KR20110050364A - 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

입력된 3차원 비디오 시퀀스 중 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환의 발생 여부를 판단하고, 이전 프레임의 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 상기 현재 프레임의 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 비교한 후, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보 사이의 차이를 고려하여 이전 장면의 프레임들 및 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보를 조절하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법이 개시된다.

Description

3차원 비디오의 깊이감 조절 방법 및 그 장치{Method and apparatus for parallax adjusting in stereoscopic video}
본 발명은 3차원 비디오 재생에 관한 것이다.
인간이 두 눈(양안)을 이용하여 사물을 인식하는 원리에 기초하여 두 개의 렌즈를 이용하여 스테레오스코픽 영상이 생성된다. 3차원 디스플레이 장치를 이용하여 스테레오스코픽 영상이 재생됨으로써 시청자는 3차원 효과를 느낄 수 있다. 3차원 디스플레이 장치는 좌시점 영상 및 우시점 영상의 두 개의 영상을 이용함으로써 양안 시차를 발생시켜 피사체가 스크린 안쪽으로 들어가거나 스크린 바깥으로 튀어나오는 3차원 효과를 발생시킬 수 있다.
3차원 디스플레이 장치가 상용화됨에 따라, 3차원 컨텐트에 대한 시청자의 요구가 증가하고 있다. 하지만 시청자가 3차원 컨텐트를 장시간 시청하는 경우, 양안의 주시선들이 수렴하여 상이 맺히는 위치와 초점거리가 일치하지 현상이 발생하는 잘못된 3차원 효과로 인해 불편함 또는 피로함을 느낄 수 있다. 따라서 3차원 디스플레이 장치 또는 3차원 컨텐트의 보급자 및 생산자는, 3차원 효과로 인해 시청자가 느낄 수 있는 불편함을 최소화하기 위한 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법은, 3차원 비디오 시퀀스를 입력받는 단계; 상기 3차원 비디오 시퀀스 중 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환의 발생 여부를 판단하는 단계; 상기 이전 프레임 및 상기 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 판단되면, 상기 이전 프레임의 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 상기 현재 프레임의 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 결정하여 비교하는 단계; 및 상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과에 기초하여 선택적으로, 상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 차이를 고려하여 상기 이전 장면의 프레임들 및 상기 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보를 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치는, 입력된 3차원 비디오 시퀀스 중 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환의 발생 여부를 판단하는 장면 전환 판단부; 상기 이전 프레임 및 상기 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 판단되면, 상기 이전 프레임의 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 상기 현재 프레임의 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 결정하여 비교하는 깊이 정보 분석부; 상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과에 기초하여 선택적으로, 상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 차이를 고려하여 상기 이전 장면의 프레임들 및 상기 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보를 조절하는 깊이 정보 조절부; 및 상기 장면 전환 판단 결과 및 상기 깊이 정보 분석 결과에 기초하여 재구성된 3차원 비디오 시퀀스를 출력하는 출력부를 포함한다.
본 발명은, 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다.
도 1 은 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 3차원 비디오의 변위를 도시한다.
도 3 은 3차원 비디오의 양안 시차를 도시한다.
도 4 는 일 실시예에 따른 3차원 비디오의 깊이 정보 측정 방식을 도시한다.
도 5 는 3차원 비디오의 이전 장면 및 현재 장면 간에 양안 시차가 급격하게 전환되는 경우를 도시한다.
도 6 은 일 실시예에 따라, 3차원 비디오의 이전 장면부터 현재 장면까지 양안 시차가 완만하게 전환되도록 하는 양안 시차의 조절 방식의 개요도를 도시한다.
도 7 은 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 방법의 흐름도를 도시한다.
이하 도 1 내지 7을 참조하여, 3차원 비디오의 깊이감을 조절하기 위한 본 발명의 다양한 실시예들이 상술된다.
도 1 은 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)는, 장면 전환 판단부(110), 깊이 정보 분석부(120), 깊이 정보 조절부(130) 및 출력부(140)를 포함한다.
3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)에 3차원 비디오 시퀀스가 입력된다. 3차원 비디오 시퀀스는 연속적인 프레임들로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 3차원 비디오 시퀀스의 연속적인 프레임들은, 비디오 시퀀스를 구성하는 시간의 흐름에 따라 연속적인 영상 데이터 단위들을 지칭하며, 프레임은 픽처, 필드 등의 데이터 단위로 대체될 수도 있다. 초당 소정 개수의 프레임들이 표시될 수 있도록 비디오 시퀀스는 다수의 연속적인 프레임들로 구성된다. 예를 들어, 비디오 시퀀스의 프레임 디스플레이 주기가 60Hz인 경우, 비디오 시퀀스는, 매초 60장의 프레임들을 포함한다.
소정 비디오 컨텐트는 다수의 장면들로 구성되고, 각각의 장면은 서로 다른 영상 데이터로 구성된다. 따라서 장면이 전환되는 시점(時點)에서 이전 장면과 현재 장면 간에는 영상 데이터가 크게 변경될 수 있다.
일 실시예에 따른 장면 전환 판단부(110)는, 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)에 입력된 3차원 비디오 시퀀스의 프레임들 중, 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생하는지 여부를 판단한다.
한 프레임은 몇십 분의 일초 또는 몇백 분의 일초 동안 디스플레이되는 반면, 한 장면은 한 프레임에 비해 장기간 디스플레이되므로, 한 장면은 수십개 내지 수천개의 프레임들로 구성될 수 있다. 따라서 이전 프레임 또는 현재 프레임은 소정 장면을 구성하는 복수 개의 프레임들 중 하나이다. 만약 이전 프레임 및 현재 프레임 간에 영상 데이터가 크게 변경한다면, 이전 프레임이 속하는 이전 장면 및 현재 프레임이 속하는 현재 장면이 서로 다른 장면이라고 분석될 수 있으며, 장면 전환이 발생해싸ㄷ고 분석될 수 있다.
일 실시예에 따른 장면 전환 판단부(110)는, 이전 프레임 및 현재 프레임의 히스토그램을 비교하여 이전 장면 및 현재 장면 간에 장면 전환이 발생하는지 판단할 수 있다. 예를 들어 장면 전환 판단부(110)는, 이전 프레임의 좌시점(左視點) 영상 및 우시점(右視點) 영상 중 적어도 하나의 제 1 히스토그램과, 현재 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 제 1 히스토그램과 동일한 시점 영상의 제 2 히스토그램 간의 상관 관계를 나타내는, 히스토그램 상관도를 결정할 수 있다. 히스토그램 상관도가 소정 임계치 이하라면 이전 프레임과 현재 프레임이 서로 연관성이 낮은 장면들로 해석될 수 있으며, 이전 프레임 및 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 장면 전환 판단부(110)에 의해 이전 프레임 및 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 이전 프레임 및 현재 프레임은 출력부(140)로 출력될 수 있다.
비디오 시퀀스의 각각의 장면은 각각 다른 영상 데이터를 포함하기 때문에, 3차원 비디오 시퀀스의 각각의 장면은 서로 다른 깊이 정보를 포함할 수 있다. 따라서 이전 장면에서 현재 장면으로 갑자기 전환되는 경우, 깊이 정보가 급격하게 변경될 수 있다. 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)는, 장면이 전환된 연속적인 장면들 사이에, 3차원 비디오의 필수 구성요소인 깊이 정보가 급격히 변경되는지 여부를 판단한다.
따라서, 일 실시예에 따른 장면 전환 판단부(110)에 의해 이전 프레임 및 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 판단되면, 일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는, 이전 프레임이 속하는 이전 장면 및 현재 프레임이 속하는 현재 장면의 깊이 정보를 각각 결정하고 서로 비교한다.
즉 일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는, 이전 장면의 깊이 정보의 대표값인 제 1 깊이 정보 및 현재 장면의 깊이 정보의 대표값인 제 2 깊이 정보를 결정하고, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보를 비교하여, 이전 장면 및 현재 장면 사이에 깊이 정보의 차이를 분석할 수 있다.
연속되는 두 프레임 사이에 장면 전환에 따라 깊이 정보가 급격히 변경된다면 시청자가 3차원 효과로 인한 피로감을 느낄 가능성이 커지므로, 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)는 시청자가 장면 전환에 따른 깊이 정보의 변화를 자연스럽게 받아들일 수 있도록, 이전 장면 및 현재 장면의 깊이 정보를 조절한다.
일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 이전 장면 및 현재 장면의 깊이 정보의 비교 결과에 기초하여 선택적으로, 이전 장면의 이전 프레임의 깊이 정보 및 현재 장면에 속하는 소정 개수의 연속적인 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보를 조절한다. 이 때 깊이 정보 조절 대상이 되는 프레임의 개수는 임의로 결정될 수 있다. 다만, 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절하는 경우, 현재 장면으로부터 다음 장면으로 전환되기 이전의 프레임들까지만 선택되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 현재 장면의 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 이전 장면의 제 1 깊이 정보를 고려하여 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절할 수 있다. 현재 장면의 프레임들은 현재 프레임을 포함한다.
또한, 깊이감이 조절된 비디오 시퀀스의 디스플레이 동작과 깊이감 조절 동작이 실시간으로 처리되지 않는다면, 이전 장면의 프레임들에 대한 디스플레이 동작이 수행되기 전에, 이전 장면의 프레임들에 대한 깊이 정보의 조절도 가능하다. 즉 일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 고려하여 이전 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절할 수도 있다. 이전 장면의 프레임들은 이전 프레임을 포함한다.
따라서 일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보의 차이를 고려하여, 이전 장면의 프레임들의 제 1 깊이 정보 및 현재 장면의 프레임들의 제 2 깊이 정보를 선택적으로 조절할 수 있다.
결과적으로, 일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 이전 장면의 이전 프레임 및 현재 장면의 프레임들 중 각각의 프레임의 깊이 정보가 시간 순서에 따라 이전 프레임의 제 1 깊이 정보로부터 현재 장면의 제 2 깊이 정보로 점진적으로 변화하도록, 이전 장면 및 현재 장면의 프레임들 중 소정 프레임들에 대한 깊이 정보를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치 이하인 경우, 이전 장면 및 현재 장면의 깊이 정보를 조절하지 않고, 해당 프레임들을 그대로 출력부(140)로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 조절된 깊이 정보에 대응하는 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 적어도 하나의 깊이 정보를 깊이 정보의 조절값에 기초하여 변경할 수 있다.
일 실시예에 따른 출력부(140)는, 장면 전환 판단부(110)의 장면 전환 판단 결과 및 깊이 정보 조절부(130)의 깊이 정보 비교 결과에 기초하여 재구성된 3차원 비디오 시퀀스를 출력한다. 구체적으로 보면 출력부(140)는 장면 전환 판단부(110)에 의해 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단된 프레임에 대해서는, 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)에 입력된 그대로의 프레임을 포함하도록 출력 시퀀스를 재구성한다. 또한 출력부(140)는, 장면 전환 판단부(110)에 의해 장면 전환이 발생한 것으로 판단되었지만 변위 정보 분석부(120)에 의해 분석된 장면 간의 변위 정보가 소정 임계치보다 작다고 판단된 프레임들에 대해서도, 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)에 입력된 그대로의 프레임을 포함하도록 출력 시퀀스를 재구성한다. 다만 출력부(140)는, 장면 전환 판단부(110)에 의해 장면 전환이 발생한 것으로 판단되고 장면 간의 변위 정보가 소정 임계치보다 크다고 판단된 프레임들에 대해서는, 깊이 정보 조절부(130)에 의해 깊이 정보가 조절된 프레임들을 포함하도록 출력 시퀀스를 재구성할 수 있다.
3차원 비디오의 깊이 정보는, 3차원 비디오의 깊이값, 변위, 양안 시차를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)도 깊이 정보 분석을 위해, 3차원 비디오의 좌시점 영상 및 우시점 영상 간의 깊이값, 변위 및 양안 시차 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)가 3차원 비디오의 장면 전환으로 인해 깊이 정보가 급격히 변경될 때 이전 장면 및 현재 장면 간의 양안 시차를 조절함으로써, 이전 장면 및 현재 장면 간의 양안 시차가 완만히 변경되고 시청자가 3차원 효과로 인해 느낄 수 있는 피로감이 경감될 수 있다.
도 2 는 3차원 비디오의 변위를 도시한다.
3차원 비디오의 좌시점 영상(210) 및 우시점 영상(230)이 서로 대응한다. 좌시점 영상(210) 및 우시점 영상(230) 중 서로 대응되는 부분만 3차원 비디오로 디스플레이 하기 위해, 좌시점 영상(210) 중 Dth/2의 폭만큼 좌측 영역(212)을 크롭하고, 우시점 영상(230) 중 Dth/2의 폭만큼 우측 영역(232)을 크롭한다. 좌시점 영상(210) 중 좌측 영역(212)을 크롭한 유효 영역(214)과, 우시점 영상(230) 중 우측 영역(232)을 크롭한 유효 영역(234)이 서로 비교되어 변위가 결정될 수 있다.
좌시점 영상(210)의 유효 영역(214)은 제 1 좌시점 오브젝트(216), 제 2 좌시점 오브젝트(218), 제 3 좌시점 오브젝트(220), 제 4 좌시점 오브젝트(222)를 포함하고, 이에 대응하여 우시점 영상(230)의 유효 영역(234)은 각각 제 1 우시점 오브젝트(236), 제 2 우시점 오브젝트(238), 제 3 우시점 오브젝트(240), 제 4 우시점 오브젝트(242)를 포함한다.
결과적으로, 좌시점 영상(210) 및 우시점 영상(230)이 동시에 디스플레이된 3차원 비디오 화면(250)은 좌시점 영상(210) 및 우시점 영상(230)이 겹치면서, 좌시점 영상(210) 중 좌측 영역(212)에 대응되는 좌측 영역(252) 및 우시점 영상(230) 중 우측 영역(232)에 대응되는 우측 영역(254)은 크롭되어 디스플레이된다. 좌시점 영상(210)의 유효 영역(214) 및 우측 영상(230)의 유효 영역(234)이 대응되는 영역(256)에 제 1 좌시점 오브젝트(216), 제 2 좌시점 오브젝트(218), 제 3 좌시점 오브젝트(220), 제 4 좌시점 오브젝트(222) 및 제 1 우시점 오브젝트(236), 제 2 우시점 오브젝트(238), 제 3 우시점 오브젝트(240), 제 4 우시점 오브젝트(242)가 도시될 수 있다.
이 때, 제 1 좌시점 오브젝트(216) 및 제 1 우시점 오브젝트(236) 간에는 음(-) 방향의 변위가 발생하고, 제 2 좌시점 오브젝트(218) 및 제 2 우시점 오브젝트(238) 간에는 양(+) 방향의 변위가 발생하며, 제 3 좌시점 오브젝트(220) 및 제 3 우시점 오브젝트(240) 간에는 양(+)의 방향의 변위가 발생한다. 제 4 좌시점 오브젝트(222) 및 제 4 우시점 오브젝트(242) 간에는 변위가 0이다.
즉, 3차원 비디오의 깊이 정보의 일례는 좌시점 영상 및 우시점 영상 사이의 오브젝트별 변위로 표현될 수 있으며, 양(+) 방향의 변위, 음(-) 방향의 변위 및 제로(0) 변위가 있을 수 있다. 3차원 컨텐트의 변위당 빈도수의 누적분포를 나타내는 변위 히스토그램이 3차원 컨텐트의 분석을 위해 이용되기도 한다.
도 3 은 3차원 비디오의 양안 시차를 도시한다.
3차원 비디오의 양안 시차는 시청자의 양안(310, 315)의 주시선들이 수렴하는 지점의 폭주각(Convergence)을 이용하여 정의될 수 있다. 특히, 양안(310, 315)의 주시선들이 스크린(300) 상의 위치(320)에 수렴되는 각도 b는 조절각이라 지칭된다.
양안(310, 315)의 주시선들이 스크린(300)으로부터 시청자의 반대 방향으로 후행하는 위치하는 제 1 지점(340)에 수렴할 때, 제 1 지점(340)에 대한 폭주각 c과 조절각 b 사이에 각도 차이인 시차각 θ1 (즉, θ1 = c - b)이 양안 시차로 발생한다. 마찬가지로 양안(310, 315)의 시선이 스크린(300)으로부터 시청자를 향한 방향으로 선행하는 제 2 지점(330)에 수렴할 때, 제 2 지점(330)에 대한 폭주각 a과 조절각 b 사이에 각도 차이인 시차각 θ2 (즉, θ2 = a - b)이 양안 시차로 발생한다.
스크린(300)으로부터의 거리로 표현되는 제 1 범위(350), 제 2 범위(360), 제 3 범위(370)는 양안 시차로 인해 시청자가 피로감을 느낄 수 있는 폭주점(convergence)의 위치를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스크린(300)에서 시청자를 향한 방향으로 거리 d1만큼 선행하는 위치로부터, 시청자 반대 방향으로 거리 d2만큼 후행하는 위치까지의 제 1 범위(350) 안에 양안(310, 315)의 주시선들이 수렴하여 폭주각이 형성된다면 시청자는 양안 시차로 인한 피로감을 느끼지 않는 경향이 크다.
스크린(300)에서 시청자를 향한 방향으로 거리 d3만큼 선행하는 위치로부터, 시청자 반대 방향으로 거리 d4만큼 후행하는 위치까지의 제 2 범위(360) 안에 양안(310, 315)의 주시선들이 수렴하여 폭주각이 형성된다면, 시청자는 양안 시차로 인한 피로감을 느낄 가능성이 있다.
스크린(300)에서 시청자를 향한 방향으로 거리 d5만큼 선행하는 위치로부터, 시청자 반대 방향으로 거리 d6만큼 후행하는 위치까지의 제 3 범위(370) 안에 양안(310, 315)의 주시선들이 수렴하여 폭주각이 형성된다면, 시청자는 양안 시차로 인한 극심한 피로감을 느낄 것이다.
전술한 바와 같이, 3차원 비디오의 깊이 정보의 일례는 좌시점 영상 및 우시점 영상 사이의 양안 시차로 표현될 수 있다. 양안 시차는 스크린에 대비하여 폭주각의 방향이 변위의 양(+), 음(-) 방향로 해석될 수 있다. 스크린의 해상도, 양안 거리, 양안으로부터 스크린 까지의 거리를 고려하여, 양안 시차와 변위는 상호 변환될 수도 있다.
도 4 는 일 실시예에 따른 3차원 비디오의 깊이 정보 측정 방식을 도시한다.
좌시점 영상(410) 및 우시점 영상(450) 간이 깊이 정보는 블록 단위로 측정될 수 있다. 예를 들어 좌시점 영상(410)의 블록들(412, 414, 416, 418, 420, 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436, 438, 440, 442)와, 이에 대응하는 우시점 영상(450)의 블록들(452, 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466, 468, 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482) 사이에 블록별로 변위간 측정될 수 있다.
예를 들어, 좌시점 영상(410)의 블록(412)을 기준으로 우시점 영상(450)의 블록(452)의 변위가 측정되고, 좌시점 영상(410)의 블록(422)을 기준으로 우시점 영상(450)의 블록(462)의 변위가 측정되고, 좌시점 영상(410)의 블록(432)을 기준으로 우시점 영상(450)의 블록(472)의 변위가 측정되고, 좌시점 영상(410)의 블록(442)을 기준으로 우시점 영상(450)의 블록(482)의 변위가 측정될 수 있다.
일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는, 이전 프레임의 좌시점 영상과 우시점 영상 간에 블록별 변위들을 결정하고, 이전 프레임의 블록별 변위들의 대표값을 이전 프레임의 제 1 변위로 결정할 수 있다. 마찬가지로 일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는, 현재 프레임의 좌시점 영상과 우시점 영상 간에 블록별 변위들을 결정하고, 현재 프레임의 블록별 변위들의 대표값을 현재 프레임의 제 2 변위로 결정할 수 있다.
일 실시예에 다른 깊이 정보 분석부(120)는, 변위 뿐만 아니라 깊이 정보를 프레임 내의 블록별로 측정할 수 있다. 이전 프레임의 블록별 깊이 정보들 중 대표값이 제 1 깊이 정보로 결정되고, 현재 프레임의 블록별 깊이 정보들 중 대표값을 제 2 깊이 정보로 결정할 수 있다. 또한 깊이 정보의 대표값은, 측정된 깊이 정보들의 평균값, 중간값 등의 산술적 수치일 수도 있으며, 측정된 깊이 정보를 고려하여 임의로 설정된 기대치일 수도 있다.
일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는, 깊이 정보의 대표값을 결정하는데 있어서, 한 프레임 내의 블록별 깊이 정보들 중 대표값을 해당 프레임의 대표 깊이 정보로 결정할 수 있음은 도 4를 참조하여 전술한 바와 같다. 또한 일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는, 소정 장면의 복수 개의 프레임들 중 각각의 프레임의 깊이 정보를 결정하고, 프레임별 깊이 정보들 중 대표값을 해당 장면의 대표 깊이 정보로 결정할 수 있다. 즉, 이전(현재) 장면의 복수 개의 프레임들 중 각각 프레임의 깊이 정보 중 대표값이 이전(현재) 장면의 제 1 깊이 정보(제 2 깊이 정보)로 결정될 수도 있다.
결과적으로, 일 실시예에 따른 깊이 정보 분석부(120)는 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 비교하여 이전 장면 및 현재 장면 간에 장면 전환에 따라 변위가 급격히 변경하는지 여부를 판단할 수 있다.
도 5 는 3차원 비디오의 이전 장면 및 현재 장면 간에 양안 시차가 급격하게 전환되는 경우를 도시한다.
이전 장면의 화면(520)은 스크린(300)에 비해 시청자를 향하는 방향으로 선행하여 위치하고, 이로 인해 좌안(510) 및 우안(525)의 폭주각 a1 및 조절각 b1 사이에 시차각 α1(즉, α1 = a1 - b1)이 형성된다. 또한, 현재 장면의 화면(530)은 스크린(300)에 비해 시청자의 반대 방향으로 후행하여 위치하고, 이로 인해 좌안(510) 및 우안(535)의 폭주각 a2 및 조절각 b2 사이에 시차각 α2(즉, α2 = a2 - b2)이 형성된다.
좌안(510)이 기준 시점(視點)일 때 좌안(510)의 주시선을 기준으로 우안(525, 535)의 주시선의 각도만이 변동하는 것으로 해석될 수 있다. 따라서 이전 장면의 화면(520) 및 현재 장면의 화면(530)에 대한 시차각이 α1에서 α2로 갑작스럽게 크게 변동됨에 따라, 이전 장면 및 현재 장면 간의 양안 시차 차이가 크게 발생하며, 이전 장면의 우안(525)이 이전 장면의 화면(520)을 주시하다가 현재 장면의 우안(535)이 현재 장면의 화면(530)을 주시하도록 크게 움직여야 한다.
만약 이전 프레임이 이전 장면의 프레임이고 현재 프레임이 현재 장면의 프레임이라면, 시청자는 이전 프레임에서 현재 프레임으로 전환할 때, 이전 장면으로부터 현재 장면으로 장면의 전환과 함께 3차원 효과에 따른 피로감을 느낄 수 있다.
따라서 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)는, 장면 전환 시 깊이 정보가 급격히 변하는 프레임들에 대해, 이전 장면 및 현재 장면의 깊이 정보의 차이를 고려하여 깊이 정보를 조절하여 시청자의 3차원 효과에 따른 피로감을 경감시키고자 한다. 도 6 은 일 실시예에 따라, 3차원 비디오의 이전 장면부터 현재 장면까지 양안 시차가 완만하게 전환되도록 하는 깊이감 조절 방식의 일례를 도시한다.
도 5에서 전술한 바와 같이, 이전 장면의 양안 시차 α1와 현재 장면의 양안 시차 α2 의 차이가 큰 경우, 현재 장면을 구성하는 소정 개수의 프레임들 중, 시간 순서에 따른 각각의 프레임의 양안 시차가, 이전 장면의 시차각 α1로부터 현재 장면의 시차각 α2까지 점진적으로 변동하도록 조절될 수 있다.
설명의 편의상, 폭주각과 조절각의 차이는 큰 값에서 작은 값을 빼는 값으로 정의된다. 폭주각이 스크린(500)으로부터 시청자를 향한 방향으로 선행하는 위치에 형성되는 경우를 양(+)의 양안 시차, 시청자의 반대 방향으로 후행하는 위치에 형성되는 경우를 음(-)의 양안 시차로 정의하고, 양의 양안 시차는 양수, 음의 양안 시차는 음수로 표현된다.
예를 들어, 이전 장면의 이전 프레임 및 현재 장면의 현재 프레임 사이에, 시간 순서에 따라 현재 장면의 제 1 프레임(610) 및 제 2 프레임(620)이 존재하는 경우를 상정한다. 일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 제 1 프레임(610)의 양안 시차 β1 및 제 2 프레임(620)의 양안 시차 β2를, 시간에 따라, 이전 장면의 시차각 α1보다 작고 현재 장면의 시차각 α2보다 크도록(즉 α1 > β1 > β2 > α2 ) 결정할 수 있다.
따라서 일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 이전 장면의 제 1 깊이 정보로부터 현재 장면의 제 2 깊이 정보가 급격히 증가하는 경우, 현재 장면의 소정 개수의 프레임들의 깊이 정보가 시간에 따른 프레임 순서대로 제 1 깊이 정보로부터 제 2 깊이 정보까지 단순 증가하도록, 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절할 수 있다. 유사한 방식으로, 일 실시예에 따른 깊이 정보 조절부(130)는, 이전 장면의 제 1 깊이 정보로부터 현재 장면의 제 2 깊이 정보가 급격히 감소하는 경우, 현재 장면의 소정 개수의 프레임들의 깊이 정보가 시간에 따른 프레임 순서대로 제 1 깊이 정보로부터 제 2 깊이 정보까지 단순 감소하도록, 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절할 수 있다.
도 6에 도시되지는 않았지만, 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 장치(100)가 3차원 비디오 시퀀스의 깊이감 조절 동작을 실시간으로 처리하는 경우가 아니면, 이전 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절할 수도 있다. 따라서, 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 현재 장면의 제 2 깊이 정보의 차이를 고려하여, 이전 장면의 프레임들의 깊이 정보 및 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보가 선택적으로 조절될 수도 있다. 일 실시예에 따른 출력부(140)는, 이런 식으로 깊이 정보가 조절되거나, 비디오 시퀀스로 입력된 그대로 출력된 이전 프레임 및 현재 프레임들을 재구성하여 3차원 디스플레이를 위한 출력용 비디오 시퀀스를 저장하거나, 출력할 수 있다.
도 7 은 일 실시예에 따른 3차원 비디오 깊이감 조절 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 710에서, 3차원 비디오 시퀀스가 입력된다.
단계 720에서, 입력된 3차원 비디오 시퀀스 중 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환의 발생 여부가 판단된다. 단계 720에서 이전 프레임 및 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 이전 프레임 및 현재 프레임에 대한 깊이감 조절 동작이 종료된다.
단계 720에서 이전 프레임 및 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 판단되면, 단계 730에서 이전 프레임의 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 현재 프레임의 현재 장면의 제 2 깊이 정보가 결정되고 비교된다.
단계 740에서, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과에 기초하여 선택적으로, 제 1 깊이 정보 및 제 2 깊이 정보 사이의 차이를 고려하여, 이전 장면의 프레임들 및 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보가 조절된다. 이전 프레임의 제 1 깊이 정보 및 현재 프레임의 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과, 깊이 정보 차이가 소정 임계치보다 크지 않다면, 이전 프레임 및 현재 프레임에 대한 깊이감 조절 동작이 종료된다.
이전 프레임의 제 1 깊이 정보 및 현재 프레임의 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과, 깊이 정보 차이가 소정 임계치를 초과한다면, 현재 장면의 프레임의 깊이 정보만 조절되거나, 이전 장면의 프레임 및 현재 장면의 프레임의 깊이 정보가 모두 조절될 수도 있다. 모든 실시예에서 공통적으로, 이전 장면의 양안 시차 및 현재 장면의 양안 시차 간의 급격한 변화가 완화될 수 있도록, 이전 장면 및 현재 장면의 프레임들의 양안 시차가, 시간에 따른 프레임 순서에 따라 점진적으로 변동하도록 조절될 수 있다.
이전 프레임 및 현재 프레임에 대한 깊이감 조절 동작이 종료되면, 현재 프레임 및 다음 프레임에 대한 깊이감 조절 동작이 수행되며, 이런 식으로 연속적인 프레임들에 대한 깊이감 조절 동작이 반복적으로 수행될 수 있다.
장면 전환이 빈번히 발생하는 3차원 컨텐트를 시청하는 사용자는, 장면 전환시 급격한 양안 시차의 변화로 인해 불쾌함을 느낄 수 있다. 일 실시예에 따른 3차원 비디오의 깊이감 조절 방식에 따라, 장면 전환 시 양안 시차의 변화가 완만히 이루어지도록 양안 시차가 조절됨으로써, 시청자는 자연스럽고 편안하게 3차원 컨텐트를 시청할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 3차원 비디오 시퀀스를 입력받는 단계;
    상기 3차원 비디오 시퀀스 중 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환의 발생 여부를 판단하는 단계;
    상기 이전 프레임 및 상기 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 판단되면, 상기 이전 프레임의 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 상기 현재 프레임의 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 결정하여 비교하는 단계; 및
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과에 기초하여 선택적으로, 상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 차이를 고려하여 상기 이전 장면의 프레임들 및 상기 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절 단계는,
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 상기 이전 장면의 제 1 깊이 정보에 기초하여 상기 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절 단계는,
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 상기 현재 장면의 제 2 깊이 정보에 기초하여 상기 이전 장면의 이전 프레임의 깊이 정보를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절 단계는,
    상기 이전 장면의 이전 프레임 및 상기 현재 장면의 프레임들 중 시간 순서에 따른 각각의 프레임의 깊이 정보가, 상기 이전 프레임의 상기 제 1 깊이 정보로부터 상기 현재 장면의 상기 제 2 깊이 정보로 점진적으로 변화하도록, 상기 각각의 프레임의 깊이 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절 단계는,
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치 이하인 경우, 상기 제 2 깊이 정보 및 상기 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보들에 대한 조절 없이, 이전 장면의 프레임들 및 상기 현재 장면의 프레임들을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 장면 전환의 발생 여부 판단 단계는,
    상기 이전 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 적어도 하나의 제 1 히스토그램 및 상기 현재 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 상기 제 1 히스토그램과 동일한 시점 영상의 제 2 히스토그램의 히스토그램 상관도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 히스토그램 상관도가 소정 임계치 이하인 경우, 상기 이전 프레임 및 상기 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생함을 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 비교 단계는,
    상기 이전 프레임의 좌시점 영상과 우시점 영상 간에 블록별 변위들을 결정하고, 상기 이전 프레임의 블록별 변위들의 대표값을 상기 이전 프레임의 제 1 변위로 결정하는 단계;
    상기 현재 프레임의 좌시점 영상과 우시점 영상 간에 블록별 변위들을 결정하고, 상기 현재 프레임의 블록별 변위들의 대표값을 상기 현재 프레임의 제 2 변위로 결정하는 단계; 및
    상기 이전 프레임의 제 1 변위 및 상기 현재 프레임의 제 2 변위를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 비교 단계는,
    상기 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보들의 대표값을 상기 현재 장면의 상기 제 2 깊이 정보로 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 깊이 정보는, 좌시점 영상 및 우시점 영상 간의 깊이값, 변위, 양안 시차를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절 단계는,
    상기 조절된 깊이 정보에 기초하여, 상기 조절된 깊이 정보에 대응하는 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 적어도 하나의 깊이 정보를 변경하는 단계; 및
    상기 깊이 정보가 조절된 프레임들을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  11. 3차원 비디오 깊이감 조절 장치에 있어서,
    입력된 3차원 비디오 시퀀스 중 이전 프레임과 현재 프레임 간에 장면 전환의 발생 여부를 판단하는 장면 전환 판단부;
    상기 이전 프레임 및 상기 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생한 것으로 판단되면, 상기 이전 프레임의 이전 장면의 제 1 깊이 정보 및 상기 현재 프레임의 현재 장면의 제 2 깊이 정보를 결정하여 비교하는 깊이 정보 분석부;
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 비교 결과에 기초하여 선택적으로, 상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 사이의 차이를 고려하여 상기 이전 장면의 프레임들 및 상기 현재 장면의 프레임들 중 적어도 하나의 깊이 정보를 조절하는 깊이 정보 조절부; 및
    상기 장면 전환 판단 결과 및 상기 깊이 정보 분석 결과에 기초하여 재구성된 3차원 비디오 시퀀스를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절부는,
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 상기 이전 장면의 제 1 깊이 정보에 기초하여 상기 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절부는,
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치를 초과하는 경우, 상기 현재 장면의 제 2 깊이 정보에 기초하여 상기 이전 장면의 이전 프레임의 깊이 정보를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오의 깊이감 조절 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절부는,
    상기 이전 장면의 이전 프레임 및 상기 현재 장면의 프레임들 중 시간 순서에 따른 각각의 프레임의 깊이 정보가, 상기 이전 프레임의 상기 제 1 깊이 정보로부터 상기 현재 장면의 상기 제 2 깊이 정보로 점진적으로 변화하도록, 상기 각각의 프레임의 깊이 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절부는,
    상기 제 1 깊이 정보 및 상기 제 2 깊이 정보 간의 차이가 소정 임계치 이하인 경우, 상기 깊이 정보에 대한 조절 없이 상기 이전 장면의 프레임들 및 상기 현재 장면의 프레임들을 출력하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 장면 전환 판단부는,
    상기 이전 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 적어도 하나의 제 1 히스토그램 및 상기 현재 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 상기 제 1 히스토그램과 동일한 시점 영상의 제 2 히스토그램의 히스토그램 상관도를 결정하고,
    상기 히스토그램 상관도가 소정 임계치 이하인 경우, 상기 이전 프레임 및 상기 현재 프레임 간에 장면 전환이 발생함을 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 분석부는,
    상기 이전 프레임의 좌시점 영상과 우시점 영상 간에 블록별 변위들을 결정하고, 상기 이전 프레임의 블록별 변위들의 대표값을 상기 이전 프레임의 제 1 변위로 결정하고,
    상기 현재 프레임의 좌시점 영상과 우시점 영상 간에 블록별 변위들을 결정하고, 상기 현재 프레임의 블록별 변위들의 대표값을 상기 현재 프레임의 제 2 변위로 결정하고,
    상기 이전 프레임의 제 1 변위 및 상기 현재 프레임의 제 2 변위를 비교하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 분석부는,
    상기 현재 장면의 프레임들의 깊이 정보들의 대표값을 상기 현재 장면의 상기 제 2 깊이 정보로 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 깊이 정보는, 좌시점 영상 및 우시점 영상 간의 깊이값, 변위, 양안 시차를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 깊이 정보 조절부는,
    상기 조절된 깊이 정보에 기초하여, 상기 조절된 깊이 정보에 대응하는 프레임의 좌시점 영상 및 우시점 영상 중 적어도 하나의 깊이 정보를 변경하고, 상기 깊이 정보가 조절된 프레임들을 출력하는 것을 특징으로 하는 3차원 비디오 깊이감 조절 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 3차원 비디오 깊이감 조절 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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