KR20110064161A - 3차원 영상에 관한 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템 - Google Patents

3차원 영상에 관한 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

3차원 영상에 관한 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템이 제공된다. 본 발명은 3차원 영상을 수신하고, 각 영상 프레임을 좌안 영상에 해당하는 좌안 영상 프레임과 우안 영상에 해당하는 우안 영상 프레임으로 분리한 후, 좌안 영상 프레임들 및 우안 영상 프레임들 중 어느 하나의 영상 프레임을 기초로 다른 영상 프레임들을 압축함으로써, 3차원 영상 컨텐츠의 용량 및 그 전송 Band Width를 줄일 수 있다.
3D 컨텐츠, 입체 영상, 영상 압축

Description

3차원 영상에 관한 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR ENCODING A STEREOSCOPIC 3D IMAGE, AND DISPLAY APPARATUS AND SYSTEM FOR DISPLAYING A STEREOSCOPIC 3D IMAGE}
본 발명은, 3차원 영상에 관한 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D 영상을 위한 컨텐츠 압축 방법에 관한 것이다.
3차원 입체 영상 기술은 정보통신, 방송, 의료, 교육, 훈련, 군사, 게임, 애니메이션, 가상현실, CAD, 산업 기술 등 그 응용 분야가 매우 다양하며 이러한 여러 분야에서 공통적으로 요구되는 차세대 3차원 입체 멀티미디어 정보 통신의 핵심 기반 기술이라고 할 수 있다.
일반적으로 사람이 지각하는 입체감은 관찰하고자 하는 물체의 위치에 따른 수정체의 두께 변화 정도, 양쪽 눈과 대상물과의 각도 차이, 그리고 좌우 눈에 보이는 대상물의 위치 및 형태의 차이, 대상물의 운동에 따라 생기는 시차, 그 밖에 각종 심리 및 기억에 의한 효과 등이 복합적으로 작용해 생긴다.
그 중에서도 사람의 두 눈이 가로 방향으로 약 6~7㎝가량 떨어져 위치함으로 써 나타나게 되는 양안 시차(binocular disparity)는 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 즉 양안 시차에 의해 대상물에 대한 각도 차이를 가지고 바라보게 되고, 이 차이로 인해 각각의 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되며 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이 두 개의 정보를 정확히 서로 융합하여 본래의 3차원 입체 영상을 느낄 수 있는 것이다.
3차원 영상 디스플레이 장치로는 특수안경을 사용하는 안경식과 특수안경을 사용하지 않는 비안경식으로 구분된다. 안경식은 상호 보색 관계에 있는 색 필터를 이용해 영상을 분리 선택하는 색필터 방식, 직교한 편광 소자의 조합에 의한 차광 효과를 이용해서 좌안과 우안의 영상을 분리하는 편광필터 방식 및 좌안 영상신호와 우안 영상신호를 스크린에 투사하는 동기신호에 대응하여 좌안과 우안을 교번적으로 차단함으로써 입체감을 느낄 수 있도록 하는 셔터 글래스 방식이 존재한다.
3차원 영상은 왼쪽 눈에서 인식되는 좌안 영상과 오른쪽 눈에서 인식하는 우안 영상으로 구성된다. 그리고, 3차원 디스플레이 장치는 좌안 영상과 우안 영상 간의 시차를 이용하여 영상의 입체감을 표현하게 된다.
그런데, 3차원 입체 영상의 경우 우안 영상 및 좌안 영상이 한 프레임에 포함되므로, 데이터의 크기는 2D 영상의 그것의 두 배 가까이 달하게 되고, 3차원 입체 영상을 전송하기 위해서는 2D 영상의 그것보다 두 배 가까운 Band Width를 필요로 하게 된다.
따라서, 3차원 입체 영상을 효율적으로 압축할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 3차원 입체 영상을 효율적으로 압축할 수 있는 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템을 제공한다.
더욱 상세하게 본 발명의 목적은 영상 프레임을 분리한 후, 좌안 영상 프레임들 및 우안 영상 프레임들 중 어느 하나의 영상 프레임을 기초로 다른 영상 프레임들을 압축함으로써, 3차원 영상 컨텐츠의 용량 및 그 전송 Band Width를 줄일 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 영상 프레임을 분리한 후, 좌안 영상 프레임들 및 우안 영상 프레임들 중 어느 하나의 영상 프레임을 기초로 다른 영상 프레임들을 압축하여, 저용량의 3차원 영상 컨텐츠를 생성할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 상기 방법으로 압축된 영상을 복호화한 후, 복호화된 영상을 디스플레이하여 사용자에게 3차원 입체 영상을 제공할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법은, 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원 영상을 수신하는 단계; 각 영상 프레임을 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리하는 단계; 및 상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 적어도 하나를 압축하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 압축 단계는, 상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영 상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고, 상기 제1측 영상 I프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 순방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 제2측 영상 P프레임을 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압축 단계는, 상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고, 상기 제1측 영상 I프레임 또는 상기 제1측 영상 P프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 양방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 B프레임을 생성하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법은, 하나의 영상 프레임에서 분리되어 각각 압축된 제1측 영상 프레임과 제2측 영상 프레임을, 다시 하나의 프레임으로 합성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1측 영상 프레임은 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임 중 어느 하나이고, 상기 제2측 영상 프레임은 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임 중 다른 하나일 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 장치는, 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원 영상을 수신하는 수신부; 각 영상 프레임을 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리하는 분리부; 및 상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 어느 하나를 압축하는 압축부;를 포함한다.
그리고, 상기 압축부는, 상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I 프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고, 상기 제1측 영상 I프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 순방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 제2측 영상 P프레임을 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압축부는, 상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고, 상기 제1측 영상 I프레임 또는 상기 제1측 영상 P프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 양방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 제2측 영상 B프레임을 생성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 장치는, 하나의 영상 프레임에서 분리되어 압축된 제1측 영상 프레임과 제2측 영상 프레임을, 다시 하나의 프레임으로 합성하는 합성부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 장치는, 상기 압축된 3차원 영상을 저장 매체에 기록하는 기록부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 저장 매체는, DVD 또는 블루레이 디스크(blu-ray disc)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치는, 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원을 출력하기 위한 3차원 영상 디스플레이 장치에 있어서, 각 영상 프레임이 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리되고, 상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하 나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 적어도 하나가 압축된 영상을 수신하는 수신부; 상기 압축된 영상을 복호화하는 영상 처리부; 및 복호화된 영상을 디스플레이하는 영상 출력부;를 포함한다.
또한, 상기 압축된 영상은, 상기 제1측 영상 프레임이 부호화되어 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임이 생성되고, 상기 제1측 영상 I프레임을 참조로, 하여 상기 제2측 영상 프레임이 순방향 예측 부호화되어 하나 이상의 제2측 영상 P프레임이 생성되도록 압축된 영상인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 압축된 영상은, 상기 제1측 영상 프레임이 부호화되어 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임이 생성되고, 상기 제1측 영상 I프레임 또는 상기 제1측 영상 P프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임이 양방향 예측 부호화되어, 하나 이상의 제2측 영상 B프레임이 생성되도록 압축된 영상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 압축된 영상에 대하여 제1측 영상 프레임을 기초로 제2측 영상 프레임을 복호화하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 시스템은, 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원 영상을 송신하는 제1 송신 장치; 상기 3차원 영상을 수신하여 각 영상 프레임을 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리하고, 상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 적어도 하나를 부호화하여 생성된 압축된 영상을 송 신하는 제2 송신 장치; 및 상기 제2 송신부로부터 수신한 압축된 3차원 영상을 복호화하여, 3차원 영상을 디스플레이하는 수신 장치;를 포함한다.
그리고, 상기 수신 장치는, 상기 수신한 압축 영상에 대하여 제1측 영상 프레임을 기초로 제2측 영상 프레임을 복호화하여, 복호화된 영상을 디스플레이하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수신 장치는 3차원 영상을 디스플레이하는 3D TV인 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 영상의 효율적으로 압축할 수 있는 압축 방법 및 장치, 그리고 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 시스템을 제공함으로써, 3차원 영상 컨텐츠의 용량 및 그 전송 Band Width를 줄일 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면서 3차원 영상의 원리 및 이를 이용하여 3차원 영상 컨텐츠를 생성하는 방법을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 인간이 물체(10)를 바라보는 경우, 좌안(25)과 우안(35)이 가로 방향으로 약 6~7cm 떨어져서 존재하므로, 좌안(25)이 인식하는 물체의 상(20)과 우안(35)이 인식하는 물체의 상(30)은 일치하지 않는다. 이렇듯 서로 다른 2D의 상이 망막을 통해 뇌로 전달되면, 뇌에서 이를 융합하여 3D 영상의 원근감 및 실재감을 생성하며, 이러한 구조를 스테레오 스코피(steroscopy)라고 한다.
따라서, 3차원 영상을 촬영하는 기술 역시 양안 시차를 이용한 두 개의 카메라로부터 촬영한 두 개의 2차원 상을 따로따로 분리하여 생성함으로써, 디스플레이 패널의 전후에 입체감 있는 영상을 제공하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 우안용 카메라(40)는 사용자의 우안으로 인식하게 되는 상들(41, 42, 43, 44, 45)로부터 우안 영상 데이터를 생성하고, 좌안용 카메라(50)는 사용자의 좌안으로 인식하게 되는 상들(51, 52, 53, 54, 55)로부터 좌안 영상 데이터를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 데이터를 하나의 데이터 프레임 영역에 포함시켜 3차원 영상 데이터(61, 62, 63, 64, 65)를 생성하게 된다.
즉, 3차원 영상 데이터(61, 62, 63, 64, 65)는 한 프레임에 좌안 영상 데이터 및 우안 영상 데이터를 모두 포함하고 있는 형태가 된다.
이와 같이 3차원 영상 데이터는 하나의 데이터 프레임 영역에 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 포함하고 있다. 그리고, 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 포함하는 형태에 따라, 3차원 영상 데이터의 종류가 분류된다.
3차원 영상 데이터는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 포함하는 방식에 따라 인터리브(interleave) 방식과 스플릿(split) 방식이 있다. 인터리브(interleave) 방식에는 수평 인터리브(Horizontal interleaved) 방식, 수직 인터리브(Vertical interleaved) 방식, 및 체커 보드(checker board) 방식이 있고, 스플릿 방식의 3차원 영상 데이터는 좌우분할(Side by side) 방식과 상하분할(Above-below) 방식으로 구분된다.
이하에서는 도 3을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 시스템의 구성을 상세히 설명한다.
3차원 영상 압축 시스템은, 제1 송신 장치(미도시), 제2 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)로 구성된다. 여기서, 제1 송신 장치는 3차원 영상(66)을 생성하고, 생성된 영상(66)을 제2 송신 장치(100)로 송신한다.
상술한 바와 같이, 3차원 영상(66)은 우안용 카메라(40)로부터 획득한 우안 영상(46) 및 좌안용 카메라(50)로부터 획득한 좌안 영상(56)을 한 프레임에 포함시켜 생성된다.
이후, 제1 송신 장치로부터 3차원 영상(66)을 수신한 제2 송신 장치(100)는, 수신한 3차원 영상(66)을 좌안 영상에 해당하는 좌안 영상 프레임과 우안 영상에 해당하는 우안 영상 프레임으로 분리하는 단계 및 좌안 영상 프레임들 및 우안 영상 프레임들 중 어느 하나의 영상 프레임을 기초로 다른 영상 프레임들을 압축하는 단계를 거쳐, 수신한 영상(66)을 압축한다.
상기 압축 과정을 통하여 생성된 압축 영상(110)은 제2 송신 장치(100)로부터 수신 장치(200)로 송신되며, 수신 장치(200)는 수신한 압축 영상(110)을 복호화하여, 복호화된 영상(210)을 디스플레이한다. 여기서, 수신 장치(200)는 3차원 TV 등과 같은 디스플레이 장치가 될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 안경(250)과 통신이 가능한 수신 장치(200)는 좌안 영상과 우안 영상을 생성하여 번갈아 디스플레이하고, 사용자는 수신 장치(200)에서 표시되는 좌안 영상과 우안 영상을 안경(250)을 이용하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 번갈아 봄으로써 3차원 영상을 시청할 수 있게 된다.
구체적으로, 수신 장치(200)는 좌안 영상과 우안 영상을 화면에 일정한 시간 간격으로 번갈아 디스플레이하고, 수신 장치(200)는 생성된 좌안 영상 및 우안 영상에 대한 동기신호를 생성하여 안경(250)으로 전송한다. 안경(250)은 수신 장치(200)에서 전송된 동기신호를 수신하여, 수신 장치(200)에서 디스플레이되는 좌안 영상 및 우안 영상과 동기를 맞추어 좌안 글래스와 우안 글래스를 번갈아 오픈(open)한다.
이와 같이, 수신 장치(200) 및 안경(250)을 이용하여, 사용자는 입체감 있는 3차원 영상을 시청할 수 있게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 장치에 대해서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 3차원 영상 압축 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 3차원 영상 압축 장치는, 수신부(300), 영상 처리부(340), 전송부(350), 제어부(360), 저장부(370) 및 기록부(380)를 구비하며, 영상 처리부(340)는 분리부(310), 압축부(320) 및 합성부(330)를 포함한다.
수신부(300)는 3차원 영상을 수신한다. 상술한 바와 같이 3차원 영상은 복수의 영상 프레임으로 구성되어 있고, 각 프레임은 좌안 영상과 우안 영상을 포함하고 있다. 또한, 좌안 영상 및 우안 영상이 포함되는 방식은 인터리브(Horizontal interleaved) 방식, 수직 인터리브(Vertical interleaved) 방식, 체커 보드(checker board) 방식, 좌우분할(Side by side) 방식 및 상하분할(Above-below) 방식 중 어느 하나일 수 있다.
영상 처리부(340)는 수신부(300)를 통하여 수신한 3차원 영상의 부호화 등을 처리한다. 구체적으로, 영상 처리부(340)를 구성하고 있는 분리부(310)는 수신한 3차원 영상의 각 프레임을 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임으로 분리한다. 이 후, 압축부(320)는 분리부(310)에서 분리된 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임을 부호화하며, 부호화된 영상 프레임들은 합성부(330)를 거치면서 다시 합성(merge)된다. 영상 처리부(340)에서 이루어지는 3차원 영상 압축 과정은 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
전송부(350)는 압축된 3차원 영상을 외부 기기(미도시)로 전송한다. 외부 기기는 3차원 영상을 수신하여 디스플레이하는 3D TV나 DVD 플레이어 등이 될 수 있다. 또한, 압축된 영상을 수신하여 다시 외부로 전송하는 3차원 영상 제공자 등이 될 수도 있다.
제어부(360)는 영상 수신부(300)를 통하여 3차원 영상의 수신 여부를 제어하거나, 영상 처리부(340)를 제어하여 수신한 3차원 영상을 압축하도록 한다. 또한, 전송부(350)를 제어하여, 압축된 3차원 영상을 외부 기기 등으로 전송하도록 할 수 있다.
저장부(370)는 수신부(300)를 통하여 수신한 3차원 영상을 저장하거나, 영상 처리부(340)에서 압축이 이루어지는 동안 필요한 저장 공간을 제공한다. 또한, 전송부(350)를 통하여 전송될 압축된 영상을 일시 저장하는 기능을 갖기도 한다.
한편, 기록부(380)는 합성부(330)에서 만들어진 압축된 3차원 영상을 저장 매체에 기록한다. 여기서 저장 매체는, DVD 또는 블루레이 디스크(blu-ray disc)을 생각할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이 3차원 영상(400)은 한 프레임에 좌안 영상 및 우안 영상을 포함한 형태이며, 복수의 프레임(401, 402, 403, 404)으로 구성되어 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 4개의 프레임으로 이루어진 3차원 영상을 상정하여 설명하기로 한다.
우선, 수신된 3차원 영상(400)은 부호화되기 위한 전에, 각 프레임(401, 402, 403, 404)마다 좌안 영상 프레임과 우안 영상 프레임으로 분리된다. 즉, 좌안 영상 L1 및 우안 영상 R1으로 구성된 제1 영상 프레임(401)은 각각 좌안 영상 프레임 L1(411) 및 우안 영상 프레임 R1(412)로 분리된다. 마찬가지로 제2 영상 프레임(402)은 L2(413) 및 R2(414)로, 제3 영상 프레임(403)은 L3(415) 및 R2(미도시)로, 그리고 제4 영상 프레임(404)은 L4(미도시) 및 R4(미도시)로 분리된다.
일반적으로, 압축 과정은 움직임 예측(motion extimation ; ME)(430) 및 움직임 보상(motion compensation : MC)(430)을 기반으로 이루어진다. 움직임 예측의 효율성을 높이기 위해 각 영상이 매크로 블록(macroblock)으로 나뉘어지고, 현재 부호화되는 영상 프레임의 매크로 블록의 위치와 참조되는 이전 또는 이후 프레임의 매크로 블록의 위치를 기초로 움직임이 보상된다.
여기서, 참조(reference) 프레임이 현재 부호화되는 프레임보다 이전 프레임인 경우를 순방향 예측(forward prediction)이라 하고, 참조 프레임이 현재 부호화 되는 프레임 이후의 프레임이라면 역방향 예측(backward prediction)이라 한다.
이후, 이미지와 비디오 압축을 위해 널리 사용되는 변환 알고리즘으로, 2차원 평면 공간의 화소 값을 2차원의 주파수 정보로 변환하는 직교 변환(orthogonal transform)의 하나인 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)이 이루어지고, 이어 양자화(quantization) 과정을 거쳐 데이터의 압축이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축 과정(440)에 따르면, 좌안 영상 프레임을 인트라 부호화하여 I(intra)프레임을 생성하게 된다. I프레임은 해당 화면 정보만으로 부호화되며, 한 장의 영상을 독립적으로 압축하는 프레임을 말한다.
그리고, 또 다른 좌안 영상 프레임을 순방향 예측 부호화하여 이미 생성된 I프레임을 참조로 하는 P(predictive)프레임을 생성한다. P프레임은 이전 영상을 참조하여 이전 영상과 관계를 가지고 압축되는 프레임으로서, 현재 영상의 매크로 블록이 이전의 I프레임 또는 P프레임에 있는 비슷한 매크로 블록으로부터 예측되는 순방향 예측 부호화 방법에 의하여 부호화된다.
또한, 좌안 영상 프레임을 양방향 예측 부호화하여, 상술한 과정에 의하여 생성된 I프레임 및 P프레임을 참조로 하여 B(bidirectional)프레임을 생성할 수도 있다. B프레임은 이전 영상을 참조함과 동시에 이후의 I프레임 또는 P프레임을 참조해서 부호화하는 프레임을 말한다. 방송이나 저장용 미디어에는 B프레임 부호화의 압축성능이 I프레임 또는 P프레임 부호화보다 좋기 때문에 B프레임 부호화가 많이 사용된다.
그리고, 우안 영상 프레임을 양방향 예측 부호화하여, 좌안 영상 프레임들로 부터 생성된 I프레임 및 P프레임을 참조로 하여 B프레임을 생성하게 된다. 여기서, 우안 영상 프레임을 순방향 예측 부호화하여, P프레임을 생성할 수도 있을 것이다.
이렇게 DCT & Quntization과정(420) 및 ME/MC 과정(430)을 통하여 데이터의 압축이 이루어지고, 압축된 좌안 영상 및 우안 영상을 합성하는 단계를 거쳐 압축된 영상이 생성된다. 합성 단계에서는 원래 한 프레임에 포함되었던 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임의 구성과 일치되도록, 압축된 좌안 영상 및 압축된 우안 영상을 합성하여 압축 영상을 생성하게 된다.
이렇게 3차원 영상을 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임으로 분리하고, 우안 영상 프레임을, 좌안 영상 프레임을 부호화하여 생성된 I프레임 또는 P프레임을 참조로 하여 양방향 또는 순방향 예측 부호화하는 경우, 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임을 분리하지 않고 그대로 압축하는 경우보다 훨씬 압축 효율을 기대할 수 있다. 뿐만 아니라, 2D 영상을 압축하는 경우보다도 높은 압축 효율을 가질 수 있게 된다.
그 이유는 상술한 3차원 영상의 원리에서 알 수 있듯이 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임간 유사성이 매우 높을 수밖에 없기 때문에, 이전 또는 이후 프레임의 예측이 훨씬 간단해질 수 있기 때문이다.
이하에서는 도 6을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 13개의 프레임으로 구성된 3차원 영상을 상정하여 설명하기로 한다.
본 실시예에서의 3차원 영상은 제1 영상 프레임(501, 521 포함), 제2 영상 프레임(502, 522 포함), 제3 영상 프레임(503, 523 포함), 제4 영상 프레임(504, 524 포함), 제5 영상 프레임(505, 525 포함), 제6 영상 프레임(506, 526 포함), 제7 영상 프레임(507, 527 포함), 제8 영상 프레임(508, 528 포함), 제9 영상 프레임(509, 529 포함), 제10 영상 프레임(510, 530 포함), 제11 영상 프레임(511, 531 포함), 제12 영상 프레임(512, 532 포함) 및 제13 영상 프레임(513, 533 포함)으로 구성되어 있다.
각 영상 프레임은 좌안 영상 프레임과 우안 영상 프레임으로 분리되어 부호화가 이루어지게 된다. 구체적으로, 첫 번째 좌안 영상 프레임을 인트라 부호화 하여 좌안 영상 I프레임(501)을 형성하게 된다. 이후 다른 좌안 영상 프레임을 좌안 영상 I프레임(501)을 참조해 순방향 예측 부호화함으로써 좌안 영상 P프레임(502)를 생성한다.
이 후, 우안 영상 프레임을 좌안 영상 I프레임(501) 및 좌안 영상 P프레임(502)를 참조해 순방향 예측 부호화함으로써, 우안 영상 B프레임(521)을 생성하게 된다.
이와 같은 방법으로, 좌안 영상 프레임을 부호화하여 좌안 영상 I프레임, 좌안 영상 P프레임을 생성하고, 생성된 좌안 영상 I프레임, 좌안 영상 P프레임을 참조하여 우안 영상 프레임을 양방향 예측 부호화함으로써 우안 영상 프레임들은 모두 B프레임으로 부호화할 수 있게 된다. 한편, 우안 영상 프레임을 좌안 영상 I프레임을 참조해 순방향 예측 부호화함으로써 우안 영상 프레임을 P프레임으로 생성시킬 수도 있을 것이다.
상술한 3차원 영상 압축 방법을 따르는 경우, 우안 영상 프레임들을 압축 효율이 높은 B프레임만으로 생성시킬 수 있어 효과적으로 3차원 영상을 압축할 수 있게 된다. 이는 상술한 바와 같이 3차원 영상에 있어서 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임의 높은 유사성에 근거할 것이다.
이하에서 도 7을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법에 대하여 설명한다.
우선, 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 좌안 영상과 우안 영상이 포함된 3차원 영상을 수신한다(S600). 이후, 수신된 3차원 영상을 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임으로 분리한다(S610). 그 다음 좌안 영상 프레임을 부호화하여 좌안 영상 I프레임을 생성하거나(S620), 다른 좌안 영상 프레임을 부호화하여 좌안 영상 P프레임 또는 B프레임을 생성한다(S630).
이 후, 우안 영상 프레임을 부호화하여 우안 영상 B프레임을 생성한다(S640). 압축된 프레임을 원래 한 프레임에 있던 우안 영상 프레임 및 좌안 영상 프레임의 구성으로 합성한다(S650).
도 8을 참조하면서 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예인 3차원 영상 시스템에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따르면 3차원 영상 압축 방법으로 생성된 압축 영상을 복호화하여 디스플레이함으로써 사용자에게 입체감 있는 3차원 영상을 제공할 수가 있게 된다.
3차원 영상 디스플레이 장치(720)는 3차원 영상 제공자(700)로부터 압축된 3차원 영상(710)을 수신한다. 수신된 압축 영상(710)은 각 영상 프레임이 좌안 영상 에 해당하는 좌안 영상 프레임과 우안 영상에 해당하는 우안 영상 프레임으로 분리되고, 상기 좌안 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 우안 영상 프레임들 중 적어도 하나가 압축된 영상이다.
여기서 3차원 영상 제공자(700)는 3차원 영상을 무선으로 전송하는 방송국 등이 될 수도 있고, 디스플레이 장치(720)에 유선으로 연결되어 3차원 영상을 전송하는 영상 제공 장치일 수도 있다.
디스플레이 장치(720)는 영상 제공자(700)로부터 수신된 압축 영상(720)을 복호화한다. 구체적으로, 압축된 좌안 영상 I프레임 또는 좌안 영상 P프레임을 기초로, 우안 영상 B프레임 또는 P프레임을 복호화한다.
이후, 디스플레이 장치(720)는 복호화된 영상 프레임(730)을 좌안 영상과 우안 영상의 순서로 교번적으로 디스플레이하고, 사용자는 디스플레이 장치(720)에서 디스플레이되는 좌안 영상과 우안 영상을 안경(740)을 이용하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 번갈아 봄으로써 3차원 영상을 시청할 수 있게 된다.
본 실시예에서 디스플레이 장치(720)는 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 3D TV 등이 될 것이다. 그러나 이에 한정되지 않고 3차원 영상의 디스플레이가 가능한 것이라면 다른 방식의 디스플레이 장치이어도 좋다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 9를 참조하면, 3차원 영상 디스플레이 장치(720)는 수신부(800), 디멀티플렉서(810), 음성 처리부(820), 영상 처리부(830), 음성 출력부(840), 영상 출력 부(850), 제어부(860), 입력부(870), OSD 처리부(880) 및 저장부(890)를 포함한다.
수신부(800)는 무선 또는 유선으로 3차원 영상을 수신하여 수신한 3차원 영상을 디멀티플렉서(810)에 제공한다. 구체적으로, 3차원 영상 제공자로부터 무선으로 수신한 3차원 영상이나, DVD나 셋탑 박스 등으로부터 유선으로 수신한 3차원 영상을 디멀티플렉서(810)에 제공하게 된다.
디멀티플렉서(810)는 수신부(800)로부터 출력되는 방송 신호를 영상 신호 및 음성 신호로 분리하여 각각 음성 처리부(820) 및 영상 처리부(830)로 출력한다.
음성 처리부(820)는 디멀티플렉서(810)에서 분리된 음성 신호를 디코딩하여, 음성 출력부(840)에서 출력가능한 포맷의 음성 신호로 변환하여 음성 출력부(840)에 제공한다. 한편, 영상 처리부(830)는, 디멀티플렉서(810)에서 분리된 영상 신호를 복호화하여, 영상 출력부(850)에서 출력가능한 포맷의 영상 신호로 변환하여 영상 출력부(850)에 제공한다.
한편, 수신부(800)로부터 수신되는 3차원 영상은, 각 영상 프레임이 좌안 영상에 해당하는 좌안 영상 프레임과 우안 영상에 해당하는 우안 영상 프레임으로 분리되고, 상기 좌안 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 우안 영상 프레임들 중 적어도 하나가 압축된 영상이다.
따라서, 영상 출력부(850)는 좌안 영상 프레임을 기초로 압축된 우안 영상 프레임을 복호화하고, 복호화된 영상 신호를 영상 출력부(850)에 제공하게 된다.
음성 출력부(840)는 음성 처리부(820)로부터 입력받은 음성 신호를 출력하고, 영상 출력부(850)는 영상 처리부(830)로부터 입력받은 영상 신호를 출력한다. 특히, 영상 출력부(850)는 복호화된 영상의 좌안 영상과 우안 영상을 번갈아 출력함으로써 사용자에게 입체감 있는 영상을 제공한다.
한편, 입력부(870)는 사용자의 조작에 의해 입력 명령을 생성하여 제어부(860)에 제공한다. 입력부(870)로 입력되는 신호는 디스플레이 장치(720)에 일체로 구비된 키패드를 통해 사용자가 입력한 신호일 수도 있고, 디스플레이 장치(720)의 본체와 분리되어 구비되는 리모콘에 의하여 입력된 신호일 수도 있다.
OSD 처리부(880)는 OSD 메뉴가 디스플레이되도록 하거나, OSD 메뉴를 통하여 사용자로부터 입력 신호를 요청한다.
한편, 제어부(860)는 수신부(800)를 제어하여, 3차원 영상을 수신하도록 하거나, 수신된 3차원 영상을 분리하고 복호화하도록 디멀티플렉서(810), 음성 처리부(820) 및 영상 처리부(830)를 제어한다. 또한, 입력부(870)를 통해 입력된 사용자의 입력 신호에 따라 수신부(800), 음성 처리부(820), 영상 처리부(830), OSD 처리부(880) 등을 제어한다.
저장부(890)는 수신된 3차원 영상을 일시 저장하거나, 음성 처리부(820)에서 음성 신호가 처리되는 경우나 영상 처리부(830)에서 영상 신호가 처리되는 경우 필요한 저장 공간으로 활용된다.
지금까지, 도 1 내지 도 9를 참고하여, 3차원 영상을 수신하고, 각 영상 프레임을 좌안 영상에 해당하는 좌안 영상 프레임과 우안 영상에 해당하는 우안 영상 프레임으로 분리한 후, 좌안 영상 프레임들 및 우안 영상 프레임들 중 어느 하나의 영상 프레임을 기초로 다른 영상 프레임들을 압축하는 방법에 대하여 설명하였다. 이를 통해, 3D 영상 컨텐츠의 용량 및 그 전송 Band Width를 줄일 수 있다.
한편, 이상의 실시예에서는 좌안 영상을 기초로 우안 영상을 압축하는 방법으로 일관하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하고 우안 영상을 기초로 좌안 영상을 압축하는 방법 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함된다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 3차원 영상의 원리를 설명하기 위한 도,
도 2는 3차원 영상 컨텐츠를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 시스템의 구성을 나타내는 도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법을 설명하기 위한 도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법을 설명하기 위한 도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 압축 방법을 나타내는 흐름도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도, 그리고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

Claims (18)

  1. 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원 영상을 수신하는 단계;
    각 영상 프레임을 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리하는 단계; 및
    상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 적어도 하나를 압축하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압축 단계는,
    상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고,
    상기 제1측 영상 I프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 순방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 제2측 영상 P프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압축 단계는,
    상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고,
    상기 제1측 영상 I프레임 또는 상기 제1측 영상 P프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 양방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 B프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    하나의 영상 프레임에서 분리되어 각각 압축된 제1측 영상 프레임과 제2측 영상 프레임을, 다시 하나의 프레임으로 합성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1측 영상 프레임은 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임 중 어느 하나이고, 상기 제2측 영상 프레임은 좌안 영상 프레임 및 우안 영상 프레임 중 다른 하나인 것을 특징으로 하는 영상 압축 방법.
  6. 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원 영상을 수신하는 수신부;
    각 영상 프레임을 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리하는 분리부; 및
    상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 어느 하나를 압축하는 압축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 압축부는,
    상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고,
    상기 제1측 영상 I프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 순방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 제2측 영상 P프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 압축부는,
    상기 제1측 영상 프레임을 부호화하여 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임을 생성하고,
    상기 제1측 영상 I프레임 또는 상기 제1측 영상 P프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임을 양방향 예측 부호화하여, 하나 이상의 제2측 영상 B프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    하나의 영상 프레임에서 분리되어 압축된 제1측 영상 프레임과 제2측 영상 프레임을, 다시 하나의 프레임으로 합성하는 합성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 압축된 3차원 영상을 저장 매체에 기록하는 기록부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 저장 매체는, DVD 또는 블루레이 디스크(blu-ray disc)인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 압축 장치.
  12. 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원을 출력하기 위한 3차원 영상 디스플레이 장치에 있어서,
    각 영상 프레임이 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리되고, 상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 적어도 하나가 압축된 영상을 수신하는 수신부;
    상기 압축된 영상을 복호화하는 영상 처리부; 및
    복호화된 영상을 디스플레이하는 영상 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 압축된 영상은,
    상기 제1측 영상 프레임이 부호화되어 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임이 생성되고, 상기 제1측 영상 I프레임을 참조로, 하여 상기 제2측 영상 프레임이 순방향 예측 부호화되어 하나 이상의 제2측 영상 P프레임이 생성되도록 압축된 영상인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 압축된 영상은,
    상기 제1측 영상 프레임이 부호화되어 제1측 영상 I프레임, 제1측 영상 P프레임 또는 제1측 영상 B프레임이 생성되고, 상기 제1측 영상 I프레임 또는 상기 제1측 영상 P프레임을 참조로, 상기 제2측 영상 프레임이 양방향 예측 부호화되어, 하나 이상의 제2측 영상 B프레임이 생성되도록 압축된 영상인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 압축된 영상에 대하여 제1측 영상 프레임을 기초로 제2측 영상 프레임을 복호화하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이 장치.
  16. 복수의 영상 프레임으로 구성되고, 각 영상 프레임에 제1측 영상과 제2측 영상이 포함된 3차원 영상을 송신하는 제1 송신 장치;
    상기 3차원 영상을 수신하여 각 영상 프레임을 제1측 영상에 해당하는 제1측 영상 프레임과 제2측 영상에 해당하는 제2측 영상 프레임으로 분리하고, 상기 제1측 영상 프레임들 중 어느 하나를 참조하여 제2측 영상 프레임들 중 적어도 하나를 부호화하여 생성된 압축된 영상을 송신하는 제2 송신 장치; 및
    상기 제2 송신부로부터 수신한 압축된 3차원 영상을 복호화하여, 3차원 영상을 디스플레이하는 수신 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 수신한 압축 영상에 대하여 제1측 영상 프레임을 기초로 제2측 영상 프레임을 복호화하여, 복호화된 영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 수신 장치는 3차원 영상을 디스플레이하는 3D TV인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 시스템.
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