안경풀라자②

3차원 영상은 어떻게 만들어지는가

사람이 3D TV나 3D 영화를 3차원(3D)으로 감지(感知)할 수 있는 것은 두 눈을 가졌기 때문이다. 이와 마찬가지로 3D 영상(3D 콘텐츠)을 촬영하는 3D 카메라에도 사람의 눈과 마찬가지로 한 대의 카메라에 두 개의 렌즈가 장착되어 있고, 또 두 렌즈간 거리도 사람의 평균 동공 간 거리인 65mm와 같다.

정중선의 전방 30cm에 눈높이로 우측 손을 꼿꼿이 펴서 세우고, 우측 눈을 감고 좌측 눈으로만 보게 되면, 손등은 안보이고 손바닥만 보인다. 또, 좌측 눈을 감고 우측 눈으로만 보면 손바닥은 안보이고 손등의 관절만이 보인다.

이때 양안이 각각 감지(感知)한 영상이 대뇌의 시각령(시피질)에서 융합되면 원근감(깊이)과 입체감을 가진 3차원의 영상을 인지하게 된다. 이처럼 관측 위치에 따른 사물의 위치와 방향의 차가 시차(視差 : parallax)다. 이 시차의 개념을 바탕으로 3차원의 영상기술이 개발되었다. 사람의 눈과 3D 카메라의 3D 시스템(system)을 그림으로 나타내면 <그림1>, <그림2>와 같다.

3D 안경

오늘날 3D 기술에는 액티브형(active type)과 패시브형(passive tyep)이 있다.
액티브형 3D 안경은 좌ㆍ우안에 대하여 영상을 교대로 차단하는 TV 모니터의 이미터(emitter)와 동조되는 렌즈와 합치되는 액정 디스플레이 스크린을 사용한다. 액티브형 안경은 TV와 작용하도록 설계되었으므로 극장 또는 다른 비디오 시스템과는 작용하지 않는다.

액티브 안경은 LCD를 사용해서 만들었기 때문에 전자회로와 단추 모양의 배터리가 내장되어 있어서 무겁고 비싸고 착용감이 좋지 않다. 전자공학적 디자인의 취약성 때문에 불편하고 신뢰성이 떨어진다.

패시브형 3D 안경은 전자회로를 사용하지 않고, 그 대신에 좌ㆍ우측 눈에 대하여 영상을 분리시켜 3D 콘텐츠를 독취(讀取 : reading)하는 특수 편광렌즈를 사용한다.
패시브기술(passive technology)에는 애너글리프형 3D 안경(풀프리히 3D 안경), 선편광형 안경 및 흔히 사용되는 원편광형 3D 안경이 있다.

(1) 액정셔터 안경 (LC shutter glasses)

LCD(액정 디스플레이) 3D TV 화면을 볼 때 입체적으로 보기 위하여 착용하는 3D 안경이다. 이것을 액티브 안경(active eyewear)이라고도 부른다.

능동형(active type) 3D TV를 시청할 때 착용하는 3D TV용 안경으로 독립적인 하나의 첨단 전자제품이다. 렌즈는 LCD(액정디스플레이)장치로 내부에는 전자회로가 들어 있고, 안경테에는 단추형 배터리(button type battery : 3V 165mAh)가 내장되어 있다.

순간적으로 안경렌즈의 셔터의 개폐가 교대로 반복되는데 한번은 오른쪽 화면을, 다음엔 왼쪽 화면을 순차적으로 잇달아 계속 보여주면 양안시차(兩眼視差)를 가진 2D의 잔영(殘影)이 눈에 남게 되는데, 뇌의 융합(融合 또는 융상) 작용으로 2D 화면이 3D 영상(3D image)으로 입체시 감각을 일으킨다. Shutter glasses에 전류가 흐르면 좌ㆍ우안에 교대로 화면(주파수)이 감지된다.

3D shutter glasses는 수동형(passive type)의 편광안경보다 선명한 화질을 볼 수 있으나 고가인 것이 결점이고, 주파수 교환으로 감지되는 cross talk로 안정피로를 일으키기 쉬운 것이 결점이다.

(2) 편광판 안경 (polarizer glasses)

LCD 모니터의 스크린에 편광자(polarizer)가 부착된 3D TV를 볼 때 착용 한다(Shutter 타입의 3D TV 모니터에는 편광자를 사용하지 않는다). 이 안경을 패시브 3D 안경 또는 간단히 3D 편광 안경이라고 말한다.

편광방식은 우안과 좌안용 화상의 편광면을 교대로 비추고 특정 편광면을 통과시키는 편광안경으로 이 화상을 볼 경우 양안시차(兩眼視差)에 의해서 3D 화면을 지각하는 방식이다. 즉, 화면상에 표시된 이중영상(좌안ㆍ우안의 영상)을 3D 위상필름으로, 우원편광과 좌원편광으로 변화시킨다.

이때 좌원 편광은 편광안경의 좌측 렌즈만을 통과하고, 우원편광은 우안렌즈만을 통과시키기 때문에 좌측 눈으로는 좌측 눈의 영상만이 보이고, 우측 눈으로는 우측 영상만이 보인다. 좌ㆍ우안에 맺힌 영상을 뇌(시피질)가 융상(融像)시켜서 입체 영상으로 보이게 된다.

3D를 구현하기 위하여 2개의 영상(좌안에 1개, 우안에 1개)이 별개의 편광 필터를 통해서 동일 스크린에 투영된다. 선평광 필터를 이용할 경우 고개를 기울이면 3D 효과는 현저하게 감소된다. 뿐만 아니라 선편광 3D 안경을 극장 밖에서 사용하는 것은 적합하지 않다.

대부분의 3D 안경은 원편광렌즈를 채택하고 있는데 시청자가 자기의 머리를 기울일 때 우려할 정도의 3D 효과가 감소되지 않는다. 원편광 3D안경은 야외에서 선글라스처럼 편안하게 착용할 수 있다.

/강현식 교수, (주) 시선 기술고문, 성덕대학교 안경광학과 교수