3D 입체 디스플레이

 

3D 입체 디스플레이 방식은 크게 안경 방식과 무안경 방식으로 나누어집니다.

 

안경식

 

◈ 애너글리프(Anaglyph) 방식

 

 

 적청의 색상 차를 이용해 3D 영상을 구현하는 방식인 애너글리프의 원리는 1853년 롤만(Rollman)이 발표했습니다.

이 방식은 좌우 영상을 보색관계가 되도록 합성하여 하나의 영상으로 구성합니다.

보통 왼눈 영상은 적색(Red)으로 오른쪽 눈은 청색(Cyan)으로 형성한 뒤, 이를 겹쳐 스크린 위에 투영하고, 이 영상을 왼쪽 눈에는 적색, 오른쪽 눈에는 청색의 필터가 붙은 안경으로 좌우 영상을 인식하는 방식입니다.

특수한 스크린을 필요로 하지 않으며, 일반 컴퓨터 모니터나 TV로도 시청할 수 있고, 안경도 싸기 때문에 손쉬운 방식이지만 필터의 색과 안경의 색이 일치하지 않을 경우 양쪽 눈의 영상이 겹쳐 보이는 크로스토크(Crosstalk) 현상이 발생하기 쉬우며, 옅은 색을 사용하면 컬러 영상도 가능하나 색의 재현성은 많이 떨어지게 됩니다.

그래서 1980년대 이 방식은 이전까지 놀이공원이나 극소수의 영화 상영관 등에서 제한적으로 쓰이는 정도였고, TV에는 적용되지 않았습니다.

 

◈ 편광(Polarization) 방식

 편광 안경 방식은 디스플레이 장치에서 오른쪽과 왼쪽 눈에 맞는 영상을 동시에 서로 다른 각도로 편광 시켜 쏴 주면 편광 안경을 통해 한쪽 눈으로 반대쪽 영상이 못 들어가도록 막는 방법을 사용합니다.

즉, 디스플레이에 편광 필름을 부착하여 좌우 영상을 수평라인별로 분리하고, 좌우 서로 다른 위상을 갖는 편광 안경을 착용하여 두 영상을 분리하여 인식시키는 방법입니다.

 

 편광 안경 방식의 3DTV는 영상이 안경을 통과할 때 별도의 기계적 장치를 거치지 않고 곧장 눈에 전달되므로 화면이 깜빡이는 플리커(Fliker) 및 크로스토크 현상을 줄이는 데 유리해 상대적으로 눈의 피로가 덜하다는 장점이 있습니다.

또한 안경이 가볍고 저렴하며 Hz에 영향을 받지 않습니다.

 

 하지만 전체 주사선을 절반씩 나누어 각각의 눈으로 영상 전달을 하므로 이론적으로 화면의 해상도(정밀도)가 절반으로 줄어드는 결정적인 단점이 있습니다. 화면의 주사율(화면의 재생 빈도)을 높이는 방법으로 1초 당 전달되는 영상의 정보량을 늘려 해상도 저하를 어느 정도 해소할 수 있지만, 이렇게 하면 TV의 전반적인 영상 출력 성능을 높여야 하므로 제품의 가격이 비싸질 수 있으며, 같은 주사율을 가진 셔터 안경 방식의 3DTV에 배해 해상도가 열세라는 단점은 그대로입니다. 

그러나 좌우 눈에 절반씩 들어온 화소가 뇌에선 하나로 합쳐져 육안으로 화소수 저하를 별로 인식하지 못한다는 주장도 있습니다.

 

◈ 셔터 글라스(Shutter glasses) 방식

 액티브 글라스 또는 시분할(Time Sequential) 방식이라고도 불리는 셔터글라스 방식은 좌안과 우안용 영상을 순차적으로 재생하면서 안경의 좌우 셔터를 닫아 각 영상 신호를 순차적으로 재생하면서 안경의 좌우 셔터를 닫아 각 영상 신호를 사람의 눈에 전달하는 방식입니다.

예를 들어, 좌안용 영상이 나타날 때 오른쪽 눈을 막는 신호를 안경으로 보내 왼쪽 눈에 좌안용 영상을 볼 수 있게 할 수 있습니다.

 

 셔터 안경 방식의 3DTV는 편광 안경 방식과 달리, 주사선을 나누지 않고 왼쪽과 오른쪽 눈에 해당하는 영상을 매우 빠른 속도로 번갈아 출력합니다. 만약 120Hz의 주사율을 가진 TV라면 1/120초 주기로 좌우측에 해당하는 영상이 교대로 보여지는 것입니다. 그리고 이에 맞춰 시청자가 쓴 안경은 TV와의 통신을 주고받으며 양쪽 렌즈의 셔터가 번갈아 열고 닫히기를 반복합니다.

이런 원리로 각각의 눈에 해당하는 영상만을 정확히 전달할 수 있어 입체감을 느낄 수 있습니다.

 

 이러한 특성 때문에 셔터 안경 방식의 3DTV는 전체 주사선을 절반씩 나누어 각각의 눈으로 영상 전달을 하는 편광 안경 방식의 3DTV와 당리 해상도가 저하되지 않아 풀 HD의 선명한 3D 화질을 구현하는 데 유리합니다. 또한 TV 화면에 편광 필터를 덧붙을 필요가 없기 때문에 3D뿐 아니라 2D 화면을 시청할 때도 화질이 저하될 우려를 최소화할 수 있습니다. 이와 더불어 TV 자체의 생산 단가를 낮추는데도 편광 안경 방식에 비해 다소 유리한 면이 있습니다.

 

 그러나 안경에 전자 장치가 들어가므로 주기적으로 배터리를 교환하거나 충전을 해 줘야 하는 불편함도 있고, 안경이 가격도 편광 방식에 비해 많이 비쌉니다. 또한 이 방식은 좌우 영상을 빠르게 번갈아 가며 보여주기 때문에 영상 디스플레이가 정교하지 못할 경우 화면이 겹치는 크로스토크나 깜빡이는 플리커 현상이 일어날 수 있어서 편광방식에 비해 눈이 더 피로해질 수 있습니다.

 

3D 입체 디스플레이의 주요 방식 분류

구분	방식		설명
안경 방식	패시브 방식	에너글리프	왼쪽 눈 영상은 청색으로 오른쪽 눈 영상은 적색으로 형성한 뒤, 이를 겹쳐 스크린 위에 투영하고, 이 영상을 청색과 적색의 필터가 붙은 안경으로 좌우 영상을 인식하는 방식.
		편광방식	디스플레이에 편광필름을 부착하여 좌우 영상을 수평라인별로 분리하고, 좌우 서로 다른 편광안경을 착용하여 두 영상을 분리하여 인식시키는 방식. 국내 LG TV 방식이다.
	액티브 방식	셔터글라스	좌안과 우안용 영상을 순차적으로 재생하면서 안경의 좌우 셔터를 닫아 각 영상 신호를 눈에 전달하는 방식. 국내 삼성 TV 방식이다.
무안경 방식	패럴랙스배리어		화면 앞에 무수한 구멍이 뚫린 차단막(배리어)을 배치하여 오른쪽 눈은 왼쪽 화상을 보지 못하며, 왼쪽 눈은 오른쪽 화상을 볼 수 없게 하는 방식.
	랜티큘러3D		볼록렌즈가 붙어있는 얇은 시트를 이미지가 구현되는 디스플레이 앞에 붙여서 그 굴절률로 왼쪽눈과 오른쪽 눈이 서로 다른 이미지를 보게끔 유도하는 방식.

 

 

무안경식

◈ 패럴랙스 배리어(Prarallax barrier)

 현재 개발된 무안경 3D 디스플레이 중에 대표적인 것이 패럴랙스 배리어 방식으로 화면 앞에 무수한 구멍이 뚫린 차단막(배리어)을 배치하는 방식입니다. 차단막의 각 구멍은 뒤에 있는 화소가 엇갈리게 보이도록 배치되어 있어 안경을 쓰지 않고도 양쪽 눈에 각각 다른 영상이 도달하게 되므로 입체감을 느낄 수 있습니다. 다만, 시야각이 매우 좁아 조금만 시청 각도를 바꿔도 입체감이 사라지며 대형 화면에 작용하기 어렵다는 단점이 있습니다. 따라서 무안경 3D 디스플레이는 아직은 제한된 분야에서만 사용 중입니다.

하지만 점차 기술이 향상되고 있어 향후 TV에도 본격적으로 적용될 것으로 예상되고 있습니다.

 

◈ 렌티큘러(Lenticullar)

 

 

 렌티큘러에서는 배리어 대신 볼록렌즈를 이용해서 입체를 구현합니다. 렌티큘러 방식의 역사는 오래되어 이미 1912년 헤스(Hass)가 렌티큘러의 원리에 대한 특허를 출원했습니다. 그러나 가공 기술이나 재료 기술이 미숙하여 오랫동안 활성화되지 못하다가 1960년대에 들어 플라스틱 공업, 사진, 인쇄기술 등의 기술이 진보됨에 따라 렌티큘러 영상 기술 전반이 현저하게 진보되었습니다.

렌티큘러 방식도 패럴랙스 배리어와 마찬가지로 아직 기술적 한계가 뚜렷한 상황입니다.

시야각이 매우 좁고 제한적이며, 다시점 방식으로 콘텐츠 제작이 이루어져야 입체감 구현이 가능하다는 단점이 존재합니다.

 

이번 글에서는 3D 입체 디스플레이에 대해 알아보았습니다.

읽어주셔서 감사합니다 :-D