KR20030036737A - 입체영상 캡처장치와 3차원 디스플레이용 뷰어를 갖춘 듀얼 리시버, 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 비디오 영상들을 캡처링, 송신, 디스플레이하는 방법과 장치에 관한 것으로서; 이 장치는 캡처한 영상신호를 캡처, 엔코드, 증폭 및 변조하는 입체 비디오카메라, 두개의 별도의 채널로 반송된 두개의 독립 신호들을 동시에 제공하는 듀얼 리시버-디코더, 독립 채널들을 통해 반송된 영상들이 디스플레이되는 두개의 액정 디스플레이를 갖는 뷰어를 포함하며, 좌측채널은 좌측 디스플레이에, 우측채널은 우측 디스플레이에 각각 디스플레이된다.

2차원 신호들의 송수신을 위해, 본 발명의 방법과 장치는 아날로그나 디지탈 기술은 물론 기존의 인프라를 이용할 수 있다.

그 원리로는, 독립적으로 처리되는 좌우측의 두개의 영상들을 취하되, 이들 사이에 믹싱 없이 취하며, 이들 영상은 자체적인 리시버와 디스플레이를 갖는 독립적인 두개의 TV 채널을 통해 전송된다. 한쪽 영상은 신호속성을 전혀 손실하지 않고 종래의 TV 모니터로 전송될 수 있다.

Description

입체영상 캡처장치와 3차원 디스플레이용 뷰어를 갖춘 듀얼 리시버, 및 그 방법{STEREOSCOPIC VIDEO CAPTURING DEVICE AND DUAL RECEIVER WITH A THREE-DIMENSIONAL VIEWER}

현재, 케이블, 광섬유, 중앙기지국이나 방송국에서 소정 주파수대로 보내지는 전자기파 등의 공지된 수단을 통해 영상을 전송하는 텔레비젼 시스템이 공지되어 있다. 송신 수단에 따라, 텔레비젼 채널과 이에 할당된 주파수가 케이블이나 전자기파를 통해 텔레비젼 장치로 수신된다.

지금까지는, 텔레비젼 카메라를 장면에 맞추고, 빛을 전자 비디오신호로 변환한 다음 오디오와 합성하여 전술한 바와 같이 송신하여 텔레비젼 프로그램이 제작되었다.

현재, 텔레비젼 카메라는 3개의 기본 부분인, 영상을 캡처하기 위한 광학시스템, 영상을 전자 비디오신호로 번역하는 컬렉터, 신호를 송신하기 위한 코디파이어를 구비한다.

영상의 캡처-코디피케이션-송신-수신-디코디피케이션-제공 과정은 1952년 이래로 경험적으로 사용되었고 널리 사용되고 있는데, 40년대의 흑백 텔레비젼시대 이후 50년대에는 컬러 텔레비젼이라는 커다란 진보를 이루었다.

오늘날까지 (전자기 신호, 위성, 마이크로파, 케이블로 전송된) 비디오/오디오 전송이 텔레비젼에 알려졌고 텔레비젼(원격 비젼이란 의미)에 사용되었다.지금까지, 이런 전송이 상업적으로 널리 사용되었다.

이 영상은 입체가 아닌 두개의 평며난을 갖는 플랫이미지이고, 센서의 영역을 수평수직으로 커버하는 카메라의 단안렌즈로부터 유도되어, 한쪽 눈으로만 보는 것 같은 원근영역만으로 변환하므로, 동일평면상의 두개의 물체 사이의 깊이나 거리와 같은 입체감을 상실했다. 이때문에 평면 감각만을 얻을 수 있었다.

지금까지 텔레비젼 신호들을 전송했던 방식의 근본적인 변화를 실시하여, 입체시를 모방할 수 있는 일련의 새로운 장치들을 개발했는데, 입체시는 지금까지는 인간만이 갖는 특성이었다.

본 발명이 제시하는 기술개발은 지금까지 개발된 기술과는 완전히 다른데, 이는 착시현상을 일으키지 않고 편파렌즈를 사용하지도 않으면서, 영상을 취하고 처리하며, 부호화하고 송수신하며 해독하는 3차원 텔레비젼 시스템을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 블록도;

도 2는 단안(mono-scopic) 텔레비젼 카메라의 사시도;

도 3은 입체 텔레비젼 카메라의 사시도;

도 4는 볼륨비젼, 단안 좌우 화면, 입체 좌우화면의 3개 사시도;

도 5는 입체 텔레비젼 카메라의 요소들의 전개도;

도 6은 두개의 다른 주파수에 의한 부호화, 증폭, 전송 과정의 흐름도;

도 7은 두개의 채널 듀얼 신호의 안테나와 디코더를 갖는 리시버;

도 8은 입체영상의 뷰파인더의 구성도;

도 9는 입체 디코더-리시버의 도면.

도면에서, 본 발명은 3개의 기본 요소인 입체카메라(2), 신호 리시버-디코더(7), 입체 뷰파인더(6)로 구성되고 종래의 텔레비젼 신호송신시스템이 필요하다.

입체카메라(2)는 영상을 취하고, 즉각적으로 3차원 감각을 주는 입체 형태로 뷰파인더(6)에 영상을 전송하는 디코더-리시버(7)로 보내진다.

본 발명의 입체카메라(2)로 취한 영상은 두개의 평행렌즈와 이들 렌즈에 연결된 두개의 컬렉터로 동시에 실행되는데; 렌즈는 인간의 눈의 동공 중심 사이의 평균 간격에 해당하는 거리만큼 서로 떨어져 있으며, 이렇게 하여 동일한 대상의 두개의 영상이 동시에 확실히 취해진다(도 5 참조).

이들 영상은 공지된 방법과 기술을 이용해 좌우채널 각각에 대해 독립적으로 실시간으로 수집, 처리, 부호화된다(도 5 참조).

두개의 신호는 아날로그나 디지탈 형태의 두개의 코디네이트된 기록시스템에 기록될 수 있거나, 또는 두개의 종래의 송신시스템을 통해 실시간으로 송신될 수 있다(도 6 참조).

부호화, 증폭, 송신, 변조 장치와 같이 지금까지 존재하는 인프라를 이용해 입체카메라에서 얻은 과정을 실시한다. 이 신호는 종래의 텔레비젼 채널을 통해 개별적이면서도 동기적으로, 예컨대 각각 하나의 신호를 전송하는 채널(5,7;11,13)을 통해 두개의 다른 주파수로 전송된다(도 6 참조).

듀얼 디코더(7)는 뷰어의 각 디스플레이에 대해 각각의 개별 채널(좌우)을 배향하기에 적합한 소프트웨어를 갖는 두개의 빌트인 튜너들을 구비한다. 각각의 튜너는 안테나(10)를 통해 방송채널, 예컨대 채널(5)과 채널(7)로부터 신호를 수신하고, 이들 신호는 개별적으로 해독되어 뷰어의 각 디스플레이로 보내진다(도 9 참조).

뷰파인더(6)는 액정으로 이루어지거나 확대특징을 갖는 능동화소 비쥬얼 디스플레이(8,9)로 구성되는데, 양쪽 비쥬얼 디스플레이는 뷰어에 세팅되고 각각 좌우측 디스플레이 채널에 하나씩 연결되어, 뷰어를 세팅했을 때 각각의 액정 또는 능동화소 비쥬얼 디스플레이를 통해 영상이 각각의 눈에 제시되며, 인간의 두뇌에서 두개의 전송된 완전한 영상들이 입체 삼차원 영상으로 실시간 변환된다. 마찬가지로, 텔레비젼과 가정용 가전기구에서 이미 사용되고 있는 서라운드 스테레오신호를 해독하는 오디오시스템이 있다(도 9 참조).

뷰파인더와 디코더의 전원으로는 수명이 긴 리튬-이온 전지, BE(BatteryEliminator), 또는 교류를 직류로 변환하는 전원을 사용한다(도 8, 9 참조).

입체 비디오 디스플레이를 얻기위해 동기전송을 코디네이트할 때, 관찰자가 자신의 눈으로 디스플레이된 영상을 직접 보듯이 인간의 뇌는 좌측과 우측 영상들(3,4)에 대한 영상합성을 한다. 이 영향으로, 두개의 독립적인 소스(인간의 눈)로부터 오는 신호를 뇌에서 해독할 때, 보이는 대상물들이 위치한 깊이(부피)나 거리를 인식하게 되는 원근 시야각 차를 얻을 수 있다. 입체영상은 각각의 눈을 통해 뇌에서 개별적으로 수신하는 영상들을 합성하여 생긴다.

도 1에서 11'은 본 발명에서 사용되는 입체 텔레비젼 카메라로서 신호출력단이 두개이다. 100은 두개의 별도의 채널을 통해 두개의 신호를 송신하는 방송국이다. 예컨대, 채널(5,7)을 통해 각각 우측신호와 좌측신호를 전송한다. 다음, 110은 입체 디코더로서 빌트인 듀얼 리시버를 구비하고, 120은 입체 뷰어로서 빌트인 디스플레이들을 눈 하나당 하나씩 구비한다.

도 5는 좌측렌즈(5L), 우측렌즈(5R), 좌측 컬렉터(52L), 우측 컬렉터(52R), 좌측 디코더(53L), 우측 디코더(53R)로 구성된 입체카메라(50)의 전개도이다.

도 6에는 입체카메라(50), 두개의 신호인 우측신호와 좌측신호용의 증폭-변조기(60), 두개의 신호용의 송신안테나(61,62)가 도시되어 있다.

도 8은 좌측 비디오채널을 통해 전송된 신호를 표시하는 좌측 액정 디스플레이(81L), 이에 대응하는 우측 디스플레이(81R), 좌측과 우측 스캔회로(82L,82R), 전원(83)과 같은 뷰어(80)의 구성요소들의 전개도이다.

도 9는 좌우측 비디오/오디오 신호출력단(91,92), 이에 대응하는 좌우측 디코더(93,94), 좌우측 리시버(95,96), 좌우측 오디오 리시버(97,98), 배터리(99) 및 수신안테나(999)를 갖는 듀얼디코더(90)의 전개도이다.

당업자라면 알 수 있듯이, 지금까지의 설명은 어디까지나 본 발명을 예로 든 것일 뿐이고 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 분명한 것은 앞에서 설명한 것 외에도 (원근감과 깊이감 때문에) 원격수술, 자동차 원격운전, 운동장의 현장감을 갖고 축구경기 원격관람, 3차원 특징을 갖는 라이브쇼 방송, 3차원 환경으로 텍스처나 두께와 같은 제품의 정확한 특징을 소비자에게 인식시킬 수 있는 광고, 관광, 화상회의, 부피와 공간을 자세히 인식하는 모든 것에 적용할 수 있다.

한편, 본 발명은 두개의 독립채널을 통해 입체 비디오신호들을 실시간으로 동시에 전송하는 방법도 설명한다. 이 방법은 3개의 메인블록, 즉 입체카메라로 영상을 취하고, 듀얼신호를 수신하고 해독하며, 입체 뷰어의 디스플레이에 영상을 표시하는 것으로 이루어진다.

비디오 입체카메라는 영상을 취하는 단계, 이 영상을 독립 TV 채널들을 통해 처리하고, 정리하며 전송하는 단계를 실행한다.

듀얼 리시버/엔코더는 종래의 TV 채널, 예컨대 독립 아날로그, 케이블, 위성, HDTV 채널 등을 통해 송신된 독립 영상신호들을 수신하는 단계와, 이 신호를 해독하여 뷰어의 디스플레이에 표시하는 단계를 실행한다.

완전한 영상이 뷰어의 좌우측 디스플레이들에 표시된다. 이 영상은 편파, 지연, 주파수변동, 특정 추적패턴, 다중화, 영상프레임 시퀀스에 의한 착시현상 없이 얻어진다.

장면 영상과 관련된 요소들은 카메라의 렌즈와 같은 것이 있는데, 유일한 차이점은 시야각에 있다.

본 발명의 송신방법에 의하면, 리시버에서 영상이 생성되고, 이 영상은 입체카메라에서 유도된 두개의 오리지널 속성에 의해 형성된다. 입체영상은 카메라에서 송신된 두개의 비변조 TV 영상들의 동기적 디스플레이에 의해 생긴다. 두개의 영상들은 원래의 장면과 동일하고 각각 관찰자의 좌우측 눈으로 관찰되어야만 한다. 관찰자의 뇌에서 두개의 영상들을 하나의 3차원 영상으로 취급한다.

본 발명에 의하면, 종래의 통신채널들을 이용해 텔레비젼 필드내에서 신호를 송수신할 수도 있다. 또, 이런 데이터 송수신 방법은 이차원 디스플레이에 사용되는 기존의 송수신 장비에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이차원 텔레비젼과 호환되는 시스템이면서도 다른 기존 시스템에서 일어나는 디스에이블이 전혀 없다.

리시버는 송신된 데이터를 처리하기 위한 회로와 대응 소프트웨어를 갖추어, 한쪽 채널의 정보는 외부 모니터 없이 뷰어의 좌우측 디스플레이중 하나에만 표시되어야 한다. 마찬가지로, 송신기는 동일한 영상에 대응하는 정보를 다른 채널을 통해 송신하기에 적합해야만 한다.

송신측 프로세서는 두개의 병렬 리시버들을 포함하고, 이들 리시버는 각각 엔코더와 관련 소프트웨어를 구비하여 출력 영상을 변조하고 증폭한다. 출력 데이터량은 카메라가 캡처한 완전한 정보와 일치하고, 따라서 영상을 재구성하는 알고리즘을 이용할 필요가 없다.

본 발명의 방법으로 캡처하여 송신된 데이터를 수신하는 모든 종래의 입체리시버는 영상데이터를 재처리하지 않고 이 데이터를 아무런 믹싱 없이 직접 사용하여, 한쪽 디스플레이나 각각의 디스플레이에 2차원 영상을 표시할 수 있다.

도 9에서 볼 수 있듯이, 리시버는 믹싱되지 않은 신호를 수신하고 해독하는 병렬 수단을 포함하고, 영상표시 디스플레이에 신호를 보내기 위한 영상관련 요소들을 수신한다.

뷰어는 두개의 풀컬러 액정 디스플레이와 확대렌즈를 갖는 장치이다. 각각의 디스플레이는 사람의 눈에 영상을 제공하고, 빛을 여과하지 않으며, 외부 영상모니터를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 방법에서는, 에러신호를 찾아 걸러내기 위한 데이터 코릴레이션을 할 필요가 없으므로, 정보손실 없이 원래의 신호를 재구성하기 위한 최소량의 데이터도 전혀 불필요하다.

이상 TV영상을 송수신하는 방법, 특히 3차원 디스플레이를 얻기 위해 캡처한 영상을 처리하고 송신하는 방법을 설명했다. 일단 영상데이터를 캡처하고 처리하여 디스플레이한 뒤에는, 이들 데이터는 비디오테잎과 같은 자기매체, 광디스크, 광디지탈 매체, 디지탈 하드디스크 등에 저장된다.

현재, 비디오 영상 캡처시스템은 단안카메라(1)의 테이프에서 실행되고, 이 카메라는 렌즈가 하나밖에 없으며 각각의 영상의 부호화된 신호들을 통상의 텔레비젼 시스템에서 송수신하고 해독할 때 전자적으로 생성하는 것은 평면시차, 즉 수평수직 평면상에서 영상으로 제시되는 물체의 깊이만을 인식하는 시스템이다.

본 발명에 의하면 디코드 텔레비젼 신호들을 3차원으로 전송할 수 있다.

Claims (5)

1. 이간의 동공 사이의 평균 간격만큼 렌즈가 떨어져 있고 각각의 눈에 비디오신호를 생성하는 입체효과를 위해 두개의 렌즈를 사용하는 영상수신 카메라.
2. 두개의 동기신호를 처리할 수 있고 입체감을 위해 두개의 비디오채널들을 수신하는 수신기 듀얼 디코더.
3. 액정이나 능동화소의 스크린을 통해 좌우측 비젼채널용의 듀얼 리시버들을 자추고 리시버 디코더에 연결된 뷰파인더.
4. 이 기술과 상기 장치들을 이용해 3차원으로 영상을 캡처, 송수신 및 해독하는 방법.
5. 비디오 영상을 실시간으로 통신하느 모든 수단을 이용해 비디오 전송 영상의 3차원 깊이 효과를 느끼도록 할 목적으로 단안카메라를 입체카메라로 바꾸고 평면 전자리시버를 입체리시버로 바꾸는 방법.