KR20120026203A - 3ｄ 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 3D 영상 생성방법은 외부로부터 입력되는 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 시차를 소정의 영역 단위로 분석하는 단계; 상기 영역 단위로 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하는 단계; 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에 대해서만 상기 원본 좌안 및 우안 이미지에 가중치 보상을 적용하는 단계; 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에서, 가중치가 적용된 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러 가중치가 적용된 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 단계; 상기 시차가 상기 임계값보다 같거나 작은 영역에서, 상기 가중치가 미 적용된 상기 원본 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러, 가중치가 미 적용된 상기 원본 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 좌안용 라인 데이터와 우안용 라인 데이터를 라인 단위로 교대로 섞어 3D 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

3Ｄ 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치{3D IMAGE PROCESSING METHOD AND 3D IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 3차원 입체영상(이하, '3D 영상')을 구현할 수 있는 3D 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다. 안경방식은 표시패널에 편광 방향이 서로 다른 좌우 시차 영상을 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.

액정셔터 안경방식은 표시소자에 좌안 이미지와 우안 이미지를 프레임 단위로 교대로 표시하고 이 표시 타이밍에 동기하여 액정셔터 안경의 좌우안 셔터를 개폐함으로써 3D 영상을 구현한다. 액정셔터 안경은 좌안 이미지가 표시되는 기수 프레임 기간 동안 그의 좌안 셔터만을 개방하고, 우안 이미지가 표시되는 우수 프레임 기간 동안 그의 우안 셔터만을 개방함으로써 시분할 방식으로 양안 시차를 만들어낸다. 이러한 액정셔터 안경방식은 액정셔터 안경의 데이터 온 타임이 짧아 3D 영상의 휘도가 낮으며, 표시소자와 액정셔터 안경의 동기, 및 온/오프 전환 응답 특성에 따라 3D 크로스토크의 발생이 심하다.

편광 안경방식은 표시패널 위에 부착된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 포함한다. 편광 안경방식은 표시패널에 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 수평라인 단위로 교대로 표시하고 패턴드 리타더를 통해 편광 안경에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 편광 안경방식은 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.

이러한 편광 안경방식에서는 좌/우안 별도의 영상정보를 가지는 소스 데이터가 입력될 때, 이 소스 데이터를 입체영상 표시장치에 부합하도록 라인 바이 라인 타입(line by line type)으로 변환하여 표시패널에 표시함으로써 양안 시차를 만들어 낸다.

라인 바이 라인 타입으로 3D 영상을 생성하는 방법은 도 1과 같이 사람의 좌안에 보여질 좌안 이미지로부터 기수(또는 우수) 라인 정보만 추출하고, 사람의 우안에 보여질 우안 이미지로부터 우수(또는 기수) 라인 정보만 추출한 후, 추출된 좌안 및 우안 이미지들을 라인 단위로 교대로 섞는 것이다. 하지만, 두 개의 이미지로부터 한 개의 이미지를 추출하는 과정에서 원본 이미지의 데이터 손실은 필연적이다. 이러한 다운 샘플링에 의한 데이터 손실은 영상 끊어짐(jagging), 해상도 저하(resolution decline)를 유발하여 3D 영상의 표시품질을 저하시킨다. 일반적으로 도 2a와 같이 모든 이미지를 디스플레이 화면에 표시하면 픽셀 간 경계에 의해 일정 정도의 영상 끊어짐(jagging)이 발생한다. 영상 끊어짐(jagging)은 도 2b와 같이 원본 이미지에서보다 다운 샘플링된 3D 이미지에서 더욱 심하게 느껴진다.

3D 영상을 생성하는 과정에서 발생하는 영상 끊어짐(jagging)을 개선하기 위해, 다운 샘플링시 버려지는 정보를 이용하여 남아 있는 정보에 가중치를 주는 방안을 고려해 볼 수 있다. 이러한 방법을 통하면 사라지는 데이터에 대한 보상이 어느정도 이루어질 수 있다. 하지만, 데이터를 보상하는 과정에서, 영상 끊어짐(jagging)은 완화될 수 있지만 보상된 영상이 원본 영상에 비해 전체적으로 블러링(bluring) 해지는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 블러링을 줄이면서 영상 끊어짐을 완화할 수 있도록 한 3D 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 생성방법은 외부로부터 입력되는 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 시차를 소정의 영역 단위로 분석하는 단계; 상기 영역 단위로 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하는 단계; 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에 대해서만 상기 원본 좌안 및 우안 이미지에 가중치 보상을 적용하는 단계; 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에서, 가중치가 적용된 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러 가중치가 적용된 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 단계; 상기 시차가 상기 임계값보다 같거나 작은 영역에서, 상기 가중치가 미 적용된 상기 원본 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러, 가중치가 미 적용된 상기 원본 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 좌안용 라인 데이터와 우안용 라인 데이터를 라인 단위로 교대로 섞어 3D 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 시차는 상기 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 계조차 도출을 통해 얻어지진다.

상기 가중치 보상은 상기 원본 좌안 및 우안 이미지 각각에 대한 다운 샘플링시 버려지는 라인 정보를 잔류하는 라인 정보에 반영하여 샘플링 데이터를 얻는 과정을 지시한다.

상기 가중치 보상에 의해 적어도 2개 이상의 라인 정보가 상기 샘플링 데이터에 반영된다.

상기 임계값이 높게 설정될수록 상기 가중치 보상이 적용되는 부분이 좁아지고, 상기 임계값이 낮게 설정될수록 상기 가중치 보상이 적용되는 부분이 넓어진다.

본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 화소 어레이가 형성되는 표시패널; 상기 화소 어레이의 기수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제1 편광을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 화소 어레이의 우수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제2 편광을 투과시키는 제2 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 및 소정의 영역 단위로 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 시차를 분석하고, 이 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용하여 라인 바이 라인 타입의 3D 영상 데이터를 생성하되, 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에서만 상기 원본 좌안 및 우안 이미지에 가중치 보상을 실시하는 3D 영상 생성부를 구비하고; 상기 3D 영상 데이터는 상기 화소 어레이의 기수 및 우수 표시라인 중 어느 하나에 대응되는 좌안용 라인 데이터와, 상기 화소 어레이의 기수 및 우수 표시라인 중 나머지 하나에 대응되는 우안용 라인 데이터를 포함한다.

본 발명에 따른 3D 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치는 소정의 영역 단위로 좌안 및 우안 이미지 간 시차를 분석하고, 이 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용하여 3D 영상 데이터를 생성한다. 즉, 3D 영상 데이터 생성시, 시차가 임계값보다 큰 영역에서만 가중치 보상을 실시하고 나머지 영역에 대해서는 가중치 보상을 실시하지 않는다. 그 결과, 본 발명에 따른 3D 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치는 영상 끊어짐(jagging) 및 해상도 저하(resolution decline)를 개선시키면서도 원치 않는 부분의 영상 블러링 정도를 크게 감소시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 편광 안경방식에서 3D 영상을 생성하는 방법을 보여주는 도면.
도 2a는 영상 끊어짐(jagging)이 발생되는 일반적인 원인을 설명하기 위한 도면.
도 2b는 원본 이미지에서보다 다운 샘플링된 3D 이미지에서 영상 끊어짐(jagging)이 심화되는 것을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 생성방법을 보여주는 도면.
도 4는 입력되는 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지를 보여주는 도면.
도 5는 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지를 겹쳤을 때 상대적으로 시차가 큰 부분과 작은 부분을 보여주는 도면.
도 6a 내지 도 6b는 다양한 임계값에 대한 영상 개선 효과를 줄 부분을 흑백으로 나타낸 도면.
도 7은 서브 샘플링에 의한 가중치 보상의 예를 보여주는 도면.
도 8은 가중치 보상에 따른 영상 끊어짐과 블러링 정도를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 생성방법의 적용 전후에 있어 영상 상태를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 3D 영상 생성부를 상세히 보여주는 도면.

이하, 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 생성방법을 보여준다.

도 3을 참조하면, 이 3D 영상 생성방법은 외부로부터 도 4와 같은 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지를 입력받는다. 3D 영상 생성방법은 입력받은 좌안 및 우안 이미지 간 시차(disparity)를 소정의 영역 단위로 분석한다.(S10) 시차(disparity)는 좌안 이미지와 우안 이미지 간 계조차를 도출하여 얻어질 수 있다. 시차(disparity)가 클수록 즉, 계조차가 클수록 좌안 및 우안 이미지 간 정보 차이가 크다. 도 5의 'A1'은 상대적으로 시차(disparity)가 작은 영역에 해당되고, 'A2'는 상대적으로 시차(disparity)가 큰 영역에 해당된다. 원본 좌안 및 우안 이미지를 겹쳤을 때 영상의 테두리 부분에서 시차(disparity)가 상대적으로 크고, 영상의 비 테두리 부분에서 시차(disparity)가 상대적으로 작다. 3D 영상 생성방법은 좌안 및 우안 이미지 간 시차(disparity)를 이용하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용한다.

이를 위해, 3D 영상 생성방법은 영역 단위로 분석된 시차(disparity)를 미리 설정된 임계값(TH)과 비교한다.(S20) 임계값(TH)은 해당 영역에서 좌안 및 우안 이미지의 각 픽셀 정보가 어느 정도 차이에 있어서 유사하다고 판단할지에 대한 기준이 된다. 임계값(TH)은 원본 영상의 주파수 특성 분석 결과에 따라, 또는 원본 영상의 색공간 변환에 의거한 영상 분석 결과에 따라 도 6a 내지 도 6b와 같이 미리 다양한 값으로 설정될 수 있다. 도 6a 내지 도 6b는 임계값(TH)을 기준으로 영상 개선 효과를 줄 부분을 흑백으로 나타낸 것이다. 도 6a 내지 도 6b에서, 흑색 부분은 분석된 시차(disparity)가 임계값(TH)보다 큰 부분으로 후술할 가중치 보상이 적용되는 부분이고, 백색 부분은 분석된 시차(disparity)가 임계값(TH)보다 작거나 같은 부분으로 후술할 가중치 보상이 미적용되는 부분이다. 도 6a 내지 도 6b에서, 임계값(TH)을 높게 설정할수록 가중치 보상이 적용되는 부분이 넓어지고, 반대로 임계값(TH)을 낮게 설정할수록 가중치 보상이 적용되는 부분이 좁아진다. 한편, 임계값(TH)은 상기 소정의 영역 단위로 다른 값으로 설정될 수도 있다.

3D 영상 생성방법은 S20의 비교 결과 분석된 시차(disparity)가 임계값(TH)보다 크면(S20의 Yes), 해당 영역에서 영상 끊어짐(jagging)이 강하게 나타난다고 판단하여 가중치 보상을 실시한다. 가중치 보상은 3D 영상 생성시 다운 샘플링에 의한 영상 끊어짐(jagging) 및 해상도 저하(resolution decline)를 보상하기 위한 것으로, 다운 샘플링시 버려지는 정보를 남아 있는 정보에 가중치로 반영하는 것이다. 다운 샘플링은 원본 좌안 이미지로부터 기수(또는 우수) 라인 정보만 추출하고, 원본 우안 이미지로부터 우수(또는 기수) 라인 정보만 추출하는 과정을 의미한다. 도 7은 서브 샘플링에 의한 가중치 보상의 예를 보여준다. 도 7을 참조하면, 가중치 보상은 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 각각에서, 다운 샘플링시 버려지는 라인 정보와 남아 있는 라인 정보 간 상관 관계(correlation)를 분석하고, 이웃한 두 라인 또는 이웃한 세 라인의 가중치를 샘플링 데이터에 반영한다. 가중치 보상은 이외에도 본원 출원인에 의해 기출원된 출원번호 제10-2010-0065498호, 출원번호 제10-2010-0020564에서 제시한 방법으로 행해질 수 있다. 이러한 가중치 보상이 이뤄진 상태에서, 3D 영상 생성방법은 상기 소정의 각 영역에서, 가중치가 적용된 좌안 이미지로부터 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)를 추출함과 아울러 가중치가 적용된 우안 이미지로부터 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)를 추출한다.(S30)

3D 영상 생성방법은 S20의 비교 결과 분석된 시차(disparity)가 임계값(TH)보다 같거나 작으면(S20의 No), 해당 영역에서 영상 끊어짐(jagging)이 약하게 나타난다고 판단하여 가중치 보상을 실시하지 않는다. 가중치 보상은 도 8과 같이 영상 끊어짐(jagging)을 완화시키는 효과가 있지만 원본 영상에 비해 보상 영상의 블러링(bluring)을 심화시키는 단점이 있다. 따라서, 3D 영상 생성방법은 영상 끊어짐(jagging)이 약하게 나타나는 부분에 대해서는 상기 소정의 각 영역에서, 가중치가 미 적용된 원본 좌안 이미지로부터 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)를 추출함과 아울러, 가중치가 미 적용된 원본 우안 이미지로부터 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)를 추출한다.(S40)

3D 영상 생성방법은 S30 및 S40에서 추출된 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)와 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)를 라인 단위로 교대로 섞어 정합함으로써 3D 영상 데이터를 생성한다.(S50)

본 출원인은 도 9에 도시된 바와 같이, 전술한 3D 영상 생성방법을 통해 영상 끊어짐(jagging) 및 해상도 저하(resolution decline)가 개선됨을 확인할 수 있었고, 또한 원치 않는 부분의 영상 블러링 정도가 종래 대비 크게 감소됨을 확인할 수 있었다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여준다.

도 10을 참조하면, 입체영상 표시장치는 표시소자(10), 패턴드 리타더(20), 3D 영상 생성부(30), 제어부(40), 패널 구동부(50) 및 편광 안경(60)을 구비한다.

표시소자(10)는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시소자(10)를 액정표시소자를 중심으로 설명한다.

액정표시소자는 표시패널(11)과, 상부 편광필름(Polarizer)(11a)과, 하부 편광필름(11b)을 포함한다.

표시패널(11)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(11)은 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다. 표시패널(11)의 하부 유리기판에는 데이터라인들, 게이트라인들, 박막트랜지스터들(Thin Film Transistors, TFTs), 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(11)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(11)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 상부 및 하부 편광필름(11a, 11b)이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.

표시패널(11)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시소자는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백라이트 유닛(12)이 필요하다. 백라이트 유닛(12)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

패턴드 리타더(20)는 표시패널(11)의 상부 편광필름(11a)에 부착된다. 패턴드 리타더(20)의 기수 라인들에는 제1 리타더가 형성되고, 패턴드 리터더(20)의 우수 라인들에는 제2 리타더가 형성된다. 제1 리타더의 광흡수축과 제2 리타더의 광흡수축은 서로 직교한다. 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더는 화소 어레이의 기수 표시라인과 대향하여, 화소 어레이의 기수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더는 화소 어레이의 우수 표시라인과 대향하여 화소 어레이의 우수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.

3D 영상 생성부(30)는 외부로부터 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지를 포함하는 영상 데이터(DATA)를 입력받고, 이 영상 데이터(DATA)를 화소 어레이에 대응하여 라인 바이 라인 타입의 3D 영상 데이터(DATA')로 변환한다. 라인 바이 라인 타입으로의 변환을 위해, 3D 영상 생성부(30)는 소정의 영역 단위로 좌안 및 우안 이미지 간 시차(disparity)를 분석하고, 이 분석된 시차(disparity)를 미리 설정된 임계값과 비교하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용한다. 3D 영상 생성부(30)는 각 영역에서 시차(disparity)와 임계값 간의 비교 결과에 따라 추출된 데이터를 라인 단위로 교대로 섞어 3D 영상 데이터(DATA')를 생성한다. 3D 영상 생성부(30)에 대해서는 도 11을 참조하여 상세히 후술한다.

제어부(40)는 시스템 보드(미도시)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 패널 구동부(50)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다.

제어부(40)는 3D 영상 생성부(30)로부터 입력되는 라인 바이 라인 타입의 3D 영상 데이터(DATA')를 패널 구동부(50)에 공급한다. 제어부(40)는 입력 프레임 주파수×iHz(i는 2이상의 양의 정수)의 프레임 주파수로 라인 바이 라인 타입의 3D 영상 데이터(DATA')를 패널 구동부(50)에 전송할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.

패널 구동부(50)는 표시패널(11)의 데이터라인들을 구동시키기 위한 데이터 구동부와, 표시패널(11)의 게이트라인들을 구동시키기 위한 게이트 구동부를 포함한다.

데이터 구동부의 소스 드라이브 IC들 각각은 쉬프트 레지스터(Shift register), 래치(Latch), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog convertor, DAC), 출력 버퍼(Output buffer) 등을 포함한다. 데이터 구동부는 제어부(40)의 제어 하에 라인 바이 라인 타입의 3D 영상 데이터(DATA')를 래치한다. 데이터 구동부는 극성제어신호에 응답하여 3D 영상 데이터(DATA')를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동부는 게이트 구동부로부터 출력되는 게이트펄스와 동기되는 데이터전압을 데이터라인들로 출력한다. 데이터 구동부의 소스 드라이브 IC들은 TCP(Tape Carrier Package) 상에 실장되어 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(11)의 하부 유리기판에 접합될 수 있다.

게이트 구동부는 쉬프트 레지스터(Shift register), 멀티플렉서 어레이(Multiplexer array), 레벨 쉬프터(Level shifter) 등을 포함한다. 게이트 구동부는 제어부(40)의 제어 하에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부는 TCP 상에 실장되어 TAB 공정에 의해 표시패널(11)의 하부 유리기판에 접합되거나, 또는 GIP(Gate In Panel) 공정에 의해 화소 어레이와 동시에 하부 유리기판 상에 직접 형성될 수 있다.

편광 안경(60)은 좌안 편광필터(또는 제1 편광필터)를 갖는 좌안(60L)과 우안 편광필터(또는 제2 편광필터)를 갖는 우안(60R)을 구비한다. 좌안 편광필터는 패턴 리타더(20)의 제1 리타더와 동일한 광흡수축을 가지며, 우안 편광필터는 패턴 리타더(20)의 제2 리타더와 동일한 광흡수축을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(60)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(60)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다. 사용자는 편광 안경(60)을 통해 표시소자(10)에 표시된 3D 영상을 감상할 수 있다.

도 11은 3D 영상 생성부(30)를 상세히 보여준다.

도 11을 참조하면, 3D 영상 생성부(30)는 시차 분석부(31), 비교부(32), 데이터 추출부(33) 및 데이터 정합부(34)를 포함한다.

시차 분석부(31)는 외부로부터 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지를 포함하는 사이드 바이 사이드 타입의 영상 데이터(DATA)를 입력받고, 입력받은 좌안 및 우안 이미지 간 시차(disparity)를 소정의 영역 단위로 분석한다.(S10) 시차(disparity)는 좌안 이미지와 우안 이미지 간 계조차 도출을 통해 얻어질 수 있다. 시차(disparity)가 클수록 즉, 계조차가 클수록 좌안 및 우안 이미지 간 정보 차이가 크다. 도 5의 'A1'은 상대적으로 시차(disparity)가 작은 영역에 해당되고, 'A2'는 상대적으로 시차(disparity)가 큰 영역에 해당된다. 원본 좌안 및 우안 이미지를 겹쳤을 때 영상의 테두리 부분에서 시차(disparity)가 상대적으로 크고, 영상의 비 테두리 부분에서 시차(disparity)가 상대적으로 작다.

비교부(32)는 영역 단위로 분석된 시차(disparity)를 미리 설정된 임계값과 비교한다.(S20) 임계값(TH)은 해당 영역에서 좌안 및 우안 이미지의 각 픽셀 정보가 어느 정도 차이에 있어서 유사하다고 판단할지에 대한 기준이 된다. 임계값은 원본 영상의 주파수 특성 분석 결과에 따라, 또는 원본 영상의 색공간 변환에 의거한 영상 분석 결과에 따라 도 6a 내지 도 6b와 같이 미리 다양한 값으로 설정될 수 있다. 도 6a 내지 도 6b는 임계값을 기준으로 영상 개선 효과를 줄 부분을 흑백으로 나타낸 것이다. 도 6a 내지 도 6b에서, 흑색 부분은 분석된 시차(disparity)가 임계값보다 큰 부분으로 후술할 가중치 보상이 적용되는 부분이고, 백색 부분은 분석된 시차(disparity)가 임계값보다 작거나 같은 부분으로 후술할 가중치 보상이 미적용되는 부분이다. 도 6a 내지 도 6b에서, 임계값을 높게 설정할수록 가중치 보상이 적용되는 부분이 넓어지고, 반대로 임계값을 낮게 설정할수록 가중치 보상이 적용되는 부분이 좁아진다. 한편, 임계값은 상기 소정의 영역 단위로 다른 값으로 설정될 수도 있다.

데이터 추출부(33)는 비교부(32)로부터의 비교 결과에 의거하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용한다.

데이터 추출부(33)는 분석된 시차(disparity)가 임계값보다 크면, 해당 영역에서 영상 끊어짐(jagging)이 강하게 나타난다고 판단하여 가중치 보상을 실시한다. 가중치 보상은 3D 영상 생성시 다운 샘플링에 의한 영상 끊어짐(jagging) 및 해상도 저하(resolution decline)를 보상하기 위한 것으로, 다운 샘플링시 버려지는 정보를 남아 있는 정보에 가중치로 반영하는 것이다. 다운 샘플링은 원본 좌안 이미지로부터 기수(또는 우수) 라인 정보만 추출하고, 원본 우안 이미지로부터 우수(또는 기수) 라인 정보만 추출하는 과정을 의미한다. 가중치 보상은 도 7과 같이 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 각각에서, 다운 샘플링시 버려지는 라인 정보와 남아 있는 라인 정보 간 상관 관계(correlation)를 분석하고, 이웃한 두 라인 또는 이웃한 세 라인의 가중치를 샘플링 데이터에 반영한다. 가중치 보상은 이외에도 본원 출원인에 의해 기출원된 출원번호 제10-2010-0065498호, 출원번호 제10-2010-0020564에서 제시한 방법으로 행해질 수 있다. 이러한 가중치 보상이 이뤄진 상태에서, 데이터 추출부(33)는 상기 소정의 각 영역에서, 가중치가 적용된 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)를 추출함과 아울러 가중치가 적용된 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)를 추출한다.

데이터 추출부(33)는 분석된 시차(disparity)가 임계값보다 같거나 작으면(S20의 No), 해당 영역에서 영상 끊어짐(jagging)이 약하게 나타난다고 판단하여 가중치 보상을 실시하지 않는다. 가중치 보상은 도 8과 같이 영상 끊어짐(jagging)을 완화시키는 효과가 있지만 원본 영상에 비해 보상 영상의 블러링(bluring)을 심화시키는 단점이 있다. 따라서, 데이터 추출부(33)는 영상 끊어짐(jagging)이 약하게 나타나는 부분에 대해서는 상기 소정의 각 영역에서, 가중치가 미 적용된 원본 좌안 이미지로부터 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)를 추출함과 아울러, 가중치가 미 적용된 원본 우안 이미지로부터 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)를 추출한다.

데이터 정합부(34)는 데이터 추출부(33)에서 추출된 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)와 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)를 라인 단위로 교대로 섞어 정합함으로써 3D 영상 데이터(DATA')를 생성하여 제어부(40)에 공급한다. 좌안용 기수라인 데이터(또는 우수라인 데이터)는 화소 어레이의 기수 표시라인(또는 우수 표시라인)에 대응되고, 우안용 우수라인 데이터(또는 기수라인 데이터)는 화소 어레이의 우수 표시라인(또는 기수 표시라인)에 대응된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3D 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치는 소정의 영역 단위로 좌안 및 우안 이미지 간 시차를 분석하고, 이 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용하여 3D 영상 데이터를 생성한다. 즉, 3D 영상 데이터 생성시, 시차가 임계값보다 큰 영역에서만 가중치 보상을 실시하고 나머지 영역에 대해서는 가중치 보상을 실시하지 않는다. 그 결과, 본 발명에 따른 3D 영상 생성방법 및 이를 이용한 입체영상 표시장치는 영상 끊어짐(jagging) 및 해상도 저하(resolution decline)를 개선시키면서도 원치 않는 부분의 영상 블러링 정도를 크게 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시소자 20 : 패턴드 리타더
30 : 3D 영상 생성부 31 : 시차 분석부
32 : 비교부 33 : 데이터 추출부
34 : 데이터 정합부 40 : 제어부
50 : 패널 구동부 60 : 편광 안경

Claims (11)

1. 외부로부터 입력되는 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 시차를 소정의 영역 단위로 분석하는 단계;
   상기 영역 단위로 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하는 단계;
   상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에 대해서만 상기 원본 좌안 및 우안 이미지에 가중치 보상을 적용하는 단계;
   상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에서, 가중치가 적용된 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러 가중치가 적용된 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 단계;
   상기 시차가 상기 임계값보다 같거나 작은 영역에서, 상기 가중치가 미 적용된 상기 원본 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러, 가중치가 미 적용된 상기 원본 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 단계; 및
   상기 추출된 좌안용 라인 데이터와 우안용 라인 데이터를 라인 단위로 교대로 섞어 3D 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 영상 생성방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시차는 상기 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 계조차 도출을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 3D 영상 생성방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가중치 보상은 상기 원본 좌안 및 우안 이미지 각각에 대한 다운 샘플링시 버려지는 라인 정보를 잔류하는 라인 정보에 반영하여 샘플링 데이터를 얻는 과정인 것을 특징으로 하는 3D 영상 생성방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가중치 보상에 의해 적어도 2개 이상의 라인 정보가 상기 샘플링 데이터에 반영되는 것을 특징으로 하는 3D 영상 생성방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 임계값이 높게 설정될수록 상기 가중치 보상이 적용되는 부분이 좁아지고, 상기 임계값이 낮게 설정될수록 상기 가중치 보상이 적용되는 부분이 넓어지는 것을 특징으로 하는 3D 영상 생성방법.
6. 화소 어레이가 형성되는 표시패널;
   상기 화소 어레이의 기수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제1 편광을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 화소 어레이의 우수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제2 편광을 투과시키는 제2 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 및
   소정의 영역 단위로 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 시차를 분석하고, 이 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하여 구분 영역에 따라 영상 처리를 차등 적용하여 라인 바이 라인 타입의 3D 영상 데이터를 생성하되, 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에서만 상기 원본 좌안 및 우안 이미지에 가중치 보상을 실시하는 3D 영상 생성부를 구비하고;
   상기 3D 영상 데이터는 상기 화소 어레이의 기수 및 우수 표시라인 중 어느 하나에 대응되는 좌안용 라인 데이터와, 상기 화소 어레이의 기수 및 우수 표시라인 중 나머지 하나에 대응되는 우안용 라인 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 3D 영상 생성부는,
   외부로부터 입력되는 상기 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 시차를 소정의 영역 단위로 분석하는 시차 분석부;
   상기 영역 단위로 분석된 시차를 미리 설정된 임계값과 비교하는 비교부;
   상기 비교 결과에 따라 상기 시차가 상기 임계값보다 큰 영역에서, 가중치가 적용된 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러 가중치가 적용된 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하고, 상기 시차가 상기 임계값보다 같거나 작은 영역에서, 상기 가중치가 미 적용된 상기 원본 좌안 이미지로부터 좌안용 라인 데이터를 추출함과 아울러 가중치가 미 적용된 상기 원본 우안 이미지로부터 우안용 라인 데이터를 추출하는 데이터 추출부; 및
   상기 추출된 좌안용 라인 데이터와 우안용 라인 데이터를 라인 단위로 교대로 섞어 상기 3D 영상 데이터를 생성하는 데이터 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 시차는 상기 원본 좌안 이미지와 원본 우안 이미지 간 계조차 도출을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 가중치 보상은 상기 원본 좌안 및 우안 이미지 각각에 대한 다운 샘플링시 버려지는 라인 정보를 잔류하는 라인 정보에 반영하여 샘플링 데이터를 얻는 과정인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가중치 보상에 의해 적어도 2개 이상의 라인 정보가 상기 샘플링 데이터에 반영되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 임계값이 높게 설정될수록 상기 가중치 보상이 적용되는 부분이 좁아지고, 상기 임계값이 낮게 설정될수록 상기 가중치 보상이 적용되는 부분이 넓어지는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.

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