KR20140114940A - 3d 가상스튜디오시스템 및 3d 가상스튜디오 영상합성방법 - Google Patents

3d 가상스튜디오시스템 및 3d 가상스튜디오 영상합성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 3D 가상스튜디오 영상정보가 저장된 가상스튜디오 3D영상저장부 와; 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영하는 복수의 카메라부와; 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 상기 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하는 이동추적부와; 상기 복수의 카메라부에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 상기 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 형성하는 3D영상형성부와; 상기 3D영상형성부에 의하여 형성된 출연자 3D영상과 상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오시스템을 개시한다.

Description

3D 가상스튜디오시스템 및 3D 가상스튜디오 영상합성방법 {3D virtual studio system, and 3D virtual studio image synthesis method}
본 발명은 3D 가상스튜디오시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촬영된 실사를 미리 제작된 3D 가상스튜디오와 합성하여 3D영상을 형성하는 3D 가상스튜디오시스템 및 3D 가상스튜디오 영상합성방법에 관한 것이다.
3D TV의 보급과 TV 방송사에서 3D TV 방송을 시험 방송함에 따라서 3D 컨텐츠의 수요가 급격히 증가하고 있다.
그런데 3D 컨텐츠를 기존의 방식으로 제작하기 위해서는 스테레오스코픽 카메라를 비롯하여 비디오 저장장치, 그리고 그에 맞는 기술들이 필요하다.
본 발명의 목적은, 촬영된 실사를 미리 제작된 3D 가상스튜디오와 합성하여 3D영상을 형성하는 3D 가상스튜디오시스템 및 3D 가상스튜디오 영상합성방법을 제시함으로써 보다 다양한 3D 영상의 제작이 가능하도록 함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 3D 가상스튜디오 영상정보가 저장된 가상스튜디오 3D영상저장부와; 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영하는 복수의 카메라부와; 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 상기 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하는 이동추적부와; 상기 복수의 카메라부에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 상기 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 형성하는 3D영상형성부와; 상기 3D영상형성부에 의하여 형성된 출연자 3D영상과 상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오시스템을 개시한다.
상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥 및 벽체의 색깔이 단일의 색깔을 가질 수 있다.
상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥면적 및 높이가 일정한 값을 가지며, 상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 상기 세트의 바닥면적 및 높이에 대응할 수 있다.
상기 복수의 카메라부는 한 쌍으로 설치되며, 가상스크린의 폭(Ws)은, 상기 한 쌍의 카메라부의 시야범위에 의하여 정의되고, 제1거리(Lc)는 상기 한 쌍의 카메라부 사이의 거리로 정의되며, 시차는 Lc/Ws 로 정의되고, 시청자의 표준 눈간격(We), 상기 3D영상이 표시되는 스크린의 표준폭(Wr)라 할 때, Lc/Ws의 최대값은 We/Wr인 것이 바람직하다.
상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 시차가 상기 한 쌍의 카메라부의 시차에 매칭된 값을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 복수의 카메라를 이용하여 미리 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영함과 아울러 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 상기 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하여 복수의 카메라부에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 상기 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 획득하는 출연자 3D영상획득단계와; 상기 3D영상획득단계에 의하여 획득된 출연자 3D영상과 미리 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오 영상합성방법을 개시한다.
본 발명에 따른 3D 가상스튜디오시스템 및 3D 가상스튜디오 영상합성방법은, 3D 가상스튜디오 영상을 미리 제작하여 저장하고, 합성될 실사를 촬영 및 3D 영상 렌더링 후, 미리 제작된 3D 가상스튜디오 영상과 합성함으로써 보다 다양한 3D 영상을 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3D 가상스튜디오시스템의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1의 3D 가상스튜디오시스템에서 카메라부와 관련하여 3D영상의 시야를 정의하기 위한 개념도이다.
이하 본 발명에 따른 3D 가상스튜디오시스템 및 3D 가상스튜디오 영상합성방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 3D 가상스튜디오시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 3D 가상스튜디오 영상정보가 저장된 가상스튜디오 3D영상저장부(100)와; 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영하는 복수의 카메라부(210, 220)와; 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하는 이동추적부(230)와; 복수의 카메라부(210, 220)에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 형성하는 3D영상형성부(310)와; 3D영상형성부(310)에 의하여 형성된 출연자 3D영상과 3D영상저장부(100)에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성부(320)를 포함한다.
상기 가상스튜디오 3D영상저장부(100)는, 후술하는 출연자 3D영상과 합성될 3D 가상스튜디오 영상정보가 저장되는 구성으로서 하드디스크, PC 등 3D 가상스튜디오 영상정보가 저장되며 후술하는 최종 3D영상형성부(320)와 데이터 통신이 가능한 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기 3D 가상스튜디오 영상정보는, 3D 실사 이미지 또는 동영상, 3D 그래픽디자인 툴을 이용한 3D 그래픽 이미지 등 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 3D 가상스튜디오 영상정보는, 실시간 3D 영상(동영상)을 형성하기 위하여 3D 모델링 데이터로 이루어지며, 출연자의 촬영 및 세트 내의 이동에 대응하여, 3D 가상스튜디오에 대한 3D영상을 형성하도록 구성될 수 있다.
또한 상기 3D 가상스튜디오 영상정보는, 보다 다양한 가상 스튜디오의 이미지 형성을 위하여 바다, 우주 등의 배경이미지 및 책상, 의자 등의 가상 스튜디오의 소도구이미지를 분리하여 포함할 수 있다.
상기와 같이, 상기 3D 가상스튜디오 영상정보가, 배경이미지 및 소도구이미지를 분리하여 저장하는 경우 후술하는 최종 3D영상형성부(320)에 의한 영상합성시 배경이미지 및 소도구이미지를 조합함으로써 보다 다양한 3D영상을 형상할 수 있게 된다.
상기 카메라부(210, 220)는, 복수개, 예를 들면 두개로 설치되어 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 후술하는 3D 가상스튜디오 영상정보와 크로마키 기법 등을 이용하여 합성할 수 있도록 바닥 및 벽체의 색깔이 단일의 색깔을 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥면적 및 높이가 일정한 값을 가지는 것이 바람직하며, 이때 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 세트의 바닥면적 및 높이에 대응하는 것이 더욱 바람직하다.
구체적으로 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 세트의 바닥면적 및 높이에 따라서 카메라부(210, 220)에 의하여 촬영되는 이미지의 해상도를 고려하여 세트의 바닥면적 및 높이에 대응하는 해상도를 가짐이 바람직하다.
또한 상기 복수의 카메라부(210, 220)는 한 쌍으로 설치됨이 바람직하며, 이때 도 2에 도시된 바와 같이, 가상스크린의 폭(Ws)은, 한 쌍의 카메라부(210, 220)의 시야범위에 의하여 정의되고, 제1거리(Lc)는 한 쌍의 카메라부(210, 220) 사이의 거리로 정의되며, 시차는 Lc/Ws 로 정의되고, 시청자의 표준 눈간격(We), 3D영상이 표시되는 스크린의 표준폭(Wr)라 할 때, Lc/Ws의 최대값은 We/Wr인 것이 더욱 바람직하다.
그리고 상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 시차가 상기 한 쌍의 카메라부(210, 220)의 시차에 매칭된 값을 가지는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 카메라부(210, 220) 및 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보의 시차와 관련하여, 시차는 촬영자가 카메라부(210, 220)와 가상스크린과의 거리 L0의 1/2~100배 사이에 위치되도록 설정됨이 바람직하다.
L0의 1/2보다 작으면 시청자에게 눈의 피로감을 주게 되며, 100배보다 큰 경우에는 3D 시각효과가 거의 없기 때문이다.
상기 이동추적부(230)는, 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하는 구성으로서, 출연자에 의하여 착용된 위치센서, 가시광선 영역을 벗어난 적외선 등을 이용한 격자그리드 등 세트 내에서 출연자의 이동을 추적할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
또한 상기 이동추적부(230)는, 카메라부(210, 220)와 별도로 구성되지 않고 한 쌍의 카메라부(210, 220)에 의하여 촬영된 이미지를 분석하여 그 이동을 추적하여 계산하는 프로그램과 같이 논리적 구성으로 구성될 수 있다.
한편 상기 세트는, 카메라부로서, 출연자의 실사를 촬영하는 카메라부(210, 220)의 위치를 파악하기 위한 장비로서, 카메라부(210, 220)의 위치, 팬(pab), 틸트(tilt) 등을 추적하는 적외석 카메라 등이 설치될 수 있다.
또한 상기 세트는, 출연자의 육성 등 오디오정보를 획득하기 위한 음향장비, 출연자에 대한 조명을 위한 조명장비, 시각적 효과를 높이기 위한 소품 등이 설치될 수 있다.
상기 3D영상형성부(310)는, 복수의 카메라부(210, 220)에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 3D영상형성부(310)는, 3D 랜더링 기법을 구현하는 프로그램 등에 의하여 구성되며 물리적 구성이 아닌 프로그램 등의 논리적 구성이다.
상기 최종 3D영상형성부(320)는, 3D영상형성부(310)에 의하여 형성된 출연자 3D영상과 3D영상저장부(100)에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 최종 3D영상형성부(320)는, 3D영상형성부(310)와 유사한 구성으로서 크로마키 기법 등을 구현하는 프로그램 등에 의하여 구성되며 물리적 구성이 아닌 프로그램 등의 논리적 구성이다.
한편 상기 최종 3D영상형성부(320)에 의하여 형성되는 3D영상은, 3D영상형성부(310)에 의하여 형성된 출연자 3D영상과 3D영상저장부(100)에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 서로 동기화하여 구성되는바, 원활한 3D영상의 형성을 위하여 3D영상저장부(100)에 저장된 3D 가상스튜디오의 time을 지연시킬 필요가 있다.
구체적으로, 먼저 출연자 3D영상은 카메라부(210, 220)에 의하여 촬영되고 동시에 3D영상저장부(100)에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는 세트 내에 출연자의 이동에 대응하여, 3D 가상스튜디오에 대한 3D영상을 형성할 수 있다.
이때 출연자 3D영상은 3D영상형성부(310)에 의하여 형성되는바 출연자 3D영상를 형성하기 위한 처리시간이 필요하므로, 출연자 3D영상 및 가상스튜디오 3D영상의 동기화를 위하여 처리시간만큼 가상스튜디오 3D영상의 시간을 지연시킴이 바람직하다.
한편 상기와 같은 3D 가상스튜디오시스템은, 다음과 같은 구성을 가지는 3D 가상스튜디오 영상합성방법에 의하여 수행될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 3D 가상스튜디오 영상합성방법은, 복수의 카메라를 이용하여 미리 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영함과 아울러 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 상기 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하여 복수의 카메라부에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 상기 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 획득하는 출연자 3D영상획득단계와; 상기 3D영상획득단계에 의하여 획득된 출연자 3D영상과 미리 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성단계를 포함하여 구성될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 3D영상저장부
210, 220 : 카메라부 230 : 이동추적부
310 : 3D영상형성부 320: 최종 3D영상형성부

Claims (10)

  1. 3D 가상스튜디오 영상정보가 저장된 가상스튜디오 3D영상저장부와;
    상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영하는 복수의 카메라부와;
    상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 상기 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하는 이동추적부와;
    상기 복수의 카메라부에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 상기 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 형성하는 3D영상형성부와;
    상기 3D영상형성부에 의하여 형성된 출연자 3D영상과 상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥 및 벽체의 색깔이 단일의 색깔을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥면적 및 높이가 일정한 값을 가지며,
    상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 상기 세트의 바닥면적 및 높이에 대응하는 3D 가상스튜디오시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 카메라부는 한 쌍으로 설치되며,
    가상스크린의 폭(Ws)은, 상기 한 쌍의 카메라부의 시야범위에 의하여 정의되고, 제1거리(Lc)는 상기 한 쌍의 카메라부 사이의 거리로 정의되며, 시차는 Lc/Ws 로 정의되고, 시청자의 표준 눈간격(We), 상기 3D영상이 표시되는 스크린의 표준폭(Wr)라 할 때, Lc/Ws의 최대값은 We/Wr인 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 시차가 상기 한 쌍의 카메라부의 시차에 매칭된 값을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오시스템.
  6. 복수의 카메라를 이용하여 미리 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트에서 출연자를 촬영함과 아울러 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응하여 상기 세트 내에서 출연자의 이동을 추적하여 복수의 카메라부에 의하여 획득된 복수의 영상정보 및 상기 이동추적부에 의하여 추적된 출연자의 이동궤적정보를 이용하여 상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 출연자 3D영상을 획득하는 출연자 3D영상획득단계와;
    상기 3D영상획득단계에 의하여 획득된 출연자 3D영상과 미리 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보를 합성하여 최종 3D영상을 형성하는 최종 3D영상형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오 영상합성방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥 및 벽체의 색깔이 단일의 색깔을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오 영상합성방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 3D 가상스튜디오 영상정보에 대응되는 세트는, 바닥면적 및 높이가 일정한 값을 가지며,
    상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 상기 세트의 바닥면적 및 높이에 대응하는 3D 가상스튜디오 영상합성방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 카메라부는 한 쌍으로 설치되며,
    가상스크린의 폭(Ws)은, 상기 한 쌍의 카메라부의 시야범위에 의하여 정의되고, 제1거리(Lc)는 상기 한 쌍의 카메라부 사이의 거리로 정의되며, 시차는 Lc/Ws 로 정의되고, 시청자의 표준 눈간격(We), 상기 3D영상이 표시되는 스크린의 표준폭(Wr)라 할 때, Lc/Ws의 최대값은 We/Wr인 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오 영상합성방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 3D영상저장부에 저장된 3D 가상스튜디오 영상정보는, 시차가 상기 한 쌍의 카메라의 시차에 매칭된 값을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 가상스튜디오 영상합성방법.
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