스크린(1)으로 입사한 영상은 직진 반사하게 되어 반사각(∠B)과 입사각(∠A)이 동일해지므로 (∠A)가 없어지며 시청자는 직진 반사각(∠C)의 역각 범위인 E범위를 시청하게 되므로 스크린화면의 전면(全面)을 균일하게 시청하게 된다.

즉 구면스크린(1)에서는 평면스크린(11)과 달리 구면스크린(1)의 초점거리 (F1)에서 입사하는 영사장치(2)의 영상은 구면스크린(1)에서 직진 반사하므로 평면스크린(11)의 입사각(∠A)에 의한 반사각(∠B)이 없어지므로 구면영상 상태에서 도1과 같은 영화촬영시의 촬영각도 그대로 구면스크린(1) 화면전체에서 균일하게 시청이 가능한 것이다.

또한 구면스크린(1) 가로길이 (D)이내에 위치한 시청자는 균일한 스크린 영상시청이 가능하게 되며, 동시에 도2와 같은 영화 촬영 시 동일한 촬영 시각범위의 확대와 구면스크린의 구면 깊이 감에 의한 입체감을 전좌석 에서 감상 할 수 있게 되는 것이다.

또한 도10과 같이 영사장치(2)에서 투사된 평면화면(14)을 구면곡률(R)만큼 영상의 간격을 평면에서 구면곡률(R)의 차이인 곡률깊이(Ⅱ)만큼 확대함으로 입체감이 증배되는 것이다.

다음 극장 음향시스템에 대해 설명한다.

상기와 같이 5-50%의 반사면을 갖는 구면스크린(1)의 표면은 매우 정교 하게되므로 도4의 일반 평면스크린(11)과 같이 스크린표면(S)에 수많은 구멍(9)을 첨공 할 경우 그대로 영상에 지장을 가져와 스크린 영상시청 자체가 불가능하게 되므로 본 발명에서는 스크린표면(S)에 구멍(9)을 형성하거나 변형을 할 수가 없다.

그런데 스피커의 음파는 광(光)과 같이 이동속도만 다를 뿐 동일한 굴절 반사 작용을 하는 것은 공지되어 있다.

도9와 같이 센터스피커(3)의 위치를 구면스크린(1)의 초점거리(F)위치인 영사기(2) 좌우에 구성한다.

이와 같은 구조의 센터스피커(3)의 음향은 구면스크린(1)의 표면에 의해 직진 반사하므로 시청자는 센터스피커(3)의 음향이 바로 스크린에서 튀어나오는 듯한 효과를 얻게 되는 것이다.

입체영상을 투사하고자 할 경우는 도11과 같이 본 고안의 논리 내에서 영사장치(2)를 복수로 구성하면 되는 것이다.

이와 같은 본 고안을 도5및 도6에 의해 실시의 예를 들면 다음과 같다.

- 실시의 예 -

1) 구면스크린(1)의 크기 : 가로 376cmX 세로 160cm (2.35:1) 스크린크기 대각선 약 185"

2) 구면스크린(1)의 표면 반사율(S) : 20% (20게인)

3) 영사장치(2)의 구면스크린(1) 크기(185" 의 경우)로 투사 시 투사거리(F1): 6m

4) 구면스크린(1)의 구면곡률 R=12m(12000R)

5) 구면스크린(1)과 영사장치(2)의 설치간격(F)=6m

6) 구면스크린(1)과 센터스피커(3)의 설치간격(F)=6m

7) 좌우 좌석(13)배치 간격(D) : 376cm

8)상하 층별 좌석(13)배치 간격(D1):160cm

일반적으로 영화관의 화면비율은 2.35:1이다. 따라서 상기 가로 X 세로 크기의 화면은 대각선 기준 약185" 의 대형스크린이 된다.

구면스크린(1)의 스크린표면(S)의 반사율은 20%(20게인)으로서 본 발명의 스크린표면(S)의 반사율5-50% 범위 이내이며 일반스크린 대비 약 20배 밝다.

또한 구면 스크린(1)의 곡률 R은 12m(12,000R)임에 비해 영사장치(2)의 투사거리(F1)는 6m이므로 구면스크린(1)의 초점위치(F1)와 투사거리(F)가 일치함으로 구면스크린(1)의 초점위치(F1)에 영사장치(2)를 구성할 수 있게 되는 것이다.

동시에 센터스피커(3)의 위치 또한 구면스크린(1)의 구면곡률(R)이 갖는 초점위치(F)에 위치하므로 음향이 스크린에서 관객의 위치로 직진 반사하게 되므로 마치 음향이 스크린에서 튀어나오는 듯한 효과를 얻게 된다.

구면스크린(1)의 좌우간격이 3.76m이므로 통상 의자간격 60cm로 환산하면 좌우로 일줄 6석 배치가 가능하며 통상 이러한 스크린은 지향성이 강하므로 최장 시청거리가 100m 까지 가능하므로 10-40줄로 구성할 시 60-240석까지 가능하다.

뿐만 아니라 스크린표면(S)은 상기 도표1에 의해 20게인으로서 표면입자도가 375목입에 비해 종래 일반 스크린은 1게인으로서 90목에 불과 하므로 4배 이상의 고해상도 시현이 가능하므로 그만큼 4배 이상의 짧은 시청거리에서도 시청이 가능하게 되는 것이다.

따라서 이러한 본 고안은 스크린을 도5, 도6, 도7, 도8, 도9와 같이 구면스크린(1)으로 구성하고, 구면스크린(1)의 스크린표면(S)은 5-50%의 반사율을 갖는 표면으로 형성하고, 동 구면스크린(1)의 구면곡률(R)이 갖는 초점거리(F)에 영사장치(2)를 결합함으로서, 구면스크린(1)으로 입사한 영상은 직진 반사하게 하여 종래 보다 5-50배의 밝은 화면을 균일 시청 가능하게 하는 것이다.

이러한 구면스크린(1)은 도10과 같이 영사장치(2)에서 투사된 평면화면(14)을 구면곡률 (R)만큼 평면영상면적을 구면면적으로 확대하므로 영상자체의 간격이 평면에서 구면만큼 확대되고 구면(球面)곡률 이 이루는 렌즈 착시 효과로 구면스크린(11)의 곡률 깊이(11)만큼 입체감이 증대하게 되는 것이다.

또한 영상 깊이 감을 증배(增配) 하기 위하여 영사장치(2)의 투사거리를 짧게 하고 이에 따른 구면스크린(1)의 곡률(R)을 깊게 할 경우는 이에 맞는 짧은 투사거리의 투사렌즈를 사용 할 수 있다.

그러나 이와 같은 경우에도 상기 구면스크린(1)과 영사장치(2)의 광학적 위치는 상기에서 설명한 본 고안의 논리 이내 이어야 한다.

이러한 영상시스템은 특히 도11과 같이 입체 영화를 투사하기 위하여 두개의 영사장치(2)를 구면스크린(1)에 좌우 복수로 투사 시 좌, 우영상 의 입체감도가 증배되어 매우 높은 입체효과를 얻을 수 있는 것이다.

따라서 이러한 본 발명은 입체 영화상영 시 종래 통상 16% 대로 밝기가 떨어지는 입체 영상의 밝기를 5-50배로 스크린의 밝기를 올림으로서 선명한 입체 영화상영이 가능하고 밝은 실내에서 스포츠중계, 스크린 컨서트 등을 감상 할 수 있으며 극장레스토랑 등의 구조로 변형도 가능하게 되는 것이다.

스크린의 형태를 구면 곡률화한 구면스크린(1)으로 구성하고 동 구면스크린(1)의 가로길이(D) 이내로 의자를 배치함으로서 종래 평면스크린(11)이 갖지 못하는 입체감 있는 시청 범위를 구면스크린(1)의 전 범위로 확대하고 영화장면과 밀접한 관계가 있는 센터스피커(3)의 위치 역시 구면스크린(1)의 곡률 R이 갖는 초점위치(F)에 위치함으로서 스크린 자체의 공기구멍(9) 형성 없이센터스피커(3)의 음향이 구면스크린(1) 표면(S)에서 반사하여 스크린에서 음향이 나오는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서 이러한 본 고안은 디지털 영상을 위한 디지털극장, 멀티 플렉스 형태의 소극장, 학교의 극장교실, 회사에서의 소극장, 입체극장 및 극장식레스토랑 등에 매우 효과적이다.

Claims (3)

1. 극장의 영상과 음향시스템 구조에 있어서 스크린은 구면곡률(R)을 갖는 구면스크린(1)으로 구성하고 상기 구면스크린(1)의 표면 반사율은 5-50%로 형성하여 상기 구면스크린(1)의 구면곡률(R)이 갖는 초점위치(F)에 필름영사기, 또는 액정프로젝터 등의 영사장치(2)를 구성하고 상기 구면스크린(1)의 가로 길이 이내에 좌석(13)을 배치함으로서 상기 스크린(1)의 초점위치에서 투사되는 영상의 빛은 직진 반사하여 스크린(1) 크기의 역각의 범위(E)로 확대하여 밝기와 함께 영상현장 입체감(立體感)을 현저하게 증가한 것이 특징인 극장용 영상, 음향 광학계
2. 제1항에 있어서 영사장치(2)의 구조를 복수 개로 설치하여 입체 영화 상영이 가능한 것이 특징인 극장용 영상, 음향 광학계
3. 제1항 및 제2항에 있어서

   센터스피커(3)의 위치를 구면스크린(1)의 구면곡률(R)이 갖는 초점거리(F)인 초점거리(F1) 위치에 구성하여 센터스피커(3)의 음향이 영상과 함께 구면스크린(1)에서 동시에 반사하게 구성 한 것이 특징인 극장용 영상, 음향 광학계