미래의 무안경 3D TV 시대를 여는 두가지 기술 |

미래의 무안경 3D TV 시대를 여는 두가지 기술

2010.05.25 LG전자

안녕하세요. 더 블로그 필진 김k입니다. 드디어 3D 4부작의 마지막 포스팅입니다. 오늘은 모든 분들이 궁금해 하는 무(無)안경 3D에 대해 이야기 해보겠습니다. 마침 ‘2010 월드IT쇼(WIS)’가 오늘 삼성동 코엑스 전시장에서 개막했는데요, 올해의 IT 화두도 단연 3D가 분명한 것 같습니다. 3D TV와 3D 프로젝터, 3D 노트북 등 더욱 다양해진 3D 제품을 직접 만나볼수 있다니 가슴이 벌써 두근두근거리는 것 같은데요 ^^ 관심있으신 분들은 한번 들러보시면 어떨까요?

2010 월드IT쇼 현장 — 월2010년 월드IT쇼에 등장한 3D 노트북

지난번 3D안경 관련 포스팅(2010/04/07 – 3D TV의 생생한 영상, 안경에 달렸다)에서도 말씀드린 대로 3D도 여러가지 방식이 있는데요, 다시 한번 볼까요?

[안경] – [공간분할] – [적청안경] : Anaglyphic 3D
[안경] – [공간분할] – [편광안경] : Polarization 3D
[안경] – [시간분할] – [셔터안경] : Alternate-frame sequencing
[무안경] – [공간분할] : Lenticular lens or Parallax barrier
[무안경] – [허상] : Holographic

그 중 아래 두 가지가 무안경 방식으로, ‘양안시차(두 눈의 시선 차이)’를 이용한 방식과 스크린이 아닌 실제 물체가 있는 곳에 초점을 맞추는 ‘허상’ 방식이 있습니다. 무안경 방식을 설명 하기 전에 다시 한번 안경 방식의 3D 구동 원리를 복습해 볼까요? (완전 학습 분위기 -,.-)

무안경 3D 감상도 공간분할, 허상 두 가지 방식

안경 방식의 3D는 사실 어느 위치에서 보든지 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 L(왼쪽) 영상과 R(오른쪽) 영상이 들어오는 방식입니다. 즉 디스플레이는 전방위로 L 영상과 R영상을 발산하고, 안경을 통해 L영상과 R영상이 분리되어 보이는 방식이지요.

무안경 방식도 안경 방식과 같은 형태로 볼 수 있는데요. 단 한 명의 시청자가 고정된 위치에 있다면 말입니다. 안경을 낀 것과 마찬가지로 디스플레이 자체에서 L 영상과 R 영상을 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 보내주면 되니까요. 하지만 일반적으로 모니터나 휴대폰 등 개인 디스플레이에 사용되는 방식으로 위치에 따라 3D로 보이지 않을 수 있습니다.

해상도 저하라는 단점을 지닌 다(多)시점 무안경 방식
하지만 여러 명이, 또는 움직이면서 보는 3D는 인위적인 L영상과 R영상을 분리할 수 없는데요. 그래서 다시점 무안경 방식에서는 View라는 것을 만들게 됩니다. L영상과 R영상, 2개의 영상을 조합하여 n개의 View를 만드는데요.

Display — 예시) n=9(최좌측) View 1 – View 2 – View 3 – View 4 – View 5 – View 6 – View 7 – View 8 – View 9 (최우측)

예를 들어, 사람이 왼쪽 눈에 V1을, 오른쪽 눈에 V2를 보는 위치에 서면 왼쪽에서 보는 영상이 비교적 생생하게 느껴지고, 오른쪽으로 이동해 왼쪽 눈에 V6를, 오른쪽 눈에 V7이 들어오는 위치가 되면 오른쪽에서 보는 영상이 비교적 생생하게 느껴지게 되는 것입니다.
그림을 참고해보면 View 1~9까지는 3D를 정상적으로 느끼지만, View의 세트가 바뀌는 가령 왼쪽 눈에 View 9을, 오른쪽 눈에 View 1을 받는 시점에서는 3D를 전혀 느끼지 못합니다. 보통 하나의 View 크기는 사람의 보편적인 좌우 눈거리, 6.5cm로 만들게 됩니다. View가 많아지면 3D 시야각이 넓어지겠지만, 해상도는 상대적으로 떨어지게 됩니다. Full HD TV의 경우 약 200만 개의 화소를 가지는데, 10개의 View를 만들면, 화소는 10분의 1 수준인 20만 개로 줄어듭니다.

아~~~ 어렵다. 원리가 좀 이해 되시나요? 그림을 그려가며 앞에서 설명하기는 쉬운데 글로 쓰려니 어렵네요.

3D TV 광고 이미지

무안경 3D를 구현하는 패러랙스 배리어 기술과 랜티큘러 기술

무안경식 3D TV를 구현하기 위해서는 다양한 방식이 있습니다만, 요즘 주로 언급되는 방식으로는크게 패러랙스 배리어(Parallax Barrier) 기술과 렌티큘러(Lenticular) 기술이 있습니다.

패러랙스 배리어는 디스플레이 장치에 시선에 따라 각 채널이 보이지 않도록 수많은 막대를 세워두는 것입니다. 즉 일정 시점에서 오른쪽 눈에 왼쪽 영상을 가려주고, 왼쪽 눈에 오른쪽 영상을 가려주는 것이지요. 이 패러랙스 배리어는 스윗 스팟을 찾기 힘들고, 다중 시점을 만들기가 어려워 주로 1인칭 디스플레이 장치에 사용되는 기술입니다. 밝기 저하가 나타난다는 점도 단점이고요.

패러랙스 베리어 기술과 랜티큘러 기술 이미지 — 좌: 패러랙스 베리어(Parallax Barrier) 기술 우: 랜티큘러(Lenticular Lens) 기술

패패러랙스 배리어는 디스플레이 장치에 시선에 따라 각 채널이 보이지 않도록 수많은 막대를 세워두는 것입니다. 즉 일정 시점에서 오른쪽 눈에 왼쪽 영상을 가려주고, 왼쪽 눈에 오른쪽 영상을 가려주는 것이지요. 이 패러랙스 배리어는 스윗 스팟을 찾기 힘들고, 다중 시점을 만들기가 어려워 주로 1인칭 디스플레이 장치에 사용되는 기술입니다. 밝기 저하가 나타난다는 점도 단점이고요.

랜티큘러는 입체 그림엽서를 생각해보면 쉽습니다. 입체 그림엽서에는 울퉁불퉁한 투명 막이 입혀져 있는데, 이런 방식을 이용한 것이 랜티큘러(Lenticular) 방식입니다. 디스플레이에 작은 렌즈를 배열시켜서 좌우 화상을 굴절시켜 각각의 화상을 보내는 것인데요.

밝기의 저하가 덜하고, 시야각 특성도 조금 개선된 방식이지만, 렌즈 자체를 만드는 데 상당히 어려운 광학 기술과 많은 비용이 예상됩니다.

랜티큘러의 확장판인 집적 영상 기술과 미래의 기술 홀로그래픽

집적 영상(Integral Imaging) 기술은 랜티큘러의 확장판이라고 보면 됩니다. 줄 모양의 랜티큘러 렌즈를 하나의 셀에 대응하도록 더 작게 만든 방식이죠.

좌우뿐 아니라 상하의 View도 갖고 있어 더 생생한 영상을 즐길 수 있는데요. 흡사 수만 개의 낱눈이 붙어 있는 파리의 눈과 같다고 생각하면 됩니다. 하지만 그만큼 많은 View 생성 기술과 해상도 저하 등 아직 시제품 단계에만 머물러 있는 기술입니다.

홀로그래픽은 좀 더 미래의 기술입니다. 방식도 복잡하고, Real 3D 구현이 가능한 이상적인 기술이지만, 레이저 효율 개선, 구현 시스템 범용화, 방대한 컨텐츠 제작 기술 확보 등 해결해야 할 문제가 많습니다.

홀로그램 3D TV 나오면 사겠다며 기다리는 분들 있는데요. 일단 지금의 3D TV 사서 낡아 못쓰게 된 이후에나 나올까 말까 한 기술이니 너무 오래 기다리지 마세요~

자~ 이제 이렇게 저의 길고 긴 3D 포스팅을 마치겠습니다. 정말 시원섭섭하네요. 다음에는 LG전자의 월-E! 로봇 청소기 이야기를 해볼까 합니다. 혹시 LG전자의 스마트 기술에 대해 알고 싶은 것이 있으시면 댓글로 부탁드려요~

Writer

김유철 과장(김k)은 CTO 기술전략팀에서 소프트웨어와 글로벌 R&D 전략 업무를 담당하고 있다. 그밖에 전시회, 강연, 리크루팅 등을 통한 기술 홍보(Technology Promotion) 전문가로 활약하고 있다. 앞으로 새로운 기술이 어떻게 우리 생활에 영향을 끼칠 것인지에 대해 이야기하고 대화를 나눌 예정이다. 개인적으로 게임, 맛집, 만화에 관심이 많으며, 보다 편리하게 보다 많은 정보를 공유하는 세상이 오기를 희망한다.