KR20130020289A - 입체영상 표시장치의 3ｄ 크로스토크 평가방법 및 그의 3ｄ 크로스토크 평가시스템 - Google Patents

입체영상 표시장치의 3ｄ 크로스토크 평가방법 및 그의 3ｄ 크로스토크 평가시스템 Download PDF

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    • H04N2213/00—Details of stereoscopic systems
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Abstract

본 발명에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템은 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호가 표시되는 입체영상 표시장치; 상기 입체영상 표시장치의 표시면 앞에 배치되어, 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정하는 광계측기; 및 상기 광계측기의 휘도 측정 결과에 기초하여 상기 평가 대상 단안 영상과 상기 방해 단안 영상에 대한 계조별 JND 레벨과, 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 산출하는 3D 크로스토크 분석부를 구비한다.

Description

입체영상 표시장치의 3Ｄ 크로스토크 평가방법 및 그의 3Ｄ 크로스토크 평가시스템{METHOD FOR EVALUATING 3D CROSSTALK ON STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND SYSTEM FOR EVALUATING 3D CROSSTALK ON THE SAME}
본 발명은 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법 및 그의 3D 크로스토크 평가시스템에 관한 것이다.
입체영상 표시장치의 화질 평가 항목은 명암비(contrast), 플리커(flicker), 3D 크로스토크(3D crosstalk) 등이 있다. 여기서, 3D 크로스토크는 좌안 영상 데이터가 기입된 픽셀이 우안 영상 데이터가 기입된 픽셀의 영향을 받아 휘도가 왜곡되거나, 그 반대로 우안 영상 데이터가 기입된 픽셀이 좌안 영상 데이터가 기입된 픽셀의 영향을 받아 휘도가 왜곡되는 현상을 의미한다. 최근, 입체영상 표시장치의 크로스토크를 개선하기 위하여, 3D 크로스토크를 정량적으로 평가하는 방법들이 개발되고 있다.
일반적으로 3D 크로스토크는 평가하고자 하는 단안 영상의 휘도가 다른 단안 영상의 휘도에 의해 영향을 받는 정도(휘도의 비)로 측정된다. 여기서, 단안 영상은 좌안 영상 또는 우안 영상이다. 평가하고자 하는 단안 영상은 3D 크로스토크 측정 대상인 단안 영상이고, 평가하고자 하는 단안 영상에 영향을 주는 다른 단안 영상은 측정 대상의 단안 영상의 휘도 표현을 방해하는 단안 영상이다.
기존의 3D 크로스토크 평가방법은 3D 크로스토크의 정의에 입각한 휘도 비를 바탕으로 3D 크로스토크를 측정하였다. 도 1은 3D 크로스토크가 없을 때(a)와 있을 때(b)에 있어, 평가 대상 단안 영상의 표시 휘도를 각각 나타낸다. 도 1에서, "Observed side"는 평가 대상 단안 영상을 의미하고, "Opposite side"는 방해 단안 영상을 의미한다. 도 1에서 알 수 있듯이, 3D 크로스토크가 있을 때(b)의 표시 휘도는 3D 크로스토크가 없을 때(a)의 표시 휘도에 비해 왜곡되어 있다.
3D 크로스토크에 대한 인간의 인지 특성은 고계조보다 저계조에서 더 민감하다. 이는 인간의 눈이 구분할 수 있는 휘도 변화의 폭이 도 2와 같이 고계조에서보다 저계조에서 더 작기 때문이다. 도 2에서, 'Δw2'은 고계조에서 인간의 눈이 구분할 수 있는 휘도 변화의 폭을, 'Δw1'은 저계조에서 인간의 눈이 구분할 수 있는 휘도 변화의 폭을 각각 나타낸다. 이러한 이유로 표시화면에서 3D 크로스토크가 인지적으로 크게 느껴지는 부분은 도 1의 (b)에 동그라미로 표시된 부분 즉, 평가 대상 단안 영상이 저계조(예컨대, 블랙에 가까운 휘도를 발휘하는 계조)로 입력되고, 방해 단안 영상이 고계조(예컨대, 화이트에 가까운 휘도를 발휘하는 계조)로 입력되는 영역이다.
3D 크로스토크의 정의에 입각한 기존의 3D 크로스토크 평가방법으로는 수학식 1로 대표되는 방법 1, 수학식 2로 대표되는 방법 2, 수학식 3으로 대표되는 방법 3이 알려져 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
수학식 1 ~ 3에서, "La , b" 의 "a"는 평가 대상 단안 영상의 계조를, "b"는 방해 단안 영상의 계조를 각각 지시한다.
수학식 1에 의한 방법 1의 경우, 도 3과 같이 3D 크로스토크가 인지적으로 크게 느껴지는 부분(도 3의 동그라미로 표시된 부분)에 대한 3D 크로스토크의 측정값이 오히려 다른 부분들에 대한 3D 크로스토크의 측정값에 비해 낮게 평가되는 문제점이 있다. 마찬가지로 수학식 3에 의한 방법 3의 경우, 도 5와 같이 3D 크로스토크가 인지적으로 크게 느껴지는 부분(도 5의 동그라미로 표시된 부분)에 대한 3D 크로스토크의 측정값이 오히려 다른 부분들에 대한 3D 크로스토크의 측정값에 비해 낮게 평가되는 문제점이 있다. 수학식 2에 의한 방법 2의 경우, 도 4와 같이 3D 크로스토크가 인지적으로 크게 느껴지는 부분(도 4의 동그라미로 표시된 부분)을 인지 특성에 맞게 평가하고는 있으나, 비율로 나타낸 수치가 100%를 초과하는 문제점이 있다. 도 3 내지 도 5에서 공란으로 비워진 부분은 3D 크로스토크가 없는 것으로 평가되는 부분을 지시한다.
이렇게, 기존의 3D 크로스토크 평가방법에서 3D 크로스토크의 수치 값이 시청자가 느끼는 3D 크로스토크의 인지 특성에 부합되지 않는 이유는, 전술했듯이 저계조에서 휘도 변화에 더 민감한 시각적 인지 특성이 고려되지 않고 단순히 3D 크로스토크의 정의에 입각한 휘도 비로만 3D 크로스토크의 수치 값을 산출하였기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 3D 크로스토크의 수치 값을 3D 크로스토크에 대한 시각적 인지 특성에 부합되도록 한 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법 및 그의 3D 크로스토크 평가시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템은 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호가 표시되는 입체영상 표시장치; 상기 입체영상 표시장치의 표시면 앞에 배치되어, 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정하는 광계측기; 및 상기 광계측기의 휘도 측정 결과에 기초하여 상기 평가 대상 단안 영상과 상기 방해 단안 영상에 대한 계조별 JND 레벨과, 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 산출하는 3D 크로스토크 분석부를 구비한다.
상기 평가 대상 단안 영상은 좌안 영상과 우안 영상 중 어느 하나이고, 상기 방해 단안 영상은 상기 좌안 영상과 우안 영상 중 나머지 하나이다.
상기 3D 크로스토크 분석부는 상기 계조별 JND 레벨을 아래의 수식에 대입하여 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 계산한다.
Figure pat00004
상기 수식에서 상기 '3D C/T[JND level]'은 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값을 지시하고, 상기 'JND(ij)'는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호를 i 계조로 입력하고 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 상기 i 계조와 다른 j 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시하며, 상기 'JND(ii)'는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 동일한 i 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시한다.
이 3D 크로스토크 평가시스템은 상기 입체영상 표시장치로부터 입사되는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 상기 광계측기로 선택적으로 투과시키는 입체 안경을 더 구비하고; 상기 입체 안경은 편광 안경 또는 셔터 안경으로 선택된다.
본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법은 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 입체영상 표시장치에 표시하는 단계; 상기 입체영상 표시장치의 표시면 앞에 배치된 광계측기를 이용하여 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정하는 단계; 및 상기 휘도 측정 결과에 기초하여 상기 평가 대상 단안 영상과 상기 방해 단안 영상에 대한 계조별 JND 레벨과, 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법 및 평가시스템은 저계조에서 휘도 변화에 더 민감한 시각적 인지 특성이 고려되도록 JND 레벨을 기반으로 3D 크로스토크 값을 산출하기 때문에, 인간의 인지 특성과 일치하는 모든 계조간의 3D 크로스토크 값을 합리적으로 제시할 수 있다.
도 1은 3D 크로스토크가 없을 때(a)와 있을 때(b)에 있어, 평가 대상 단안 영상의 표시 휘도를 보여주는 도면.
도 2는 저계조 및 고계조에서 인간의 눈이 구분할 수 있는 휘도 변화의 폭을 보여주는 도면.
도 3 내지 도 5는 기존의 3D 크로스토크 평가방법들을 통해 도출되는 3D 크로스토크의 수치 값들을 보여주는 도면들.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면들.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면들.
도 10은 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템을 보여 주는 도면.
도 11은 도 10의 광계측기에서 측정된 계조별 테스트 영상의 휘도값을 나타내는 도면.
도 12는 도 10의 3D 크로스토크 분석부에서 산출된 계조별 JND 레벨을 나타내는 도면.
도 13은 도 10의 3D 크로스토크 분석부에서 계산된 JND 레벨에 의한 계조별 3D 크로스토크 값을 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법을 보여주는 도면.
이하 첨부된 도 6 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법 및 그의 3D 크로스토크 평가시스템은, 좌안 영상과 우안 영상을 공간 분할 또는 시분할하는 방법으로 분리하여 입체영상을 표현하는 모든 입체영상 표시장치에서 3D 크로스토크를 정량적으로 평가할 수 있다.
이하의 실시예에서, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법 및 그의 3D 크로스토크 평가시스템은, 안경 방식의 입체영상 표시장치를 예로 들어 설명되지만 무안경 방식의 입체영상 표시장치에도 큰 변경 없이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 3D 크로스토크 평가 방법 및 그의 3D 크로스토크 평가시스템은 안경 방식의 입체영상 표시장치에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다. 안경 방식의 입체영상 표시장치는 도 6 및 도 7과 같은 편광 안경 방식과, 도 8 및 도 9와 같은 셔터 안경 방식으로 나뉘어진다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100) 상에 부착된 패턴 리타더(120), 편광 안경(200), 표시패널 구동회로(14), 표시패널 제어부(12) 등을 포함한다.
표시패널(100)은 액정표시소자(LCD), 전계 방출 표시소자(FED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 및 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)와 같은 전계발광소자(EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 표시패널로 구현될 수 있다. 표시패널(100)은 데이터전압(또는 데이터전류)이 공급되는 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되고 게이트펄스(또는 스캔펄스)가 순차적으로 공급되는 게이트라인들(또는 스캔라인들), 및 매트릭스 형태로 배치된 픽셀 어레이(102)를 포함한다. 픽셀 어레이(102)의 픽셀들 각각은 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부마다 형성되고, 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터전압을 픽셀의 화소전극에 공급하는 TFT(Thin Film Transistor)를 포함할 수 있다. 표시패널(100)과 패턴 리타더(120) 사이에는 편광판(101)이 배치될 수 있다.
표시패널(100)은 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 공간 분할할 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같이 좌안 영상 데이터(L)는 표시패널(100)의 기수 라인 픽셀들에 표시되고, 우안 영상 데이터(R)는 표시패널(100)의 우수 라인 픽셀들에 표시될 수 있다.
표시패널(100)이 액정표시소자(LCD)로 구현되면, 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치는 백라이트 유닛(110)과, 백라이트 구동회로(16)를 더 포함한다. 백라이트 유닛(110)은 표시패널(100)의 배면과 대향하도록 표시패널(100)의 뒤에 배치된다. 백라이트 유닛(110)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛(110)의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다. 백라이트 구동회로(16)는 표시패널 제어부(12)의 제어 하에 백라이트 유닛(110)의 광원을 점등시키기 위한 구동전력을 발생한다.
표시패널 구동회로(14)는 데이터 구동회로와 게이트 구동회로를 포함한다. 데이터 구동회로는 표시패널 제어부(12)로부터 입력되는 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터를 감마보상전압으로 변환하고, 그 감마보상전압을 데이터전압으로서 표시패널(100)의 데이터라인들에 공급한다. 게이트 구동회로는 표시패널 제어부(12)의 제어 하에 데이터라인들에 공급되는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 표시패널(100)의 게이트라인들에 순차적으로 공급한다. 표시패널 구동회로(14)는 2D 모드에서 표시패널 제어부(12)로부터 입력되는 2D 영상 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(102)에 기입하는 반면, 3D 모드에서 도 7과 같이 표시패널 제어부(12)로부터 입력되는 좌안 영상 데이터를 픽셀 어레이(102)의 기수 라인 픽셀들에 기입하고 우안 영상 데이터를 픽셀 어레이(102)의 우수 라인 픽셀들에 기입한다.
패턴 리타더(120)는 편광판(101)에 접착될 수 있다. 패턴 리타더(120)는 유리기판 상에 패턴 리타더가 형성된 글라스 패턴 리타더(Glass Patterned Retarder, GPR)와, 필름 기판 상에 패턴 리타더가 형성된 필름 패턴 리타더(Film Patterned Retarder, FPR)로 나뉘어진다. 최근에는 글라스 패턴 리타더에 비하여 표시패널의 두께, 무게, 가격 등을 줄일 수 있는 필름 패턴 리타더가 선호되고 있다. 패턴 리타더(120)는 편광판(101)을 경유하여 표시패널(100)로부터 입사되는 빛의 편광 특성을 변조한다. 패턴 리타더(120)는 픽셀 어레이(102)의 기수 라인들과 대향하는 제1 리타더와, 픽셀 어레이(102)의 우수 라인들에 대향하는 제2 리타더를 포함할 수 있다. 제1 리타더와 제2 리타더의 광축은 서로 직교된다. 제1 리타더는 픽셀 어레이(102)의 기수 라인들에 표시된 좌안 영상 데이터(L)의 빛을 제1 편광의 빛으로 통과시킨다. 제2 리타더는 픽셀 어레이(102)의 우수 라인들에 표시된 우안 영상 데이터(R)의 빛을 제2 편광의 빛으로 통과시킨다. 여기서, 제1 및 제2 편광은 서로 다른 광축의 선편광 또는 원편광일 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같이 제1 편광은 좌원편광이고 제2 편광은 우원편광일 수 있다.
편광 안경(200)은 제1 편광만을 통과시키는 좌안 필터와, 제2 편광만을 통과시키는 우안 필터를 포함한다. 패턴 리타더(120)와 편광 안경(200)에 의해 좌안 영상과 우안 영상의 편광이 분리되므로, 사용자는 편광 안경(200)의 좌안 필터를 통해 좌안 영상이 기입되는 픽셀들을 보게 되고, 편광 안경(200)의 우안 필터를 통해 우안 영상이 기입되는 픽셀들을 보게 되어 양안 시차로 입체영상을 감상할 수 있다.
표시패널 제어부(12)는 호스트 시스템(10)으로부터 입력되는 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널 구동회로(14)의 데이터 구동회로에 공급한다. 표시패널 제어부(12)는 호스트 시스템(10)으로부터 입력된 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 표시패널 구동회로(14)의 데이터 구동회로와 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(CDIS)을 발생한다. 표시패널 제어부(12)는 백라이트 유닛(110)의 점등 및 소등 타이밍을 제어하고 백라이트 휘도를 조정하기 위한 부스트/디밍 제어신호(CBL)를 발생할 수 있다.
호스트 시스템(10)은 외부 비디오 소스 기기 예를 들면, 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 등에 접속되어 그 외부 비디오 소스 기기로부터 영상 데이터를 입력받을 수 있다. 호스트 시스템(10)은 스케일러(scaler)를 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터의 영상 데이터를 표시패널(100)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(10)은 사용자 입력장치(18)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 모드 신호(MODE)를 발생하고, 이 모드 신호(MODE)에 따라 표시패널 제어부(12), 표시패널 구동회로(14), 백라이트 구동회로(16)의 동작을 2D 모드와 3D 모드로 제어할 수 있다. 사용자 입력장치(18)는 네비게이션의 키패드, 키보드, 마우스, 온 스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 리모트 콘트롤러(Remote controller), 터치 스크린 등을 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널(100), 셔터 안경(300), 표시패널 구동회로(34), 표시패널 제어부(32) 등을 포함한다.
표시패널(100)은 전술한 바와 같이 액정표시소자(LCD), 전계 방출 표시소자(FED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 및 유기발광다이오드소자(OLED)와 같은 전계발광소자(EL), 전기영동 표시소자(EPD) 등의 표시패널로 구현될 수 있다.
표시패널(100)이 액정표시소자(LCD)로 구현되면, 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치는 백라이트 유닛(110)과, 백라이트 구동회로(36)를 더 포함한다. 백라이트 유닛(110)은 표시패널(100)의 배면과 대향하도록 표시패널(100)의 뒤에 배치된다. 백라이트 유닛(110)은 직하형 백라이트 유닛 또는, 에지형 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 구동회로(36)는 표시패널 제어부(32)의 제어 하에 백라이트 유닛(110)의 광원을 점등시키기 위한 구동전력을 발생한다.
표시패널 구동회로(34)는 데이터 구동회로와 게이트 구동회로(또는 스캔 구동회로)를 포함한다. 데이터 구동회로는 표시패널 제어부(32)로부터 입력되는 2D/3D 디지털 비디오 데이터를 감마보상전압으로 변환하고, 그 감마보상전압을 데이터전압으로서 표시패널(100)의 데이터라인들에 공급한다. 게이트 구동회로는 표시패널 제어부(32)의 제어하에 데이터라인들에 공급되는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 표시패널(100)의 게이트라인들에 순차적으로 공급한다. 표시패널 구동회로(34)는 2D 모드에서 표시패널 제어부(32)로부터 입력되는 2D 영상 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(102)에 기입하는 반면, 3D 모드에서 도 9와 같이 표시패널 제어부(32)로부터 입력되는 좌안 영상 데이터를 제N(N은 자연수) 프레임 기간(Nth FR.) 동안 픽셀 어레이(102)의 픽셀들에 기입한 후에 제N+1 프레임 기간((N+1)th FR.) 동안 우안 영상 데이터를 픽셀 어레이(102)의 픽셀들에 기입한다.
표시패널 제어부(32)는 호스트 시스템(30)으로부터 입력되는 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널 구동회로(34)의 데이터 구동회로에 공급한다. 표시패널 제어부(32)는 호스트 시스템(30)으로부터 입력된 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 표시패널 구동회로(34)의 데이터 구동회로와 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(CDIS)을 발생한다. 또한, 표시패널 제어부(32)는 백라이트 유닛(110)의 점등 및 소등 타이밍을 제어하고 백라이트 휘도를 조정하기 위한 부스트/디밍 제어신호(CBL)를 발생한다.
호스트 시스템(30)은 외부 비디오 소스 기기로부터 입력 영상 데이터를 입력 받을 수 있다. 호스트 시스템(30)은 스케일러를 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터의 영상 데이터를 표시패널(100)에 표시하기에 적합한 해상도의 데이터 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(30)은 사용자 입력장치(38)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 시청자가 선택한 콘텐츠의 영상 데이터를 표시패널 제어부(32)에 전송한다. 또한, 호스트 시스템(30)은 사용자 입력장치(38)를 통해 입력되는 시청자 명령에 응답하여 모드 신호(MODE)를 발생하여 표시패널 제어부(12), 표시패널 구동회로(34), 백라이트 구동회로(36)의 동작을 2D 모드와 3D 모드로 제어할 수 있다.
호스트 시스템(30)은 셔터 안경(300)의 좌안 셔터와 우안 셔터를 개폐하기 위하여, 셔터 제어신호 송신부(40)를 통해 셔터 제어신호를 출력할 수 있다. 셔터 제어신호 송신부(40)는 유/무선 인터페이스를 통해 셔터 제어신호를 셔터 제어신호 수신부에 전송한다. 셔터 제어신호 수신부(42)는 셔터 안경(300)에 내장되거나 별도의 모듈로 제작되어 셔터 안경(300)에 탈부착될 수 있다.
셔터 안경(300)은 전기적으로 개별 제어되어 좌안 셔터와 우안 셔터를 포함한다. 좌안 셔터와 우안 셔터는 광투과율을 조정할 수 있는 복굴절 매질을 포함하여 광을 투과 및 차단시킨다. 복굴절 매질은 액정일 수 있다. 좌안 및 우안 셔터들 각각은 제1 투명기판, 제1 투명기판 상에 형성된 제1 투명전극, 제2 투명기판, 제2 투명기판 상에 형성된 제2 투명전극, 제1 및 제2 투명기판 사이에 협지된 액정층을 포함할 수 있다. 제1 투명전극에는 기준전압이 공급되고 제2 투명전극에는 ON/OFF 전압이 공급된다. 좌안 및 우안 셔터들 각각은 제2 투명전극에 ON 전압이 인가될 때 입사광을 시청자의 눈 쪽으로 투과시키는 반면에, 제2 투명전극에 OFF 전압이 인가될 때 시청자의 눈 쪽으로 투과되는 빛을 차단한다. 호스트 시스템(30)은 도 9와 같이 픽셀 어레이(102)에 좌안 영상 데이터(L)가 표시되는 제N 프레임 기간(Nth FR.) 동안 셔터 안경(300)의 좌안 셔터만을 개방시키고, 픽셀 어레이(102)에 우안 영상 데이터(R)가 표시되는 제N+1 프레임 기간((N+1)th FR.) 동안 서텨 안경(300)의 우안 셔터만을 개방시킨다.
이하의 설명에서 사용되는 주요 용어를 아래와 같이 정의하기로 한다.
'평가 대상 단안 영상'은 3D 크로스토크가 평가될 단안 영상을 의미한다. '평가 대상 픽셀'은 평가 대상 단안 영상이 기입된 픽셀을 의미한다. '방해 단안 영상'은 평가 대상 단안 영상의 휘도에 영향을 주는 다른 단안 영상을 의미한다. '방해 픽셀'은 평가 대상 단안 영상의 휘도에 영향을 주는 다른 단안 영상이 기입되는 픽셀을 의미한다. 방해 픽셀은 평가 대상 픽셀과 이웃하는 픽셀(도 7 참조)일 수 있다. 또한, 방해 픽셀은 평가 대상 픽셀과 시분할된 픽셀(도 9 참조)일 수 있고 이 경우에, 평가 대상 픽셀과 공간적으로 동일한 픽셀일 수 있다.
평가 대상 단안 영상이 좌안 영상이면, 방해 단안 영상은 좌안 영상의 휘도 왜곡을 초래하는 우안 영상이다. 반대로, 평가 대상 단안 영상이 우안 영상이면, 방해 단안 영상은 우안 영상의 휘도 왜곡을 초래하는 좌안 영상이다.
도 10은 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템을 보여 주는 도면이다. 도 11은 도 10의 광계측기(430)에서 측정된 계조별 테스트 영상의 휘도값을 나타낸다. 도 12는 도 10의 3D 크로스토크 분석부(440)에서 산출된 계조별 JND 레벨을 나타낸다. 도 13은 도 10의 3D 크로스토크 분석부(440)에서 계산된 JND 레벨에 의한 계조별 3D 크로스토크 값을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템은 3D 테스트 영상 공급부(410), 입체영상 표시장치(420), 광계측기(430), 3D 크로스토크 분석부(440) 등을 포함한다. 안경 방식의 입체영상 표시장치를 대상으로 할 때, 실제 사용 환경과 유사하게 광계측기(430)의 수광면 앞에는 편광 안경(200)이나 셔터 안경(300)과 같은 입체 안경이 배치된다.
3D 테스트 영상 공급부(410)는 각 계조별 테스트 패턴을 양안 영상(평가 대상 단안 영상과 방해 단안 영상)에 맞게 설정한다. 테스트 패턴의 설정 계조는 도 11 내지 도 13과 같이 'G0', 'G63', 'G127', 'G191', 'G255'등과 같이 이용 목적에 맞게 정해질 수 있다. 물론, 테스트 패턴의 설정 계조는 이용 목적 이외에도, 패널 모델, 패널 해상도 등에 따라 달라질 수 있다. 테스트 패턴은 표시패널의 표시면보다 작은 크기의 박스 형태로 설정되거나, 또는 표시패널의 표시면과 동일 크기로 설정될 수 있다. 3D 테스트 영상 공급부(410)는 설정된 3D 테스트 영상신호를 입체영상 표시장치(420)에 공급한다.
입체영상 표시장치(420)는 3D 테스트 영상 공급부(410)로부터 입력되는 3D 테스트 영상신호를 표시한다. 입체영상 표시장치(420)에 표시되는 3D 테스트 영상신호는 광계측기(430)와 대향하여 박스 형태로 표시되거나 또는 표시면 전체에 표시된다. 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치는 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 라인 단위로 분리하여 표시한다. 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치는 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 시분할하여 표시한다.
입체 안경(200,300)은 광계측기(430)의 수광면 앞에 배치되어 입체영상 표시장치(420)로부터 입사되는 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 선택적으로 투과시킨다.
광계측기(430)는 입체영상 표시장치(420)의 표시면에서 일정 거리만큼 떨어지도록 배치되어 입체 안경(200,300)을 통해 수광되는 빛을 광전 변환하여 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정한다. 광계측기(430)는 도 11과 같이 평가 대상 단안 영상(Observed side)의 테스트 영상신호의 계조와 방해 단안 영상(Opposite side)의 테스트 영상신호의 계조를 바꿔가면서 표시 휘도를 측정한다. 광계측기(430)는 측정된 휘도를 3D 크로스토크 분석부(440)에 공급한다.
3D 크로스토크 분석부(440)는 광계측기(430)에서 계조별로 측정된 휘도를 NEMA-DICOM에 제시된 수학식 4를 이용하여 도 12와 같이 계조별 JND(Just Noticeable Difference) 레벨로 변환한다. JND 레벨이란 HVS(Human Visual System) 관점에서 인간의 눈이 구분할 수 있는 휘도변화를 단계별로 정량화한 것을 지시한다.
Figure pat00005
수학식 4에서, 'JND(L)'은 JND 레벨을, 'L'은 휘도를, 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H' 및 'I'는 인간의 시감 특성을 고려하여 실험을 통해 결정된 상수값을 각각 지시한다.
3D 크로스토크 분석부(440)는 수학식 4를 통해 얻어진 계조별 JND 레벨을 수학식 5에 대입하여 도 13과 같이 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값(3D C/T[JND level])을 계산한다.
Figure pat00006
수학식 5에서, 'JND(ij)'는 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호를 i 계조로 입력하고 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 i 계조와 다른 j 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시한다. 도 12에서 점선으로 표기되지 않은 JND 레벨들이 'JND(ij)'에 해당한다. 예컨대, 'JND(ij)'는 도 12에서 G0(Observed side)-G63(Opposite side) 조합에 의한 17.2와, G0(Observed side)-G127(Opposite side) 조합에 의한 37.5와, G0(Observed side)-G191(Opposite side) 조합에 의한 62.4와, G0(Observed side)-G255(Opposite side) 조합에 의한 90.8 등이다.
그리고, 'JND(ii)'는 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 동일한 i 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시한다. 도 12에서 점선으로 표기된 JND 레벨들이 'JND(ii)'에 해당한다. 예컨대, 'JND(ii)'는 도 12에서 G0(Observed side)-G0(Opposite side) 조합에 의한 9.2와, G63(Observed side)-G63(Opposite side) 조합에 의한 183.0와, G127(Observed side)-G127(Opposite side) 조합에 의한 334.1와, G191(Observed side)-G191(Opposite side) 조합에 의한 447.6과, G255(Observed side)-G255(Opposite side) 조합에 의한 540.4이다.
3D 크로스토크 분석부(440)는 수학식 5와 같이, 3D 크로스토크가 발생된 값을 지시하는 'JND(ij)'와 3D 크로스토크가 발생되지 않는 기준값을 지시하는 'JND(ii)'을 서로 감산하고, 이 감산된 결과의 절대값을 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값으로 계산한다. 예컨대, 도 13에서, G63(Observed side)에 대해 계산되는 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값은 5.2, 5.0, 11.8 및 22.7이다. 이들은 'JND(ij)'에 해당되는 177.8, 188.0, 194.8, 205.7 각각과 'JND(ii)'에 해당되는 183.0 간의 감산 결과값들이다. 한편, 3D 크로스토크 분석부(440)는 'JND(ii)'에 대해서는 3D 크로스토크가 발생되지 않는 것으로 간주한다. 도 13에서 공란으로 비워진 부분은 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값이 실질적으로 0인 부분이다.
3D 크로스토크 분석부(440)는 도 13과 같이 계조간 3D 크로스토크값의 평균을 계산할 수 있다. 계조간 3D 크로스토크에 대한 평균값은 디스플레이의 성능 평가에 대한 일 기준값으로 제공될 수 있다.
계조간 3D 크로스토크 값으로 산출된 정량적인 값들은 입체영상 표시장치에서 3D 크로스토크 보상값을 최적화하는 데 이용될 수 있다. 3D 크로스토크 보상값은 표시패널 제어부(12, 32)에 내장되는 룩업 테이블(Look-up table)에 등재될 수 있다. 룩업 테이블은 3D 입력 영상의 좌안 및 우안 영상데이터를 입력 어드레스로 입력받아 전술한 3D 크로스토크 평가시스템에 의해 미리 설정된 3D 크로스토크 보상값을 출력함으로써 3D 크로스토크를 보상할 수 있다
도 13에서, 동그라미로 표시된 부분은 3D 크로스토크가 인지적으로 크게 느껴지는 부분을 지시한다. 도 13의 결과를 통해 알 수 있듯이, 3D 크로스토크가 인지적으로 크게 느껴지는 부분에 대한 3D 크로스토크의 측정값은 다른 부분들에 대한 3D 크로스토크의 측정값에 비해 높게 평가되고 있으므로, 본 발명에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템은 3D 크로스토크를 인간의 인지 특성에 부합하는 수치로써 합리적으로 평가 가능하다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법을 보여준다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 3D 크로스토크 평가방법은 각 계조별 테스트 패턴을 양안 영상(평가 대상 단안 영상과 방해 단안 영상)에 맞게 설정한 후, 이 테스트 패턴에 따른 3D 테스트 영상신호를 입체영상 표시장치에 표시한다.(S10)
본 발명의 3D 크로스토크 평가방법은 입체영상 표시장치의 표시면 앞에 배치된 광계측기를 이용하여 입체 안경을 투과한 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정한다.(S20)
본 발명의 3D 크로스토크 평가방법은 광계측기에서 계조별로 측정된 휘도를 NEMA-DICOM에 제시된 수학식 4를 이용하여 계조별 JND 레벨로 변환한다.(S30)
본 발명의 3D 크로스토크 평가방법은 수학식 4를 통해 얻어진 계조별 JND 레벨을 수학식 5에 대입하여 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값을 계산한다.(S40)
기존의 3D 크로스토크 평가방법에서는 저계조에서 휘도 변화에 더 민감한 시각적 인지 특성이 고려되지 않고 단순히 3D 크로스토크의 정의에 입각한 휘도 비로만 3D 크로스토크의 수치 값을 산출하였기 때문에, 3D 크로스토크의 수치 값이 시청자가 느끼는 3D 크로스토크의 인지 특성에 부합되지 않았다. 하지만, 본 발명의 3D 크로스토크 평가방법은 저계조에서 휘도 변화에 더 민감한 시각적 인지 특성이 고려되도록 JND 레벨을 기반으로 3D 크로스토크 값을 산출하기 때문에, 인간의 인지 특성과 일치하는 모든 계조간의 3D 크로스토크 값을 합리적으로 제시할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
200 : 편광 안경 300 : 셔터 안경
410 : 3D 테스트 영상 공급부 420 : 입체영상 표시장치
430 : 광계측기 440 : 3D 크로스토크 분석부

Claims (8)

  1. 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호가 표시되는 입체영상 표시장치;
    상기 입체영상 표시장치의 표시면 앞에 배치되어, 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정하는 광계측기; 및
    상기 광계측기의 휘도 측정 결과에 기초하여 상기 평가 대상 단안 영상과 상기 방해 단안 영상에 대한 계조별 JND 레벨과, 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 산출하는 3D 크로스토크 분석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평가 대상 단안 영상은 좌안 영상과 우안 영상 중 어느 하나이고, 상기 방해 단안 영상은 상기 좌안 영상과 우안 영상 중 나머지 하나인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 크로스토크 분석부는 상기 계조별 JND 레벨을 아래의 수식에 대입하여 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 계산하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템.
    Figure pat00007

    상기 수식에서 상기 '3D C/T[JND level]'은 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값을 지시하고, 상기 'JND(ij)'는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호를 i 계조로 입력하고 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 상기 i 계조와 다른 j 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시하며, 상기 'JND(ii)'는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 동일한 i 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시한다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체영상 표시장치로부터 입사되는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 상기 광계측기로 선택적으로 투과시키는 입체 안경을 더 구비하고;
    상기 입체 안경은 편광 안경 또는 셔터 안경으로 선택되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가시스템.
  5. 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 입체영상 표시장치에 표시하는 단계;
    상기 입체영상 표시장치의 표시면 앞에 배치된 광계측기를 이용하여 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호 및 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호 각각의 휘도를 측정하는 단계; 및
    상기 휘도 측정 결과에 기초하여 상기 평가 대상 단안 영상과 상기 방해 단안 영상에 대한 계조별 JND 레벨과, 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평가 대상 단안 영상은 좌안 영상과 우안 영상 중 어느 하나이고, 상기 방해 단안 영상은 상기 좌안 영상과 우안 영상 중 나머지 하나인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 산출하는 단계는, 상기 계조별 JND 레벨을 아래의 수식에 대입하여 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값들을 계산하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법.
    Figure pat00008

    상기 수식에서 상기 '3D C/T[JND level]'은 상기 JND 레벨에 의한 3D 크로스토크 값을 지시하고, 상기 'JND(ij)'는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호를 i 계조로 입력하고 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 상기 i 계조와 다른 j 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시하며, 상기 'JND(ii)'는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 동일한 i 계조로 입력한 상태에서 측정한 휘도에 대한 JND 레벨을 지시한다.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광계측기의 수광면 앞에 배치된 입체 안경을 이용하여 상기 입체영상 표시장치로부터 입사되는 상기 평가 대상 단안 영상의 테스트 영상신호와 상기 방해 단안 영상의 테스트 영상신호를 상기 광계측기로 선택적으로 투과시키는 단계를 더 포함하고;
    상기 입체 안경은 편광 안경 또는 셔터 안경으로 선택되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 3D 크로스토크 평가방법.
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