최근 3차원 영상의 시각 피로를 줄이고 보다 자연스럽고 현장감을 줄 수 있는 차세대 디스플레이 기술인 초다시점 3차원 디스플레이의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 현재 주로 이용되는 다시점 기반의 3차원 디스플레이는 양안 시차만을 이용하여 3차원 영상을 구현하기 때문에, 장시간 시청시 시각 피로와 어지러움과 같은 문제점을 수반한다는 단점을 갖고 있다. 이러한 문제점의 해결 방안 중의 하나로 초다시점 디스플레이가 제안되었고, 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초다시점 디스플레이는 초점 조절 요인을 제공하기 때문에 보다 자연스러운 3차원 영상을 구현하는 것이 가능하다고 알려져 있어 차세대 3차원 디스플레이로서 주목받고 있다. 최근에는 박형 디스플레이 및 투사형 디스플레이 등을 이용한 다양한 방식의 초다시점 디스플레이의 구현과 더불어 초다시점 영상의 관찰 환경에 따른 인체의 반응을 살펴보는 관련 연구의 필요성이 높아지고 있다. 본 고에서는 최근 진행되고 있는 초다시점 디스플레이의 초점 조절 반응에 대한 연구 동향을 살펴본다.
본고에서는 초다시점 디스플레이 기반 시각 피로에 대한 연구 동향 및 초다시점 디스플레이 의 최근 기술에 대해 기술한다. 초다시점 디스플레이는 1990년대 후반 일본에서 처음 제안한 이후 일본 및 한국에서 활발한 연구가 진행 중이다. 초다시점 디스플레이는 관찰자의 동공에 두 시점 이상의 영상을 제공하는 방식으로 기존의 다시점 디스플레이에 비해 보다 자연스러운 영상을 관찰자에게 제공하고자 하는 방식이다. 따라서 시점 영상 사이의 간격이 넓은 다시점 디스플레이와는 달리 시각피로를 경감시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 최근 초다시점 디스플레이 기반 시각 피로에 대한 임상적 실험을 통해 이에 대한 실험적 근거를 살펴보고 연구 동향을 알아본다.
무안경방식 초다시점 3D 영상을 재현하기 위해서는 초다시점 콘텐츠 및 3D 디스플레이 설계가 필수적이다. 본 논문은 무안경방식 초다시점 3D 디스플레이를 설계하기 위한 주요 인자들을 정의하고 이들 상호적인 관계를 이용하여 2D 디스플레이에서 초다시점 3D콘텐츠 정보를 재현하는 시스템을 개발함으로써 디바이스 설계자에게는 능동적으로 디스플레이를 설계할 수 있도록 하고, 콘텐츠 개발자는 실제 초다시점 디스플레이를 설계하지 않고도 시뮬레이션을 통하여 콘텐츠의 입체감을 가이드 할 수 있는 시스템을 제안한다.
1938년 찰스 휘트스톤이 영국 런던 왕립협회지에 양안시 현상에 대한 연구를 발표한 이후 3차원 디스플레이 기술은 진보를 거듭하고 있다. 최근에는 넓은 시역에서 다수의 사용자가 시청할 수 있는 초다시점 디스플레이 개발이 진행 중이다. 그러나 현재 초다시점 방식의 낮은 해상도, 무아레, 크로스톡 등은 여전히 해결해야 할 과제로 여겨지고 있다. 따라서 본고에서는 현재 각광받고 있는 초다시점 디스플레이 관련 휴먼팩터 요인을 조명하고 가능한 평가 방법들에 대하여 기술한다. 통합적 휴먼팩터 평가 방법의 개발을 통해 초다시점의 시스템 요인과 매핑할 수 있는 모델링 연구가 선행된다면, 인간 친화적 초다시점 디스플레이 개발에 많은 기여를 할 것으로 예상된다.
최근 들어 초다시점 미디어, 홀로그램과 같은 미래 지향적 미디어 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 초다시점 미디어는 기존의 무안경식 3D 기술의 단점을 극복하기 위하여 양안에 보일 수 있는 시점의 개수를 증가시킨 미디어로 홀로그램 기술 이전의 상용화 기술로 각광받고 있다. 현재까지의 기술은 초다시점 미디어를 획득, 부호화, 이를 디스플레이하기 위한 기술에 치우쳐 있다. 그러나, 미래의 다양한 서비스에 접목하기 위해서는 초다시점 미디어를 효과적으로 전송하는 기술에 대한 연구가 필요하다. 초다시점 미디어는 시점의 수가 많으므로 대용량의 데이터 전송 기술이 필요하고, 전송 중 데이터의 오류가 발생할 경우 그 시점의 뷰 자체가 사용되지 못하기 때문에 그 특성을 반영한 기술 개발이 필요하다. 본고에서는 현재까지의 초다시점 획득, 디스플레이 기술에 대한 동향을 간략하게 살펴보고, 초다시점 미디어의 전송 기술로 많이 연구되고 있는 MPEG의 DASH 및 MMT 기술과 이러한 전송 기술을 이용하는 서비스 혹은 개발 중인 기술에 대하여 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 액정 셔터 안경과 슬렌티드 패럴랙스 베리어(slanted parallax barrier:SPB)를 이용한 초다시점(super multi view:SMV) 3D 디스플레이 방법을 제안한다. 새로운 방법은 기존의 초다시점 디스플레이에서 발생하는 해상도 저하를 시분할 방식을 이용하여 기존 무안경 방식 디스플레이 수준으로 줄였다. 기존 안경 방식 혹은 멀티뷰 방식 3D 디스플레이에서 발생하는 초점과 수렴간의 불일치로 인한 입체영상 관측 피로는 초다시점 디스플레이 방식을 구현함으로써 개선하였다. 구성된 입체영상 디스플레이가 초다시점 디스플레이로써 제대로 작동하는지 확인하기 위해 검안기와 디스플레이의 간격을 500mm로 구성한 후 초점거리를 관측했다. 실험에 사용된 SMV 디스플레이에서 제공되는 영상은 관측위치로부터 551.88mm, 524.66mm, 477.55mm, 457.04mm의 깊이 값을 가지는 영상을 제공하고 각각의 초점반응이 549.08mm, 525.52mm, 475.67mm, 448.81mm로 변하는 것을 확인할 수 있고, 측정결과로부터 양안시점을 사용한 3D 디스플레이에서 발생하는 초점과 수렴간의 불일치 문제점이 개선되었음을 확인하였다.
본고에서는 실제감 있는 3차원 영상을 구하기 위한 차세대 디스플레이로서 주목을 받고 있는 집적영상을 기반으로 한 초다시점 시스템 기술의 개발 현황을 확인하고, 기존에 제안된 연구들을 바탕으로 최근 보고된 집적 영상 기반 초다시점 디스플레이 시스템의 소개와 이를 보다 발전시키기 위한 조건 및 요구사항들을 알아본다.
현재 3D 디스플레이는 입체 영화의 흥행 성공으로 안경식 3DTV 및 3D 모니터 등으로 국내 디스플레이 대기업들이 세계적으로 선도하는 상황에 있다. 그러나 안경 착용의 불편함 그리고 눈의 피로현상 등의 문제로 진정한 3D 디스플레이의 대중적 상용화를 위한 기술 발전이 더 필요한 상황이다. 본 고에서는 이러한 핵심 문제점들을 최소화할 가능성을 갖는 초다시점 기술에 대하여 그 기술의 개념 및 발전과 현재 상황 그리고 핵심연구 주제 등에 대하여 기술한다.
본 논문에서는 핀홀어레이를 사용한 완전시차 3D 방식의 초다시점 디스플레이를 제안한다. 이는 시점 이미지를 화면에 나타내는 디스플레이 장치, 완전시차의 구현을 위한 핀홀어레이, 시점 영상들을 동공에 동시에 투영시키기 위한 이미징 렌즈로 구성된다. 제안된 방법은 관찰자에게 수평 및 수직 시차가 동시에 제공되는 초다시점 디스플레이 방법이다. 이에 대한 파라미터들의 분석과 시뮬레이션을 통해 수정체 렌즈의 초점 거리만을 조절함에 따라, 망막에 분포하는 빛들의 분포 및 조도 변화를 확인하였으며, 수정체 렌즈가 이미징 렌즈를 통해 생성된 3D 이미지의 깊이면에 초점을 맺을 때에 가장 선명한 영상이 획득됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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