단국대세미나
목 차 I II III IV 3D 기술개요 3D 디스플레이 3D 방송홀로그래피 2
3D 기술개요 3
3D 기술의발전 3D 기술은 60 년주기로산업의부흥기를반복 3 세대부흥기 1 세대부흥기 2 세대부흥기 3D 영화붐 (Analog Movie) 3D TV Digital Stereo Camera 3D Mobile Phone 3D Blu-ray 3D 게임기 3D 방송 Wheatstone stereoscope Prism stereoscope (Brewster) Anaglyph (1891) 최초의 3D 영화 (1903) Integral Photography (1908) Parallax Barrier Lenticular (1915) Digital Holography (1989) 3D 영화붐 (Digital Movie) 1838 1890 s 1950 s 2010 s 60 년 60 년 4
3D 산업의부흥 소비자욕구와성숙된디지털기술의접목으로 3D 산업부흥기 소비자욕구 새로운경험현실감트렌드간접체험호기심꿈신기함강렬함 기술인프라 디지털 디스플레이 영상처리콘텐츠생성 Eyewear 미디어포맷 Codec 5
3D 시장 콘텐츠 미국 Hollywood 의 3D 영화제작증가 구작의 3D 변환재개봉으로박스오피스수명연장 3D 영화가 Box office 의 Top rank 차지 3D 영화상영으로인한극장수입증가 6
3D 시장 방송 미국 DirecTV( 위성 ) 는 4개의 3D 전용채널서비스 ( 10.7.) TWC/Comcast( 케이블 ) 는다양한스포츠 ( 월드컵, Golf 등 ) 를 3D로방영 Discovery+Sony+IMAX 는 3NET 전용채널런칭 ( 11.2.) 유럽 위성 : Sky( 영국 ), N( 폴란드 ) 등서비스시작 케이블 : UPC( 네덜란드 ), Numericable ( 프랑스 ) 일본 / 중국 BS11( 위성, 일본 ) 은 07 년 12 월부터매일약 15 분씩방송 중국, 2011 광저우아시안게임기간중 3D 케이블시험방송 7
3D 시장 방송 ( 한국 ) SkyLife( 위성 ) 가 24 시간 3D 방송 ( 10.1) CJ 헬로비전, HCN( 케이블 ) 3D VoD 서비스 ( 10.8.) 대구국제육상경기대회중계를통해지상파 4 사가참여하는 3DTV 시범방송실시 ( 10.5.~7.) HD 급고화질지상파 3D TV 실험방송 ( 10.11.~ 11.12.) KBS, MBC, SBS, EBS( 지상파 4 사 ), SkyLife( 위성 ), CJ 헬로비전, HCN( 케이블 ) 대구세계육상선수권대회 ( 11.8.), 런던올림픽 ( 12.7.) 3D 생중계 지상파고화질 3D 방송송수신방식국내표준완료 (TTA, 11.12.) 전국규모고화질지상파 3D 시범방송실시 12.4. 부터수도권에서 1 개월간진행 (SBS, EBS) 12.10. 부터 EBS, MBC 에서전국서비스 세계최초 3DTV 국제표준승인 (ATSC, 13.1.) * ATSC(Advanced Television Systems Committee, 미국디지털방송표준위원회 ) 13 년하반기에준비된방송사부터고화질 3D 방송상용화예정 8
3D 시장 TV/ 디스플레이 10 년부터경쟁적으로 3D TV 출시 삼성 : 3D TV/ 모니터 LG : Active 및편광방식 3D TV Panasonic : 대형 3D PDP 및 3D 카메라 Sony : 3D TV, PS3 게임기, 노트PC Toshiba : 렌티큘러방식 20 무안경 TV 3D TV 전망 9
3D 디스플레이 10
깊이인지요인 (Depth Cues) 인간이깊이감을느끼는원리 심리적요인 : 원근감, 물체의겹침, 그림자, 텍스쳐변화 생리적요인 : 양안시차, 움직임시자, 원근조절, 수렴 Physiological Psychological Binocular Monocular Monocular Retinal image size Linear perspective Convergence Binocular Disparity Accommodation Motion parallax Texture gradient Overlapping (Occlusion) Aerial perspective Shades and Shadows Color 11
심리적요인 (Psychological) (a) 원근감 (Linear perspective) (b) 원근감 (Aerial perspective) 12
생리적요인 (Physiological) 단안적요인 움직임시차, 원근조절 (Accommodation) 움직임시차 (Motion Parallax) 원근조절 (Accommodation) 13
생리적요인 (Physiological) 양안적요인 양안시차, 수렴 (Convergence) 양안시차 (Binocular Parallax) 수렴 (Convergence) 14
3D Human Factor 인간의시지각, 인지적특성과 3D 제작 / 디스플레이의한계 3D 영상감상시눈의피로, 어지러움, 두통등의부작용발생 15
3D Display 16
안경식 3DTV 삼성 SG 방식 3DTV LG FPR 방식 3DTV 17
Film-type Patterned Retarder (LG) Retarder와편광안경으로좌우영상분리 3D 해상도상하 ½ 2D 휘도 70% 감소 18
Sutter Glasses ( 삼성 ) TV 와안경간에 Sync 를맞춰좌우영상표시 Full HD Resolution 가능 2D 휘도저하없음 (3D 휘도는약 15% 감소 ) Flicker 현상발생 19
안경식 3DTV 비교 영상화질 Crosstalk/ Flicker 안경 시야각 편광방식 1920x540 해상도 수평 Full HD Full HD 로인지 거의없음 깜박거림없음 편광안경방식 건전지불필요 싸고가벼운안경 좌우시야각넓음 (180 ) 상하시야각좁음 (30 ) 누워서도시청가능 셔터글라스방식 1920x1080 해상도 수직 / 수평 Full HD Full HD 로인지 약간있음 깜박거림발생 셔터안경방식 건전지필요 비싸고무거운안경 좌우시야각좁음 (80 ) 상하시야각넓음 (80 ) 누우면시청불가능 20
3D Projection System Silver Screen Circular polarized light Circular polarized light Circular polarizer of counterclockwise Circular polarizer of clockwise Left Image Right Image Left Eye Right Eye 21
Planar 3D Monitor 고해상도를요구하는지도측량, 영상편집등의용도로사용 22
무안경 (Parallax Barrier) * wikipedia.org 23
무안경 (Lenticular Lens) * wikipedia.org 24
다시점무안경 3D Parallax barrier Lenticular 25
무안경식 3D 닌텐도 3DS 도시바의무안경식 3DTV REGZA LG 옵티머스 3D 26
무안경 3D 모니터 Sanyo Parallax Barrier Method 15 LCD monitor w/head tracking Philips Slanted lenticular Method Multiview 7~9 views 27
동영상 무안경 3D 28
3D 방송 29
3D 요소기술 Stereo 영상방식 2D+Depth 방식 제작 콘텐츠및전송 저장 좌안 / 우안영상분리 Depth information 압축 / 전송 3D 요소기술 Stereoscopic 안경식디스플레이 - 셔터안경식 - 편광안경식 3D 신호처리기술 - Format conversion - 2D/3D conversion - View synthesis 디스플레이 Multi-view 무안경식디스플레이 - Parallax barrier 방식 - Lenticular 방식 3D 신호처리기술 - 다시점렌더링 - 다시점영상보정 - 3D Distortion 보상 - 시점추정기술 Real Image Integral Imaging Hologram 30
3D 영화생태계 Well-prepared technology & standard 콘텐츠제작 / 전송 / 디스플레이인프라 ( 08년표준화완료 ) Exciting & immersive 3D contents 31
3D 방송생태계 Technology innovation 필요 High cost Difficult to create Not prepared of standard Limited B/W Wearing glasses No full parallax Limited motion sensing No multi-functional tactile display Lack of contents Lack of convenience Lack of reality Lack of intuitiveness No feedback 32
3D 방송방식 Side by side Top/Bottom Half 해상도 Full 해상도 Time Sequence Frame Packing 33
3D 방송표준 TTA PG806 WG1-3D 송수신규격실무반 고화질 3DTV 방송표준 ( 11.12.21, TTA) 미국 ATSC 국제표준으로제정 ( 13.1.9) 34
3D TV Stereoscopic Multi-view Hologram Holographic 3D TV Market Multi-view 3D TV IP 3D 방송 ( 22, 일본 ) Stereo 3D TV 멀티뷰 3D 방송 ( 15) Technology Stereo 3D 방송 ( 10) Lack of contents, convenience & comfort 3D video standard 3D color/depth capture MV display/rendering Spatial interface Lack of reality, No feedback Holographic technology Haptic feedback 10 15 20 35
Content Creation 멀티뷰 3D 를위해 color/depth capturing 기술필요 Reality Color & Depth 3D Capturing Light Field 3D Capturing Stereo 3D Capturing 일본 IP 3D 방송 ( 22) 멀티뷰 3D 방송 ( 15) Stereo 3D 방송 ( 10) 2010 2015 2020 36
Compression Stereo 3D 방송 멀티뷰 3D 방송 (3 color + 3 depth) 멀티뷰 3D 압축을위한새로운기술필요 Data rate DTV FHD@30fps 8bit, 740Mbps Stereo 3D TV FHD@30fps 8bit, 1.5Gbps Multi-view 3D TV FHD@30fps 8bit, 3.7Gbps H.264 (83:1) 45Mbps 18Mbps Comp. ratio 40:1 Comp. ratio 83:1 Comp. ratio 206:1 MPEG-2 MPEG-2+H.264 MPEG 3DV 1-view 2-view 3-view (3color+3depth) 37
Processing 멀티뷰생성기술필요 Input view 3Color+ 3Depth ⅹ12 view gen. Stereo/ 2D+Depth ⅹ4.5 view gen 2Dⅹ2 Super Multi-view 3D 9-view 3D TV Stereo Stereo 3D TV Multi-view (9 view) 38 Super Multi-view (36 view) Output view
Display Higher resolution & wider viewing area Reality Innovation Research Feasibility Investigation Commercialized 안경식 3D 무안경식 3D Usability 39
Display 해상도 7680ⅹ4320 (33.2M) 3840ⅹ2160 (8.3M) 1920ⅹ1080 (2.1M) 720ⅹ480 SDTV 해상도 40 HDTV 해상도
홀로그래피 41
3D 기술의문제점 현행 3D 의문제점 안경방식의불편함 무안경방식은구현의복잡성으로단가상승 휴먼팩터 ( 어지럼증, 구토증, 두통 ) 해결불가능 체적형 Multi-view 구현의한계성 Non-glass 3D 기술의문제점 - Lenticular 방식양산의어려움 - Barrier 방식의휘도문제점 - Multi-view/Multi-user 구현의한계 42 Jump over to Holographic Display!!! 휴먼팩터해결 자유각도시청가능 360 체적형가능 Multi-view 시청가능
Holography Hologram = Holos ( 전체 ) + Gramma ( 메시지 ) Hologram : 간섭파형태로물체의영상이기록된사진필름 Holography : 간섭파형태로기록된데이터를복원하여입체영상으로재생하는기술 1948 년 Dennis Gabor 에의해발명 (1971 년노벨상수상 ) Leith & Upatnieks 는 Holography 에레이저사용 (1962) Emmet Leith Gabor 43
Holography 의원리 레이저 레이저 반사경 참조파 반사경 참조파 * OR 피사체 물체파 홀로그램 재생상 홀로그램 관찰자 (a) Recording (b) Reconstruction 44
Digital Holography 아날로그홀로그래피 Digitization & Quantization 디지털홀로그래피 높은시스템요구사항 최적의디스플레이패널부재 45
Digital Holography Analog Digital 생성 / 기록 / 디스플레이 광학계 / 필름 유연성 CCD/SLM/ 컴퓨터 편집 편집불가 용이성 편집용이 전송 용이성 압축 / 전송불가 46 압축 / 전송용이
여러가지 Hologram 47
Holographic Printer 지형정보를군사작전에이용 토목, 건설에이용 정유공장설계 항공사진을이용한홀로그래피지도 (Zebra Imaging) 48
+ + = Holographic Microscope Lyncee Tec 의홀로그램현미경 광학현미경 세포의단층촬영 49
Holographic Memory InPhase Technologies (http://www.inphase-technologies.com/) 50
NICT, Japan Real object acquisition system by using integral photographic camera Electro-holographic display system with three lasers and three LCoS 51
QinetiQ Spatial-multiplexed, 3 x 8 billion-pixel, full-parallax, full-color Hologram 구현 (2005) 102 개의 PC Linux cluster of dual IA-32 Pentium III 1.26-GHz Intel Tualatin-core 512-Kb cache CPUs 를사용하여계산 52
SeeReal SeeReal direct view setup 20 inch Holography Technology Prototype 53
Head-Mounted Display 소니의 HMD HMZ-T1 (IFA 2011) 유기 EL 패널 x 2 시야각 45 가상크기 750 인치 ( 거리 20m) 5.1ch 서라운드 소니의 360 3D 디스플레이 (IFA 2010) 54
Head Up Display 항공기의 HUD BMW 의 HUD 55
Google Glass 2013.2 한정판시판 ($1,500) 2013 년말또는 2014 년초에일반시판예정 56
동영상 소녀시대 V-Concert Hatsune Miku Concert Google Glass 57
국내연구개발현황 디지털홀로그래픽 3D 영상시스템핵심원천요소기술및연구시제품개발 (ETRI, KETI) 디지털홀로그램획득 / 생성 / 복원기술 디지털홀로그램신호처리 / 토모그래피기술 홀로그래픽디스플레이 / 기록기술 실사기반의홀로그램생성및고화질홀로그램복원 화질향상을위한신호처리및 3 차원공간정보복원 고화질대화면재생및고속 / 고휘도인쇄 58
59
60