KR20190075056A - 반사형 서라운드 디스플레이 시스템 - Google Patents

반사형 서라운드 디스플레이 시스템 Download PDF

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KR20190075056A
KR20190075056A KR1020197009237A KR20197009237A KR20190075056A KR 20190075056 A KR20190075056 A KR 20190075056A KR 1020197009237 A KR1020197009237 A KR 1020197009237A KR 20197009237 A KR20197009237 A KR 20197009237A KR 20190075056 A KR20190075056 A KR 20190075056A
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reflective
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춘 퐁 로
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솔브드 비와이 테크놀로지 컴퍼니., 리미티드
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Abstract

본 발명은 반사형 서라운드 디스플레이 시스템(reflective surround display system)에 관한 것으로서, 소스 이미지를 표시하는 평면 디스플레이 패널(1); 및 평면 디스플레이 패널(1)과 마주보며 소스 이미지를 반사시키는 서라운딩(surrounding) 반사면(2)을 포함한다. 여기에서 서라운딩 반사면(2)을 통해 이미지를 반사시켜 관찰자가 소스 이미지에 대응하는 서라운드 이미지(3)를 볼 수 있도록 하고; 서라운드 이미지(3)는 관찰자에 상대적으로 서라운딩 반사면(2)의 후방에 형성되는 가상 이미지이며, 서라운드 이미지(3)는 임의 스크린 상에 형성되지 않고; 관찰자는 서라운딩 반사면(2)에 의해 포위되어 서라운딩 반사면(2)의 내주면 안쪽에 위치한다. 관찰자에게 360도 또는 360도보다 작은(예를 들어 180도와 270도 등) 파노라마 서라운드 이미지(3)를 제공하며, 서라운드 이미지(3)는 동영상 또는 정지 사진을 포함한다.

Description

반사형 서라운드 디스플레이 시스템
본 발명은 반사형 서라운드 디스플레이 시스템(reflective surround display system)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거울 반전(mirror-reversal) 처리를 거친 어안 이미지(fisheye image)를 소스 이미지로 사용하며 상기 소스 이미지와 서라운딩(surrounding) 반사면 사이의 특정 배치를 이용해 광학 반사로 서라운드 가상 이미지를 형성함으로써 관찰자가 가상현실 체험의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템을 얻도록 하는 것에 관한 것이다.
파노라마 서라운드 디스플레이 시스템은 이상적으로 각종 다양한 장소에 활용될 수 있다. 예를 들어 컴퓨터 시스템의 스크린을 확장해 원거리 통신에 제공함으로써 와이드 스크린 파노라마 영화를 방영하거나 시뮬레이션, 트레이닝, 가상 여행 또는 비디오 게임의 가상현실 등을 구현하는데 사용할 수 있다. 현재 종래 기술에서 응용 가능한 관련 해결방안에는 1) VR HMD(Head Mounted Display)의 가상현실 시스템; 2) 복수개 평면 디스플레이를 갖춘 서라운드 디스플레이 시스템; 3) 복수개 프로젝터를 사용해 방 내벽이나 기타 표면 상에 투영하는 파노라마 투영 시스템; 4) 스크린 곡면형 TV가 포함된다. 방안 1)의 경우, 관찰자는 반드시 눈가리개 유형의 HMD를 착용해야 하며 맨눈으로 직접 가상현실을 체험할 수 없기 때문에 사용자 체험이 우수하지 않다. 방안 2)의 경우, 특정 공급업체의 소프트웨어나 하드웨어를 통해 파노라마 이미지를 분할하고 나아가 복수개 평면 LED 디스플레이 상에 각각 표시해야 한다. 따라서 방안 2)는 종종 많은 평면 디스플레이가 있어야 360도 서라운드 체험 효과를 낼 수 있으며, 실제 방안 2)를 이용하는 구체적인 응용 환경에서 필드 앵글(field angle)이 180도보다 작은 경우가 많다. 방안 3)의 경우, 서라운드 이미지를 투영 스크린이나 벽면 상에 투영하는 것에 의존하기 때문에 특정한 현장 환경(예를 들어 방 내부)이 요구되고 특정한 현장에 프로젝터를 장착 또는 설치해야 한다. 그 외 방안 3)은 종종 소프트웨어와 사전 처리 툴을 사용해 분할 작업을 진행해야 하며 현장 차원(dimension)에 따라 투영하는 이미지 등을 조합해야 하므로 그 응용 범위가 상당히 제한적이고 비용이 비교적 많이 든다. 방안 4)의 경우, 수평 방향의 필드 앵글이 180도보다 훨씬 작을 뿐만 아니라 응용 범위도 제한적이고 비용이 비교적 높은 문제가 있다.
그 외, 어안 렌즈는 단초점(f=6 내지 16mm), 초대형 시야(필드 앵글이 약 180 내지 270도)라는 장점이 있어 가상현실, 시네라마, 원격 화상회의, 파이프라인 검측, 의료 내시경 검사, 로봇 내비게이션 등 영역에서 광범위하게 응용된다. 파노라마 모니터링 분야에서 어안 렌즈는 멀티 렌즈 타입 시스템보다 구조가 치밀하고 부피가 비교적 작으며 쉽게 훼손되지 않고 기술 요구 수준이 낮은 특징 등이 있기 때문에 어안 렌즈를 핵심으로 삼는 파노라마 모니터링 시스템 역시 최근 파노라마 모니터링 연구의 쟁점 중 하나가 되고 있다. 그러나 어안 렌즈로 촬영한 이미지는 약간의 변형이 일어나기 때문에 사람이 관찰할 때 시각적 효과가 떨어지며 이미지 식별 효과도 아주 낮아 어안 렌즈의 실용성이 낮다. 따라서 촬영 예술 분야를 제외하고는 어안 이미지를 모두 사람이 관찰하기 적합하도록 교정하거나 이미지 식별 기술을 채택해 어안 렌즈의 실용성을 확대시켜야만 한다. 어안 이미지 교정은 2D와 3D 교정으로 나뉘는데, 2D 어안 이미지 교정은 어안 이미지의 픽셀 포인트(pixel point)를 교정 이미지에 곧바로 매핑시키며, 3D 어안 이미지 교정은 어안 이미지의 픽셀 포인트를 공간에 투영한 후 다시 교정 모형에 따라 이를 교정 이미지에 매핑시키는 방식이다.
비록 현재 시중에 우수한 어안 렌즈가 적지 않으나 어안 이미지의 교정에는 많은 결함이 존재한다. 어안 교정의 연산량이 비교적 크기 때문에, 많은 소프트웨어 솔루션으로 정확하게 교정할 수 있기는 하나 통상의 프로세서로는 교정 속도가 비교적 느리며 성능이 다소 우수한 프로세스는 비용이 높고 전력 소모가 비교적 크다. 하드웨어 솔루션은 교정이 신속하기는 하나 교정 유연성이 떨어지거나 시스템 구조가 합리적이지 않다. 따라서 소비자들은 시스템 구조가 간단하고 업그레이드가 용이하며 비용이 낮은 어안 이미지 교정 방법을 이용해 가상현실, 원격 화상회의, 파노라마 모니터링 등 각종 용도에 맞는 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템을 구현하고자 한다.
본 발명의 목적은 비용이 합리적이고 구조가 간단하며 광범위하게 응용할 수 있는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템을 제안함으로써 종래 기술의 수많은 문제점을 해결하는 데에 있다. 이하에서는 본 발명의 기술방안을 개괄적으로 설명하며 이는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 기술방안에 따른 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 소스 이미지를 표시하는 평면 디스플레이 패널; 및 상기 평면 디스플레이에 마주 설치되어 상기 소스 이미지를 반사하는 서라운딩 반사면을 포함하고, 여기에서 상기 서라운딩 반사면을 통해 상기 소스 이미지를 반사함으로써 관찰자가 상기 소스 이미지에 대응하는 서라운드 이미지를 관찰할 수 있도록 한다. 바람직하게는 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 서라운드 이미지는 상기 관찰자에 상대적으로 상기 서라운딩 반사면의 후방에 형성되는 가상 이미지이고, 상기 서라운드 이미지는 어떠한 스크린 상에도 형성되지 않는다. 바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 관찰자는 상기 서라운딩 반사면에 의해 포위되어 상기 서라운딩 반사면의 내주면에 위치하고, 상기 관찰자는 카메라 또는 사람 눈일 수 있다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 소스 이미지는 거울 반전 처리를 거친 어안 이미지이고, 상기 어안 이미지는 동영상 또는 정지 사진일 수 있고, 상기 서라운드 이미지는 파노라마 서라운드 이미지이다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 서라운딩 반사면은 모선(generatrix)이 중심축선을 감싸며 회전하여 형성되는 축대칭 형상이고, 상기 서라운딩 반사면의 중심축선은 상기 평면 디스플레이 패널에 수직이며 상기 어안 이미지의 중심을 관통한다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 서라운딩 반사면의 모선은 직선 또는 곡선이다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 곡선은 포물선 또는 호선이다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 서라운딩 반사면의 서라운드 각도는 360도보다 작거나 같고, 상기 소스 이미지의 유효 이미지 영역은 상기 서라운딩 반사면의 서라운드 각도에 대응한다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 상기 서라운드 각도는 360도, 270도, 180도 또는 90도이다.
바람직하게는, 상기 본 발명의 기술방안에서 동축 방식으로 한 층 또는 복수개 층의 상기 서라운딩 반사면을 배치한다. 만약 상기 서라운딩 반사면이 한 층보다 많으면 상기 서라운딩 반사면은 투명 재료로 제작해야 하며, 상기 소스 이미지의 유효 이미지 영역은 2층 이상의 상기 서라운딩 반사면에 일대일 대응한다.
본 발명에서 제안하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템은 그 구조가 간단하고 비용이 합리적이며, 360도 범위 내(예를 들어 180도, 270도 등)의 파노라마식 서라운드 이미지(동적 비디오 또는 정적 사진)를 표시할 수 있고 관찰자에게 실감나는 가상의 체험을 제공해 준다.
본 발명의 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 어안 이미지를 소스 이미지로 사용할 수 있는데, 특히 시중에서 통상적으로 볼 수 있는 360도 카메라 또는 어안 카메라로 촬영한 사진 또는 영상을 사용할 수 있다.
본 발명의 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 소스 이미지를 반사하여 실시간으로 파노라마식 서라운드 이미지를 형성할 수 있으며 소프트웨어로 처리할 필요가 없다. 소스 이미지의 해상도를 불문하고 모두 실시간으로 파노라마식 서라운드 이미지를 형성할 수 있다.
본 발명의 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 맨눈으로 볼 수 있는 편안한 가상현실 체험을 제공할 수 있기 때문에, 관찰자는 통상적인 가상현실용 HMD와 같은 특정한 안경을 쓸 필요가 없어 체험 편이도가 상당히 향상된다.
본 발명의 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 원격 화상회의와 가상현실 등을 포함한 서라운드 디스플레이 시스템을 요구하는 각종 용도에 광범위하게 사용할 수 있다.
본 발명의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템은 각종 다양한 제품과 사이즈에 사용할 수 있다. 예를 들어 파노라마 서라운드 디스플레이를 데스크톱 컴퓨터의 제2 디스플레이로, 텔레프레젠스(tele-presence) 설비 내부의 파노라마 서라운드 디스플레이 장치로, 및 각종 파노라마 서라운드 디스플레이 장치를 사용하는 소형 영화관 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 특징, 기술효과 및 기타 장점은 이하 첨부 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예는 첨부 도면을 통해 더욱 상세하게 설명함으로써 본 발명에 대한 이해를 돕기로 한다. 도면 중의 구성부재는 비율에 따라 제도한 것이 아니다. 이하에서 첨부도면은 예시의 방식을 통해 본 발명을 설명하였다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 단면 구조 배치도로서 원기둥형 파노라마 서라운드 도면을 도시한 것이고;
도 2는 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 서라운딩 반사면의 기하학 구조도로서 서라운딩 반사면의 모선은 직선이고;
도 3은 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 평면도이고;
도 4는 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 평면 디스플레이 패널 상의 어안 이미지의 한 예시이고(소스 이미지 출처: https://theta360.com/en/gallery/videos.html);
도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에서 관찰자가 본 도 4에서 도시하는 어안 이미지에 대응하는 서라운드 이미지의 부분 이미지이고;
도 6은 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 평면 디스플레이 패널 상의 어안 이미지의 또 다른 한 예시이고(소스 이미지 출처: https://www.youtube.com/watch?v=H6SsB3JYqQg);
도 7은 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에서 관찰자가 본 도 6에서 도시하는 어안 이미지에 대응하는 서라운드 이미지의 부분 이미지이고;
도 8은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 서라운딩 반사면의 기하학 구조도로서 서라운딩 반사면의 모선은 곡선이고;
도 9는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 구형 서라운드 효과를 도시하였고;
도 10은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 더욱 큰 수직 필드 앵글을 가지는 구형 서라운드 효과를 도시하였고;
도 11은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 원추형 서라운드 효과를 도시하였고;
도 12는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 도립 원추형 서라운드 효과를 도시하였고;
도 13은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 서라운딩 반사면의 중심 회전축이 평면 디스플레이 패널에 수직으로 배치되지 않은 형상을 도시하였고;
도 14는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 360도가 아닌 서라운딩 반사면을 도시한 것으로서 180도 서라운드의 예시를 도시하였고; 및
도 15는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 180도 서라운딩 반사면의 응용예로서 서라운딩 반사면의 모선이 45도 직선(도립 원추형면)과 곡선(예를 들어 포물선)인 두 가지 구조를 16:9 비디오 전송 포맷에 응용한 예시를 도시한 것이다.
이하에서는, 본 발명의 비교적 바람직한 실시예의 기술 내용, 구조 특징 및 달성하려는 기술 목적과 기술 효과를 도면을 통해 보다 상세히 설명한다. 이하의 본 발명에 대한 상세한 설명에 있어서, "일실시예/변형예" "어느 일실시예/변형예"등으로 언급한 것은 모두 설명하려는 실시예/변형예에 어느 특정한 특징, 구조 또는 특성이 포함될 수 있으나 각 실시예/변형예에 이러한 특정한 특징, 구조 또는 특성이 모두 포함된다는 것을 의미하지는 않는다. 또한 상기 용어가 반드시 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다. 그 외 어느 실시예/변형예를 통해 특정한 특징, 구조 또는 특성을 설명할 때, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 이해하는 범위 내에서 명확하게 설명이 있는지를 불문하고 모두 실시예/변형예가 상기 특징, 구조 또는 특성에 영향을 미칠 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템은 물리적 구조 측면에서 이하 두 개의 부재를 반드시 구비한다.
(i) 평면 디스플레이 패널: 소스 이미지를 표시하는 일측면이 (ii)의 서라운딩 반사면에 마주 설치됨(예를 들어 특정 펌웨어 구조 상에 거치).
(ii) 서라운딩 반사면: 그 내부 반사면이 (i)의 평면 디스플레이 패널에 마주 설치됨(예를 들어 특정 펌웨어 구조 상에 거치).
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 단면 구조 배치도로서 원기둥형 파노라마 서라운드 도면(3)을 도시한 것이다. 도 2는 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 서라운딩 반사면의 기하학 구조도로서 서라운딩 반사면의 모선은 직선이다. 도 3은 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 평면도이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조와 배치를 도시하였으며, 여기에서 평면 디스플레이 패널(1)은 서라운딩 반사면(2)의 일측에 마주하며 소스 이미지인 어안 이미지(12)를 표시하고, 상기 서라운딩 반사면(2)의 형상은 전도된 원뿔대면이고, 그 모선(22)는 중심 회전축(21)에 상대적으로 적당한 경사각(바람직하게는 45도)을 가지며, 도면 중 화살표가 도시하는 바와 같이 소스 이미지를 반사하고 서라운딩 반사면(2)의 외주면에 한 층의 원기둥형인 파노라마 서라운드 이미지(3)를 형성한다. 광학 반사 원리에 따라 관찰자(O)가 보는 상기 파노라마 서라운드 이미지(3)는 가상 이미지이며 어떠한 스크린 상에도 형성되지 않는다는 것을 알 수 있다. 그 외, 본 기술분야의 당업자는 도 2에서 도시하는 바와 같이 직선인 모선이 형성하는 원뿔대면은 서라운딩 반사면으로, 도 8, 9 및 10에서 도시하는 기타 변형예보다 비용이 더욱 낮고 제조가 용이하다는 것을 알 수 있다.
바람직하게는, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 서라운딩 반사면(2)의 중심 회전축(21)과 평면 디스플레이 패널(1)의 법선(11)이 합쳐지고 소스 이미지인 어안 이미지(12)의 중심을 통과한다. 도 3에서 도시하는 바와 같이, 평면 디스플레이 패널(1) 상에 어안 이미지(12)(예를 들어 동영상 또는 정지 사진)가 표시되고 어안 이미지(12)의 중심과 서라운딩 반사면(2)의 중심 회전축이 X 지점에서 합쳐진다.
도 4는 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 평면 디스플레이 패널(1) 상의 어안 이미지(12)의 한 예시이다. 도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에서 관찰자가 본 도 4에서 도시하는 어안 이미지에 대응하는 서라운드 이미지의 부분 이미지이다. 도 4에서 도시하는 어안 이미지는 실제 장면의 부각(depression angle) 위치에서 촬영한 것이며, 도면 중의 원형 점선은 서라운딩 반사면의 외주면에 대응한다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에서 그 서라운딩 반사면은 상기 어안 이미지를 반사하여 360도 파노라마(수평 방향의 시야 연속 유지) 서라운드 이미지를 형성하고, 이러한 상황에서 상기 서라운드 이미지는 원래 현실 장면의 서라운드 파노라마 시야를 재현한다. 관찰자가 본 것과 같은 상기 서라운드 이미지는 서라운딩 반사면의 후면에 위치하며, 사람이 평면 거울을 보는 상황과 같다. 다시 말해 상기 서라운드 이미지는 가상 이미지이며 어떠한 스크린 상에도 형성되지 않는다. 관찰자(예를 들어 맨눈 또는 카메라)는 서라운딩 반사면의 내주면에 위치하는데, 더욱 우수한 감상 효과를 얻기 위해서는 관찰자의 위치가 서라운딩 반사면의 중심축 부근이어야 한다. 도 6은 도 1에서 도시하는 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 평면 디스플레이 패널(1) 상의 어안 이미지(12)의 또 다른 한 예시이고, 도면에서 원형 점선은 서라운딩 반사면의 외주면에 대응한다. 도 7은 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에서 관찰자가 본 도 6에서 도시하는 어안 이미지에 대응하는 서라운드 이미지의 부분 이미지이다.
이하에서는 도면을 통하여 본 발명에 따른 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 각 부재 또는 요소를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
평면 디스플레이 패널(Flat Display Plane)
본 발명의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 적용되는 평면 디스플레이 패널에는
- LED 디스플레이
- 비디오 또는 이미지 프로젝터에서 이미지를 투영시키는 배면 영사막
- 하나의 평면에 두 개 이상의 평면 패널 LED 디스플레이를 조합하여 형성되는 장치; 및
- 광선이 충분한 이미지(예를 들어 공고 램프박스(lampbox))를 생성하는 임의 기타 평면 디스플레이 기구가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
서라운딩 반사면(Surrounding Reflective Surface)
상기 서라운딩 반사면의 기하학적 형상은 하나의 모선이 중심 회전축을 감싸며 회전하여 형성되는 것으로 설명 또는 구성될 수 있다. 도 2에서 도시하는 바와 같이, 상기 모선은 바람직하게는 직선(22)이며 특별히 모선과 중심 회전축 사이의 경사각을 45도로 설정할 수 있다. 즉, 도 1에서 도시하는 바와 같이 관찰자를 둘러싸는 원기둥형 파노라마 서라운드 이미지를 형성한다. 도 8에서 도시하는 바와 같이, 도 2에서 도시하는 모선의 직선을 곡선(22)으로 대체하고 중심 회전축(21)을 감싸며 회전시켜 변형예의 서라운딩 반사면(2)을 형성한다. 도 9 내지 12에서 도시하는 변형예에서 도시하는 바와 같이, 다른 형상의 모선은 다른 형상의 서라운딩 반사면(2)을 만들며, 다른 형상의 서라운딩 반사면(2) 및 서라운딩 반사면(2)과 평면 디스플레이 패널(1) 사이의 다른 배치는 다른 기하학 형상의 서라운드 시야 효과를 만들어낼 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 구형 서라운드 효과를 도시하였다. 도 10은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 더욱 큰 수직 필드 앵글을 가지는 구형 서라운드 효과를 도시하였다. 도 11은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 원추형 서라운드 효과를 도시하였다. 도 12는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 도립 원추형 서라운드 효과를 도시하였다. 다시 말해 도 9에서는 구형 시야의 가상 이미지를 생성하였다. 도 10에서도 마찬가지로 구형 시야의 가상 이미지를 생성하였으나, 수직 방향에 더 큰 필드 앵글을 가지기 때문에 극장과 같은 유형의 응용 장소에 이상적으로 사용할 수 있다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 도 9 내지 12에서 도시하는 다른 서라운드 효과를 나타내는 배치 방식으로 어안 이미지를 생성하는 어안 렌즈 또는 소프트웨어의 구체적인 계수를 선택함으로써 관찰자가 가상 이미지를 볼 때 최적의 시각적 체험을 할 수 있도록 해준다는 것을 알 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 국부적 단면 구조 배치도로서 서라운딩 반사면의 중심축이 평면 디스플레이 패널에 수직으로 배치되지 않은 형상을 도시하였다. 비록 도 13의 변형예에서 도 1에서 도시하는 서라운딩 반사면(2)의 기하학적 형상을 채택하였으나 그 중심 회전축(및 관찰자의 위치)은 평면 디스플레이 패널(1)과 경사각(θ)을 가지며, 관찰자가 경사대에 누웠을 때 상기 경사대에 본 발명의 서라운드 디스플레이 시스템이 탑재되어 관찰자가 파노라마 서라운드 효과를 체험할 수 있도록 해 줄 수 있다. 그러나 서라운딩 반사면(2)의 외주면에 형성되는 파노라마 서라운드 이미지(3)의 기하학적 형상은 대칭 원기둥형도, 원추형도 아니다. 나아가 상기 특수 상황에서 소스 이미지 역시 더 이상 통상적인 어안 이미지가 아니며 상기 경사각도에 따라 조정해야 하는데, 예를 들어 소프트웨어를 통해 조절한 소스 이미지 포맷은 반사형 서라운드 디스플레이 시스템을 통해 서라운드 시야 상에 적절하게 매핑되어 나올 수 있다.
본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 특정 시각 효과(통상적으로 사용하는 상황이 아님)의 경우, 서라운딩 반사면이 고정 모선(얼라인먼트(alignment))이 있는 대칭 형상에 국한되지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 그러나 통상적인 사용 상황에서는 수평 시야를 넘어서는 동일한 360도 파노라마 서라운드 시각 효과를 주기 위하여 고정 모선(곡선 또는 직선)이 있는 대칭 형상을 채택해야 한다.
소스 이미지(Source Image)
본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 대칭하는 기하학 구조의 서라운딩 반사면의 중심 회전축이 평면 디스플레이 패널에 수직일 때, 소스 이미지로 사용하는 어안 이미지는 예를 들어
- 360도 카메라(예를 들어 Ricoh Theta)로 촬영한 비디오 또는 사진;
- 어안 렌즈가 있는 촬영기 또는 사진기로 기록한 비디오 또는 사진;
- 평면 파노라마 이미지를 어안 이미지로 전환하는 컴퓨터 소프트웨어로 생성한 어안 이미지일 수 있다.
설명해야 할 부분은, 본 발명에 따른 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서, 거울 반사 효과를 상쇄시키기 위해 평면 디스플레이 패널 상에 표시되는 어안 이미지는 거울 반전(Mirror-reversal)을 거친 이미지이어야 한다. 이는 이미지 전송 하드웨어 또는 소프트웨어의 이미지 변환 기능을 통해 구현할 수 있다. 예를 들어 LED TV, 데스크톱 컴퓨터 또는 미디어 프로젝터가 있는데, 이들은 평면 디스플레이 패널로 이미지를 표시, 방영 또는 투영하여 서라운딩 반사면의 미러 반사 효과를 상쇄시킨다.
또한, 어안 이미지를 생성하는 360 카메라 또는 소프트웨어는 다른 유형의 어안 렌즈 또는 어안 함수(Function)를 사용할 수 있다. 그러나 비교적 우수한 실제 시각 효과를 제공하기 위해 반사면에 적합한 특정 어안 렌즈 또는 어안 함수를 선택할 수 있다.
서라운드 각도가 360도보다 작음(Less-than-360-degree)
본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 상기 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이를 응용해 서라운드 각도가 360도보다 작은 파노라마 서라운드 디스플레이를 쉽게 구현할 수 있기 때문에 비용이 더욱 효율적인 제품을 제작할 수 있다. 도 14는 본 발명에 따른 변형예의 반사형 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템에 있어서 360도가 아닌 서라운딩 반사면을 도시한 것으로서 180도 서라운드의 예시를 도시하였다. 상기 상황에서 하나의 180도 서라운딩 반사면(2)과 비교적 작은 평면 디스플레이 패널(1)을 사용해 절반의 어안 이미지를 표시하면 된다. 도 14의 실시예는 16:9의 LED 디스플레이를 사용하는 평면 디스플레이 패널(1)에 적합하며, 이는 상당히 비용 효율적인 방식으로 180도 파노라마 서라운드 이미지 시스템을 개인에게 제공해 준다. 종래에 비교적 통상적으로 사용하는 16:9 비디오 전송 포맷에 따른 응용 예시는 도 15에서 도시하는 바와 같이, 거울 반전을 거친 180도(반원) 등거리(선형) 어안 이미지를 표준 전송으로 삼으며(Mirror flipped 180-degree equidistant fisheye image is used for transmission), 전송 매체는 TV 및 인터넷 방송 채널, 블루레이 디스크 또는 기타 디지털 매체를 선택할 수 있다. 도 15에서 도시하는 바와 같이, 파노라마 서라운드 디스플레이 시스템의 서라운딩 반사면(2)의 모선은 45도 직선(도립 원추형면)과 곡선(예를 들어 포물선)의 두 가지 구조를 나열하였으며, 도면에서 기호 a는 평면 디스플레이 패널(1)(예를 들어 16:9의 LED TV)과 모선이 45도 직선인 서라운딩 반사면(2)의 구조를 포함하여 나타내고, 기호 b는 평면 디스플레이 패널(1)(예를 들어 16:9의 LED TV)과 모선이 곡선(예를 들어 포물선)인 서라운딩 반사면(2)의 구조를 포함하여 나타낸다. 서라운딩 반사면(2)의 모선이 45도 직선(도립 원추형면)인 구조는 수신한 등거리 어안 이미지를 직접 사용해 표시하고; 서라운딩 반사면(2)의 모선이 곡선(예를 들어 포물선)인 구조는 어안 이미지 변환을 통해, 예를 들어 외장 컴퓨터나 TV 또는 프로젝터에 내장된 이미지 변환 칩을 통해 상기 곡선 반사면에 적합한 특정 어안 함수 이미지를 생성한다. 이는 제조업체가 비용과 응용 상황에 따라 다른 형상과 크기의 서라운딩 반사면을 만들기 쉽게 해 준다.
다층 서라운딩 반사면(Multiple-layer reflective surface)
본 발명에 따른 변형예에 있어서, 동일 중심 회전축을 감싸며 설치되는 2층 이상의 서라운딩 반사면(서라운딩 각도는 360도보다 작거나 같음)을 사용해 한 층 이상의 파노라마 서라운드 이미지를 생성할 수도 있는데, 서라운딩 반사면의 재료가 PVC와 같이 투명하기만 하면 된다. 상기 상황에서 소스 이미지인 어안 이미지는 상응하게 동일한 원심을 가진 복수개 동심 원형 고리로 구성되는데, 여기에서 각 원형 고리 모양의 어안 이미지는 상응하는 층의 서라운딩 반사면에 의해 반사되어 관찰자로부터 다른 거리 지점에 2층 또는 다층의 가상 이미지를 형성하여 특수한 3D 시각 효과를 만들어낸다. 더 나아간 변형예에 있어서, 도 2와 8을 기반으로 다층 서라운딩 반사면은 여러 차례 회전을 통해 중심축에서 외부를 향해 나선형으로 회전하며 형성될 수도 있다. 당연히 이때 소스 이미지 포맷을 맞춤 제작해 상기 특수 구조의 반사면에 매칭시켜야 한다.
본 발명의 장점 및 다양한 응용
본 발명에 따른 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 평면 디스플레이 패널 또는 소스 이미지의 해상도에 의존하지 않는다. 예를 들어 만약 제품에 LED 패널 디스플레이를 평면 디스플레이 패널로 사용한다면, LED 패널 디스플레이를 교체해 해상도를 업그레이드만 하면 된다. 서라운딩 반사면을 바꾸거나 제품의 기기 케이스 또는 클램핑 부재를 바꿀 필요가 없으며 단지 동일한 사이즈의 LED 패널 디스플레이만 사용하면 된다.
본 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 물리적 반사면의 순수 광학 반사를 이용해 파노라마 서라운드 이미지를 형성하기 때문에 소프트웨어로 분할 및 혼합 처리를 진행할 필요가 없다.
사용자 또는 관찰자는 착용 장치를 사용할 필요가 없기 때문에 시각적 체험이 더욱 편안하다.
본 반사형 서라운드 디스플레이 시스템은 (반사면으로 인한) 눈부심을 방지할 수 있으며, 대부분의 상황에서 관찰자는 거의 눈부심을 느끼지 않기 때문에 더욱 선명한 영상 또는 사진의 파노라마 이미지를 감상할 수 있다.
본 반사형 서라운드 디스플레이 시스템에서 반사면 후면에 형성되는 이미지(가상 이미지)는 관찰자에게 일종의 공간적이고 깊이 있는 느낌을 부여한다.
반사로 인한 부분 편광(Partial Polarization) 현상은 관찰자의 눈을 편안하게 한다.
본 발명은 각종 다양한 제품과 사이즈에 사용할 수 있으며 예를 들어 파노라마 서라운드 디스플레이를 데스크톱 컴퓨터의 제2 디스플레이로, 텔레프레젠스 설비 내부의 파노라마 서라운드 디스플레이 장치로, 및 각종 파노라마 서라운드 디스플레이 장치를 사용하는 소형 영화관 등에 사용될 수 있다. 본 발명은 심지어 휴대폰 스크린 상방의 파노라마 도킹 어댑터로 사용해 소형 촬영기(예를 들어 복강경 촬영기)들을 경유해 관찰하는 마이크로형 파노라마 이미지를 만들 수도 있다.
상기에서 공개한 내용은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 불과하며 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다. 따라서 본 발명출원 특허범위에 의거하여 동등한 변화를 준 경우 이는 본 발명의 보호범위 내에 속한다. 또한 상기의 설명은 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 예를 들어 상기 실시예(및/또는 그 측면)는 서로 조합해 사용할 수 있다. 그 외 본 발명의 시사점에 의거해 많은 변형을 주어 구체적인 상황 또는 재료에 적용하는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 상기 설명을 기반으로 본 발명의 보호범위와 정신 내에서 많은 다른 실시예와 변형된 형태는 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에게 자명한 것이다.

Claims (10)

  1. 소스 이미지를 표시하는 평면 디스플레이 패널; 및 상기 평면 디스플레이에 마주 설치되어 상기 소스 이미지를 반사하는 서라운딩 반사면을 포함하고, 여기에서 상기 서라운딩 반사면을 통해 상기 소스 이미지를 반사함으로써, 관찰자가 상기 소스 이미지에 대응하는 서라운드 이미지를 관찰할 수 있도록 하고; 상기 서라운드 이미지는 상기 관찰자에 상대적으로 상기 서라운딩 반사면의 후방에 형성되는 가상 이미지이고, 상기 서라운드 이미지는 어떠한 스크린 상에도 형성되지 않고; 상기 관찰자는 상기 서라운딩 반사면에 의해 포위되어 상기 서라운딩 반사면의 내주면의 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관찰자는 카메라 또는 사람 눈일 수 있는 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소스 이미지는 어안 이미지이고, 상기 어안 이미지는 동영상 또는 정지 사진이고, 상기 서라운드 이미지는 파노라마 서라운드 이미지인 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소스 이미지는 거울 반전 처리를 거친 어안 이미지인 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서라운딩 반사면은 모선(generatrix)이 중심축선을 감싸며 회전하여 형성되는 축대칭 형상이고, 상기 서라운딩 반사면의 중심축선은 상기 평면 디스플레이 패널에 수직이며 상기 어안 이미지의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서라운딩 반사면의 모선은 직선 또는 곡선인 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 곡선은 포물선 또는 호선인 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서라운딩 반사면의 서라운드 각도는 360도보다 작거나 같고, 상기 소스 이미지의 유효 이미지 영역은 상기 서라운딩 반사면의 서라운드 각도에 대응하는 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 서라운딩 반사면의 서라운드 각도는 360도, 270도, 180도 또는 90도인 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    동축 방식으로 한 층 또는 복수개 층의 상기 서라운딩 반사면을 배치하고, 만약 상기 서라운딩 반사면이 한 층보다 많으면, 상기 서라운딩 반사면은 투명 재료로 제작해야 하며, 상기 소스 이미지의 유효 이미지 영역은 2층 이상의 상기 서라운딩 반사면에 일대일 대응하는 것을 특징으로 하는 반사형 서라운드 디스플레이 시스템.
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