3D 디스플레이
3D display3D 디스플레이는 보는 사람에게 깊이를 전달할 수 있는 디스플레이 장치입니다.많은 3D 디스플레이는 입체 디스플레이로 입체시에 의해 기본적인 3D 효과를 내지만 눈의 피로와 시각적 피로를 유발할 수 있습니다.홀로그램 및 라이트 필드 디스플레이와 같은 최신 3D 디스플레이는 입체시와 정확한 초점 거리를 결합하여 표시된 컨텐츠에 보다 사실적인 3D 효과를 제공합니다.이러한 방식으로 새로워진 3D 디스플레이는 기존의 입체 디스플레이보다 시각적 피로도가 적습니다.
2021년 현재, 3D 디스플레이의 가장 일반적인 유형은 거의 모든 가상 현실 장비에 사용되는 디스플레이 유형인 입체 디스플레이입니다. 3D 디스플레이는 VR 헤드셋에서와 같이 눈에 가까운 디스플레이이거나 3D 지원 모바일 장치 또는 3D 영화관처럼 눈에서 더 멀리 떨어진 장치에 있을 수 있습니다.
"3D 디스플레이"라는 용어는 모든 각도에서 볼 수 있는 컨텐츠를 생성할 수 있는 볼륨 디스플레이를 지칭하는 데 사용될 수도 있습니다.
역사
최초의 3D 디스플레이는 1832년 찰스 휘트스톤 경에 의해 만들어졌습니다.[1]그것은 깊이를 표현하는 기본적인 능력을 가진 입체 디스플레이였습니다.
입체 디스플레이
입체 디스플레이는 일반적으로 "스테레오 디스플레이", "스테레오 3D 디스플레이", "스테레오 3D 디스플레이", 또는 때때로 단지 "3D 디스플레이"로 잘못 언급됩니다.
스테레오 디스플레이의 기본 기술은 좌안과 우안에 따로 표시되는 오프셋 영상을 표시하는 것입니다.그런 다음 이 두 2D 오프셋 이미지가 뇌에서 결합되어 3D 깊이의 지각을 제공합니다."3D"라는 용어가 널리 사용되고 있지만, 듀얼 2D 영상의 표현은 라이트 필드를 표시하는 것과 확연히 다르며, 또한 3차원 공간에서 영상을 표시하는 것과도 다르다는 것에 유의할 필요가 있습니다.
실제 3D 디스플레이와 가장 눈에 띄는 차이점은 관찰자의 머리와 눈의 움직임이 디스플레이되는 3D 객체에 대한 정보를 증가시키지 않는다는 것입니다.예를 들어 홀로그래픽 디스플레이는 그러한 제한이 없습니다.
듀얼 2D 영상을 "3D"라고 부르는 것은 기능을 과장한 것입니다."스테레오스코픽"이라는 정확한 용어는 수십 년 동안 의심의 여지 없이 오용되어 온 일반적인 잘못된 이름인 "3D"보다 더 번거롭습니다.대부분의 입체 디스플레이는 실제 3D 디스플레이로 인정되지 않지만, 모든 실제 3D 디스플레이는 입체라는 더 낮은 기준을 충족하기 때문에 종종 입체 디스플레이로 지칭됩니다.
1830년대 찰스 휘트스톤 경이 묘사한 입체시 원리를 바탕으로 입체 기술은 보는 사람의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 다른 이미지를 제공합니다.다음은 개발된 일부 주목할 만한 입체 시스템에서 사용되는 기술적 세부 사항 및 방법론입니다.
나란한 이미지
전통적인 입체 사진은 한 쌍의 2D 이미지인 스테레오그램에서 시작하여 3D 착시를 만드는 것으로 구성됩니다.뇌에서 깊이 인식을 강화하는 가장 쉬운 방법은 보는 사람의 눈에 두 개의 다른 이미지를 제공하는 것으로, 같은 물체의 두 개의 관점을 나타내며, 양안시에서 두 눈이 자연스럽게 받는 관점과 정확히 동일한 작은 편차를 가지고 있습니다.
눈의 피로와 왜곡을 방지하려면, 두 개의 2D 이미지 각각이 사용자의 각 눈에 제시되어 사용자가 볼 수 있는 무한한 거리에 있는 물체가 정면으로 향할 때 사용자의 눈이 교차하거나 발산하지 않도록 해당 눈에 의해 인지되어야 합니다.그림에 지평선이나 구름과 같이 무한한 거리에 있는 물체가 없을 경우에는 그림을 상응하게 더 가까이 배치해야 합니다.
나란한 방법은 제작이 매우 간단하지만, 광학 보조 장치 없이는 보기가 어렵거나 불편할 수 있습니다.
입체경 및 입체경 카드
스테레오스코픽은 입체적인 이미지를 보여주기 위해 나란히 인쇄된 두 개의 별개의 이미지를 포함하는 카드인 스테레오스코픽 카드를 보기 위한 장치입니다.
투명도 시청자
투명한 밑면에 인쇄된 스테레오 뷰 쌍은 투과된 빛에 의해 보여집니다.투명도 보기의 장점 중 하나는 불투명한 베이스에 인쇄된 경우보다 더 넓고 더 사실적인 동적 범위를 제공할 수 있다는 점입니다. 다른 하나는 후면에서 비추는 이미지가 렌즈에 훨씬 더 가까이 배치될 수 있기 때문에 더 넓은 시야를 제공할 수 있다는 점입니다.
필름 기반 입체 투명도를 보는 관행은 Tru-Vue가 휴대용 Bakelite 뷰어를 통해 공급되는 35mm 필름 스트립에 스테레오 뷰 세트를 판매하기 시작한 1931년까지 거슬러 올라갑니다.1939년에는 7쌍의 작은 코다크롬 컬러 필름 투명도가 포함된 판지 디스크를 사용하여 이 기술의 변형 및 소형화된 변형 모델이 View-Master로 소개되었습니다.
헤드 마운트 디스플레이
사용자는 보통 두 개의 작은 LCD 또는 각 눈에 하나씩 확대 렌즈가 있는 OLED 디스플레이와 헬멧 또는 안경을 착용합니다.이 기술은 스테레오 필름, 이미지 또는 게임을 보여주는데 사용될 수 있습니다.머리 장착형 디스플레이는 머리 추적 장치와 결합할 수도 있어, 사용자가 머리를 움직여 가상 세계를 "주위"할 수 있어 별도의 컨트롤러가 필요 없습니다.
컴퓨터 그래픽의 급속한 발전과 비디오 및 기타 장비의 지속적인 소형화로 인해 이러한 장치는 보다 합리적인 비용으로 사용할 수 있게 되었습니다.헤드 마운트 또는 착용 가능한 안경은 증강 현실이라고 불리는 것을 만들면서 실제 세계관에 부과된 투시 이미지를 보기 위해 사용될 수 있습니다.이것은 부분 반사 거울을 통해 비디오 이미지를 반사시킴으로써 수행됩니다.부분 거울을 통해 실제 세계를 볼 수 있습니다.
홀로그램 도파관 또는 "도파관 기반 광학"의 최근 발전은 부피가 큰 반사 거울을 사용하지 않고 입체 영상을 현실 세계에 중첩할 수 있게 했습니다.[2][3]
헤드 마운트 프로젝션 디스플레이
HMPD(Head-Mounted Projection Display)는 헤드 마운트 디스플레이와 유사하지만 역반사 스크린에 영상이 투사되어 표시됩니다. 헤드 마운트 디스플레이에 비해 이 기술의 장점은 포커싱 및 버젼 문제가 보정 아이 렌즈로 고정할 필요가 없다는 것입니다.이미지 생성을 위해 LCD나 OLED 화면 대신 피코 프로젝터를 사용합니다.[4][5]
입체 안경
능동형 셔터 시스템
이클립스 방식은 반대쪽 눈의 영상이 화면에 투사될 때 셔터가 각 해당 눈의 빛을 차단하는 방식입니다.디스플레이는 좌영상과 우영상을 번갈아 가며 화면의 영상과 동기화되어 안경이나 뷰어의 셔터를 여닫습니다.이것이 1922년에 잠깐 사용되었던 TVview 시스템의 기본이었습니다.[6][7]
이클립스 방식의 변형은 LCD 셔터 안경에 사용됩니다.대체 프레임 시퀀싱의 개념을 사용하여 영화, 텔레비전 또는 컴퓨터 화면의 영상과 동기화하여 빛을 투과시키는 액정이 들어 있는 안경.nVidia, XpanD 3D 및 이전 IMAX 시스템에서 사용하는 방법입니다.이 방법의 단점은 시청하는 각 사람이 무선 신호 또는 부착된 와이어를 사용하여 디스플레이 시스템과 동기화되어야 하는 고가의 전자 안경을 착용해야 한다는 것이다.셔터 안경은 대부분의 편광 안경보다 무겁지만, 가벼운 모델은 일부 선글라스나 고급 편광 안경보다 무겁지 않습니다.[8]그러나 이러한 시스템에는 투영된 이미지에 대해 은색 스크린이 필요하지 않습니다.
액정 조명 밸브는 두 편광 필터 사이에서 빛을 회전시킴으로써 작동합니다.이러한 내부 편광기로 인해 LCD 셔터 안경은 LCD, 플라즈마 또는 프로젝터 이미지 소스의 디스플레이 이미지를 어둡게 만들기 때문에 일반적인 3D가 아닌 경우보다 이미지가 더 흐릿하게 보이고 대조도가 낮아집니다.이것은 반드시 사용상의 문제는 아닙니다. 이미 매우 밝은 회색 빛의 검은색 레벨이 낮은 일부 유형의 디스플레이의 경우 LCD 셔터 안경이 실제로 화질을 개선할 수 있습니다.
애글라이프
아날로그에서 두 영상은 두 필터(빨간색과 청록색)를 통해 추가 조명 설정에서 중첩됩니다.감산적 조명 설정에서 두 이미지는 흰색 용지에 동일한 보색으로 인쇄됩니다.각각의 눈에 컬러 필터가 있는 안경은 필터 색을 제거하고 보색을 검은색으로 만들어 적절한 이미지를 분리합니다.일반적으로 아나크롬(Anacrome)이라고 알려진 보상 기술은 이 기술과 관련된 특허 안경에 약간 더 투명한 시안 필터를 사용합니다.프로세스에서는 일반적인 아날로그 영상이 시차를 덜 갖도록 재구성합니다.
아날로그의 일반적인 적색 및 청색 필터 시스템의 대안은 NTSC 텔레비전 표준과 함께 아날로그 영상을 제공하기 위해 발명된 특허 받은 아날로그 시스템인 ColorCode 3-D입니다. 이 시스템에서는 적색 채널이 종종 손상됩니다.컬러코드는 화면에 노란색과 짙은 파란색의 보완 색상을 사용하며 안경 렌즈의 색상은 호박색과 짙은 파란색입니다.
분극 시스템
입체 영상을 표현하기 위해 두 개의 영상을 서로 다른 편광 필터를 통해 동일한 화면에 중첩하여 투사합니다.보는 사람은 또한 한 쌍의 편광 필터가 다르게 배열된 안경을 착용합니다(원편광이 있는 시계/반시계 방향 또는 90도 각도(보통 45도 및 135도 선편광이 있는 경우).[9]각각의 필터가 유사하게 편광된 빛만을 통과시키고 서로 다르게 편광된 빛을 차단하기 때문에, 각각의 눈은 다른 이미지를 봅니다.이것은 같은 장면을 두 눈에 투사하여 입체감을 주기 위해 사용되지만, 약간 다른 관점에서 묘사됩니다.또한, 두 렌즈가 동일한 색상을 가지고 있기 때문에, 한쪽 눈이 더 많이 사용되는 한쪽 눈을 가진 사람들은 이전에 두 색상의 분리로 인해 부정되었던 색상을 제대로 볼 수 있습니다.
원형 편광은 보는 사람이 편광이 제대로 작동하기 위해 머리를 똑바로 세우고 화면과 정렬할 필요가 없다는 점에서 선형 편광보다 장점이 있습니다.선형 편광에서는 안경을 옆으로 돌리면 필터가 스크린 필터와 정렬되지 않게 되어 이미지가 희미해지고 각 눈이 반대쪽 프레임을 더 쉽게 볼 수 있습니다.원형 편광의 경우, 시청자의 머리가 화면과 어떻게 정렬되는지에 관계없이, 옆으로 기울어지거나 심지어 거꾸로 기울어져도 편광 효과가 나타납니다.왼쪽 눈은 여전히 이미지를 의도한 이미지만 볼 수 있고, 그 반대의 경우에는 페이딩이나 크로스토크 없이 볼 수 있습니다.
일반적인 동영상 화면에서 반사되는 편광은 일반적으로 편광의 대부분을 잃습니다.따라서 편광 손실이 거의 없는 값비싼 은 스크린 또는 알루미늄 스크린을 사용해야 합니다.모든 유형의 편광으로 인해 표시되는 영상이 어두워지고 3D가 아닌 영상에 비해 명암비가 저하됩니다.램프의 빛은 일반적으로 무작위로 편광 모음으로 방출되는 반면 편광 필터는 빛의 일부만 통과합니다.결과적으로 화면 이미지가 더 어둡습니다.이 흑화는 프로젝터 광원의 밝기를 증가시켜 보상할 수 있습니다.초기 편광 필터를 램프와 영상 생성 요소 사이에 삽입하면 편광 필터 없이 영상 요소에 부딪히는 빛의 세기가 정상보다 높지 않고 화면으로 전송되는 전체 영상 대비에 영향을 주지 않습니다.
간섭 필터 기술
돌비 3D는 오른쪽 눈에는 빨간색, 녹색, 파란색의 특정 파장을 사용하고 왼쪽 눈에는 빨간색, 녹색, 파란색의 다양한 파장을 사용합니다.특정 파장을 걸러주는 안경은 착용자가 3D 이미지를 볼 수 있게 해줍니다.이 기술은 극장에서 가장 일반적인 3D 디스플레이 시스템인 RealD와 같은 편광 시스템에 필요한 값비싼 실버 스크린을 제거합니다.그러나 편광 시스템보다 훨씬 더 비싼 안경이 필요합니다.스펙트럼 빗 필터링 또는 파장 다중 시각화라고도 합니다.
최근에 출시된 오메가 3D/파나비전 3D 시스템도 이 기술을 사용하지만, 더 넓은 스펙트럼과 더 많은 "빗"(오메가/파나비전 시스템에서는 눈마다 5개씩)을 가지고 있습니다.눈 당 더 많은 스펙트럼 대역을 사용하면 돌비 시스템에 필요한 이미지를 컬러 처리할 필요가 없습니다.눈 사이의 가시 스펙트럼을 균일하게 나누면 빛 에너지와 색 밸런스가 거의 50-50이기 때문에 보는 사람이 더 편안한 "느낌"을 느낄 수 있습니다.돌비 시스템과 마찬가지로 오메가 시스템도 흰색 또는 은색 스크린과 함께 사용할 수 있습니다.그러나 Dolby에서 제공하는 색 보정 프로세서가 있는 디지털 시스템에서만 사용되는 Dolby 필터와 달리 필름 또는 디지털 프로젝터와 함께 사용할 수 있습니다.오메가/파나비전 시스템은 또한 그들의 안경이 돌비사가 사용하는 안경보다 제조 비용이 더 저렴하다고 주장합니다.[10]2012년 6월, DPVO Theatrical에 의해 오메가 3D/파나비전 3D 시스템이 중단되었으며, DPVO Theatrical은 파나비전을 대신하여 "도전적인 글로벌 경제 및 3D 시장 상황"을 이유로 출시했습니다.[citation needed]DPVO가 사업을 정리했지만, Omega Optical은 극장 외 시장에 3D 시스템을 홍보하고 판매를 계속하고 있습니다.오메가 옵티컬의 3D 시스템에는 프로젝션 필터와 3D 안경이 포함되어 있습니다.오메가 옵티컬은 패시브 입체 3D 시스템 외에도 향상된 아날로그 3D 안경을 개발했습니다.오메가의 빨간색/시아나그립 안경은 복잡한 금속 산화물 박막 코팅과 고품질 어닐링 유리 광학 장치를 사용합니다.
다른.
펄프리치 효과는 두 눈 사이의 신호 타이밍의 상대적인 차이로 인해 시야에서 물체의 측면 운동이 시각 피질에 의해 깊이 성분을 갖는 것으로 해석되는 정신 물리학적 지각입니다.
각형 안경은 KMQ 뷰어를 포함하여 교차 시청을 용이하게 하고 오버/언더뷰를 가능하게 합니다.
자가 입체경 검사
이 방법에서는 입체영상을 보기 위해 안경이 필요하지 않습니다.렌티큘러 렌즈 및 패럴랙스 배리어 기술은 좁은 교대 스트립에서 동일한 시트에 두 개 이상의 이미지를 부과하는 것을 포함합니다.두 이미지의 스트립 중 하나를 차단하거나(패럴랙스 배리어의 경우), 동일하게 좁은 렌즈를 사용하여 이미지 스트립을 구부리고(렌티큘러 프린트의 경우) 전체 이미지를 채우는 것처럼 보이게 하는 화면을 사용합니다.입체 효과를 내기 위해서는, 한 눈은 두 이미지 중 하나를 보고 다른 눈은 다른 이미지를 보도록 사람을 배치해야 합니다.다시점 자동 입체경의 광학적 원리는 1세기 이상 알려져 왔습니다.[11]
두 영상 모두 높은 이득의 주름진 스크린에 투사되어 빛을 예각으로 반사합니다.입체 영상을 보기 위해서는 시청자가 화면에 거의 수직에 가까운 매우 좁은 각도 내에 앉아 있어야 하므로, 시청자의 크기를 제한하게 됩니다.Lenticular는 1940년부터 1948년까지[12] 러시아에서 수많은 단편영화를 연극으로 상연하기 위해 사용되었고 1946년에는 장편영화 Robinzon Krzo에[13] 사용되었습니다.
연극 공연에서 그것의 사용은 다소 제한적이었지만, 렌티큘러는 다양한 새로운 아이템에 널리 사용되어 왔고, 아마추어 3D 사진에서도 사용되어 왔습니다.[14][15]최근에 사용되는 것은 2009년에 출시된 자동 입체 디스플레이를 갖춘 후지필름 파인픽스 리얼 3D입니다.이 기술의 다른 예로는 모니터, 노트북, TV, 휴대 전화 및 닌텐도 3DS와 같은 게임 장치의 무안경식 LCD 디스플레이가 있습니다.
체적 표시
체적 표시는 볼륨 내에서 빛의 점을 표시하기 위해 몇 가지 물리적 메커니즘을 사용합니다.이러한 디스플레이는 픽셀 대신 복셀을 사용합니다.볼륨 디스플레이에는 여러 개의 디스플레이 평면이 쌓여 있는 다중 평면 디스플레이와 회전 패널이 볼륨을 쓸어내는 회전 패널 디스플레이가 있습니다.
장치 위의 공기 중에 밝은 점을 투사하는 다른 기술들이 개발되었습니다.적외선 레이저는 우주의 목적지에 집중되어 가시광선을 방출하는 플라즈마의 작은 거품을 발생시킵니다.
라이트 필드 / 홀로그래픽 디스플레이
라이트 필드 디스플레이는 디스플레이 표면에 "라이트 필드"를 재생성하려고 합니다.라이트 필드 디스플레이는 픽셀마다 다른 색을 보여주는 2D 디스플레이와 달리 광선이 방출하는 방향별로 픽셀마다 다른 색을 보여줍니다.이렇게 하면 서로 다른 위치의 눈이 디스플레이에서 서로 다른 그림을 보게 되고 시차를 만들어 3D의 느낌을 갖게 됩니다.라이트 필드 디스플레이는 유리 창문과 같습니다. 사람들은 모든 광선이 유리에서 나오지만 유리 뒤에 있는 3D 물체를 봅니다.
디스플레이 전방의 광 필드는 1) 디스플레이 상의 각 지점에서 서로 다른 방향으로 서로 다른 광선을 방출함으로써 생성되고, 2) 디스플레이 전방의 파면을 재생함으로써 생성될 수 있습니다.첫 번째 방법을 사용하는 디스플레이를 광선 기반 또는 라이트 필드 디스플레이라고 합니다.두 번째 방법을 사용하는 디스플레이를 파면 기반 또는 홀로그래픽 디스플레이라고 합니다.파면 기반 디스플레이는 홀로그램과 같은 방식으로 작동합니다.광선 기반 디스플레이와 비교하여 파면 기반 디스플레이는 라이트 필드를 재구성할 뿐만 아니라 평면파의 곡률과 파형의 위상 차이를 다른 방향으로 재구성합니다.[16]
통합 사진은 전체 시차 정보를 가진 광선 기반 방법 중 하나입니다.그러나 수평 시차 전용으로 개발된 광선 기반 기술도 있습니다.[16]
홀로그래픽 디스플레이
홀로그래픽 디스플레이는 양안 시차, 동작 시차, 수용 및 수렴의 네 가지 눈 메커니즘을 모두 제공하는 디스플레이 기술입니다.이 3D 물체는 특별한 안경을 쓰지 않고도 볼 수 있으며 사람의 눈에 시각적 피로를 주지 않습니다.
2013년에 실리콘 밸리 회사인 LEIA Inc.는 다방향 백라이트를 사용하여 모바일 장치(워치, 스마트폰 또는 태블릿)에 적합한 홀로그램 디스플레이를 제조하기 시작했으며 안경 없이도 3D 컨텐츠를 볼 수 있는 넓은 전체 시차 각도 뷰를 제공했습니다.[17]그들의 첫 번째 제품은 휴대 전화(Red Hydrogen One)[citation needed]의 일부였으며 나중에는 안드로이드 태블릿에 탑재되었습니다.
일체형 영상
통합 이미징은 무안경 또는 다중 투시 3D 디스플레이로, 보는 사람의 측면에 특수 안경을 사용하지 않고 3D 이미지를 표시하는 것을 의미합니다.이미지 앞에 마이크로 렌즈 배열(렌티큘러 렌즈와 유사)을 배치하여 각 렌즈가 시야각에 따라 다르게 보입니다.따라서 모든 방향에서 동일하게 보이는 2D 영상을 표시하는 것이 아니라 3D 라이트 필드를 재현하여 사용자가 움직일 때 시차를 나타내는 스테레오 영상을 생성합니다.
압축 라이트 필드 디스플레이
"압축광장"이라고 불리는 새로운 디스플레이 기술이 개발되고 있습니다.이러한 원형 디스플레이는 디스플레이 시점에 적층형 LCD 패널과 압축 알고리즘을 사용합니다.설계에는 컴퓨터 단층 촬영 및 Non-negative matrix factorization과 Non-negative tensor factorization과 같은 알고리즘에 의해 구동되는 이중[18] 및 다층[19][20][21] 장치가 포함됩니다.
문제
이러한 각각의 디스플레이 기술은 시청자의 위치, 번거롭거나 보기 흉한 장비 또는 큰 비용 등의 한계를 가지고 있다고 볼 수 있습니다.아티팩트가 없는 3D 영상을 표시하는 것은 여전히 어렵습니다.[citation needed]
참고 항목
참고문헌
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