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3D 디스플레이 기술 및 업체동향과 시장전망 Aug. 2008 SAMPLE Displaybank.com This sample is designed to help understand the composition of the report and the type of description.

Report Information 3D 디스플레이 기술 및 업체동향과 시장전망 (2008~2015) Analyst Sarah Han(sarah@displaybank.com) Period of Coverage 2008~2015 발행주기 비정기 분량 190페이지 제공 형태 PDF file 최근 발행일 2008년 8월판 내용문의 구입 및 결제 문의 판매가격 입금계좌 Strong Point 한보람 (sarah@displaybank.com) 031-704-7188(114) 이민희 재무팀 사원(amy@displaybank.com) 031-704-7188(101) 일반: US$ 5,000 프리미엄 고객사는 20% 할인된 가격에 제공됩니다. 하나은행 : 203-910008-76904 예금주 : (주)디스플레이뱅크 정보 통신과 멀티미디어의 발달로 인하여 통신, 정보, 교육, 의료, 엔터테인먼트 등 폭넓은 영역의 서비 스를 보다 현실감 있게 받아 보기 위하여 3차원 입체 영상 디스플레이에 대한 요구가 점점 늘어나고 있 다.. 본 리포트에서는 3D 디스플레이의 기술에 대한 소개 및 한국과 일본, 미국과 유럽의 주요 업체 동향을 소개하고 3D 디스플레이 전반적인 시장에 대하여 전망하였다. 2 Aug 08

<목 차> 1. 서론 9 2. 3D 디스플레이와 휴먼팩터 11 2.1. 생리학적(선천적) 요인에 의한 깊이감 14 2.1.1 초점조절(Accommodation) 14 2.1.2 폭주개산 운동(Convergence) 15 2.1.3 양안시차(Binocular Disparity, Parallax) 17 2.1.4 운동시차(Motion Parallax) 19 2.2. 심리 기억적 요인에 의한 깊이감 21 2.2.1 시야(Visual Field Size) 21 2.2.2 망막 영상의 크기(Retinal Image Size) 22 2.2.3 선원근법적 투시(Linear Perspective) 23 2.2.4 대기원근법적 투시(Aerial Perspective) 24 2.2.5 중복 또는 차폐(Overlapping or Occlusion) 24 2.2.6 음영과 그림자 25 2.3 스테레오스코픽 디스플레이 시청과 시각적 피로 26 2.3.1 시각적 피로의 발생원인 26 2.3.2 조절과 수렴의 불일치 28 2.3.3. 불완전한 스테레오스코픽 영상에 따른 시각적 피로 31 2.3.3.1. 키스톤 왜곡(Keystone Distortion)과 평면 심도 왜곡(Depth Plane Curvature) 31 2.3.3.2. 카드보드 효과 (Cardboard Effect) 와 미니어쳐 효과(Puppet Theatre Effect) 32 2.3.3.3. 전단왜곡(Shear Distortion) 33 2.3.3.4. 크로스토크 (Crosstalk) 33 2.3.3.5. 피킷 펜스 효과(Picket Fence Effect)와 영상 반복(Image Flipping) 34 2.4 안정된 입체감을 얻기 위한 시청환경 35 2.4.1. 깊이감 조절 35 2.4.2. 3D 시청 시간 및 크로스토크 37 2.4.3. 스테레오스코픽 영상 품질에 대한 이해 39 2.5. 휴먼팩터의 연구동향 40 2.5.1. 국외 연구 동향 40 2.5.2. 국내 연구 동향 41 2.6. 휴먼팩터에 따른 3D 디스플레이 분류 43 2.6.1. 스테레오스코픽 디스플레이 43 2.6.2. 3D 디스플레이 44 3. 스테레오스코픽 디스플레이 기술 45 3 Aug 08

3.1. 안경식 디스플레이 46 3.1.1 색차 방식 (Anaglyph) 46 3.1.2 편광 방식 47 3.1.2.1 프로젝터 방식 48 3.1.2.2 모니터 방식 50 3.1.2.3 와이어 그리드(Wire Grid) 기술 52 3.1.3 시분할 방식 (액정셔터 방식) 54 3.1.4 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display) 56 3.2. 무안경식 디스플레이 59 3.2.1 패럴랙스배리어 방식 59 3.2.1.1 헤드트래킹 패럴랙스 배리어 61 3.2.1.2 이동형 패럴랙스 배리어 63 3.2.2 렌티큘러 스크린 방식 64 4. 3D 디스플레이 기술 67 4.1. 다시점 무안경 디스플레이 (Multi-view) 68 4.1.1 다시점 패럴랙스배리어 방식 68 4.1.1.1 다시점 패럴랙스배리어 68 4.1.1.2 스텝 배리어 70 4.1.2 다시점 렌티큘러 스크린방식 72 4.1.2.1 다시점 렌티큘러 72 4.1.2.2 사선형 다시점 렌티큘러 74 4.1.3 인테그럴 포토그래피 방식 77 4.1.3.1 영상 획득 과정 78 4.1.3.2 디스플레이 과정 80 4.1.3.3 집적영상 기술의 주요 특징 85 4.2. 체적형 디스플레이 (Volumetric Display) 86 4.2.1 스웹트 체적 디스플레이 방식 88 4.2.1.1 가변 초점, 미러 방식 88 4.2.1.2 이동스크린 방식 90 4.2.1.3 회전 LED 배열 스크린 방식 90 4.2.1.4 회전 스크린 방식 91 4.2.2 정적 체적 디스플레이 방식 93 4.2.2.1 SOLID FELIX 93 4.2.2.2 공중 부양 시스템 94 4.2.2.3 표시면 적층방식 95 4.3. 홀로그래피 96 4.3.1 홀로그래피의 원리 97 4 Aug 08

4.3.2 컴퓨터 생성 홀로그램 99 4.3.2.1 컴퓨터 생성 홀로그램의 종류 99 4.3.2.2 RGB 영상과 깊이 정보를 이용한 CGH 제작 101 4.3.3 홀로그래픽 TV 102 4.3.3.1 초음파 광변조기를 사용하는 방식 103 4.3.3.2 액정 디바이스를 사용하는 방식 105 4.3.4 홀로그래피의 주요 특징 107 4.3.4.1 3 차원 영상 기술로서 홀로그래피의 장점 107 4.3.4.2 3 차원 영상 기술로서 홀로그래피의 단점 107 5. 국가별 3D 디스플레이 관련 업체 동향 108 5.1. 한국 108 5.1.1 삼성전자 108 5.1.2 삼성 SDI 111 5.1.3 LG 전자 112 5.1.4 LG 디스플레이 113 5.1.4 주식회사 파버나인 코리아 114 5.1.5 현대 아이티 115 5.1.6 케이디씨 정보통신 117 5.1.7 세븐데이타 (SEVENDATA) 118 5.1.8 브이쓰리아이 119 5.2. 일본 121 5.2.1 산요 (Sanyo) 121 5.2.2 샤프 (Sharp) 122 5.2.3 토판인쇄 (Toppan Printing} 123 5.2.4 도시바 (Toshiba} 124 5.2.5 히타치 (Hitachi) 125 5.2.6 NTT DoCoMo 127 5.3. 미국 및 유럽 129 5.3.1 Vrex 129 5.3.2 Fakespace System 130 5.3.3 NewSight ( X3D Technologies, 4D-Vision, Opticality) 131 5.3.4 DTI 132 5.3.5 DDD 133 5.3.6 Philips 134 6. 국가별 3D 디스플레이 관련 연구소 동향 136 6.1. 한국 136 6.1.1 한국전자통신연구원(ETRI) 136 5 Aug 08

6.1.2 한국과학기술연구원(KIST) 138 6.1.3 국립암센터(NCC) 140 6.1.4 서울대학교 141 6.1.5 광운대학교 142 6.1.6 경희대학교 144 6.2. 일본 145 6.2.1 NHK 기술 연구소 145 6.2.2 도쿄대학교 146 6.2.3 NICT 147 6.3. 미국 및 유럽 148 6.3.1 MIT 미디어 연구실 148 6.3.2 Cambridge 대학교 149 6.3.3 HHI 연구소 149 7. 3D 디스플레이 응용분야 150 7.1. 방송 통신 분야에서의 응용 150 7.1.1 실감 원격통신 시스템 150 7.1.2 3D 방송과 IPTV 152 7.1.7.3 3D DMB 155 7.2. 3D 디지털 시네마 158 7.3. 게임 분야에서의 응용 161 7.4. 의료분야에서의 응용 163 7.4.1 3D 고해상 의료영상 전송 163 7.4.2 3D 복강경 시스템 165 7.4.3 의료용 홀로그래피 시스템 167 8. 3D 디스플레이 시장전망 168 8-1. 3D 디스플레이 시장전망의 근거 168 8.2 디스플레이의 디바이스에 따른 3D 디스플레이 시장 전망 169 8.2.1 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 169 8.2.2 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 172 8.2.3 전체 3D 디스플레이 시장전망 176 8.3 3D 디스플레이 기술에 따른 시장 전망 177 9. Index 181 9.1. Table 181 9.2. Figure 182 6 Aug 08

1. 서론 상당한 기술의 진보에도 불구하고, 일반적인 시청 환경에서 다수가 최적 조건에서 눈의 피곤함 없이 시청하며 즐길 수 있는 고화질의 3DTV 방송서비스가 아직 제공 되지 못하고 있다. 3D 디스플레이에 대한 일반 대중의 인식은 아직도 눈길을 끌기 위한 측면이 강한 디스플레이 방식으로 간주되는 경향이 크다. 모두가 경험해본 3D 디스플레이로는 뷰우마스터 스테레오스코프 (ViewMaster Stereo scope)와 같은 종 류의 아이들 장난감, 스테레오스코픽 아케이드 게임, 플프리히 (Pulprich)와 색차(애 너글리프)(anaglyph) 텔레비젼 방송, 테마공원과 전시회에서의 3D 시네마 등이 전부 이다. 예외적으로 3D IMAX는 1986년 소개되어 매년 약간의 특별 화 된 스테레오 코픽 콘텐츠를 상영하고 있으며 비교적 상업적인 성공을 거두고 있다. 이와 같이 가장 활성화되어 있는 3D 디스플레이의 응용 분야는 3D 시네마나 방송 영역이 아 니다. 사용자가 스테레오스코피의 단점을 기꺼이 감수하면서도 실제적인 장점을 필 요로 하는 주변의 틈새시장 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 예를 들면, 시뮬레 이션 시스템(비행 시뮬레이터), 의료 시스템(엔도스코피), 원격로봇조작(위험 환경에 서의 원격 탐사), CAD(자동차 인테리어 디자인), 데이터 시각화(분자/화학 모델링, 오일/가스 탐사, 일기예보), 원격통신(화상 회의)등의 분야들이다. 이러한 응용 분야 에서 스테레오스코픽 이미징은 배치 구조, 거리, 모양을 정확히 표현하여 물체와 환경의 정확한 지각과 조작에 이용될 수 있는 잠재력을 제공해 준다. 스테레오스코픽 방송 서비스의 등장을 제한하는 일부의 요인들은 휴먼 팩터에 기 인하고 있다. 휴먼팩터는 사용자의 편의성을 도모하기 위하여 인간이 제작하고자 하는 시스템의 설계 및 제품화 과정에서 고려되어야 하는 인간의 정보처리 특성 또는 인간의 정보처리 특성을 제작 시스템 구현에 응용하는 것을 말한다. 궁극적 으로 3D에 관한 폭넓은 수용이 이루어지고 성공적인 시장이 형성되기 위해서는 휴 먼 팩터가 우선적으로 고려되어야 한다. 시청자가 3D 디스플레이 품질의 최종적인 판단을 하게 되기 때문에 시청자의 경험과 판단 하에 심리학적, 지각적, 인지적, 감 정적인 처리들을 이해하는 것이 필요하다. 보면 즐겁고, 가져서 기쁜 디스플레이 기술의 발전을 위한 정보를 제공하기 위해 이들 간의 상호 영향을 고려하는 것은 필수적이라 할 수 있다. 3D 영상을 재현하기 위한 디스플레이 방식은 스테레오스코픽 디스플레이와 3D 디 스플레이로 나눌 수 있다. 양안시차와 폭주를 이용하는 스테레오스코픽 디스플레이 가 근본적인 한계점을 가지고 있고 시점이 제한되는 반면, 3D 디스플레이는 자유스 러운 시점을 제공하여 자연스러운 입체를 구현할 수 있다. 3D 영상을 재현 할 수 있는 가장 좋은 방식은 어느 것인지를 이야기 하기는 어렵지만, 현재 일반화 되어 있는 방법을 정리해보면 다음과 같다. 7 Aug 08

1 액정 기술과 같은 FPD(Flat Panel Display) 디스플레이의 발전으로 각종 입체 디 스플레이가 크게 발전되고 있다. 2 편광안경이나 액정 셔터 안경 방식은 기술의 완성도가 높다. 큰 화면에 다수를 향한 이벤트 나 디지털 씨네마 등의 입체 디스플레이에 적당하다. 3 HMD(Head Mount Display)는 입체에 국한하지 않고 새로운 개인용 디스플레이 분야를 개척하고 있으며, 많은 수요가 HMD의 기술 진전을 가속시킬 수 있는 가능 성을 제공하고 있다. 4 장착이 번거로운 특수한 안경이 불필요한 무안경 입체 디스플레이는 개인사용 이 적당한 소형 단말기에 적합하다. 입체 관찰 영역이 협소한 점에 대해서 많은 기 술이 제안 되고 있으며, 표준화도 진행되고 있어 앞으로 발전이 기대된다. 5 다시점 방식은 안경이 없어도 관찰 영역이 넓지만 시스템이 크고, 가격도 비싸 다. 입체이므로 커도 비싸도 좋다는 것은 아마 사용자들로부터 받아들여지지 않을 것이다. 시스템의 소형화 및 저가격화가 필요하다. 6 체적형 디스플레이는 대부분 눈의 잔상 시간 이내에 디스플레이를 완료하지 않 으면 플리커가 지각될 뿐 아니라 앞쪽의 재생영상에 숨겨져 있을 뒤쪽 또는 내부 의 상이 비쳐서 보이는 팬텀 이미지(Phantom image)가 생긴다. 따라서 팬텀 이미지 가 허용되는 용도, 즉 CT 영상, 항공관제, 컴퓨터처리 영상 등의 3D 디스플레이에 적합하다. 7 홀로그래피는 조절과 폭주의 모순이 생기지 않는 궁극적인 3D 디스플레이로서 의 기대가 매우 높다. 그러나 실시간으로 홀로그래픽 디스플레이를 구현하기 위해 서는 고밀도, 고속응답의 광변조 소자와 같은 재료, 소자 분야에서의 해결책이 요 구된다. 또한, 제작 현장에서의 레이저 조사가 불가능하므로 동영상 촬영 기술의 확립이 필요하다. 본 보고서에서는 레드오션화 되고 있는 평판 디스플레이 시장을 벗어나 새로운 블 루오션으로 기대되고 있는 3D 디스플레이 기술을 스테레오스코픽 3D 디스플레이, 체적형 3D 디스플레이, 홀로그래피로 분류하여 설명하였다. 또한 국내외 3D 디스 플레이 관련 업체 및 연구기관의 동향을 분석하였고, 세계적인 3D 디스플레이 시 장을 전망하였다. 8 Aug 08

2. 3D 디스플레이와 휴먼팩터 휴먼팩터란 무엇인가? 인간의 마음은 기본적으로 뇌의 작용이다. 뇌의 중요한 기 능 중의 하나는 감각기관을 통하여 입력된 물리적인 자극을 처리하여 외부세계의 특성을 마음속에 나타내거나 고차원적인 인지작용(기억, 학습, 주의, 문제해결, 의 사결정)을 수행하는 것이다. 문명 발달의 결과로 우리 주변에는 무수히 많은 인공 물들이 존재하고 인류가 만든 인공물의 대부분은 인간 사용자의 편의를 도모하기 위한 것이다. 그런데 인간 사용자가 인공물을 목적에 맞게 제대로 사용하기 위해 서는 인공물로부터 발생하는 다양한 감각 정보를 제대로 파악하여 마음속에 나타 내고 고차원적 인지 기능을 적절히 수행해야 한다. 그러나 대부분의 일상생활에서 외부 세계의 특성을 파악하는 지각과 고차원적인 인지 작용이 우리가 의식하지 못하는 사이에 너무 쉽게 이루어지기 때문에 인공물 을 사용하기 위해 뇌가 얼마나 많은 일을 수행하는지 깨닫지 못할 뿐이다. 나름 데로의 고유한 정보처리 특성을 가지고 있는 우리의 뇌는 인간 사용자를 위해 개 발된 인공물이 인간의 정보처리 특성과 부합되지 않으면 사용자는 많은 불편을 경 험하게 된다. 즉, 휴먼팩터 라는 것은 사용자의 편의성을 도모하기 위하여 인간이 제작하고자 하는 시스템의 설계 및 제품화 과정에서 고려되어야 하는 인간의 정보 처리 특성 또는 인간의 정보처리 특성을 제작 시스템 구현에 응용하는 것을 말한 다. 3D 디스플레이가 인간 사용자를 위해 개발된 인공물임은 명백하다. 3D 디스플레이 는 양안시차를 시청자에게 전달하고, 시청자의 뇌에 내재해 있는 3D 정보처리 시 스템은 양안시차를 정보처리 하여 3D 입체의 지각을 가능하게 한다. 인간의 3D 정보처리 시스템은 인간 유기체가 3D 공간에서 적절히 행동하며 살아남도록 오랜 시간에 걸쳐서 진화되어온 진화의 산물이다. 인간이 제작하는 3D 정보처리 시스템 은 제한된 처리 능력과 정보처리 특성을 가지고 있기 때문에 3D 디스플레이를 통 하여 제공되는 모든 3D 자극이 인간의 3D 정보처리 시스템에서 적절하게 처리될 것이라고 가정해서는 않된다. 이러한 점은 3D 디스플레이 개발에서 중요하게 고려 되어야 한다. 현재의 3D 디스플레이가 2D 디스플레이에 비하여 사용자에게 더 많 은 불편함을 유발한다면 아마도 한 가지 이유는 휴먼팩터와 관련이 있을 것이다. 3D 디스플레이 개발에서 고려해야 할 휴먼팩터 문제를 이해하기 위해서는 우선 인간의 시각 정보처리 시스템에 대한 지식이 필요하다. 3D 세계의 특성을 마음속 에 나타내기 위해 이용하는 3D 정보는 크게 두 눈(양안)에 의한 정보와 한 눈(단 안)에 의한 정보로 분류할 수 있다. 3D 정보인 입체의 깊이감을 얻는 것을 일반적 으로 깊이감 지각(Depth Perception)이라 부르며, 입체시(Stereoscopic Vision)라 는 말은 두 눈을 사용한 깊이감 지각이라는 한정된 의미로 사용하는 경우도 있다. 그러나 여기서는 특별히 양해를 구하지 않는 한, 이것들의 용어 구별을 하지 않고 9 Aug 08

사용하기로 한다. 인간은 손을 뻗으면 닿는 정도의 가까운 거리에선 밀리미터(mm) 단위까지 매우 정밀한 위치를 지각할 수 있지만, 수 백 미터(m) 떨어진 건물이 되면 수 미터(m) 이내를 예상 하는 것조차 어려워진다. 그러나 손으로 만지거나 그 건물까지 걸어 가면 거리 감각이 상당히 정확해 진다. 이렇게, 대상 물체까지의 거리(절대거리)나 그 전후 물체와의 거리 차(상대거리)를 지각하는 능력은 대상물체로의 작용 정도에 따라서 향상되고, 일상의 생활환경에서는 이것들의 능력이 효과적으로 작용하도록 여러 가지 감각에서 정보를 교묘하게 사용하고 있다. 인간이 외부 세계를 입체적 으로 파악할 수 있는 것은 두 개 눈이 존재하기 때문이라는 것은 잘 알려져 있다. 그러나 이밖에 한쪽 눈 만을 사용하는 경우에도 입체 판단을 할 수 있는 여러 가 지 요인이 있는데, 이는 한 눈을 감고도 대부분의 깊이를 감지할 수 있다는 사실 로부터 한쪽 눈에 따른 효과가 설명될 수 있다. 이러한 요인들은 이미 우리가 시 청하고 있는 2D 텔레비전에서 깊이 효과를 주기 위하여 적용되고 있다. 시각 시스 템은 단안에 따른 깊이감 지각 요인으로 초점조절, 중첩, 선원근법, 공기투시, 물체 의 크기, 텍스쳐 구배, 운동시차를 이용하고 있다. 두 눈에 따른 깊이감 지각요인 인 양안시차와 폭주(vergence)는 두 눈의 동시 역할이 요구된다. 랜덤 도트 스테 레오그램(RDS) 혹은 율레즈(Julesz) 패턴을 이용한 실험에서는 단안 정보가 없는 상태에서의 양안 시차 능력을 증명하였다. 즉, 양안시차만으로 깊이를 정확히 평가 할 수 있는 충분한 정보를 시각 시스템에 제공할 수 있는 결과를 보여주었다. 양 안과 단안을 이용하여 생기는 주위 공간의 깊이감은 표 2.1과 같이 분류될 수 있 다. 이와 같이 입체감을 느끼는 데에는 여러 가지 요인이 존재하며, 각각에 대해서는 상당히 상세하게 조사되어 있으나 종합적인 입장에서 이것들의 상호관련을 조사한 연구는 적다. 각 요인의 유효 범위에 대한 상호관련성에 대해 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 양안시차는 약 10m이내의 거리에서 매우 중요하다는 것, 운동시 차는 운동속도가 최적이면 유효하고 특히 원거리에서는 양안시차보다 유효하다는 것, 매우 먼 대상일 경우에는 거리감을 주는데 있어 망막상의 크기나 공기투시가 중요하다는 것 등의 결론이 얻어지고 있다. 또한, 각각의 요인이 거리, 배치, 표면 구조에 대해 애매한 실마리를 제공할 수 있지만, 여러 요인의 정보를 종합하게 되 면 이러한 애매함은 감소될 수 있으며 아주 정확한 깊이감을 얻을 수 있게 된다. 다. 10 Aug 08

Table2-1. 깊이감을 초래하는 시각의 요인 생리학적 요인(선천적 요인) 심리학적 요인(경험적요인) 양안요인 단안요인 단안요인 폭주 양안시차 초점 조절 운동시차 물체의 크기 물체의 높이 중첩 텍스처구배 공기투시(콘트라스트) 선원근법 그림자 색조(진출색-후퇴색) 색의 포화도 선명도 (Omission) 11 Aug 08

3. 스테레오스코픽 디스플레이 기술 정보 디스플레이에는 CRT, FED, LCD, OLED, PDP등이 있다. 스테레오스코픽 디 스플레이는 대부분 이러한 디스플레이를 이용하여 만들어지므로 여러 종류의 스테 레오스코픽 디스플레이가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 스테레오스코 픽 디스플레이 방식에는 특수한 안경을 필요로 하는 안경식과 안경을 필요로 하지 않는 무안경식으로 분류된다. 대부분의 스테레오스코픽 디스플레이는 양안시차를 이용하고 있다. 결국은, 사람의 좌우의 눈에 약간 다른 영상이 들어가고 시차가 망 막 상에 생긴 결과로써 입체가 가능하게 된다고 말하고 있다. 이 장에서는 현재까지의 연구, 개발되고 있는 안경방식과 무안경 방식의 여러 가 지 스테레오스코픽 디스플레이 방식을 소개하고 특징을 설명하도록 한다. Table 3-1은 설명하고자 하는 스테레오스코픽 디스플레이에 대한 분류이다. Table3-1. 스테레오스코픽 디스플레이의 분류 스테레오스코픽 디스플레이 안경식 색차방식 (애너글리프)(Anaglyph) 편광방식 시분할 방식 HMD(Head Mount Display) 패럴랙스배리어 무안경식 렌티큘러 3.1. 안경식 디스플레이 3.1.1 색차 방식 (Anaglyph) 1853년에 Rollman에 의해 2색 입체디스플레이 방식의 원리가 제시된 후 1858년 에 D`Almeida에 의해 색차방식(애너글리프) 이 발표되었다. 이 방식은 보색관계에 있는 색(적과 청)으로 그려진 스테레오 패어 영상을 동일한 투과 파장 대역이 없는 색 필터로 좌우 영상을 선택 분리해서 입체시하는 것이다. 백색 종이에 적색과 청 색으로 인쇄된 스테레오스코픽 좌우 영상을 적색과 청색으로 구성된 색안경을 끼 고 보게 되면, 적색 안경을 통해 보게 되는 백색 부분도 빨갛게 보여서 적색으로 인쇄된 영상과는 구별할 수 없게 되지만 청색으로 인쇄된 영상은 적색 파장 성분 을 잃게 되어 주변의 적색과 구별할 수 있게 된다. 마찬가지로, 청색 안경은 적색 으로 인쇄된 영상 주변의 청색과 구별할 수 있게 되어 좌우의 눈에 대응하는 영상 12 Aug 08

의 분리가 가능하게 된다. 또한, 배경이 검은색인 경우에는 색의 반사가 일어나지 않아 적색은 적색 안경에 청색은 청색 안경으로 각각 입력되게 된다. Figure3-1. 색 차에 의한 시야투쟁이 발생하지 않는 범위 이와 같이 색안경 방식은 공통된 투과파장 대역을 갖지 않는 보색에 가까운 색 필 터를 조합하여 사용하지만 색 차가 너무 크거나 높은 콘트라스트 조건에서는 도형 의 윤곽 부분에서 양안시야 투쟁(좌안 영상과 우안 영상이 교대로 우선적으로 보 이는 현상)이 생겨 보기가 불안해질 뿐 아니라 밝은 화면을 장시간 관찰하면 색 순응에 차이가 생겨 피로를 야기하는 원인이 된다. Figure3-1은 좌안에 제시된 광 원의 색 파장 λl 을 가로축에, 우안에 제시된 색의 파장 λr +Δλ를 세로축으로 하여 시야투쟁의 발생확률이 50% 이내로 되어 안정스럽게 보이게 되는 색 차의 허용 파장 한계를 나타낸 것이다. 좌안과 우안에 제시하는 색의 허용파장 차이 ± Δλ는 제시하는 색광의 파장에 따라 다르지만 ±20 ~ ±50nm이다. 이 이상의 파장 차이가 있으면 양안시야 투쟁이 생겨서 입체시가 곤란해진다. 색차방식(애너글리프)이 스테레오 영상을 보는 가장 간단한 방법이지만 단지 2가 지 색만을 제시할 수 있고, 입체적으로 융합된 상태에서는 단색 영상이 되어 칼라 영상 디스플레이에는 적합하지가 않다. (Omission) 13 Aug 08

4. 3D 디스플레이 기술 Table4-1. 3D 디스플레이 3D 디스플레이 현실의 세계는 단지 스테레오 2종류의 정보만이 아니다. 우리는 눈을 2개 밖에 갖 고 있지 않지만 얼굴을 움직여서 다른 위치로부터 2종류 이상의 정보를 시시각각 입수하고, 관찰물에 대하여 보다 현실에 가까운 이미지를 구성하고 있다. 즉, 다안 정보이다. 두 눈에 따른 정보의 스테레오스코픽 디스플레이는 항상 같은 위치로부 터의 정보를 입수하고 있는 것에 불과하다. 물론 이것으로 정확한 정보를 얻을 수 있는 경우도 물론 있지만, 가장 큰 문제는 스테레오스코픽 디스플레이를 보고 있 을 때, 얼굴의 위치를 움직여도 입체 영상은 변하지 않는다는 것이다. 현실의 세계 는 그렇지 않다. 스테레오스코픽 디스플레이는 양안시차에 기인하여 물체의 전후 정보만을 재현 시 키는 것이 주된 목적이었기 때문에 당연히 물체의 측면 정보를 잃게 되고, 공간재 현을 측면에 있어서는 부자연스러움이 남아있게 된다. 스테레오스코픽 디스플레이 와 구분하여 자연스러운 입체를 구현하는 방식을 3D 디스플레이로 구분한다. 3D 디스플레이는 Table4-1에서와 같이 고해상 렌즈 등을 이용하는 다시점 방식 디스 플레이, 단층촬영을 통한 깊이 재생 방식과 같은 체적형 디스플레이, 빛의 진폭과 위상을 모두 기록하고 재생하는 홀로그래피로 나눌 수 있다. 패럴랙스배리어 다시점 렌티큘러 인테그럴 포토그래피 체적형 홀로그래피 14 Aug 08

4.1. 다시점 무안경 디스플레이 (Multi-view) 스테레오스코피 기술을 사용하는 방식이 일반적으로 유효 시야가 상당히 좁고, 한 사람 밖에 이용하지 못했지만 최근 여러 명의 관찰자도 함께 시청할 수 있는 다시 점 입체 디스플레이가 발표되는 등 차세대 디스플레이로써 주목을 받고 있다. 4.1.1 다시점 패럴랙스배리어 방식 4.1.1.1 다시점 패럴랙스배리어 1918년에 미국의 C.W.Kanolt는 시점을 바꾸어도 연속적으로 3차원 영상을 볼 수 있는 패럴랙스 파노라마그램(parallax panoramagram)을 제안하였다. 이 방법은 패 럴랙스 배리어의 슬릿 간격을 바꾸어 개구비를 낮추고 그 대신 화상 표시 면에 여 러 방향에서 촬영한 다안상을 배치하는 것이다. 최초의 패럴랙스 파노라마그램의 실험은 1928년에 H.E.Ives에 의해 실시되었다. 미국 일리노이대학의 그룹은 CG 영상으로 다안 영상(13시점)을 만들어 스캐너로 컬러 슬라이드 필름에 기록한 다음, 이것은 백라이트로 조명한 밝은 3차원 정지 영상을 발표하였다. 일반적으로 패럴랙스배리어 방식은 배리어의 위치나 형상을 바꿀 수 없는 고정식이다. 이것에 대해 배리어의 형상이나 위치를 다이나믹하게 바꿀 수 있는 액정 패럴랙스 배리어 방식이 1992년에 NHK에서 발표되었다. Figure4-1은 5안식 디스플레이의 원리를 보여주고 있다. 두 장의 액정패널을 적 층하는 것인데, 한쪽의 액정 패널에 다 방향에서 촬영한 다안 영상을 스트라이프 상에 디스플레이 하고 다른 액정 패널에 슬릿 배리어를 디스플레이 한다. 이 슬릿 배리어를 통해 다시점의 입체영상을 안경없이 볼 수 있다. Figure4-1에서 두 장의 액정패널 사이의 간격 S는 다음 식(4-1)로 나타난다. S= (4-1) 여기서, D는 시점에서 스트라이프 영상까지의 거리, E는 양안 동공간격(약 65mm), P는 스트라이프 영상의 폭이다. 또 슬릿 배리어의 개구폭 Q는 식(4-2)와 같이 주 어진다. Q= (4-2) 여기서, 개구폭 Q는 LCD의 디스플레이 화소폭 또는 그 정수배의 폭이다. 15 Aug 08

Figure4-1. 5안식 패럴랙스배리어 디스플레이의 원리 Figure4-2. 5안식 액정 패럴랙스배리어 방식의 기본 구성 이 경우 한계가 있는 관찰거리 D에서 입체시하기 위해서는 액정패널 2에 디스플 레이하는 슬릿배리어의 개구주기가 액정패널 1의 영상주기 보다 다소 크게 할 필 요가 있다. 액정 패럴랙스 방식의 기본구성을 Figure4-2에 나타낸다. 이 방식은 액정 패널에서 디스플레이 하는 슬릿 배리어의 형태나 개구비, 위치 등 을 3차원 영상의 시점수에 대응해서 자유롭게 바꿀 수 있다. 이로 인해, 2안식에서 다안식까지 임의의 3차원 영상 디스플레이에 대응할 수가 있다. 또, 슬릿배리어의 표시를 하지 않으면 2차원 영상을 해상도의 저하 없이 표시할 수 있기 때문에 현 16 Aug 08

행의 TV방식과 양립성이 있는 벽걸이식 무안경 3차원 TV장치로서도 사용된다. 이밖에 2차원 영상과 3차원 영상을 같은 화면속에 혼재 표시 할 수 있는 특징도 있으며 멀티미디어 대응의 컴퓨터용 3차원 영상 디스플레이로도 사용될 수 있다. 이 방식을 더욱 발전시키면 액정패널에 세로무늬의 1차원 슬릿 배리어 만이 아니 고 2차원 격자 형태의 슬릿 배리어를 표시할 수 있다. 이 2차원 격자 형태의 슬릿 배리어 뒤에 수평방향 및 수직방향에 시차를 갖는 다시점 화상을 표시하면 관찰자 의 좌우, 상하방향의 시점이동에 대응한 입체화상을 볼 수가 있다. (Omission) 4.2. 체적형 디스플레이 (Volumetric Display) 이상적인 3D 디스플레이는 안경을 착용하지 않고 다수의 사용자가 모든 방향에서 관찰할 수 있어야 하며, 스테레오 비젼과 운동시차 같은 모든 깊이 요인을 만족하 여야 한다. 체적형 디스플레이는 대부분의 이러한 요인을 만족시키면서 고정된 면 이 아닌 실제적인 공간에 3D 영상을 재생한다. 따라서 실제적이지 않은 영상 공간 에 관찰자가 존재하는 가상현실 시스템이 아니고 관찰자의 실제 세계에 영상이 놓 여있게 된다. 1940년대 이후 체적형 3D 디스플레이의 구현을 위해 다양한 방법들 이 연구되었지만 기술적인 제한으로 만족할 만한 시스템의 구현이 불가능하였다. 최근 하드웨어와 소프트웨어의 기술적 진보로 인하여 일부 응용 분야에 있어서는 상당한 발전이 이루어지고 있다. Figure4-23. 3개 서브시스템에 따른 체적형 디스플레이의 분류 17 Aug 08

체적형의 영상을 디스플레이하기 위해서는 영상을 묘사하기 위해 어떤 형태이던 간의 디스플레이 체적공간을 만들 필요가 있다. 이 체적공간의 구성을 위해 여러 가지 형태의 시스템이 시도되었는데, 대표적으로 스웹트 체적(Swept Volume) 기 술을 이용한 체적 디스플레이와 정적 체적(Static Volume) 기술을 이용한 체적 디 스플레이가 있다. 스웹트 체적 기술을 이용한 디스플레이는 빠르게 움직이는 디스 플레이의 표면을 조명하는 방법으로 3D 영상을 구성하는 체적형 디스플레이 방식 이다. 반면에 정적 체적 기술을 이용한 체적 디스플레이는 영상을 구성하는데 있 어서 육안으로 보이는 이동 부분이 없이 3D 영상을 디스플레이 한다. 체적디스플레이는 영상 공간의 확보, 복셀 형성, 복셀 활성화와 같이 각 서브시스 템의 구현 방식에 따라 분류될 수 있다. Figure4-23은 스웹트 체적과 정적 체적 기술을 이용한 체적형 디스플레이를 3개의 서브시스템으로 분류한 것이다. (Omission) 18 Aug 08

4.3. 홀로그래피 현재 가장 일반화 되어있는 스테레오그래픽 디스플레이 방식이 좌안과 우안에 조 금 어긋난 영상을 제시하는 불완전한 3차원 표현 방식이며, 인간의 시각신경계에 악영향을 줄지도 모른다는 것은 개발 당시부터 예상된 일이었다. 입체는 보는 위 치에 따라 다른 것을 볼 수 있어야 하며, 현실의 입체 물에서 초점과 폭주가 서로 달라서는 안 된다. 그러나 스테레오스코픽 방식이 이러한 불완전한 방식임에도 불 구하고 입체 표현에 대한 동경은 이 방식을 실용화의 우선 기술로 선택하였다. 이는 대형 입체 영상을 경험해 본 사람의 감동과 기쁨이 눈의 피로를 잊어버릴 만 큼 크다는 사실에서 이 방식의 효용성을 짐작할 수 있다. 눈의 폭주와 양안시차의 두 가지 요소를 이용하는 기존의 3차원 영상처리 기술은 시각의 인식작용에 의존 하는 것으로 근본적으로 눈의 피곤함을 제거할 수 없으며, 이와 같은 단점이 완전 히 제거된 완전한 3차원 영상을 얻기 위해서는 물리적인 법칙에 근거한 기술이어 야 한다. 일반인들이 알고 있는 바와는 달리 카메라, 인간의 눈 과 같은 광학 센서 장치들은 주변 환경과 그 환경 내에 존재하는 물체에 대한 모든 정보를 실제적으 로 볼 수가 없다. 우리가 볼 수 있는 것은 단지, 우리 눈의 동공 속으로 들어오는 빛 인 것이다. 빛은 그 장면에 대한 정보를 전달하고 있다. 정보가 들어있는 이 빛은 시각 시스템과 두뇌에 의해서 처리되어 우리는 그 환경 을 지각할 수 있는 것이다. 따라서 주어진 공간의 3차원 정보가 담겨있는 빛이 모 든 물리적인 특성들을 포함한 상태로 기록 될 수 있고, 기록된 정보로부터 재생된 빛이 본래의 물체가 없는 상태의 공간에 재생될 수 있다면, 본래의 빛을 재생할 수 있는 기능이 내장된 장치를 이용하여 본래의 장면을 볼 수 있을 것이다. 즉, 본 래의 공간 정보가 담겨있는 빛과 다시 재생된 빛은 물리적으로 동일한 것이다. 이 와 같이 동일한 빛이 우리의 동공으로 들어온다면, 우리는 같은 것을 보게 되는 것이다. 이것이 1948년도에 발표된 홀로그래피의 기본적인 원리이다. 스테레오스코픽 기술에 반해서 홀로그래피는 처음으로 폭주와 양안시차뿐 만 아니 라, 초점조절에도 모순이 없는 입체감을 주는 것을 가능케 했다. 그 결과, 많은 사 람이 미래의 3차원 기술의 유력한 발달 방향은 홀로그래피, 또는 그 관련 기술 중 에서 찾아 낼 것이라고 믿게 되었다. 그러나 3차원 기술로서의 홀로그래피가 몇 가지의 근본적인 단점을 가지고 있다는 것을 알게 되고 나서, 이러한 낙관론은 급 속도로 식어 버리게 되었지만 오늘에 이르기까지 홀로그래피를 3차원 영상 기술로 응용하려는 노력이 계속되어 왔다. 홀로그래피는 3차원 영상 정보의 기록을 위해 서 뿐 만 아니라 디지털 정보의 기록과 여러 가지 정보처리의 응용에도 큰 장래성 을 인정받았고, 많은 연구가 진행되고 있다. 19 Aug 08

레이저를 사용하지 않고 3차원 영상을 재생할 수 있는 기술이 잇달아 개발되었을 뿐 아니라, 실제 물체에 레이저 광선을 쪼이지 않고 컴퓨터를 이용하여 컴퓨터 그 래픽이나 가상정보 물체로부터 파면을 계산하고, 그 간섭 패턴을 계산하여 출력하 는 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram : CGH)이 많은 발전을 보이고 있다. 그리고 최근에는 실시간으로 홀로그램을 디스플레이 할 수 있는 전 자동화상 홀로그래피 기술이 등장하여, 홀로그래픽 TV로 향한 연구개발이 활발해 지고 있다. 4.3.1 홀로그래피의 원리 보통 사진 속의 한 점에는 그 점의 영상의 밝기가 기록되어 있다. 그리고 그 점에 대한 3차원 영상 정보를 기록하기 위해서는 그 점을 어떤 한 방향에서 바라 볼 때 의 밝기들을 기록해야 한다. 이런 기록은 평면에 3차원 영상 정보를 넣어두기 위 한 필요 요인이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 인테그럴 포토그래피(Integral Photography) 같이 미세한 렌즈가 사용될 수 있다. 이에 비해 그냥 평평한 건판을 사용하고 그 대신 건판 면에 입사광의 간섭파를 기 록함으로서 평면에 3차원 영상 정보를 넣어두는 것이 바로 홀로그래피이다. 이 경 우 촬영할 때 간섭파를 만들기 위해서는 물체를 공간적, 시간적으로 위상이 갖추 어진 가간섭성( 可 干 涉 性 )의 코히어런트(coherent) 빛인 레이저로 조명하는 것이 필 요하다. 홀로그래피의 재생시에는 기록된 간섭파의 회절격자 패턴이 저장된 필름 을 역시 레이저로 조명하고, 격자 패턴의 필름이 빛의 경로를 바꾸는 것을 이용해 서 보는 방향에 따라 다른 영상정보를 읽어낸다. 이러한 재생 때에는 반드시 레이 저 빛일 필요는 없고, 많은 경우 자연광으로도 가능하다. 홀로그래피에 의한 가장 간단한 물체의 기록과 재생의 원리를 Figure4-34에 제시 하였다. 레이저에서 나온 가느다란 빔을 렌즈로 펴서 구면파로 하고, 이 구면파가 피사체에 부딪혀서 반사한 산란파(물체파)와 거울로 반사시킨 흩어짐이 없는 평행 파(참조파)를 고해상도 사진 필름에 닿게 하여 중첩시킨다. 이 때, 두 개의 빛이 겹쳐진 부분에서는, 두 개의 광파가 이루는 각도에 대응한 간섭무늬가 생긴다. 이 간섭무늬를 사진 필름에 노광한 다음 기록하여, 현상 처리한 것을 홀로그램이라고 한다. (Omission) 20 Aug 08

5. 국가별 3D 디스플레이 관련 업체 동향 3D 디스플레이와 관련된 연구 및 상품 개발을 진행하고 있는 국가별 3D 디스플레 이 관련 업체에 대해 알아보자. 5.2. 일본 5.2.1 산요 (Sanyo) 산요는 연구개발부의 시각정보기술 파트에서 초집적 광픽업 기술, LC 프로젝터를 위한 새로운 광학엔진 기술, 실감 3D 디스플레이 기술, 첨단 디지털 방송 기술을 개발하고 있다. 1994년에는 LCD를 이용하여 10인치와, 6인치, 4인치의 입체영상 표시장치를 발표하였다. 또한, 패럴랙스배리어를 사용한 다양한 개인용 무안경 방 식 3D 디스플레이 시제품을 제작하였으며, 2-3명이 동시에 시청할 수 있는 무안경 방식의 52인치 PDP 3D 디스플레이도 개발하였다. 52인치 제품은 시역을 증가시키 기 위해 한 영상프레임 당 4개의 영상을 사용하였다. 4대의 카메라를 수평으로 위 치하여 영상을 획득하고, PC를 이용하여 스크린의 4번째 픽셀 열 마다 4개의 영상 을 합성하여 배치한다. 그러나 이 경우에도 시역은 그리 넓지 않고 수평 방향으로 갈수록 악화된다. 따 라서 수평 방향으로의 화질 악화를 줄이기 위해 순차적인 대각선 방향으로 픽셀을 배열하는 방식을 사용하였다. 순차적으로 대각선 방향의 픽셀을 나타내기 위해 50 인치 PDP의 전면에 픽셀 핀홀 배열을 위치시킨다. 3DTV 가 영상 획득을 위해 필 요한 카메라의 수에 의존하게 되지만 디스플레이는 이와 같이 간단한 핀홀 패널의 구조를 갖기 때문에 비싸지 않게 된다. Figure5-16. Sanyo의 3D 디스플레이 원리 (Omission) 21 Aug 08

5.3. 미국 및 유럽 5.3.1 Vrex VRex는 CAD/CAM/CAE 및 GIS 엔니니어링 시장을 위한 스테레오스코픽 3D 영 상 솔루션을 제공하는 업체이다. VRex는 마이크로 폴이라고 부르는 기술의 특허를 가지고 있다. 마이크로 폴은 콜 레스테릭 액정 필름에 LCD와 같은 FPD 디스플레이의 수평 방향 화소 라인 패턴 마다 선형 편광 방향을 90도로 회전시킨 기술이다. 기수 라인의 열에서 입사광은 회전되어 90도 편광 되도록 하고, 우수 라인의 입사 광은 FPD 패널로부터의 편광 방향이 그대로 출력 되도록 한다. 즉, 기수 라인과 우수 라인에서 나오는 빛은 편광 방향이 90도 다르다. 결과적으로 FPD에 부착된 필름에 의해 FPD 패널의 우수라인과 기수라인에서는 편광 방향이 서로 직교한 빛 이 나가게 된다. 이 패널을 편광안경을 쓰고 보면 좌우의 눈에 기수라인과 우수라 인의 영상이 선별되어서 들어온다. 기수라인과 우수라인에 좌우의 영상을 각각 디 스플레이 하게 되면 편광 안경방식의 스테레오스코픽 디스플레이가 완성 된다. 이 기술을 사용하면 한 대의 프로젝터를 이용한 3D 프리젠테이션 시스템을 구성할 수 있다. 3D 스테레오 프로젝션 시스템, 3D 포맷 변환기, 셔터 안경, 노트북에 부착하여 사 용할 수 있는 마이크로폴 패널 등과 3D 인터넷 소프트웨어를 생산하고 있다. Figure5-26. Vrex의 3D Stereo Converter Kit (Omission) 22 Aug 08

6. 국가별 3D 디스플레이 관련 연구소 동향 6.2. 일본 6.2.1 NHK 기술 연구소 Figure6-8. SHV 시스템의 개념 영상 NHK 과학기술연구소에서는 1998년도 나가노 동계 올림픽에서 위성을 이용한 3D 영상 시범서비스를 실시하였으며, 입체 화질 향상 및 시각피로 해소 측면에서 연 구 중이다. 70 HDTV급 3DTV를 개발 중에 있으며, 미래 3D 입체 방송의 실현을 대비하여 Future 3D Television 연구 중에 있다. 최근, 중점을 두고 있는 연구 분야는 Super Hi-Vision(SHV) 과 인테그럴이미징 (Integral Imaging)을 이용한 3DTV 시스템이다. SHV는 HDTV(2Kx1K) 및 UDTV(4Kx2K)의 다음 세대를 위한 고화질의 영상을 의미하는 것으로 그 해상도 는 8Kx4K 이다. SHV 시스템 구현을 위해 카메라, 프로젝터, 부복호화 및 전송에 이르기까지 모든 영역에 관한 솔루션을 개발하고 있다. NHK는 기존의 패럴랙스배리어 또는 렌티큘러 방식이 관찰 방법에 따른 제한점들 이 많기 때문에 향후 3D 입체 방송을 인테그럴 포토그래피 기술을 적용한 인테그 럴 3DTV로 구현할 예정이다. 몇 년간 꾸준히 연구를 진행하고 있으며, 현재 상당 히 발전된 기술을 보유하고 있다. (Omission) 23 Aug 08

6.3. 미국 및 유럽 6.3.1 MIT 미디어 연구실 MIT의 미디어 연구실은 산학 협동 과정의 개척자라고 할 수 있으며 기본적인 연 구에서부터 응용까지 자유롭게 진행할 수 있는 환경을 가지고 있다. 3D 디스플레이는 홀로그래픽 TV분야의 연구를 진행하고 있다. 2003년까지 레인 보우 홀로그램의 발명자인 Benton교수가 그룹을 주도하였으며 1990년에 초음파 공간 광변조기(AOM)를 사용한 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 발표하였다. AOM 을 사용한 MIT의 방식은 고속의 슈퍼컴퓨터를 사용해서 간단한 구조의 물체를 움 직였을 때의 물체 정보를 계산하고, 이것을 비디오 신호로 하여 AOM을 구동한다. AOM은 1차원의 광파면 변조 디바이스인데, 여기에 레이저광을 조사하여 빛을 회 절 시킨 다음 수평방향의 화상신호를 만들고 수직방향에 대해서는 갈바노 미러를 진동시키면서 주사하여 영상을 합성 재현한다. 축소렌즈를 통해서 영상의 시역을 확대함으로써, 3D 영상을 볼 수가 있다. 따라서 이 방식은 수직방향에 시차정보가 없다. 현재로서는, 상 사이즈는 과히 크지 않지만 완전컬러의 동화상 디스플레이가 성공하고 있다. 이 같은 제 1세대의 MIT방식인 MARK I 은 기계 주사식 홀로그래 픽 TV 이다. 이 기계 주사식이라는 것, 슈퍼컴퓨터를 필요로 한다는 것, 수직방향 에 시차를 갖지 않는 표시방식이라는 것 등 많은 한계가 있었지만 실시간 재현의 홀로그래피 TV를 구현화한 의의는 매우 크다고 말할 수 있을 것이다. 이 후 시역을 넓히고 재현 영상의 크기를 증대시킨 MARK II, 그래픽카드와 게임 콘솔을 갖는 범용의 PC를 이용한 홀로그래픽 비디오시스템인 MARK III가 소개되 어 홀로그래픽 TV의 등장 가능성을 밝게 하여주고 있다. Figure6-11. MIT 미디어 연구실의 홀로그래픽 TV 시스템 (Omission) 24 Aug 08

7. 3D 디스플레이 응용분야 3D 영상에 대한 관심이 높아짐에 따라 3D 디스플레이 기술이 유망한 전망을 가지 고 방송 통신, 가상현실, 3D 씨네마, 의료, 게임 등 여러 분야에서 응용되고 있다. 7.1. 방송 통신 분야에서의 응용 7.1.1 실감 원격통신 시스템 현재의 원격통신은 거리 시간을 넘어 정보를 효율적으로 전달할 수 있게 되어 있 으나 원격지에 있는 사람들이 서로 의사소통을 꾀하면서 창조성을 발휘하여 여러 과제를 상대와 협조할 수 있는 단계는 아직 미치지 못하고 있다. 따라서 원격지에 있는 사람들이 각자의 위치에 있으면서 마치 한자리에 모인 것과 같은 감각으로 면담회의를 할 수 있는 원격통신 형태에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이와 같이 실감 원격통신 시스템에 관한 요소 기술의 연구가 연구소등에서 실시되고 있다. 실감 원격통신 시스템의 대상으로 생각되고 있는 것은 여행 쇼핑 등 실제로 현지에 가지 않고도 체험할 수 있는 모의체험( 模 擬 體 驗 ), 인간이 쉽게 들어갈 수 없는 곳에 로봇을 보내어 마치 그곳에 있는 것과 같은 작업감각으로 원 격 조작하는 텔레이그지스턴스의 분야, 건축, 의료( 衣 料 )등 실물을 만들지 않고서 도 시뮬레이션에 의해 디자인하는 이미지 크리에이터, 같은 회의실에 있는 감각으 로 상대와 회의를 할 수 있는 원격통신회의 등이다. 예컨대, Figure7-1과 같은 실감 원격통신 회의에서는 CG에 의한 가상적인 3차원 공간을 생성하여 참가자는 자신이 지금 있는 현실세계와 스크린 쪽의 가상공간이 혼재한 상태에서 회의를 하게 된다. (Omission) 25 Aug 08

8. 3D 디스플레이 시장전망 8-1. 3D 디스플레이 시장전망의 근거 3D 디스플레이 시장은 아직까지 본격적으로 형성되지 않은 상태이다. 단지, 3D 시 네마와 테마공원 정도가 일반인들의 쉽게 접근 가능한 분야이다. 현재 3D 게임기, 3D 휴대폰, 3D DMB 등 개인형 단말기 부분의 상품화가 진행되 고 있으며 IPTV의 보급에 따라 3D 디스플레이 시장이 본격적으로 확산될 전망이 다. 초기 시장에서는 3D 입체 영상의 응용 시장인 의료 영상, 군사, 3D 게임, 입체광 고 시장 등에 중점적으로 수요가 몰릴 것으로 예상되며, 가정에 설치되어 있는 컬 러 및 HDTV에 3D 디스플레이가 적용되는 시점에 이르면, 3D 디스플레이 시장이 본격화 될 것으로 예상된다. 이러한 3D 디스플레이의 시장을 예측하는데 있어서, 디스플레이뱅크는 1. 디스플레이의 디바이스에 따른 3D 디스플레이 시장전망 2. 디스플레이의 사이즈에 따른 3D 디스플레이 시장전망 3. 3D 디스플레이 기술에 따른 3D 디스플레이 시장전망 으로 구분하여 예측하여 보고자 한다. 26 Aug 08

8.2 디스플레이의 디바이스에 따른 3D 디스플레이 시장 전망 8.2.1 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 디스플레이뱅크의 기존 디스플레이 디바이스별 중장기 시장 예측 모델로 2015년까 지의 TFT-LCD와 PDP, AMOLED 등의 중장기 수요를 전망하였다. 이러한 디스플레이의 디바이스별 중장기 수요전망을 모시장으로 하여 3D 디스플레 이가 상용화 되는 시점부터 3D 디스플레이 시장이 형성되는 것으로 보고, 2015년까 지의 3D 디스플레이 시장을 전망하고자 한다. (Omission) Table8-1. 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 - 수량기준 Large TFT-LCD S&M Monitor Note PC TV Others Sub Total Mobile Phone Others Sub Total (Unit: Mpcs) 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 CAGR Sub Total PDP Sub Total Monitor Note PC Large TV Sub Total AMOLED Mobile Phone S&M Others Sub Total Sub Total Grand Total (Source: 디스플레이뱅크 중장기 시장예측 데이타베이스 Tracking, July, 2008) 27 Aug 08

8.2.2 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 현재, 디바이스별로 3D 디스플레이 적용 현황을 살펴보면, 삼성 SDI는 PDP TV에 3D 기술을 적용시켜 3D 디스플레이를 출시하였으며, 현대 아이티와 LG전자의 경 우에는 LCD TV에 3D기술을 적용 중이다. 또한, 필립스의 경우에도 LCD에 3D 기 술을 적용 중이다. 기존의 디스플레이 디바이스별 시장에서 3D 디스플레이가 적용되는 시점을 예측 하여 대체 비중을 적용하여 3D 디스플레이 시장을 살펴보자. * 주) 여기서 3D 디스플레이는 기존 디스플레이에 3D 기능이 옵션으로 더해진 디 스플레이를 포함하는 것으로 전망한다. Table8-3. 기존 디스플레이 디바이스별 시장에서의 3D 디스플레이 적용 시점 TFT-LCD PDP AMOLED Large S&M Large Large S&M 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Monitor Note PC TV Others Mobile Phone Others Monitor Note PC TV Mobile Phone Others 28 Aug 08

Table8-5. 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 - 금액기준 (Mili.US$) 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 CAGR Monitor Note PC Large TV Others Sub Total TFT-LCD Mobile Phone S&M Others Sub Total Sub Total PDP Sub Total Monitor Note PC Large TV Sub Total AMOLED Mobile Phone S&M Others Sub Total Sub Total Grand Total (Omission). 29 Aug 08

8.2.3 전체 3D 디스플레이 시장전망 Figure8-5. 전체 디스플레이에서 3D 디스플레이가 차지하는 시장 비중 4,000 3,500 3,000 Current Display total Market 3D Display Market 2,500 2,000 1,500 1,000 500-2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015. (Omission) 30 Aug 08

8.3 3D 디스플레이 기술에 따른 시장 전망 3D 디스플레이 기술은 크게 양산시차 방식을 이용하는 스테레오스코픽 기술과 모 니터나 TV등의 스크린 상에서 직접 3차원 입체화상을 제공하는 오토-스테레오스코 픽 기술이 있다. (Omission) - The End of - 31 Aug 08

9. Index 9.1. Table Table2-1. 깊이감을 초래하는 시각의 요인 13 Table2-1. 입체시 요인에서 본 휴먼팩터와 디스플레이의 분류 43 Table3-1. 스테레오스코픽 디스플레이의 분류 45 Table4-1. 3D 디스플레이 67 Table5-1. Technical comparison of the methods adopted for the 3D displays 125 Table8-1. 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 - 수량기준 170 Table8-2. 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 - 금액기준 171 Table8-3. 기존 디스플레이 디바이스별 시장에서의 3D 디스플레이 적용 시점 172 Table8-4. 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 - 수량기준 173 Table8-5. 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 - 금액기준 175 Table8-6. 전체 3D 디스플레이 시장전망 수량기준 176 Table8-7. 전체 3D 디스플레이 시장전망 금액기준 176 Table8-8. 3D 디스플레이의 기술에 따른 시장전망 수량기준 177 Table8-9. 3D 디스플레이의 기술에 따른 시장전망 금액기준 178 Table8-10. 3D 디스플레이의 기술에 따른 시장비중 179 32 Aug 08

9.2. Figure Figure2-1. 수정체의 초점조절 14 Figure2-2. 폭주개산운동 15 Figure2-3. 초점 거리와 폭주 거리가 다른 스테레오스코픽 영상 16 Figure2-4. 폭주와 양안시차 17 Figure2-5. 양안시차에 따른 좌우 안의 영상 18 Figure2-6. 호롭터와 패넘의 융합 영역 18 Figure2-7. 운동시차 20 Figure2-8. 시야의 크기 22 Figure2-9. 망막상의 크기 22 Figure2-10. 선원근법적 투시 23 Figure2-11. 대기원근법적 투시 24 Figure2-12. 중첩에 의한 깊이감 지각 24 Figure2-13. 명암에 의한 깊이감 지각 25 Figure2-14. 영상의 도출과 후퇴 29 Figure2-15. 교차식 카메라의 구성에서 나타나는 수평 및 수직 편차 31 Figure2-16. 디스플레이 스크린의 시청거리 변화(40cm-70cm)에 따른 양안시차와 깊이감과의 관계 35 Figure2-17. 디스플레이 스크린의 시청거리 변화(50cm-500cm)에 따른 양안시차와 깊이감과의 관계 36 Figure2-18. 3D 디스플레이 상에서 도출 또는 후퇴되는 깊이 영역 변화에 따른 융합 한계 37 Figure2-19. HHI 에서 연구된 크로스토크에 대한 연구 결과 38 Figure3-1. 색 차에 의한 시야투쟁이 발생하지 않는 범위 46 Figure3-2. 편광 작용의 원리 47 Figure3-3. 편광안경 방식을 이용한 스테레오스코픽 프로젝션 디스플레이 48 Figure3-4. 원형 편광의 원리 49 Figure3-5. LCD 의 동작원리 50 Figure3-6. 마이크로 폴 51 Figure3-7. 편광판식 입체 디스플레이의 구조 (a) 기존방식 (B) 와이어그리드 방식 52 Figure3-8. 기존 방식과의 시야각 비교 53 Figure3-9. 와이어그리드 방식의 가로보기와 세로보기 53 Figure3-10. 시분할 방식 (액정셔터 방식) 54 Figure3-11. 120Hz 시분할 스테레오스코픽 TV 방식의 원리 55 Figure3-12. HMD 의 원리 56 Figure3-13. 3D HMD 의 예 57 Figure3-14. Senics, Inc.의 panoramic HMD 57 Figure3-15. FakeSpace 사의 3D Display 58 Figure3-16. WorldViz LLC 의 3D HMD 인 Video Vision (Video See-Thru) 58 33 Aug 08

Figure3-17. 패럴랙스배리어를 이용한 2 점 L 과 R 의 분리 59 Figure3-18. 패럴랙스배리어 방식의 무안경 스테레오스코픽 디스플레이 60 Figure3-19. 헤드 트래킹 방식의 시스템도 61 Figure3-20. Fraunhofer Free2C 3D 디스플레이(X-Z 트래킹) 62 Figure3-21. De Montfort Univ.의 다중 사용자용 두부추적시스템 프로토타입 62 Figure3-22. 일반형 및 가변형 패럴랙스배리어 구조 63 Figure3-23. 렌티큘러 스크린을 이용한 입체 영상 디스플레이의 원리 65 Figure3-24. 입체시의 관찰 영역 66 Figure4-1. 5 안식 패럴랙스배리어 디스플레이의 원리 69 Figure4-2. 5 안식 액정 패럴랙스배리어 방식의 기본 구성 69 Figure4-3. 8 시점 스텝 배리어 방식 디스플레이의 영상배치와 기본원리 70 Figure4-4. 임의의 위치에서 좌 우의 눈에 보이는 영상 71 Figure4-5. WSFA 방식 디스플레이의 픽셀 구성 71 Figure4-6. 다안식 렌티큘러 디스플레이의 원리 72 Figure4-7. 8 안식 렌티큘러 스크린 디스플레이 74 Figure4-8. 9 사선형 렌티큘러 디스플레이에서 각 시점의 구성 75 Figure4-9. 렌티큘러 스크린과 FPD 의 배치 75 Figure4-10. 사선형 렌티큘러 3D 디스플레이의 픽셀 형성 76 Figure4-11. 능동형 렌티큘러 렌즈의 원리 77 Figure4-12. 집적영상 방식 3D 디스플레이의 원리 78 Figure4-13. 컴퓨터를 이용한 영상획득 개념 79 Figure4-14. 컴퓨터를 이용한 영상획득을 통한 요소 영상 제작 79 Figure4-15. 광학적 픽업을 위한 실험 구조 80 Figure4-16. 렌즈배열을 이용하여 광학적 픽업 80 Figure4-17. 다양한 광학적 디스플레이 시스템 81 Figure4-18. 컴퓨터 형성 집적영상의 예 다양한 각도에서 관측한 영상들 82 Figure4-19. 핀홀 배열 모델을 이용한 컴퓨터적 시점 재생 기법의 원리 83 Figure4-20. 재생 영상의 예 83 Figure4-21. 평면기반 컴퓨터 재생 기법의 원리 84 Figure4-22. 평면 기반 컴퓨터 재생의 복원 영상 85 Figure4-23. 3 개 서브시스템에 따른 체적형 디스플레이의 분류 86 Figure4-24. 단층 표본화 방식의 개념도 88 Figure4-25. 가변 초점 미러 방식의 촬영과 재생 원리 89 Figure4-25. 이동 스크린 방식의 원리 90 Figure4-27. 회전 LED 배열 스크린 방식 90 Figure4-28. 회전 나선형 스크린 방식의 디스플레이 (FELIX) 91 Figure4-29. Actuality 사의 Perspecta 92 34 Aug 08

Figure4-30. 형광의 2 단계 여기 93 Figure4-31. ZBLAN-Glass 와 SOLID FELIX 93 Figure4-32. 공중부양시스템의 개략도와 디스플레이된 물체의 사진 94 Figure4-33. LightSpace Technologies 사의 DepthCube 95 Figure4-34. 수정체의 초점조절 98 Figure4-35. 능동형 센서 카메라를 이용한 CGH 제작 101 Figure4-36. MIT 의 홀로그래픽 비디오 디스플레이 시스템의 발전 104 Figure4-37. 액정 공간 광변조기를 사용한 전자식 홀로그래픽 TV 106 Figure5-1. 3D Ready DLP HDTV 108 Figure5-2. 2D/3D 겸용 듀얼 DMB 폰 SCH-B710 109 Figure5-3. 3D Ready PDP TV 109 Figure5-4. 삼성전자의 52 인치 FHD 3D 디스플레이 (2008.SID) 110 Figure5-5. 삼성 SDI 의 모바일 3D 디스플레이 111 Figure5-6. LG 전자의 42 인치 2D/3D 겸용 디스플레이 112 Figure5-7. LG 전자의 42 인치 렌티큘러형 3D 디스플레이 112 Figure5-8. LG 디스플레이의 17.1 인치 2D/3D 디스플레이 (2008.5.SID) 113 Figure5-9. 파버나인 코리아의 3D 디스플레이 MIRACUBE 114 Figure5-10. 현대 아이티 P240W 3D 디스플레이 115 Figure5-11. 현대 아이티의 세계 최초 32 인치 3D LCD TV (2008) 116 Figure5-12. 현대 아이티의 3D 디스플레이의 로드맵 116 Figure5-13. KDC 의 3D 디스플레이 117 Figure5-14. 세븐데이타의 3D 디스플레이 라인업 118 Figure5-15. 브이쓰리아이의 무안경 입체모니터 View Max 3D 120 Figure5-16. Sanyo 의 3D 디스플레이 원리 121 Figure5-17. Sharp 의 3D 디스플레이 원리 122 Figure5-18. Sharp 가 출시한 3D LCD 디스플레이 122 Figure5-19. Toppan High Resolution 3D 디스플레이 123 Figure5-20. Toshiba 의 3D 디스플레이의 응용범위 124 Figure5-21. Eye-friendly and human-friendly 3D LCD 125 Figure5-22. Hitachi 의 3D 디스플레이 원리 126 Figure5-23. Hitachi 에서 개발한 입체 홀로그램 시스템 126 Figure5-24. NTT DoCoMo 의 휴대용 3D 디스플레이 원리 127 Figure5-25. NTT DoCoMo 의 3D 디스플레이 128 Figure5-26. Vrex 의 3D Stereo Converter Kit 129 Figure5-27. Fakespace 의 3D display 130 Figure5-28. Newsight 의 3D display 131 Figure5-29. DTI 의 3D display 132 35 Aug 08

Figure5-30. DDD 의 3D display 133 Figure5-31. 사선형 렌티큘러를 이용한 다시점 무안경 3D 디스플레이 134 Figure5-32. Philips 의 2D/3D 듀얼 모드 방식 134 Figure5-33. Philips 의 3D Display 135 Figure5-34. Philips 의 42 3D LCD Display (SID 2006) 135 Figure6-1. ETRI 의 3D 방송 중계망 구성 136 Figure6-2. ETRI 의 다시점 3DTV 방송 기술 개요 137 Figure6-3. 다초점 3D 디스플레이 및 초점 조절 결과 138 Figure6-4. KIST 에서 개발한 홀로그래픽 비디오 시스템의 구성도 139 Figure6-5. 3D Endoscope 시스템 140 Figure6-6. 서울대학교의 60 인치 집적 영상 시스템과 결과 사진 141 Figure6-7. 3DRC 의 3D Display 개발 제품 142 Figure6-8. SHV 시스템의 개념 영상 145 Figure6-9. 인테그럴 3DTV 시스템 145 Figure6-10. 지향성 3D 디스플레이 프로토타입의 비교 146 Figure6-11. MIT 미디어 연구실의 홀로그래픽 TV 시스템 148 Figure6-12. UXGA 해상도의 무안경식 3D 디스플레이 Free2C 149 Figure7-1. 실감 3D 원격 통신회의 150 Figure7-2. 삼성전자, LG 전자, 필립스의 3D 디스플레이 153 Figure7-3. LG 전자와 삼성전자의 3D 입체폰 155 Figure7-4. 스테레오스코픽 동영상 응용 포멧 기능도 156 Figure7-5. 3D DMB 방송서비스 시스템 구성도 157 Figure7-6. ShoWest 2005 Ready for 3D 158 Figure7-7. 디멘과 세븐데이타의 3D 디스플레이 162 Figure7-8. 코엑스와 국립암센터 사이의 고해상 의료 수술 장면 164 Figure7-9. 다빈치 로봇 수술 장면 166 Figure7-10. 의료용 홀로그래픽 입체시스템에서 사용되는 표면 재구성 방법 167 Figure8-1. 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 - 수량기준 169 Figure8-2. 디스플레이 디바이스별 중장기 수요 전망 - 금액기준 171 Figure8-3. 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 - 수량기준 173 Figure8-4. 디스플레이 디바이스별 3D 디스플레이 시장전망 - 금액기준 175 Figure8-5. 전체 디스플레이에서 3D 디스플레이가 차지하는 시장 비중 176 Figure8-6. 3D 디스플레이의 기술에 따른 시장전망 수량기준 177 Figure8-7. 3D 디스플레이의 기술에 따른 시장전망 금액기준 178 Figure8-8. 3D 디스플레이의 기술에 따른 시장비중 179 36 Aug 08