최근 입체영상 콘텐츠를 소비하기 위한 인프라는 급속도로 구축되고 있지만, 이러한 수요를 충족시킬만한 입체영상 제작기반은 부족한 상황이다. 지금의 입체영상 제작환경에서는 기존에 평면영상을 제작하던 것과 같은 방법으로 입체영상을 제작하고 있다. 그로 인해 인간의 시지각과 카메라의 특성이 고려되지 않은 영상이 제작되고, 이것은 입체효과의 저하와 함께 영상 속 피사체의 크기가 현실과 다르게 왜곡되어 나타나는 등의 문제로 이어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 인식하고 더 나은 입체영상 콘텐츠 제작을 위해, 입체영상 관람 시 나타나는 인간의 크기 지각 특성을 고려한 입체 카메라의 광축 간격 조절에 대하여 연구하였다. 우선, 카메라의 광축 간 거리에 따라 영상 속에 나타나는 피사체의 면적 변화와 비율 데이터를 산출하였고, 광축 간격을 변화시키며 실제 입체영상을 촬영, 관람자들을 대상으로 설문을 진행하였다. 그 결과 인간의 입체시는 인간의 두 눈간 거리인 6.5cm를 기준으로 약 60%에서 2,000% 범위인 3.9cm에서 130cm 내에서는 광축 간 거리가 변화하더라도 크기 지각에 왜곡을 느끼지 않는다. 그러므로 입체영상 촬영할 때 광축 간격을 3.9cm에서 130cm 내에서 유지한다면 영상 관람에도 크기 지각에 문제가 발생하지 않고 실제와 동일한 크기로 느껴지는 영상을 제작할 수 있을 것이다.
3D 영상 산업의 활성화와 함께 3D 영상이 적용됨으로써 유망한 산업 분야 중 하나가 게임이다. 2D에서 3D 그래픽으로 그리고 현재는 3D 입체영상으로 진화하면서 이용자에게 깊이감을 제공함으로써 더 큰 즐거움을 주고 있다. 그러나 우리나라 18세 이상 성인 중절반이 안경 또는 콘택트렌즈를 착용하고 있을 정도로 안경 착용자가 많은 환경에서 3D 영상을 즐기기 위해서 또 다른 안경인 3D 안경을 착용해야 하는 것은 큰 불편이 아닐 수 없다. 본 연구에서는 게임에서의 입체영상 및 안경 착용여부가 영상의 특성, 프레즌스 그리고 피로도 등에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 했으며, 실험결과 디스플레이와 안경착용의 상호작용효과는 프레즌스 구성요소 중 시간관여에서 유의미하게 나타났다. 2D 영상에서는 안경 착용자가 높은 반면 3D 입체영상에서는 안경 비착용자가 높게 인지하였다. 그리고 인지된 특성과 피로도 변인에서는 영상 여부의 주효과에서만 유의미한 것으로 나타났다. 인지된 특성 구성요소 중 선명도에서는 3D 입체영상 보다 2D 영상의 화질이 좋다고 평가하였으며, 피로도는 2D 영상 보다는 3D 입체영상에서 높은 것으로 나타났다.
본 논문에서는 이종 입체 카메라 시스템의 광학적 특성을 일치화하여 동일한 품질의 입체영상을 생성하는 기술을 제안한다. 이종 입체 카메라의 광학적 특성에는 크게 줌, 심도, 초점이 있으며 이들의 차이는 결과적으로 입체영상의 품질에 영향을 주어 사람의 시각 피로를 발생시키는 요인이 된다. 본 논문에서 제안하는 광학 특성 일치화 기술은 이종 카메라의 줌 영상을 일치한 후 동일 피사체에 대해 초점을 맞추고 심도를 일치화하는 과정으로 이루어진다. 이를 위하여 이종 입체 카메라의 줌 영상의 비교 알고리즘을 통하여 줌 렌즈에 대한 룩업테이블(LUT)을 작성하였다. 그리고 입체 영상의 에지(edge)에서 초점 정보를 추출하여 심도를 일치화하였다. 광학적 특성 일치화 실험을 위하여 직교방식의 리그를 제작하고 서로 다른 사양의 HD급 카메라를 이용하여 입체 카메라 장치를 구성하였다. 줌 일치화 및 심도 일치화에 대한 실험 결과로 시각 피로를 줄일 수 있는 입체 영상 생성이 가능함을 보였다.
3D 영상 산업과 더불어 3D가 적용됨으로써 유망한 산업 분야 중 하나가 바로 게임이다. 2D에서 3D 그래픽으로 그리고 현재는 3D 입체영상으로 진화하면서 이용자로 하여금 깊이감을 제공함으로써 더 큰 즐거움을 주고 있다. 본 연구에서는 게임에서의 입체영상 및 안경 착용여부가 영상의 특성, 프레즌스 그리고 피로도 등에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 했다. 실험결과 디스플레이와 안경착용의 상호작용효과는 인지된 특성 구성요소 중 입체감과 프레즌스 구성요소 중 시간관여에서 유의미하게 나타났다. 입체감과 시간관여의 경우 모두에서, 3D 영상에서 게임을 플레이했을 경우 안경 미착용자가 착용자 보다 더 잘 인지하는 것으로 나타났다.
양안시차를 이용한 입체 디스플레이는 입체감과 편안함이 상충하는 특징이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 영상 특성에 따른 길이 조절을 통해 인지되는 입체감을 최대한 떨어뜨리지 않으면서 불편함을 최소화하는 방법을 연구하였다. 인간이 입체를 인지하는 기저는 상당히 복잡하며 영상의 여러 형태에 따라 동일한 깊이(양안시차, disparity)를 주는데도 입체감과 편안함이 다르게 인지된다. 따라서 영상 형태에 따라 다르게 인지되는 영향 인자를 선정하고 이에 대한 깊이감과 편안함의 관계를 실험을 통해 분석하여 적합한 값을 얻었다. 이를 표시되는 입체 디스플레이에 적용하여 들어오는 영상을 처리하여 영향 인자의 정도를 구하고 이에 따라 깊이가 조절(Depth Scaling)되도록 하여 편안한 입체 영상을 구현하였다.
최근 Moving Picture Experts Group(MPEG)에서는 2차원 비디오 압축 표준인 Versatile Video Coding(VVC)에 이어서 다양한 영상 포맷들에 대한 압축 방식을 표준화하고 있다. 특히, 가상현실, 증강현실, 혼합현실 등의 지원을 위한 Six Degrees of Freedom(6DoF) 입체영상 콘텐츠들이 최근 다양한 분야들에서 활용되고 있는데, 6DoF 입체영상은 일반적으로 복수 시점의 고해상도 칼라영상과 깊이영상으로 구성된다. 이러한 고해상도의 6DoF 몰입형 입체영상을 제한된 네트워크 환경에서 완벽한 서비스를 목표로 MPEG에서는 몰입형 입체영상 압축 기술인 MPEG Immersive Video(MIV) 표준화를 활발하게 진행 중에 있다. MIV에서는 기본 뷰(Basic View)로 이루어진 영상과 추가 뷰(Addtional View)에서 중복성 높은 픽셀들이 제거된 아틀라스 패치로 이루어진 영상을 각각 VVC로 압축한다. 하지만 아틀라스 패치로 이루어진 영상의 경우에는 일반적인 2차원 칼라영상과 다른 특성을 가지기 때문에, VVC 인루프 필터 기술이 비효율적일 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 MIV 표준에서의 VVC 인루프 필터들의 성능을 분석한다.
본 논문에서는 좌·우영상의 차영상 정보를 이용하여 3차원 입체영상의 변이(disparity)를 추정함에 있어서 계산량을 줄이는 변이 추정 방법을 제안하였다. 3차원 입체 영상의 변이를 블록 기반으로 추정하는 방법으로는 전체 탐색(Full Search)알고리듬이 있으나 탐색범위 안에 존재하는 모든 위치에 대하여 추정 오차를 계산하기 때문에 많은 계산량을 줄이기 위한 변이 추정 기술이 많이 연구되고 있다. 그러나 일반적으로 전체 탐색 알고리듬 보다 많은 화질열화를 초래한다. 본 논문에서 제안한 방법은 좌·우영상의 차영상을 이용하여 차영상의 블록 특성에 따라 추정하고자 하는 블록들을 분류하여 각각 그 특성에 맞는 적합한 탐색범위를 가지고 변이 추정방식 과정을 수행한다. 본 논문에서 제안한 변이 추정하는 기술은 기존의 변이 추정 기법들에 비하여 화질의 열화가 적으면서 계산량을 줄이는 결과를 보여준다.
최근 국내에서 디지털 영상 매체 연구개발 분야 중 관심을 끌고 있는 분야가 바로 3D 입체영상 구현에 관한 분야이다. 특히 모바일 3D 영상 구현에 대한 연구는 시스템이 점차 디지털로 전환되면서 빠른 속도로 진보하고 있다. 하지만 그 개발방향은 현재 구현되는 영상매체와 기술에 대한 하드웨어적인 접근에만 집중되어 있다. 즉, 수용자의 태도와 인식과 같은 기술 외적인 부분에 대한 연구는 상대적으로 활발하게 이루어지지 못하고 있다. 이에 본 연구는 사용자 중심의 모바일 입체영상콘텐츠 개발의 소프트웨어적 특성과 입체영상에 대한 수용자의 태도를 분석함으로써 앞으로 미래의 모바일영상콘텐츠 개발방안에 대한 로드맵을 그려보고자 할 것이다.
입체 영상의 왼쪽과 오른쪽이 서로 바뀐 'pseudo-stereoscopic' 영상에서는 올바른 입체감을 느끼기 어려운데, 이를 해결하기 위해서는 직접 눈으로 보고 'pseudo-stereoscopic' 영상 여부를 판단하여 두 영상을 바꿔줘야 하는 불편함이 있었다. 따라서 본 논문에서는 입체 영상 사이에 갖고 있는 특성을 이용하여, pseudo-stereoscopic 영상을 자동으로 확인하고, 이를 바꿔주는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 입체 영상으로부터 카메라의 종류를 확인하여, 교차축 카메라의 경우는 교정화 과정을 수행한다. 그리고 한 쪽 영상에서 선택한 비교 영역과 다른 쪽 영상의 대응 영역 사이의 변이 값을 비교함으로써 pseudo-stereoscopic 영상을 판단하고, 올바르게 바꿔줌으로써 시청자가 올바른 입체감을 느낄 수 있도록 하였다.
영상 콘텐츠가 2D와 3D의 다른 차원에서 재현되었을 때 수용자의 심리적 반응에는 어떠한 차이가 있는지 보다 종합적으로 알아보기 위하여 본 연구는 유인가와 각성과 같은 콘텐츠의 내용적 특성이 영상의 입체성과 연계되어 수용자의 자기보고식(self-report) 설문과 수용자의 생리심리학적(psychophysiology) 반응에 미치는 효과를 살펴보았다. 연구 결과, 동일한 영상이라도 3D로 시청하였을 때 수용자의 피부전도계수(SCL)는 유의미하게 높았던 반면, 심장박동(HR)의 경우 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 또한 3D 영상에서 수용자의 실재감 인식이 더 높게 나타나는 것으로 분석되었으나, 인지적 정보처리를 표식하는 회상기억에서 입체성에 따른 효과는 발견되지 않았다. 흥미롭게도 수용자의 실재감과 이용의사에서 콘텐츠의 내용적 특성 중 유인가가 입체성과 상호작용효과를 보였다. 부정적인 콘텐츠는 3D 영상에서 긍정적인 콘텐츠는 2D 영상에서 보다 높은 실재감과 이용의사를 이끌어내는 것으로 나타났다. 3D 영상 산업의 발전을 위해 영상의 입체성과 콘텐츠의 속성이 가지는 상호관계에 대한 논의가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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