WO2010147281A1 - 시청범위 알림 방법 및 이를 구현하기 위한 텔레비전 수신기 - Google Patents

시청범위 알림 방법 및 이를 구현하기 위한 텔레비전 수신기 Download PDF

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WO2010147281A1
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viewing
ultrasonic
television receiver
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signal
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PCT/KR2010/000120
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최학영
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(주)엘지전자
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    • H04N21/47—End-user applications
    • H04N21/485—End-user interface for client configuration

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly, to a three-dimensional display device.
  • the present invention relates to a user interface method in the three-dimensional display device.
  • each pixel in the image can be individually recognized, so that the image is not soft and natural, and fatigue can be easily felt.
  • This phenomenon can be interpreted in terms of contrast sensitivity function with respect to spatial frequency.
  • the eye has been reported to have the same characteristics as the graph of FIG. 2 (Contrast Sensitivity of the Human Eye and its Effects on Image Quality, Peter GJ Barten, SPIE Press Monograph Vol. PM72, 1999).
  • the human eye distinguishes the pattern best, and when there are more lines, the discriminating power is lowered. This is no longer recognized as a black and white line and feels gray.
  • the spatial frequency is 60 cpd (cycles per degree) or more, the human eye no longer recognizes the image clearly but recognizes it as a soft image. Therefore, in order to feel the image soft and natural and less fatigue, it is preferable that the spatial frequency is 60 cpd.
  • the vertical viewing angle reaches more than 160 degrees
  • the vertical viewing angle is increased by a retardation film for generating polarization for the left and right images. It is only around 10 degrees. If the viewer views the television outside the viewing angle, a problem may occur in which the image is blurry as if the gamma value is very low or becomes black as the gamma value is very high.
  • the present invention has been made to solve the above problems, by providing a guide message inviting viewers to move the position when the viewer is out of the optimal viewing range, thereby inducing the viewer to watch television within the optimal viewing range.
  • the technical problem is to provide a range notification method.
  • Another object of the present invention is to provide a television receiver suitable for implementing the above guidance method.
  • the viewing range guide method of the present invention for achieving the above technical problem can be implemented in a three-dimensional television receiver.
  • the three-dimensional television receiver first determines whether the viewing distance of the user is farther or closer than the predetermined distance and whether the viewing angle is within the predetermined angle range.
  • the 3D television receiver then provides a guidance message to change the viewing position when the viewing distance is farther or closer than the predetermined distance, or when the viewing angle is not within the predetermined angle range.
  • the 3D television receiver in determining the viewing distance and the viewing angle, captures a front scene with a plurality of image sensors, determines the position of the user in the captured image, and then The audiovisual angle is calculated.
  • the position of the user is determined as the position of the glasses for the television receiver worn by the user.
  • the 3D television receiver in determining the viewing distance and the viewing angle, receives a plurality of ultrasonic signals transmitted by the glasses for the television receiver worn by the user using a plurality of ultrasonic receivers. Calculates propagation time differences between the ultrasonic signals received by the ultrasonic receivers. The 3D television receiver then uses the propagation time differences to determine the location of the user and to calculate the viewing distance and the viewing angle.
  • the 3D television receiver in determining the viewing distance and the viewing angle, transmits a source ultrasonic signal and then uses a plurality of ultrasonic receivers to wear glasses for the television receiver.
  • the ultrasonic signal is received and retransmitted.
  • the 3D television calculates a round trip time of each of the received ultrasonic signals, determines the position of the user using the round trip times, and then calculates the viewing distance and the viewing angle.
  • the television receiver of the present invention for achieving the above another technical problem is provided with a signal receiver, a control unit, a message screen generating unit, and a signal combiner.
  • the signal receiver receives the broadcast signal and restores the video signal.
  • the controller determines whether the viewing distance of the user is farther than the predetermined reference distance and the viewing angle is within the predetermined reference angle range.
  • the message screen generating unit generates a guide message providing screen to change the viewing position when the viewing distance is closer than the predetermined distance or the viewing angle is not within the predetermined angle range.
  • the signal combiner combines the guide message providing screen with the video signal.
  • the control unit preferably includes a viewing range determining means for determining the viewing distance and the viewing angle, and a memory for storing the reference distance value and the reference angle value.
  • the television receiver further comprises a plurality of image sensors for photographing the front of the television receiver.
  • the viewing range determining means determines the position of the user based on the images photographed by the plurality of image sensors, and calculates the viewing distance and the viewing angle.
  • the television receiver further comprises a plurality of ultrasonic receivers for receiving the ultrasonic signal transmitted by the viewing glasses.
  • the viewing range determining unit determines the position of the user by using transfer time differences between the ultrasonic signals received by the plurality of ultrasonic receivers, and calculates the viewing distance and the viewing angle.
  • the television receiver further includes an ultrasonic transmitter for transmitting a source ultrasonic signal, and a plurality of ultrasonic receivers for receiving the ultrasonic signal retransmitted by the ultrasonic repeater of the viewing glasses.
  • the viewing range determining unit determines the position of the user using the round trip time of the ultrasonic signals received by the plurality of ultrasonic receivers, and calculates the viewing distance and the viewing angle.
  • the television receiver since the television receiver provides a guide message for recommending the positional movement to the viewer when the viewer is outside the optimum viewing distance and viewing angle, the television receiver can watch the television at the proper viewing distance and within the proper viewing angle. . Accordingly, the viewer can watch the 3D image provided by the 3D television receiver with optimal contrast and brightness, and feel less tired. Since the proper viewing position can be secured based on the guidance message provided by the television receiver, it is possible to prevent immersion and unnecessary tension from occurring while paying attention to the optimal position selection during the television viewing. In particular, the elderly or children with a relatively low cognitive ability, there is an effect that can prevent the decline in vision.
  • FIG. 3 is a block diagram of a television receiver system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an installation position of the image sensors shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of calculating an appropriate viewing distance stored in the television receiver system of FIG. 3;
  • FIG. 6 is a view for explaining an appropriate viewing range applied in the television receiver system of FIG.
  • FIG. 8 is a flow chart showing operation of the television receiver system shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view for explaining a method of determining the position of polarized glasses.
  • FIG. 10 is a block diagram of a television receiver system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the installation position of the ultrasonic receiver shown in FIG.
  • FIG. 12 is a detailed block diagram of the ultrasonic receiver shown in FIG. 10;
  • FIG. 13 is a detailed block diagram of an ultrasonic transmitter provided in the polarizing glasses shown in FIG. 10;
  • FIG. 14 is a flowchart showing operation of the television receiver system shown in FIG. 10;
  • 15 is a diagram for explaining a time delay between received signals
  • FIG. 16 is a block diagram of a television receiver system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a detailed block diagram of the ultrasonic repeater within the polarizing glasses shown in FIG. 16;
  • FIG. 18 is a perspective view showing the installation position of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver shown in FIG.
  • FIG. 19 is a flow chart showing operation of the television receiver system shown in FIG.
  • 20 is a diagram for describing a round trip time of an ultrasonic signal in the television receiver system of FIG. 16.
  • a television receiver system includes a television receiver 100 and polarizing glasses 170.
  • the television receiver 100 receives a 3D broadcast signal received through a terrestrial or cable TV network, and displays a 3D image corresponding to the 3D broadcast signal in a stereoscopic manner.
  • the television receiver 100 synthesizes the left image and the right image in a horizontal direction, that is, interleaving in line units, in formatting the left image and the right image constituting the stereoscopic image pair. Display on the display panel.
  • Polarization filters having different polarization directions by 90 degrees are attached to the display panel of the television receiver 100 to polarize the left and right images in different directions.
  • the polarization glasses 170 have a polarization pattern formed in the same manner as the polarization filter of the display panel, such that only the left image is input to the left eye and only the right image is to the right eye.
  • the signal receiving unit 110 receives a broadcast signal to restore a video signal, and includes a tuner 112, a demodulation and channel decoding unit 114, and a transport demultiplexer 116. And an audio decoding unit 118 and an image decoding unit 120.
  • the tuner 112 selects and outputs a broadcast signal of one channel selected by a user from among a plurality of broadcast signals.
  • the demodulation and channel decoding unit 114 demodulates the broadcast signal from the tuner 112, performs error correction decoding on the demodulated signal, and outputs a transport stream TS.
  • the transport demultiplexer 116 demultiplexes the TS, separates the video PES and the audio PES, and extracts PSI / PSIP information.
  • the packet release unit (not shown) releases the packet for the video PES and the audio PES to restore the video ES and the audio ES.
  • the speech decoding unit 118 decodes the audio ES and outputs an audio bitstream.
  • the audio bitstream is converted into an analog voice signal by a digital-to-analog converter (not shown), amplified by an amplifier (not shown), and then output through the speaker 120.
  • the image decoder 120 extracts a video bit stream by decoding the video ES.
  • the image decoder 120 decodes the video bit stream and outputs a left image signal and a right image signal for implementing a stereoscopic 3D image.
  • the on-screen display (OSD) generator 124 generates an OSD signal for an OSD image to be superimposed on the broadcast image under the control of the system controller 140.
  • the OSD image is composed of a pair of a left image and a right image for stereoscopic 3D display like the broadcast image.
  • the OSD generator 124 may generate an OSD signal for a guide message that recommends to move the viewing position when the viewing distance or viewing angle of the user is not within an appropriate range.
  • the mixer 126 synthesizes the OSD image into the broadcast image.
  • the formatter 128 compares the frame time with respect to the left and right image signals, and formats the left and right images to be displayed on the display unit 120 in pairs. According to the present embodiment, the formatting is performed by interleaving and synthesizing the left and right images constituting the stereoscopic image pair in the horizontal direction.
  • the display unit 130 includes a liquid crystal panel and a panel driving circuit suitable for converting left and right image signals to be displayed on the liquid crystal panel and generating control signals such as various timing control signals and driving signals.
  • two image sensors 132 and 134 are embedded in the front of the frame accommodating the liquid crystal panel. As shown in FIG. 4, the image sensors 132 and 134 are preferably installed near a corner in a diagonal direction from the front of the frame accommodating the liquid crystal panel. The image sensors 132 and 134 photograph the front of the television receiver 100 and provide the captured still image to the controller 140 so that the controller 140 can determine the viewer's position.
  • the PSI / PSIP processor 142 receives PSI / PSIP information from the transport demultiplexer 116, parses it, and stores the PSI / PSIP information in a memory 150 or a register to broadcast based on the stored information. Signal decoding and broadcast reproduction are performed.
  • the position determiner 144 detects the position of the polarizing glasses 170 in the image acquired by the image sensors 132 and 134 and determines the viewing position and the viewing angle of the viewer based on the position of the polarizing glasses 170. do.
  • the guide message generator 146 determines whether the viewing distance or the viewing angle of the user is within an appropriate range, and generates a guide message for inviting to move the viewing position when the viewing distance or the viewing angle is not within the proper range. To the unit 124.
  • the flash memory 152 stores programs and operation setting data necessary for operating the system.
  • the flash memory 152 stores proper viewing distance and appropriate viewing angle data determined based on the size and resolution of the liquid crystal panel.
  • the flash memory 152 stores the shape pattern data of the polarizing glasses 170.
  • the RAM 154 stores temporary data generated during system operation.
  • the appropriate viewing distance and appropriate viewing angle data stored in the flash memory 152 are determined as follows.
  • 'VD' represents a viewing distance
  • 'A' represents a vertical viewing angle of 1 °
  • 'H' represents a screen height corresponding to a vertical viewing angle of 1 °
  • Equation 2 the number of scan lines 'R' within the vertical viewing angle of 1 ° ('A') may be expressed as in Equation 2.
  • Equation 2 is summarized as to the viewing distance 'VD' as follows.
  • the viewing distance VD when the number R of scan lines in the vertical viewing angle of 1 ° (A) is 60 is considered to be the optimum viewing distance for recognizing an image naturally without being too sharp.
  • the optimum viewing distance is 1.87 meters (m).
  • the vertical viewing angle is only about 10 degrees. Therefore, it is preferable that the audio-visual angle of the up-down direction exists in the range of 10 degrees upward and downward as shown in FIG.
  • the 3D crosstalk between the left image and the right image fluctuated nonlinearly as the viewing angle varied. Specifically, as shown in FIG. 7, the present inventors have negligible 3D crosstalk when the viewing angle is within about 10 °, but when the viewing angle exceeds about 10 °, the 3D crosstalk is used to view the 3D image. It was confirmed to grow large enough to affect.
  • the flash memory 152 stores proper viewing distance and appropriate viewing angle data determined based on the size and resolution of the liquid crystal panel.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a viewing range notification process in the television receiver system of FIG. 3.
  • the positioning unit 144 of the system control unit 140 may detect the image sensors 132 and 134.
  • the shape pattern of the polarizing glasses 170 is searched for in the image acquired by the method to determine the position of the polarizing glasses 170 in the image (step 180).
  • the position of the polarizing glasses 170 in the image may be, for example, a pixel block having a predetermined size by using a shape pattern of the polarizing glasses 170 stored in the flash memory 152 and an image obtained by the image sensors 132 and 134. This can be achieved by determining the degree of matching by the correlation coefficient while comparing in units.
  • various methods have been presented in the art, and those skilled in the art can easily implement the detailed description thereof.
  • the positioning unit 144 of the system control unit 140 in the three-dimensional space of the reference point based on the position of the predetermined reference point of the polarizing glasses 170 in the respective images from the image sensors 132, 134.
  • the reference point may be a midpoint between the center of the left eye polarizing lens and the center of the right eye polarizing lens.
  • the position determiner 144 first determines the position of the pixel 190 corresponding to the reference point in the image 132P captured by the first image sensor 132. Similarly, the positioning unit 144 first determines the position of the pixel 194 corresponding to the reference point in the image 134P captured by the second image sensor 134. Next, the positioning unit 144 may form an image on the pixel 132P captured by the first image sensor 132 based on the position of the pixel 190 determined to correspond to the reference point. Calculate the equation of an imaginary straight line 192 describing the location of these fields.
  • the positioning unit 144 may be configured to determine an image 134P of the image 134P captured by the second image sensor 134 based on the position of the pixel 194 determined to correspond to the reference point. The equation of the imaginary straight line 196 describing the position is calculated. Next, the positioning unit 144 determines the intersection of the two straight lines as the position of the coordinates Xg, Yg, Zg of the reference point Pg in the three-dimensional space, that is, the polarized glasses 170. Intersection determination may be made by algebraically solving the equations of the two straight lines 192 and 194, or may be determined numerically, for example, by iteration, in consideration of calculation errors.
  • the positioning unit 144 may view the viewing distance and the audiovisual angle of the viewer using the polarization glasses 170 based on the position data of the polarization glasses 170 calculated in operation 182. Calculate the degree. Subsequently, the guide message generator 146 determines whether the viewing distance is greater than the optimum viewing distance stored in the flash memory 152 and the viewing angle is within an appropriate angle range stored in the flash memory 152 (first Step 186). If it is determined in step 186 that the viewing distance and viewing angle are within an appropriate range, the process of FIG. 8 ends.
  • the guide message generator 146 when it is determined that the viewing distance or the viewing angle is not within the proper range, the guide message generator 146 generates a guide message for recommending moving the viewing position and provides the guide message to the OSD generator 124 to provide the guide message. To display the OSD.
  • a guide message "Go back a little for an optimal 3D effect" may be displayed.
  • a guide message may be displayed, "Move further down (top) for the optimal 3D effect.”
  • the television receiver system shown in FIG. 10 includes a television receiver 200 and polarizing glasses 270.
  • the television receiver 200 receives a 3D broadcast signal received through a terrestrial or cable TV network, and displays a 3D image corresponding to the 3D broadcast signal in a stereoscopic manner.
  • Polarization filters having different polarization directions by 90 degrees are attached to the display panel of the television receiver 200 to polarize the left and right images in different directions.
  • the polarizing glasses 270 have a polarization pattern formed in the same manner as the polarization filter of the display panel, so that only the left image is input to the left eye and only the right image is to the right eye.
  • the television receiver 200 has four ultrasonic receivers 232 to 238. do.
  • the first to fourth ultrasonic receivers 232 to 238 are installed near four corners in front of the frame accommodating the liquid crystal panel.
  • the first to fourth ultrasonic receivers 232 to 238 receive ultrasonic signals transmitted by the polarizing glasses 270.
  • the ultrasonic receivers 232 ⁇ 238 restore the pulse strings included in the received ultrasonic signals to the controller 240 so that the controller 240 may determine the position of the polarizing glasses 270 by the pulse strings. Do it.
  • the ultrasonic receiver includes an ultrasonic sensor 260, a bandpass filter 260, an amplifier 264, and a comparator 266.
  • the ultrasonic sensor 260 converts the ultrasonic signal into an electrical reception signal.
  • the bandpass filter 260 bandpass filters the electrical received signal, and the amplifier 264 amplifies the filtered signal.
  • the comparator 266 compares the amplified signal with a predetermined reference voltage and outputs a pulse train.
  • the ultrasonic transmitter 272 is provided on one side of the polarizing glasses 270.
  • 13 shows one embodiment of an ultrasonic transmitter 272.
  • the ultrasonic transmitter 272 includes a microcontroller 274, an oscillator 276, an amplifier 278, and a transmitter 279.
  • the microcontroller 274 generates pulse trains periodically or aperiodically.
  • the oscillator 276 generates a high frequency signal in accordance with the pulse train from the microcontroller 274.
  • Amplifier 278 amplifies the high frequency signal from oscillator 276.
  • the transmitter 279 converts the amplified signal into an ultrasonic signal.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a viewing range notification process in the television receiver system of FIG. 10.
  • the first to fourth ultrasonic receivers 232 to 238 provided on the front surface of the display unit 130 receive ultrasonic signals transmitted by the ultrasonic transmitter 272 of the polarizing glasses 270 and convert them into electrical pulse trains.
  • Step 280 An example of the pulse train received by the first to fourth ultrasound receivers 232 to 238 is illustrated in FIG. 15.
  • signal 1 represents a signal received by the ultrasonic receiver 232
  • signal 2 represents a signal received by the ultrasonic receiver 234
  • signal 3 represents a signal received by the ultrasonic receiver 236.
  • signal 4 represents the signal received by the ultrasonic receiver 238.
  • the location determiner 244 of the system controller 240 calculates a time delay between the received signals.
  • the time delay is preferably calculated based on the first received signal.
  • the first delay time ⁇ T1 represents the received time difference between the signal 2 and the signal 1
  • the second delay time ⁇ T2 represents the received time difference between the signal 2 and the signal 3, and the third delay time.
  • DELTA T3 represents the received time difference between signal 2 and signal 4.
  • the position determiner 244 subtracts the delay times DELTA T1 and DELTA T2 from the measured delay times DELTA T1, DELTA T2, and DELTA T3 by subtracting the delay time stored in the flash memory 252. , ⁇ T3) is corrected.
  • each distance difference can be calculated as follows.
  • the position determiner 244 calculates a one-way distance difference by dividing the distance differences by two, and determines the position of the polarizing glasses 270 based on the distance difference.
  • the positioning unit 244 calculates the viewing distance and the viewing angle of the viewer using the polarizing glasses 270 based on the position data of the polarizing glasses 270 calculated in operation 284. Subsequently, the guide message generator 146 determines whether the viewing distance is greater than the optimum viewing distance stored in the flash memory 252 and the viewing angle is within an appropriate angle range stored in the flash memory 252 (first). Step 288). If it is determined in step 288 that the viewing distance and the viewing angle are within an appropriate range, the process of FIG. 14 ends.
  • the guide message generator 146 when it is determined that the viewing distance or the viewing angle is not within the proper range, the guide message generator 146 generates a guide message for recommending moving the viewing position and provides the guide message to the OSD generator 124 to provide the guide message.
  • the OSD is displayed (step 290).
  • the television receiver system shown in FIG. 16 includes a television receiver 300 and polarizing glasses 370.
  • the television receiver 300 receives a 3D broadcast signal received through a terrestrial or cable TV network, and displays a 3D image corresponding to the 3D broadcast signal in a stereoscopic manner.
  • Polarization filters having different polarization directions by 90 degrees are attached to the display panel of the television receiver 300 to polarize the left and right images in different directions.
  • the polarization glasses 370 have a polarization pattern formed in the same manner as the polarization filter of the display panel, such that only the left image is input to the left eye and only the right image is to the right eye.
  • the television receiver 300 includes an ultrasonic transmitter 332 and three ultrasonic receivers 334 to 338. As shown in FIG. 17, in the preferred embodiment, the ultrasonic transmitter 332 and the three ultrasonic receivers 334 to 338 are installed near four corners of the front of the frame housing the liquid crystal panel.
  • the ultrasonic transmitter 332 transmits an ultrasonic signal
  • the first to third ultrasonic receivers 334 to 338 are transmitted by the ultrasonic transmitter 332 to receive the ultrasonic signal relayed by the polarizing glasses 370.
  • the ultrasonic receivers 334 to 338 restore the pulse strings included in the received ultrasonic signals to the controller 340 so that the controller 340 may determine the position of the polarizing glasses 370 by the pulse strings. Do it.
  • the ultrasonic transmitter 332 may be configured similarly to that shown in FIG. 13, and each of the ultrasonic receivers 334 to 338 may be configured similarly to that shown in FIG. 12.
  • the ultrasonic repeater 372 is provided on one side of the polarizing glasses 370.
  • 18 shows one embodiment of an ultrasonic repeater 372.
  • the ultrasonic repeater includes a receiving sensor 374, an amplifier 376, and a transmitter 378.
  • the reception sensor 374 receives an ultrasonic signal and converts the ultrasonic signal into an electrical reception signal.
  • the amplifier 376 amplifies the electrical reception signal, and the transmitter 378 converts the amplified signal back into an ultrasonic signal and transmits it to the television receiver 300.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a viewing range notification process in the television receiver system of FIG. 16.
  • the position determiner 344 of the system controller 340 periodically or non-periodically transmits an ultrasonic signal to the front through the ultrasonic transmitter 332 (operation 380).
  • the transmitted ultrasonic signal is received by the ultrasonic repeater 372 of the polarizing glasses 370 and then retransmitted to the television receiver 300.
  • the first to third ultrasonic receivers 334 to 338 provided on the front of the display unit 130 of the television receiver 300 receive the ultrasonic signal retransmitted by the ultrasonic repeater 372 of the polarizing glasses 370, In step 382, the signal is converted into a regular pulse train.
  • the positioning unit 344 of the system controller 340 calculates a round trip time from the ultrasonic transmission time to the arrival time for each received signal. As shown in FIG. 20, the round trip time is calculated as the difference between the time at which the ultrasonic receivers 334 to 338 received the signal from the time at which the signal was transmitted by the ultrasonic transmitter 332.
  • the positioning unit 344 calculates delay times in the receiver 300 and the polarizing glasses 370 stored in the flash memory 352 at the calculated round trip times ⁇ T 4, ⁇ T 5, and ⁇ T 6. By subtracting, the round trip times DELTA T4, DELTA T5, DELTA T6 are corrected.
  • the positioning unit 344 calculates the one-way transmission time by dividing the corrected round trip time ⁇ T4 ', ⁇ T5', and ⁇ T6 'data by two, and polarizing glasses 370 from the respective ultrasonic receivers 334, 336, and 338. After calculating the distance to), the position of the polarizing glasses 270 is determined.
  • the positioning unit 344 calculates the viewing distance and the viewing angle of the viewer using the polarizing glasses 370 based on the position data of the polarizing glasses 370 calculated in operation 284. Subsequently, the guide message generator 146 determines whether the viewing distance is greater than the optimum viewing distance stored in the flash memory 352 and the viewing angle is within an appropriate angle range stored in the flash memory 352 (first Step 390). If it is determined in step 390 that the viewing distance and the viewing angle are within an appropriate range, the process of FIG. 19 ends.
  • the guide message generator 146 when it is determined that the viewing distance or the viewing angle is not within the proper range, the guide message generator 146 generates a guide message for recommending moving the viewing position and provides the guide message to the OSD generator 124 to provide the guide message. Display the OSD (Step 392).
  • the present invention can be applied to a polarized glasses type 3D television receiver system.
  • the present invention is not limited thereto, and may be applied to other stereoscopic 3D television receiver systems.
  • the present invention is generally applicable to stereoscopic 3D display systems.

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Abstract

시청자가 최적의 시청범위를 벗어나 있는 경우에 시청자에게 위치 이동을 권유하는 안내 메시지를 제공함으로써, 시청자가 최적의 시청범위 내에서 텔레비전을 시청하도록 유도하는 시청범위 알림 방법과, 이와 같은 안내 방법을 구현하기에 적합한 텔레비전 수신기. 본 발명의 시청범위 안내 방법은 3차원 텔레비전 수신기에서 구현될 수 있다. 3차원 텔레비전 수신기는 먼저 사용자의 시청거리가 소정의 거리보다 멀고 시청각도가 소정의 각도 범위 내에 있는지 판단한다. 그 다음, 3차원 텔레비전 수신기는 상기 시청거리가 상기 소정의 거리보다 가깝거나 상기 시청각도가 상기 소정의 각도 범위 내에 있지 않은 경우, 시청 위치를 변경하도록 안내 메시지를 제공한다.

Description

시청범위 알림 방법 및 이를 구현하기 위한 텔레비전 수신기
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 3차원 디스플레이 장치에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 상기 3차원 디스플레이 장치에서의 유저 인터페이스 방법에 관한 것이다.
화면이 클수록 시청자의 화각을 더 많이 채울 수 있고 영상물이 눈에 가득 차게 되어, 사용자가 높은 현장감을 느끼면서 몰입할 수 있기 때문에, 대형 디스플레이 장치에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 수요의 증가와 함께 디스플레이 장치 제조기술의 향상됨에 힘입어, 대형 평면 디스플레이 장치의 보급이 빠른 속도로 증가하고 있다.
주어진 텔레비전 수신기에 있어서, 화각을 가급적 더 많이 채워서 최상의 몰입도를 얻기 위해서는 시청자가 텔레비전에 가깝게 접근하여야 하지만, 지나치게 가까운 시청거리는 사람 눈의 인지 특성 측면에서 볼 때 바람직하지 않다. 즉, 시청자가 텔레비전에 지나치게 가깝게 접근하게 되면, 영상 내의 각 화소를 개별적으로 인식할 수 있게 되고, 이에 따라 영상이 부드럽고 자연스럽게 느껴지지 않게 되며 쉽게 피로감을 느낄 수 있게 된다.
이러한 현상은 공간주파수(Spatial Frequency)에 대한 콘트라스트 민감도 함수(Contrast Sensitivity Function)의 관점에서 해석될 수 있다. 예컨대 도 1과 같은 흑색선(stripes) 패턴에 대하여, 1 도(1°)의 시야 내에서의 흑색선의 밀도를 달리하면서 사람의 눈이 이 흑색선을 구분해내는지를 파악한 실험에 따르면, 사람의 눈은 도 2의 그래프와 같은 특성을 가지는 것으로 보고된 바 있다(Contrast Sensitivity of the Human Eye and its Effects on Image Quality, Peter G.J. Barten, SPIE Press Monograph Vol. PM72, 1999). 즉, 1 도의 시야 안에 약 8 개의 흑색선이 반복되는 경우에 사람의 눈은 패턴을 가장 잘 구분하고, 그 이상으로 선이 많아지면 구분력이 저하되며, 선이 약 60개에 이르면 인간의 눈이 이를 더 이상 흑백의 선으로 인식하지 못하고 회색으로 느끼게 된다. 이 설험 결과에 따르면, 공간주파수가 60 cpd(cycles per degree) 이상인 경우, 인간의 눈은 영상을 더 이상 선명하게 인식하지 못하고 부드러운 영상으로 인식하게 된다. 따라서, 영상을 부드럽고 자연스럽게 느끼고 피로감을 덜 느낄 수 있도록 하기 위해서는, 공간 주파수가 60 cpd인 것이 바람직하다.
그러므로, 시청자는 화각 확대와 부드러운 영상인식이라는 상반된 기준을 적절하게 모두 충족시킬 수 있는 적정 거리에서 텔레비전을 시청하는 것이 바람직하다. 특히 스테레오스코픽 3차원 텔레비전의 경우에 있어서는, 최적의 3D 효과를 느끼려면 적정 거리에서의 시청 필요성이 더욱 커진다고 할 수 있다.
편광안경을 사용하는 3D 텔레비전 수신기에 있어서는, 화면으로부터의 거리뿐만 아니라, 상하방향의 시청각도도 중요한 요소가 된다. 예를 들어, 2D LCD 텔레비전의 경우에는 상하 시야각이 160 도 이상에 이르고 있는 반면, 편광안경 방식 3D LCD 텔레비전의 경우 좌우 영상에 대하여 편광을 발생하기 위한 위상지연 필름(retardation film)으로 말미암아 상하 시야각이 10도 전후에 불과하다. 만약 시청자가 시야각을 벗어나 텔레비전을 시청하는 경우에는, 감마 값이 매우 낮은 것처럼 영상이 허옇게 흐려지거나 감마 값이 매우 높은 것처럼 시커멓게 되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 3D 텔레비전 수신기가 제공하는 3D 영상을 최적의 콘트라스트와 밝기로 그리고 피곤함을 덜 느끼면서 시청하기 위해서는 적정 시청거리에서 그리고 적정 시야각 내에서 텔레비전을 시청하는 것이 바람직하다. 그런데, 텔레비전 시청 중에는 현재의 시청 위치가 최적의 위치인지를 판단하여 위치를 이동하는 것을 망각하기가 쉽고, 위치 선택을 유념하다보면 몰입도가 떨어지고 불필요한 긴장감이 발생할 수가 있다. 특히, 노인이나 어린이의 경우에는 적정 위치 선택과 이동을 기대하기 어려울 수가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시청자가 최적의 시청범위를 벗어나 있는 경우에 시청자에게 위치 이동을 권유하는 안내 메시지를 제공함으로써, 시청자가 최적의 시청범위 내에서 텔레비전을 시청하도록 유도하는 시청범위 알림 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 안내 방법을 구현하기에 적합한 텔레비전 수신기를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 시청범위 안내 방법은 3차원 텔레비전 수신기에서 구현될 수 있다. 3차원 텔레비전 수신기는 먼저 사용자의 시청거리가 소정의 거리보다 멀리 또는 가까이 있는지와 시청각도가 소정의 각도 범위 내에 있는지 판단한다. 그 다음, 3차원 텔레비전 수신기는 상기 시청거리가 상기 소정의 거리보다 멀거나 가까울 경우, 또는 상기 시청각도가 상기 소정의 각도 범위 내에 있지 않은 경우, 시청 위치를 변경하도록 안내 메시지를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 시청거리와 상기 시청각도가 결정함에 있어서는, 3차원 텔레비전 수신기는 전방 장면을 복수의 이미지 센서로 촬영하고, 촬영된 화상에서 상기 사용자의 위치를 결정한 다음, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하게 된다. 일 실시예에 있어서, 사용자의 위치는 상기 사용자가 착용한 텔레비전 수신기용 안경의 위치로서 결정된다.
변형된 실시예에 있어서는, 상기 시청거리와 상기 시청각도가 결정함에 있어서, 3차원 텔레비전 수신기는 복수의 초음파 수신기들을 사용하여 상기 사용자가 착용한 텔레비전 수신기용 안경이 발신한 초음파 신호를 수신하고, 복수의 초음파 수신기들이 수신한 초음파 신호들 간의 전달시간 차이들을 계산한다. 그 다음, 3차원 텔레비전 수신기는 상기 전달시간 차이들을 이용하여 상기 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하게 된다.
또 다른 변형된 실시예에 있어서는, 상기 시청거리와 상기 시청각도가 결정함에 있어서, 3차원 텔레비전 수신기는 소스 초음파 신호를 발신한 다음, 복수의 초음파 수신기들을 사용하여 상기 사용자가 착용한 텔레비전 수신기용 안경이 상기 초음파 신호를 수신하여 재전송한 초음파 신호를 수신한다. 3차원 텔레비전은 수신된 초음파 신호들 각각의 왕복시간을 계산하고, 상기 왕복시간들을 사용하여 상기 사용자의 위치를 결정한 다음, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하게 된다.
한편, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 텔레비전 수신기는 신호수신부, 제어부, 메시지 화면 생성부, 및 신호 결합부를 구비한다. 신호수신부는 방송신호를 수신하여 영상신호를 복원한다. 제어부는 사용자의 시청거리가 소정의 기준거리보다 멀고 시청각도가 소정의 기준각도 범위 내에 있는지 판단한다. 메시지 화면 생성부는 상기 시청거리가 상기 소정의 거리보다 가깝거나 상기 시청각도가 상기 소정의 각도 범위 내에 있지 않은 경우, 시청 위치를 변경하도록 안내 메시지 제공 화면을 생성한다. 신호 결합부는 상기 영상신호에 상기 안내 메시지 제공 화면을 결합한다.
상기 제어부는 상기 시청거리와 상기 시청각도를 결정하기 위한 시청범위 결정 수단과, 상기 기준거리 값과 상기 기준각도 값을 저장하기 위한 메모리를 구비하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 텔레비전 수신기는 상기 텔레비전 수신기 전방을 촬영하기 위한 복수의 이미지 센서를 더 구비한다. 이러한 경우, 상기 시청범위 결정 수단은 상기 복수의 이미지 센서들에 의하여 촬영된 화상들을 토대로 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 텔레비전 수신기는 시청용 안경이 발신한 초음파 신호를 수신하기 위한 복수의 초음파 수신기를 더 구비한다. 이와 같은 경우, 시청범위 결정 수단은 상기 복수의 초음파 수신기들이 수신한 초음파 신호들 간의 전달시간 차이들을 이용하여 상기 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 텔레비전 수신기는 소스 초음파 신호를 발신하는 초음파 발신기와, 상기 시청용 안경의 초음파 중계기가 재전송한 초음파 신호를 수신하기 위한 복수의 초음파 수신기를 더 구비한다. 이와 같은 경우, 시청범위 결정 수단은 상기 복수의 초음파 수신기들이 수신한 초음파 신호들의 왕복시간을 이용하여 상기 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하게 된다.
본 발명에 따르면, 텔레비전 수신기는 시청자가 최적의 시청거리 및 시야각을 벗어나 있는 경우에 시청자에게 위치 이동을 권유하는 안내 메시지를 제공하기 때문에, 적정 시청거리에서 그리고 적정 시야각 내에서 텔레비전을 시청할 수 있게 된다. 이에 따라, 시청자는 3D 텔레비전 수신기가 제공하는 3D 영상을 최적의 콘트라스트와 밝기로 그리고 피곤함을 덜 느끼면서 시청할 수 있다. 텔레비전 수신기가 제공하는 안내 메시지를 토대로 적정 시청 위치를 확보할 수 있기 때문에, 텔레비전 시청 중에 최적의 위치 선택을 신경쓰느라 몰입도가 떨어지고 불필요한 긴장감이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 인지능력이 상대적으로 낮은 노인이나 어린이의 경우, 시력이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 특징과 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. 도면에서 동일하거나 대응하는 요소에 대해서는 편의상 동일한 참조번호를 사용하고, 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 도면 중,
도 1은 콘트라스트 민감도 함수를 실험하기 위한 샘플 이미지들을 예시하는 도면;
도 2는 공간주파수에 대한 콘트라스트 민감도 함수를 보여주는 그래프;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 텔레비전 수신기 시스템의 블록도;
도 4는 도 3에 도시된 이미지 센서들의 설치 위치를 보여주는 사시도;
도 5는 도 3의 텔레비전 수신기 시스템에 저장되는 적정 시청거리의 계산 방법을 설명하기 위한 도면;
도 6은 도 3의 텔레비전 수신기 시스템에서 적용되는 적정 시청 범위를 설명하기 위한 도면;
도 7은 시청각도와 크로스토크의 관계를 보여주는 그래프;
도 8은 도 3에 도시된 텔레비전 수신기 시스템의 동작을 보여주는 흐름도;
도 9는 편광안경의 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 텔레비전 수신기 시스템의 블록도;
도 11은 도 10에 도시된 초음파 수신기들의 설치 위치를 보여주는 사시도;
도 12는 도 10에 도시된 초음파 수신기들의 상세 블록도;
도 13은 도 10에 도시된 편광안경에 마련되는 초음파 발신기의 상세 블록도;
도 14는 도 10에 도시된 텔레비전 수신기 시스템의 동작을 보여주는 흐름도;
도 15는 수신된 신호들 간의 시간 지연을 설명하기 위한 도면;
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 텔레비전 수신기 시스템의 블록도;
도 17은 도 16에 도시된 편광안경 내에 있는 초음파 중계기의 상세 블록도;
도 18은 도 16에 도시된 초음파 발신기 및 초음파 수신기들의 설치 위치를 보여주는 사시도;
도 19는 도 16에 도시된 텔레비전 수신기 시스템의 동작을 보여주는 흐름도; 그리고
도 20은 도 16의 텔레비전 수신기 시스템에 있어서 초음파 신호의 왕복 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 텔레비전 수신기 시스템은 텔레비전 수신기(100)와 편광안경(170)을 구비한다. 텔레비전 수신기(100)는 지상파 또는 케이블 TV망을 통하여 수신되는 3차원 방송 신호를 받아들이고, 3차원 방송 신호에 상응한 3차원 영상을 스테레오스코픽 방식으로 표시한다. 특히, 본 실시예에 따르면, 텔레비전 수신기(100)는 스테레오스코픽 영상 쌍을 구성하는 좌영상과 우영상을 포맷팅함에 있어서, 좌영상과 우영상을 수평 방향으로 즉, 라인단위로 인터리빙하는 방식으로 합성하여 디스플레이 패널에 표시한다. 텔레비전 수신기(100)의 디스플레이 패널에는, 편광 방향이 90도만큼 다른 편광 필터가 부착되어 있어서, 좌영상과 우영상을 서로 다른 방향으로 편광시키게 된다. 편광안경(170)은 디스플레이 패널의 편광 필터와 동일한 방식으로 편광 패턴이 형성되어 있어서, 사용자의 좌안에는 좌영상만, 우안에는 우영상만이 입력되게 한다.
텔레비전 수신기(100)에 있어서, 신호 수신부(110)는 방송신호를 수신하여 영상신호를 복원하며, 튜너(112)와, 복조 및 채널복호화부(114)와, 트랜스포트 역다중화부(116)와, 음성복호화부(118)와, 영상복호화부(120)를 구비한다.
구체적으로, 튜너(112)는 다수의 방송신호들 중에서 사용자가 선국한 어느 한 채널의 방송신호를 선택하여 출력한다. 복조 및 채널복호화부(114)는 튜너(112)로부터의 방송신호를 복조하고 복조된 신호에 대하여 에러정정복호화를 수행하여 트랜스포트 스트림(TS)를 출력한다. 트랜스포트 역다중화부(116)는 TS를 역다중화하여, 비디오 PES와 오디오 PES를 분리하고, PSI/PSIP 정보를 추출해낸다. 패킷해제부(미도시됨)는 비디오 PES와 오디오 PES에 대하여 패킷을 해제하여 비디오 ES와 오디오 ES를 복원한다.
음성복호화부(118)는 오디오 ES를 복호화하여 오디오 비트스트림을 출력한다. 오디오 비트스트림은 디지털-아날로그 변환기(미도시됨)에 의해 아날로그 음성신호로 변환되고, 증폭기(미도시됨)에 의해 증폭된 후, 스피커(120)를 통해 출력된다. 영상 복호화부(120)는 비디오 ES를 복호화하여 비디오 비트 스트림을 추출한다. 그리고, 영상 복호화부(120)는 비디오 비트 스트림을 복호화하여 스테레오스코픽 3D 영상을 구현하기 위한 좌영상 신호와 우영상 신호를 출력한다.
온스크린디스플레이(OSD) 발생부(124)는, 시스템 제어부(140)의 제어 하에, 방송영상에 중첩하여 표시할 OSD 영상에 대한 OSD 신호를 발생한다. 바람직한 실시예에 있어서, OSD 영상은 방송영상과 마찬가지로 스테레오스코픽 3차원 표시를 위한 좌영상과 우영상의 쌍으로 구성된다. 특히 본 발명에 따르면, OSD 발생부(124)는 사용자의 시청거리나 시청각도가 적정 범위 내에 있지 않을 때 시청 위치를 이동할 것을 권유하는 안내메시지에 대한 OSD 신호를 발생할 수 있다. 믹서(126)는 방송영상에 OSD 영상을 합성한다.
포맷터(128)는 좌우 영상 신호에 대하여 프레임 타임을 비교하면서, 시간적으로 일치하는 좌우영상이 쌍을 이루어 표시부(120)를 통하여 디스플레이되도록 포맷팅한다. 본 실시예에 따르면, 포맷팅은 스테레오스코픽 영상 쌍을 구성하는 좌영상과 우영상을 수평 방향으로 인터리빙하여 합성함으로써 이루어진다.
표시부(130)는 액정 패널과, 좌우 영상 신호를 상기 액정 패널에 표시하기에 적합하게 변환하고 각종 타이밍 제어 신호 및 구동신호 등 제어 신호를 발생하는 패널 구동 회로를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 액정 패널을 수납하는 프레임의 전면에는 두 개의 이미지 센서(132, 134)가 매립되어 설치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이미지 센서들(132, 134)은 액정 패널을 수납하는 프레임의 전면에서 대각선 방향으로 모서리 근처에 설치되는 것이 바람직하다. 이미지 센서들(132, 134)은 텔레비전 수신기(100) 전방을 촬영하고 촬영된 정지화상을 제어부(140)에 제공하여, 제어부(140)가 시청자의 위치를 결정할 수 있게 해준다.
시스템 제어부(140) 내에서, PSI/PSIP 처리부(142)는 트랜스포트 역다중화부(116)로부터 PSI/PSIP 정보를 받아들이고, 이를 파싱하여 메모리(150) 또는 레지스터에 저장함으로써, 저장된 정보를 토대로 방송신호 복호화 및 방송 재생이 이루어지도록 한다. 위치 결정부(144)는 이미지 센서들(132, 134)에 의해 획득한 화상 내에서 편광안경(170)의 위치를 검출하고, 편광안경(170) 위치를 토대로 시청자의 시청위치와 시청각도를 결정한다. 안내메시지 발생부(146)는 사용자의 시청거리나 시청각도가 적정 범위 내에 있는지를 판단하고, 시청거리나 시청각도가 적정범위 내에 있지 않은 경우 시청 위치를 이동할 것을 권유하는 안내메시지를 발생하여 OSD 발생부(124)에 제공한다.
메모리(150)에 있어서, 플래시 메모리(152)는 시스템 운영에 필요한 프로그램과 동작 설정 데이터를 저장한다. 특히, 본 발명에 따르면, 플래시 메모리(152)는 액정 패널의 크기와 해상도를 토대로 결정되는 적정 시청거리 및 적정 시청각도 데이터를 저장한다. 아울러, 플래시 메모리(152)는 편광안경(170)의 형상 패턴 데이터를 저장한다. RAM(154)는 시스템 동작 과정에서 발생하는 임시 데이터를 저장한다.
본 발명에 있어서 플래시 메모리(152)에 저장되는 상기 적정 시청거리 및 적정 시청각도 데이터는 다음과 같이 결정된다. 도 5에서, 'VD'는 시청거리를 나타내고, 'A'는 상하 시야각 1°를 나타내며, 'H'는 상하 시야각 1°에 해당하는 화면 높이를 나타낸다고 가정할 때, 이들 사이의 관계는 수학식 1로 표현될 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 02.03.2010]　
수학식 1
Figure WO-DOC-MATHS-1
그러므로, 상하 시야각 1°('A') 내에 있는 스캔 라인의 수('R')는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 02.03.2010]　
수학식 2
Figure WO-DOC-MATHS-2
여기서, 'PH'는 화면의 수직 길이 즉 높이를 나타내고, 'VR'은 화면의 수직 해상도를 나타낸다. 수학식 2를 시청거리('VD')에 관하여 정리하면, 다음과 같다.
[규칙 제26조에 의한 보정 02.03.2010]　
수학식 3
Figure WO-DOC-MATHS-3
여기서, 상하 시야각 1°(A) 내에 있는 스캔 라인의 수(R)가 60일 때의 시청거리(VD)가 지나치게 선명하게 않고 자연스럽게 영상을 인식하기 위한 최적 시청거리라고 간주된다.
예컨대, 47인치인 풀 HD 액정디스플레이 텔레비전에서, 화면의 수직 길이(PH)가 58.5이고, 화면의 수직 해상도(VR)가 1080이라고 가정하면, 최적 시청거리는 1.87 미터(m)가 된다.
한편, 본 실시예에 있어서와 같이 편광안경(170)을 사용하는 3D 텔레비전 수신기에 있어서, 상하 시야각은 10° 전후에 불과하다. 따라서, 상하 방향의 시청각도는 도 6에 도시된 바와 같이 상방 및 하방으로 10°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 실제로, 본 발명자들의 실험에 따르면 시청각도가 변동함에 따라 좌영상 및 우영상 간의 3D 크로스토크는 비선형적으로 변동하였다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명자들은 시청각도가 약 10° 이내일 때에는 3D 크로스토크가 무시할 수 있는 수준이지만 시청각도가 약 10°를 넘어서면 3D 크로스토크가 3D 영상의 시청에 영향을 줄 만큼 커지는 것을 확인하였다.
따라서, 편광안경(170)을 사용하는 3D 텔레비전 수신기에 있어서는, 도 6에서 빗금친 부분과 같이 최적 시청거리 이상 떨어져 있고 시청각도가 약 10° 이내인 위치에서 텔레비전을 시청하는 것이 바람직하다. 여기서, 최적 시청거리와 적정 시청각도의 임계치는 각 텔레비전 수신기의 사양에 따라서 달라지게 됨은 물론이다. 본 실시예에 있어서, 플래시 메모리(152)에는 액정 패널의 크기와 해상도를 토대로 결정되는 적정 시청거리 및 적정 시청각도 데이터를 저장한다.
도 8은 도 3의 텔레비전 수신기 시스템에 있어서 시청범위 알림 과정을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 표시부(130)의 전면에 마련된 이미지 센서들(132, 134)이 텔레비전 수신기(100) 전방을 촬영하면, 시스템 제어부(140)의 위치 결정부(144)는 이미지 센서들(132, 134)에 의해 획득한 화상 내에서 편광안경(170)의 형상 패턴을 검색하여, 화상 내에서의 편광안경(170)의 위치를 결정한다(제180단계). 화상 내에서의 편광안경(170)의 위치는, 예컨대, 플래시 메모리(152)에 저장된 편광안경(170)의 형상 패턴과 이미지 센서들(132, 134)에 의해 획득한 화상을 일정 크기의 픽셀 블록 단위로 비교하면서 상관도계수에 의해 정합도를 판단함으로써 이루어질 수 있다. 구체적인 패턴 검색 방법은 기존에 다양한 방법이 제시되어 있고 본 발명이 속하는 기술분야에서 당업자가 용이하게 구현할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그 다음, 시스템 제어부(140)의 위치 결정부(144)는 이미지 센서들(132, 134)로부터의 각 화상들 내에서 편광안경(170)의 소정 기준점의 위치를 토대로 상기 기준점의 3차원 공간 내에서의 좌표를 결정한다(제182단계). 상기 기준점은 좌안 편광렌즈의 중심과 우안 편광렌즈의 중심 사이의 중점이 될 수 있다.
도 9를 참조하면, 위치 결정부(144)는 먼저 제1 이미지 센서(132)에 의해 촬상된 화상(132P) 내에서 상기 기준점에 해당하는 화소(190)의 위치를 결정한다. 마찬가지로, 위치 결정부(144)는 먼저 제2 이미지 센서(134)의해 촬상된 화상(134P) 내에서 상기 기준점에 해당하는 화소(194)의 위치를 결정한다. 그 다음, 위치 결정부(144)는 제1 이미지센서(132)에 의해 촬상된 화상(132P)에 대하여, 기준점에 해당한다고 결정된 화소(190)의 위치를 토대로, 해당 화소에 상이 맺힐 수 있는 점들의 위치를 기술하는 가상의 직선(192)의 방정식을 계산한다. 또한, 위치 결정부(144)는 제2 이미지센서(134)에 의해 촬상된 화상(134P)에 대하여, 기준점에 해당한다고 결정된 화소(194)의 위치를 토대로, 해당 화소에 상이 맺힐 수 있는 점들의 위치를 기술하는 가상의 직선(196)의 방정식을 계산한다. 그 다음, 위치 결정부(144)는 두 직선의 교점을 3차원 공간 내에서의 기준점(Pg)의 좌표(Xg, Yg, Zg) 즉편광안경(170)의 위치로 결정한다. 교점 결정은, 두 직선(192, 194)의 방정식을 대수적으로 연립하여 풀어서 이루어질 수도 있고, 계산 오류를 감안하여 수치해석적으로 예컨대 반복법(iteration)에 의하여 결정될 수도 있다.
다시 도 8을 참조하면, 제184단계에서, 위치 결정부(144)는 제182단계에서 계산된 편광안경(170)의 위치 데이터를 토대로, 편광안경(170)을 사용하는 시청자의 시청거리와 시청각도를 계산한다. 이어서, 안내메시지 발생부(146)는 시청거리가 플래시 메모리(152)에 저장되어 있는 최적 시청거리보다 크고, 시청각도가 플래시 메모리(152)에 저장되어 있는 적정 각도 범위 내에 있는지를 판단한다(제186단계). 만약 제186단계에서 시청거리와 시청각도가 적정 범위 내에 있다고 판단되는 경우에는 도 8의 프로세스가 종료된다. 그렇지만, 시청거리 또는 시청각도가 적정 범위 내에 있지 않다고 판단되는 경우에는, 안내메시지 발생부(146)는 시청 위치를 이동할 것을 권유하는 안내메시지를 발생하여 OSD 발생부(124)에 제공하여 안내메시지가 OSD로 표시되게 한다.
예컨대, 시청거리가 최적 시청거리보다 가까운 경우에는, "최적의 3D 효과를 위하여 좀 더 뒤로 이동하십시오"라는 안내메시지가 표시될 수 있다. 한편, 시청각도가 최적 범위를 벗어난 경우에는, "최적의 3D 효과를 위하여 좀 더 아래(위)로 이동하십시오"라는 안내메시지가 표시될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 텔레비전 수신기 시스템을 보여준다. 도 10에 도시된 텔레비전 수신기 시스템은 텔레비전 수신기(200)와 편광안경(270)을 구비한다. 텔레비전 수신기(200)는 지상파 또는 케이블 TV망을 통하여 수신되는 3차원 방송 신호를 받아들이고, 3차원 방송 신호에 상응한 3차원 영상을 스테레오스코픽 방식으로 표시한다. 텔레비전 수신기(200)의 디스플레이 패널에는, 편광 방향이 90도만큼 다른 편광 필터가 부착되어 있어서, 좌영상과 우영상을 서로 다른 방향으로 편광시키게 된다. 편광안경(270)은 디스플레이 패널의 편광 필터와 동일한 방식으로 편광 패턴이 형성되어 있어서, 사용자의 좌안에는 좌영상만, 우안에는 우영상만이 입력되게 한다.
도 3의 실시예에 따른 텔레비전 수신기(100)가 이미지 센서들(132, 134)를 구비하는 것과 달리, 본 실시예에 따른 텔레비전 수신기(200)는 4개의 초음파 수신기들(232~238)을 구비한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에 있어서 제1 내지 제4 초음파 수신기들(232~238)은 액정 패널을 수납하는 프레임의 전면에서 네 모서리 근처에 설치된다. 제1 내지 제4 초음파 수신기들(232~238)은 편광안경(270)에 의해 발신되는 초음파 신호를 수신한다. 초음파 수신기들(232~238)은 수신된 초음파 신호들에 포함된 펄스열을 복원해서 제어부(240)에 제공하여, 제어부(240)가 상기 펄스열들에 의해 편광안경(270)의 위치를 결정할 수 있게 해준다.
도 12는 초음파 수신기들(232~238) 각각의 블록도이다. 초음파 수신기는 초음파 센서(260), 대역통과필터(260), 증폭기(264), 및 비교기(266)를 포함한다. 초음파 센서(260)는 초음파 신호를 전기적 수신신호로 변환한다. 대역통과필터(260)는 전기적 수신신호를 대역통과필터링하고, 증폭기(264)는 필터링된 신호를 증폭한다. 비교기(266)는 증폭된 신호를 소정의 기준전압과 비교하여, 펄스열을 출력한다.
한편, 편광안경(270)의 일측에는 초음파 발신기(272)가 마련되어 있다. 도 13은 초음파 발신기(272)의 일 실시예를 보여준다. 도 13을 참조하면, 초음파 발신기(272)는 마이크로컨트롤러(274), 발진기(276), 증폭기(278), 및 발신기(279)를 포함한다. 마이크로컨트롤러(274)는 주기적 또는 비주기적으로 펄스열을 발생한다. 발진기(276)는 마이크로컨트롤러(274)로부터의 펄스열에 따라서 고주파 신호를 발생한다. 증폭기(278)는 발진기(276)로부터의 고주파 신호를 증폭한다. 발신기(279)는 증폭된 신호를 초음파 신호로 변환한다.
도 14는 도 10의 텔레비전 수신기 시스템에 있어서 시청범위 알림 과정을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 표시부(130)의 전면에 마련된 제1 내지 제4 초음파 수신기들(232~238)은 편광안경(270)의 초음파 발신기(272)가 발신한 초음파 신호를 수신하고, 이를 전기적인 펄스열로 변환한다(제280단계). 제1 내지 제4 초음파 수신기들(232~238)이 수신하는 펄스열의 일 예가 도 15에 도시되어 있다. 도 15에서, 신호 1은 초음파 수신기(232)에 의해 수신된 신호를 나타내고, 신호 2는 초음파 수신기(234)에 의해 수신된 신호를 나타내며, 신호 3은 초음파 수신기(236)에 의해 수신된 신호를 나타내고, 신호 4는 초음파 수신기(238)에 의해 수신된 신호를 나타낸다.
제282단계에서, 시스템 제어부(240)의 위치 결정부(244)는 각 수신된 신호들간의 시간지연을 계산한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 시간지연은 최초로 수신된 신호를 기준으로 계산되는 것이 바람직하다. 도 15의 예에서, 제1 지연시간(ΔT1)은 신호 2와 신호 1간의 수신된 시간차를 나타내고, 제2 지연시간(ΔT2)은 신호 2와 신호 3간의 수신된 시간차를 나타내며, 제3 지연시간(ΔT3)은 신호 2와 신호 4간의 수신된 시간차를 나타낸다. 제284단계에서, 위치 결정부(244)는 측정된 지연시간들(ΔT1, ΔT2, ΔT3)에서 플래시 메모리(252)에 저장되어 있는 수신기 내부에서의 지연시간을 차감함으로써 지연시간들(ΔT1, ΔT2, ΔT3)을 보정한다. 이어서, 보정된 지연시간(ΔT1', ΔT2', ΔT3') 데이터를 사용하여, 제1 내지 제4 초음파 수신기들(232~238) 각각과 편광안경(270)의 초음파 발신기(272)간의 거리의 차이들을 계산한다. 각 거리차는 다음과 같이 계산될 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 02.03.2010]　
수학식 4
Figure WO-DOC-MATHS-4
여기서, t는 실내온도를 나타낸다. 위치 결정부(244)는 상기 거리 차이들을 2로 나누어 편도 거리 차를 계산하고, 이를 토대로 편광안경(270)의 위치를 결정한다.
제286단계에서, 위치 결정부(244)는 제284단계에서 계산된 편광안경(270)의 위치 데이터를 토대로, 편광안경(270)을 사용하는 시청자의 시청거리와 시청각도를 계산한다. 이어서, 안내메시지 발생부(146)는 시청거리가 플래시 메모리(252)에 저장되어 있는 최적 시청거리보다 크고, 시청각도가 플래시 메모리(252)에 저장되어 있는 적정 각도 범위 내에 있는지를 판단한다(제288단계). 만약 제288단계에서 시청거리와 시청각도가 적정 범위 내에 있다고 판단되는 경우에는 도 14의 프로세스가 종료된다. 그렇지만, 시청거리 또는 시청각도가 적정 범위 내에 있지 않다고 판단되는 경우에는, 안내메시지 발생부(146)는 시청 위치를 이동할 것을 권유하는 안내메시지를 발생하여 OSD 발생부(124)에 제공하여 안내메시지가 OSD로 표시되게 한다(제290단계).
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 텔레비전 수신기 시스템을 보여준다. 도 16에 도시된 텔레비전 수신기 시스템은 텔레비전 수신기(300)와 편광안경(370)을 구비한다. 텔레비전 수신기(300)는 지상파 또는 케이블 TV망을 통하여 수신되는 3차원 방송 신호를 받아들이고, 3차원 방송 신호에 상응한 3차원 영상을 스테레오스코픽 방식으로 표시한다. 텔레비전 수신기(300)의 디스플레이 패널에는, 편광 방향이 90도만큼 다른 편광 필터가 부착되어 있어서, 좌영상과 우영상을 서로 다른 방향으로 편광시키게 된다. 편광안경(370)은 디스플레이 패널의 편광 필터와 동일한 방식으로 편광 패턴이 형성되어 있어서, 사용자의 좌안에는 좌영상만, 우안에는 우영상만이 입력되게 한다.
본 실시예에 따른 텔레비전 수신기(300)는 초음파 발신기(332)와, 3개의 초음파 수신기들(334~338)을 구비한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에 있어서 초음파 발신기(332)와 3개의 초음파 수신기들(334~338)은 액정 패널을 수납하는 프레임의 전면에서 네 모서리 근처에 설치된다. 초음파 발신기(332)는 초음파 신호를 발신하고, 제1 내지 제3 초음파 수신기들(334~338)은 초음파 발신기(332)에 의해 발신되어 편광안경(370)에 의해 중계된 초음파 신호를 수신한다. 초음파 수신기들(334~338)은 수신된 초음파 신호들에 포함된 펄스열을 복원하여 제어부(340)에 제공하여, 제어부(340)가 상기 펄스열들에 의해 편광안경(370)의 위치를 결정할 수 있게 해준다. 초음파 발신기(332)는 도 13에 도시된 것과 유사하게 구성될 수 있고, 초음파 수신기들(334~338) 각각은 도 12에 도시된 것과 유사하게 구성될 수 있다.
한편, 편광안경(370)의 일측에는 초음파 중계기(372)가 마련되어 있다. 도 18은 초음파 중계기(372)의 일 실시예를 보여준다. 도 18을 참조하면, 초음파 중계기는 수신센서(374)와, 증폭기(376)와, 발신기(378)를 포함한다. 수신센서(374)는 초음파 신호를 수신하여 전기적 수신신호로 변환한다. 증폭기(376)는 전기적 수신신호를 증폭하고, 발신기(378)는 증폭된 신호를 다시 초음파 신호로 변환하여 텔레비전 수신기(300)에 전송한다.
도 19는 도 16의 텔레비전 수신기 시스템에 있어서 시청범위 알림 과정을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 시스템 제어부(340)의 위치 결정부(344)는 주기적 또는 비주기적으로 초음파 발신기(332)를 통하여 전면에 초음파 신호를 발신한다(제380단계). 발신된 초음파 신호는 편광안경(370)의 초음파 중계기(372)에 의해 수신된 후 텔레비전 수신기(300)로 재송신된다. 텔레비전 수신기(300)의 표시부(130)의 전면에 마련된 제1 내지 제3 초음파 수신기들(334~338)은 편광안경(370)의 초음파 중계기(372)가 재송신한 초음파 신호를 수신하고, 이를 전기적인 펄스열로 변환한다(제382단계).
제384단계에서, 시스템 제어부(340)의 위치 결정부(344)는 각 수신신호에 대하여 초음파 발신 시각부터 도달 시각까지의 왕복시간을 계산한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 왕복시간은 초음파 발신기(332)에 의해 신호가 발신된 시각부터 각 초음파 수신기(334~338)가 신호를 수신한 시각간의 차이로서 계산된다. 제386단계에서, 위치 결정부(344)는 계산된 왕복시간들(ΔT4, ΔT5, ΔT6)에서 플래시 메모리(352)에 저장되어 있는 수신기(300) 및 편광안경(370) 내부에서의 지연시간을 차감함으로써 왕복시간들(ΔT4, ΔT5, ΔT6)을 보정한다. 이어서, 위치 결정부(344)는 보정된 왕복시간(ΔT4', ΔT5', ΔT6') 데이터를 2로 나누어 편도 전달시간을 계산하고, 각 초음파 수신기(334, 336, 338)로부터 편광안경(370)까지의 거리를 계산한 다음, 편광안경(270)의 위치를 결정한다.
제388단계에서, 위치 결정부(344)는 제284단계에서 계산된 편광안경(370)의 위치 데이터를 토대로, 편광안경(370)을 사용하는 시청자의 시청거리와 시청각도를 계산한다. 이어서, 안내메시지 발생부(146)는 시청거리가 플래시 메모리(352)에 저장되어 있는 최적 시청거리보다 크고, 시청각도가 플래시 메모리(352)에 저장되어 있는 적정 각도 범위 내에 있는지를 판단한다(제390단계). 만약 제390단계에서 시청거리와 시청각도가 적정 범위 내에 있다고 판단되는 경우에는 도 19의 프로세스가 종료된다. 그렇지만, 시청거리 또는 시청각도가 적정 범위 내에 있지 않다고 판단되는 경우에는, 안내메시지 발생부(146)는 시청 위치를 이동할 것을 권유하는 안내메시지를 발생하여 OSD 발생부(124)에 제공하여 안내메시지가 OSD로 표시되게 한다(제392단계).
본 발명은 편광안경 방식의 3D 텔레비전 수신기 시스템에 적용할 수 있다. 그렇지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방식의 스테레오스코픽 3D 텔레비전 수신기 시스템에 적용할 수 있다. 나아가, 본 발명은 일반적으로 스테레오스코픽 3D 디스플레이 시스템에 적용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 3차원 텔레비전 수신기에 있어서,
    사용자의 시청거리가 소정의 거리보다 멀리 또는 가까이 있는지와 시청각도가 소정의 각도 범위 내에 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 시청거리가 상기 소정의 거리보다 멀거나 가까울 경우, 또는 상기 시청각도가 상기 소정의 각도 범위 내에 있지 않은 경우, 시청 위치를 변경하도록 안내 메시지를 제공하는 단계;
    를 포함하는 시청범위 알림 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 판단 단계가
    상기 3차원 텔레비전 수신기 전방을 복수의 이미지 센서로 촬영하는 단계;
    촬영된 화상에서 상기 사용자의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하는 단계;
    를 포함하는 시청범위 알림 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 사용자 위치 결정 단계가
    상기 사용자가 착용한 텔레비전 수신기용 안경의 위치를 결정하는 단계;
    를 포함하는 시청범위 알림 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 판단 단계가
    복수의 초음파 수신기들을 사용하여, 상기 사용자가 착용한 텔레비전 수신기용 안경이 발신한 초음파 신호를 수신하는 단계;
    상기 복수의 초음파 수신기들이 수신한 초음파 신호들 간의 전달시간 차이들을 계산하는 단계;
    상기 전달시간 차이들을 이용하여 상기 사용자의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하는 단계;
    를 포함하는 시청범위 알림 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 판단 단계가
    소스 초음파 신호를 발신하는 단계;
    복수의 초음파 수신기들을 사용하여, 상기 사용자가 착용한 텔레비전 수신기용 안경이 상기 초음파 신호를 수신하여 재전송한 초음파 신호를 수신하는 단계;
    수신된 초음파 신호들 각각의 왕복시간을 계산하는 단계;
    상기 왕복시간들을 사용하여 상기 사용자의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하는 단계;
    를 포함하는 시청범위 알림 방법.
  6. 방송신호를 수신하여 영상신호를 복원하는 신호수신부;
    사용자의 시청거리가 소정의 기준거리보다 멀리 또는 가까이 있는지와 시청각도가 소정의 기준각도 범위 내에 있는지 판단하는 제어부;
    상기 시청거리가 상기 소정의 거리보다 멀거나 가까울 경우, 또는 상기 시청각도가 상기 소정의 각도 범위 내에 있지 않은 경우, 시청 위치를 변경하도록 안내 메시지 제공 화면을 생성하는 메시지 화면 생성부; 및
    상기 영상신호에 상기 안내 메시지 제공 화면을 결합하는 신호 결합부;
    를 구비하는 텔레비전 수신기.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제어부가
    상기 시청거리와 상기 시청각도를 결정하기 위한 시청범위 결정 수단; 및
    상기 기준거리 값과 상기 기준각도 값을 저장하기 위한 메모리;
    를 구비하는 텔레비전 수신기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 텔레비전 수신기 전방을 촬영하기 위한 복수의 이미지 센서;
    를 더 구비하며, 상기 시청범위 결정 수단이 상기 복수의 이미지 센서들에 의하여 촬영된 화상들을 토대로 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하는 텔레비전 수신기.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 텔레비전 수신기는 초음파 신호 발신기를 구비하는 시청용 안경과 함께 사용되며,
    상기 시청용 안경이 발신한 초음파 신호를 수신하기 위한 복수의 초음파 수신기;
    를 더 구비하며, 상기 시청범위 결정 수단이 상기 복수의 초음파 수신기들이 수신한 초음파 신호들 간의 전달시간 차이들을 이용하여 상기 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하는 텔레비전 수신기.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 텔레비전 수신기는 초음파 중계기를 구비하는 시청용 안경과 함께 사용되며,
    소스 초음파 신호를 발신하는 초음파 발신기; 및
    상기 시청용 안경이 재전송한 초음파 신호를 수신하기 위한 복수의 초음파 수신기;
    를 더 구비하며, 상기 시청범위 결정 수단이 상기 복수의 초음파 수신기들이 수신한 초음파 신호들의 왕복시간을 이용하여 상기 사용자의 위치를 결정하고, 상기 시청거리와 상기 시청각도를 계산하는 텔레비전 수신기.
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