KR20110033350A

KR20110033350A - 모션캡쳐 홀로그램 장치

Info

Publication number: KR20110033350A
Application number: KR1020090090805A
Authority: KR
Inventors: 김진수
Original assignee: 대상정보기술(주)
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-03-31

Abstract

본 발명은 모션캡쳐 홀로그램 장치에 관한 것으로서, 피측정 행위자의 모션을 캡쳐하여 이를 홀로그램으로 나타냄을 특징으로 한다. 본 발명은, 피측정 행위자의 모션을 캡쳐하여 모션 캡쳐 데이터로서 출력하는 모션 캡쳐부와, 상기 모션 캡쳐 데이터를 홀로그램 수행할 3차원 데이터로 변환하는 홀로그램 빌더부와, 상기 3차원 데이터를 3차원 홀로그램으로 재생하는 홀로그램 재생부를 포함한다.

모션, 캡쳐, 홀로그램, 영상, 디스플레이

Description

모션캡쳐 홀로그램 장치{Hologram apparatus for motion capture}

본 발명은 모션캡쳐 홀로그램 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 3차원 입체 영상을 구현하는 방법은 크게 스테레오스코픽 영상 방식과 홀로그램 방식으로 나누어진다. 스테레오스코픽 영상 방식은 사진이나 컴퓨터그래픽 영상을 좌안시 영상과 우안시 영상으로 분리한 후 편광 액정판으로 된 안경을 장착한 관측자의 좌안과 우안으로 각각 입사시켜 입체 영상을 느끼게 하는 방식이다.

반면에, 홀로그램 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그램을 관측할 때 편광 액정판과 같은 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 똑같은 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서 입체감이 뛰어나고 또한 특수 안경을 장착하지 않으므로 관측자가 피로감을 느끼지 않는 장점이 있다.

도 1은 홀로그램 영상을 도시한 그림으로서, 전형적인 홀로그램 재생 방식에 의해 생성되는 허상의 홀로그램을 관측하는 원리를 나타낸 도면이다. 홀로그램 표시판(14)에 광원(12)을 비추면 관측자(13)는 홀로그램 표시판(14)의 전면으로부터 일정한 거리를 두고 떨어져 홀로그램을 바라보면서 허상의 홀로그램(11)을 관측하 게 된다

그러나, 이러한 전형적인 홀로그램 재생 방식은, 미리 준비된 영상을 홀로그램 형태로 재생시키는 단순한 디스플레이 장치에 불과하다.

따라서, 현재의 홀로그램 방식을 이용한 입체 영상은 관람객들과의 상호 인터페이스를 고려하지 않은 일방적인 영상 재생에 불과하기 때문에, 관람객들로부터 지속적인 관심을 얻어내기 어려운 문제가 있다. 즉, 홀로그램 재생 초기에는 관람객들에게 호기심을 줄 수 있지만, 미리 저장되어 있는 획일적인 영상을 반복해서 재생할 경우, 영상이 단조로워 사용자가 싫증을 느껴 홀로그램 영상에 집중하지 않는 문제가 있다.

본 발명은 홀로그램 장치를 모션캡쳐에 연결하여, 관람객들과 인터렉티브하게 상호 작용하는 홀로그램을 구현함을 목적으로 한다.

본 발명은 피측정 행위자의 모션을 캡쳐하여 모션 캡쳐 데이터로서 출력하는 모션 캡쳐부와, 상기 모션 캡쳐 데이터를 홀로그램 수행할 3차원 데이터로 변환하는 홀로그램 빌더부와, 상기 3차원 데이터를 3차원 홀로그램으로 재생하는 홀로그램 재생부를 포함한다.

상기 모션 캡쳐부는, 피측정 행위자의 주변을 다수의 카메라로 촬영하여, 피측정 행위자 신체 부위의 움직임에 따른 좌표값을 모션 캡쳐 데이터로서 출력한다.

상기 모션 캡쳐부는 피측정 행위자의 관절에 설치된 다수의 측정 센서를 구비하며, 피측정 행위자 신체 부위의 움직임에 따라 X, Y, Z축으로의 변위값을 측정 센서로부터 측정하여 각 관절부위의 움직임 좌표값을 모션 캡쳐 데이터로서 출력한다.

상기 홀로그램 재생부는 광변조기를 구비하며, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)을 상기 광변조기를 이용하여 3차원 홀로그램 재생함을 특징으로 한다.

상기 홀로그램 재생부는 홀로그램 기록 매체에 홀로그래픽 데이터를 기록한 후, 상기 홀로그램 기록매체에 기준광을 조사하여 3차원 홀로그램 재생함을 특징으로 한다.

본 발명은 모션캡처를 통해 이를 실시간으로 홀로그램으로 디스플레이함으로써, 관람객에게 다양한 영상을 제공할 수 있다. 또한, 관람객의 반응에 즉각적으로 반응이 가능해 실시간으로 홀로그램에 반영할 수 있다. 이로 인하여 관람객은 지속적으로 홀로그램에 몰두할 수 있어 홀로그램을 이용한 광고 및 제품 홍보에 효율적인 효과를 가질 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 모션을 캡쳐하여 홀로그램으로 디스플레이하는 모션캡쳐 홀로그램 장치의 모습을 도시한 그림이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모션캡쳐 홀로그램 장치의 구성 블록을 도시한 그림이다.

본 발명은 모션캡처를 통해 이를 실시간으로 홀로그램으로 디스플레이함으로써, 관람객에게 다양한 영상을 제공한다. 이를 위하여 본 발명은 행위자의 모션을 캡쳐하여 모션 캡쳐 데이터로서 출력하는 모션 캡쳐부(20), 캡쳐된 모션 캡쳐 데이터를 홀로그램 수행할 3차원 데이터로 변환하는 홀로그램 빌더부(30), 변환된 3차원 데이터를 3차원 홀로그램으로 재생하는 홀로그램 재생부(40)를 구비하는데, 이하, 각 구성부를 설명한다.

모션 캡쳐부(20)는, 홀로그램으로 디스플레이될 피측정 행위자(10;actor)의 모션을 캡쳐하여 모션 캡쳐 데이터를 출력하는 기능을 수행하는데, 피측정 행위자(10)의 모션을 여러 방면에서 캡쳐하여 홀로그램 빌더부(30)로 전송한다.

모션 캡쳐 방식은 모션을 캡쳐하는 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 하나의 실시 예로서, 피측정 행위자의 주변을 다수의 카메라로 촬영하여, 피측정 행위자(10) 신체 부위의 움직임에 따른 좌표값을 모션 캡쳐 데이터로서 출력하도록 구현할 수 있다.

또한, 다른 실시 예로서, 피측정 행위자(10)의 관절의 움직임을 센서로서 측정하여 이를 모션 캡쳐 데이터로서 출력하도록 구현할 수 있다. 예를 들어, 본 발명자에 의해 출원되어 등록된 "모션 캡쳐를 통하여 모션 데이터 파일을 생성하는 방법 및 장치(국내특허등록번호 415,884호)"에 기술된 바와 같이 행위자에 여러개의 센서를 달아 모션을 캡쳐하여 모션 캡쳐 데이터를 출력할 수 있다.

상기 "모션 캡쳐를 통하여 모션 데이터 파일을 생성하는 방법 및 장치"에 기술된 모션 캡쳐 방식을 적용하여 모션 캡쳐부를 구현할 경우, 모션 캡쳐부(20)는, 피측정 행위자(10)의 관절부위마다 2개 또는 3개씩 설치되어 각각 공간좌표상의 X, Y, Z축의 값을 저항값으로서 출력하는 센서와, 상기 센서들로부터의 저항값 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 컨버터 카드와, 상기 센서들로부터의 출력신호을 상기 A/D 컨버터 카드에 연결하기 위한 인아웃 박스와, 상기 대상자의 회전운동과 이동을 감지하기 위한 자이로와, 상기 자이로를 컨트롤하는 자이로프로세서와, 인아웃 박스와 자이로 프로세서에 전원을 공급하는 어댑터를 구비하여 행위자의 모션을 캡쳐한다.

따라서, 상기 구성모듈을 가진 모션 캡쳐부(20)의 경우에는, 모션캡쳐 장비를 착용한 피측정 행위자(10) 신체의 부위를 움직임에 따라, X, Y, Z축으로의 변위값을 측정할 수 있도록 신체의 주요관절마다 배치된 3개의 센서가 이를 감지하여 변화값에 따른 각 관절부위의 움직임을 좌표값으로 변환한다. 이러한 각 관절 부위별 변화값이 모션 캡처 데이터로서 홀로그램 빌더부(30)로 전송된다.

홀로그램 빌더부(30)는, 모션 캡쳐부(20)에서 캡쳐된 모션 캡쳐 데이터를 홀로그램 수행할 3차원 데이터로 변환하는 기능을 수행하는데, 홀로그램 빌더부(30)는 PC 등과 같은 연산장치를 이용하여 구현할 수 있다.

상기 홀로그램 빌더부(30)는, 모션 캡쳐 대상이 되는 피측정 행위자에서 측정된 각 관절 부위별 변화값의 데이터 취합하여 전체 동작에 따른 홀로그램상의 공간상의 좌표값으로 계산하여 3차원 데이터로 변환한다. 이에 따라, 홀로그램 빌더부는, 실제의 모션에 따라 컴퓨터상의 모션을 동일화시킬 수 있다.

상기에서 홀로그램상의 공간상의 좌표값으로 계산하여 3차원 데이터로 변환하는 것은, 알려진 바와 같이 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH; Computer-Generated Hologram)을 생성하거나 홀로그램 기록 매체에 기록할 홀로그래픽 데이터를 생성하는 것을 의미한다.

상기에서 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)은 빔프로젝트와 같은 3차원 영상 출력장치로 홀로그램 재생부(40)를 구현할 때 이용되며, 홀로그래픽 데이터는 홀로그램 재생부가 홀로그램 기록 매체에 홀로그래픽 데이터를 입힌 후 기준광을 조사하여 홀로그램을 출력하는 구조로 홀로그램 재생부(40)를 구현할 때 이용된다.

홀로그램 재생부(40)는 변환된 컴퓨터 생성 홀로그램을 3차원 홀로그램(11)으로 재생하는 기능을 수행하는데, 3차원 영상 출력장치 또는 홀로그램 기록 매체를 이용하여 홀로그램(11)을 출력한다.

홀로그램 재생부(40)는, 3차원 영상 출력장치 또는 홀로그램 기록 매체를 이용하여 홀로그램(11)을 재생한다.

우선, 3차원 영상 출력장치를 이용해 홀로그램을 재생하는 경우를 설명하면, 홀로그램 재생부는 3차원 빔프로젝트와 같은 3차원 영상 출력장치를 통해서, 홀로그램 빌더부에서 생성된 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)을 3차원 홀로그램 영상으로 디스플레이할 수 있다.

이를 위하여 홀로그램 재생부(40)는 광변조기(Light Modulator), 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator;SLM) 등을 이용하여 3차원 홀로그램 영상을 재생할 수 있는데, 본 발명의 홀로그램 재생부(40)는 기존에 공지된 다양한 방식으로 홀로그램 재생을 구현할 수 있다.

예를 들어, US 5,172,251로부터, 예컨대 3차원 재구성 장면을 연출하기 위한 1차원 광변조기를 구비한 프로젝터 장치가 공지되어 있다. 그러한 광변조기는 음향 광변조기로서, 데이터 처리 시스템의 변조 신호에 의해 제어됨으로써 1차원 홀로그램을 코딩한다. 수평 방향으로 시야각을 넓히기 위해, 개별 광소자들을 사용하여 재구성의 크기를 축소시킨다. 수평 스캐너가 장면의 연속된 부분 홀로그램들을 접합하여 변조기를 따른 부분 홀로그램들의 이동을 보상한다.

수평 스캐너는 음향파의 속도와 동기화되어 변조기로부터 나오는 이미지의 주사 영역이 재구성 장면에 정적으로 출현하게끔 한다. 수직 스캐너는 수평 1차원 홀로그램을 수직 방향으로 위치시킴으로써 3차원 홀로그램을 재생할 수 있다.

또한, 일본 09068674의 특허로부터 공지된 바와 같은 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator;SLM)를 이용하여 홀로그램을 출력할 수 있도록 홀로그램 재생부를 구현할 수 있는데, 2개의 공간 광 변조기(SLM)에 의해 3차원 장면을 재생할 수 있다. 해당 홀로그램을 갖는 각각의 공간 광 변조기(SLM)는 보는 사람의 한쪽 눈을 위한 것이다. 광변조기들과 보는 사람 사이에 렌즈 소자와 미러 소자가 배치된다. 3차원 장면은 회전 미러 소자의 영역 또는 회전 미러 소자 상에 생성된다. 보는 사람이 이동할 경우, 그 이동이 위치 탐지 시스템에 의해 탐지되고, 회전 미러 소자는 그 수평 또는 수직축을 중심으로 하여 보는 사람의 새로운 눈 위치에 상응하게 회전한다. 그와 동시에, 보는 사람의 새로운 위치에 상응하는 3차원 장면의 모습이 홀로그램들에 연출될 수 있다.

한편, 상기와 같이 광변조기를 통한 홀로그램 재생 방식 이외에도, 홀로그램 재생부(40)는 별도의 홀로그램 기록 매체를 통해 홀로그램(11)을 재생할 수 있다.

홀로그램 기록 매체에 기록되는 홀로그래픽 데이터는 대상 물체로부터 반사된 물체광의 강도와 방향을 기록함으로써 이루어지고, 대상 물체의 빛의 강도와 방 향은 물체광과 기준광의 간섭으로 이루어져 간섭 무늬를 만들게 되고, 이렇게 형성된 간섭 무늬는 간섭 무늬의 강도에 반응하는 물질로 이루어진 홀로그램 기록 매체 속에 기록된다. 이와 같이 홀로그램 기록 매체에 기록된 간섭 무늬에 빔프로젝트 등을 이용하여 기준광을 조사하게 되면 대상 물체의 3차원 형태의 홀로그램(11)이 재현될 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

도 1은 홀로그램 영상을 도시한 그림이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 모션을 캡쳐하여 홀로그램으로 디스플레이하는 모션캡쳐 홀로그램 장치의 모습을 도시한 그림이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모션캡쳐 홀로그램 장치의 구성 블록을 도시한 그림이다.

Claims

피측정 행위자의 모션을 캡쳐하여 모션 캡쳐 데이터로서 출력하는 모션 캡쳐부와,

상기 모션 캡쳐 데이터를 홀로그램 수행할 3차원 데이터로 변환하는 홀로그램 빌더부와,

상기 3차원 데이터를 3차원 홀로그램으로 재생하는 홀로그램 재생부

를 포함하는 모션캡쳐 홀로그램 장치.
제1항 있어서, 상기 모션 캡쳐부는, 피측정 행위자의 주변을 다수의 카메라로 촬영하여, 피측정 행위자 신체 부위의 움직임에 따른 좌표값을 모션 캡쳐 데이터로서 출력하는 모션캡쳐 홀로그램 장치.
제1항 있어서, 상기 모션 캡쳐부는 피측정 행위자의 관절에 설치된 다수의 측정 센서를 구비하며, 피측정 행위자 신체 부위의 움직임에 따라 X, Y, Z축으로의 변위값을 측정 센서로부터 측정하여 각 관절부위의 움직임 좌표값을 모션 캡쳐 데이터로서 출력하는 모션캡쳐 홀로그램 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀로그램 빌더부에서의 3차원 데이터는, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH; Computer-Generated Hologram)임을 특징으로 하는 모션캡쳐 홀로그 램 장치.
제4항에 있어서, 상기 홀로그램 재생부는 광변조기를 구비하며, 상기 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)을 상기 광변조기를 이용하여 3차원 홀로그램 재생함을 특징으로 하는 모션캡쳐 홀로그램 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀로그램 빌더부에서의 3차원 데이터는, 홀로그램 기록 매체에 기록할 홀로그래픽 데이터임을 특징으로 하는 모션캡쳐 홀로그램 장치.
제6항에 있어서, 상기 홀로그램 재생부는 상기 홀로그램 기록 매체에 홀로그래픽 데이터를 기록한 후, 상기 홀로그램 기록매체에 기준광을 조사하여 3차원 홀로그램 재생함을 특징으로 하는 모션캡쳐 홀로그램 장치.