스테레오스코피
1. 개요
3D 착시를 일으키는 기술.
정확한 명칭은 stereoscopic depth cue, 한국어로 '양안 단서'를 뜻한다.
양안 단서란 양 눈으로 볼 때 느낄 수 있는 입체적 깊이감을 만들어 주는 단서(시각 정보)들을 말한다. 두 눈으로 서로 다른 각도의 이미지를 볼때, 두 눈의 망막에 각각 맺히는 두 사물의 각도차가 뇌의 시각 처리 과정에서 입체감을 만들어 낸다.
실제 3차원을 만드는 것이 아니라, 2차원 영상이나 평면 위에서 착시를 일으켜 3차원을 느끼게 해 주는 데 의의가 있는 기술이다. 때문에 3D 영상을 보고 싶어하는 사람들에게 평면 디스플레이를 3D로 느끼게 주는 데 이 기술들이 활발히 이용된다.
한쪽 눈이 안 보이는 시각 장애인들은 2D와 3D의 차이를 전혀 느끼지 못한다. 이런 사람들은 3D 영상을 감상하기 이전에 현실에서 느끼는 입체적 깊이감이나 거리 감각[1]부터가 비장애인에 비해 크게 떨어진다.
총기를 조준할 때 쓰이는 도트 사이트도 안경이 필요없는 양안 단서에 속한다.
2. 제작 방법
2.1. 3D 카메라
'''가장 자연적이고 확실한 3D 제작'''방법이다. 양안의 거리를 흉내낼 정도의 차이로 카메라 두 대로 촬영한다.[2] 아래와 같은 카메라로 서로 약간 다른 시점으로 촬영해서 이 두 화면을 아래와 같은 방법으로 조사해서 보여주면 3D처럼 보이게 만드는 기술이다.
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2.2. 3D 컨버팅
3D 컨버팅은 컴퓨터를 이용해서 2D로 촬영한 영상을 마치 3D처럼 보이게 만드는 기술이다. 사실 제대로 된 3D가 아니지만, 원가절감을 하기 위해 저렴하게 만드는 것이다. 화면을 복사해서 약간 차이가 나게 자른 다음에 3D로 만드는 것이지만, 사람이 처음부터 끝까지 하나하나 작업해야한다. 소실점이나 어느 물체가 앞으로 나와있을 지 등등 이러한 점을 전부 고려해야 하는 것이라서, 엄청난 수작업이다. 컴퓨터를 이용하긴 하지만, 컴퓨터도 사진에서 정확한 깊이를 읽지 못하므로 사람이 관여를 해야한다. 3D 컨버팅으로 만든 영화는 처음에는 "오오~ 3D다!" 라고 할지 모르지만, 영화가 갈수록 사람들이 내용에 몰입하는 점을 악용하여, 3D가 줄어드는 것을 확연히 볼 수 있다. 수작업이라서 끝까지 똑바로 안 해놓는 경우가 태반이다. 정말로 3D 컨버팅한 영화 보러가서 처음에는 안경을 껴야 보이지만, 끝에 가서 한 번 봐봐라. 안경없이도 거의 차이점 없이 보인다. 자막만 3D. 하지만 이러면서 티켓값은 3D값을 받으므로, 제작자 입장에서는 저비용 고수익을 낼 수 있어서, 요즘 남용되고 있는 추세다.
대표적으로 3D 컨버팅한 영화들은 여기에 가서 볼 수 있다.
한 가지 유의할 점은, 애니메이션들도 전부 3D 컨버팅을 거치지만, 애니메이션들은 끝까지 3D를 잘 유지하는 것을 볼 수 있다. 이는 컴퓨터로 처음부터 계산된 내용이기 때문에 컴퓨터가 정확히 끝까지 3D 컨버팅을 해서 유지가 되는 것이다.
과거에 LG에서 개발한 옵티머스 3D 시리즈가 카메라와 컨버터 기술을 전부 가지고 있었다.
3. 안경을 사용하는 기술
3.1. 적청 안경 (Anaglyph Stereoscopy)
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한 쪽 눈은 적색, 한쪽 눈은 청록색[3]의 렌즈로 된 안경을 쓴다. 화면은 두 영상을 하나를 빨간 색, 하나를 파란 색으로 만들어서 중첩시킨다. 그렇게 되면 각 색깔의 렌즈가 둘 중 하나의 영상을 차단시키기 때문에 입체시가 가능해지게 된다.
이 기술의 장점은 기존에 만들어진 모든 2D 디스플레이 장치, 심지어 종이같은 데 인쇄한 그림으로도 입체가 가능하다는 것이고, 또한 안경 자체도 종이와 셀로판지를 이용해 매우 저렴하게 만들 수 있다는 점이다. 즉, 매우 싼 값으로 3D를 감상할 수 있다. 하지만 단점이 만만치 않은데, 우선 각 눈에 빨강과 파랑을 덧칠해 버리기 때문에 현실적인 컬러 영상이 불가능하다는 것이다.[4] 그래서 이 기술은 옛날의 3D 영화를 만들었을 때를 제외하고는 현대의 디스플레이 기술로는 잘 쓰이지 않는다.
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유명한 이 짤방에서도 보이듯이 TV나 만화 등의 미디어에서는 3D 안경 하면 주로 이걸 보여준다. 아무래도 예전부터 쓰이던 기술일 뿐 아니라, 딱 봐도 3D 안경이구나 하는 상징성이 있어서인듯 하다.
3.2. 편광 필터 안경
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빛은 여러 방향으로 진동하는 광자의 집합으로 구성되어 있는데, 편광 필터는 특정 방향으로만 진동하는 광자만 통과시킨다. 이 때 편광 필터와 광자의 진동 방향이 수직이면 광자가 차단된다.[5] 이를 이용하면 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 다른 영상이 보이게 할 수 있다. 우선 왼쪽 눈에 들어갈 영상은 수직 방향의 편광 영상으로 구성하고, 오른쪽 눈에 들어갈 영상은 수평 방향의 편광 영상으로 구성한다. 수직·수평 방향으로 편광된 영상이 올바른 방향의 눈에 보이게 편광 필터를 이용해 안경을 만든다. 이 안경을 쓰면 입체시를 느낄 수 있게 된다.
이 방식의 장점은 역시 손쉬운 방법과 저렴한 가격이다. 편광 필터는 색깔 있는 셀로판지보다야 비싸겠지만 여전히 저렴하고, 편광 영상도 두 가지를 겹쳐서 상영하는 것이 그렇게 어렵지 않다. 그래서 3D 영화를 상영하는 많은 상영관이 이 편광 안경 기술로 3D를 구현한다. 단점이라면 밝기가 감소하여 화면이 침침해진다는 것이다.
LCD 디스플레이로 만들 때는 픽셀을 교대로 편광하여 출력하는 방식을 쓰는데, 그렇게 되면 필연적으로 해상도가 1/2만큼 저하된다. 따라서 이 방식을 쓰는 대부분의 디스플레이는 실제로 해상도가 2배인 구조를 취하고 있다.[6]
LG에서 출시한 대부분의 모델이 이 방식을 이용한다. 2011년 이후부터는 전제품에 이 방식을 적용하였다.
자세한 내용은 편광방식 문서 참고.
3.3. 셔터 안경
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셔터글라스 안경이라고도 한다. 시간별로 각각 다른 영상을 교대로 출력하며, 이 주기와 동기화된 안경이 양 눈에 각각 셔터를 내려 차단시킨다. 인간은 시각 능력의 한계로 이 주기가 매우 빨라지면(일반적으로 1/60초 이하) 셔터의 깜박임을 느끼지 못한다. 때문에 입체시를 경험할 수 있다.
삼성전자에서 출시한 3D 텔레비전이 바로 이 방식으로 3D를 구현한다.
LG IPTV VOD 서비스도 테스트용 장비만인지는 모르나, 셔터글래스 방식을 사용한다.
특히 L사는 자회사기기로 쓰도록 하기에 테스트장비나, 입체영상에 사용된 방식이 의아스럽다.
현재 나오는 거의 모든 3D 영화는 이 포맷으로 나온다. RealD라는 회사 로고가 나오면 바로 이것.
장점
- 해상도 저하가 없다. 따라서 화면의 해상도를 2배로 만들 필요가 없다.
- 안경에 전원과 회로, 셔터가 추가되므로 단순 편광 안경에 비해 무겁고 비싸다.
- 구동에 전원이 필요하다.
- 어떤 이유로든 화면과 동기화가 제대로 되지 않으면 입체 영상을 볼 수 없다.
- 화질 저하는 없지만 기계적으로 상을 조절하여 프레임에는 둔감한 사람이더라도 감지는 못하지만 뭔가 수평방향으로 밝기가 차이나는 줄이 있는것 같은 느낌이 날 수가 있다.
- 한쪽 눈의 영상이 다른 쪽 영상보다 약간 지연되어 표시되므로 사람에 따라 움직임이 많은 영상의 경우 위화감을 느끼는 경우도 있었다.
- LCD의 영상 전환 속도가 충분히 빠르지 않아 일부 제품은 다른 쪽 눈 영상이 보이는 문제가 있었다. 이를 막기 위해 영상 전환 중에는 백라이트를 차단하는 제품도 있지만 이 때는 화면이 어두워지는 등의 문제가 생긴다. PDP는 좀 낫지만 PDP 자체가 3D TV가 유행할 시기에는 이미 사양길에 접어든 상태였고, OLED가 뜰 때는 3D TV의 유행이 거의 끝난 상태라 큰 도움은 되지 못했다.
3.4. Head-mounted display
화면과 안경을 따로 준비하지 말고 아예 붙여 버린 디스플레이. 사실 일반적인 3D 디스플레이보다 그 역사가 훨씬 더 오래된 물건으로 1964년도에 최초로 개발되었다. 단순히 입체감을 느끼는 것을 넘어서서 가상현실 수준의 몰입감을 제공한다는 것이 장점.
닌텐도의 버추얼 보이와 오큘러스 리프트가 기술을 이용한 제품이다.
다만 머리에 쓰는 것이기 때문에 안경을 사용하는 기술보다 훨씬 불편하고, 무게도 무거워서 장시간 착용하고 있는 것이 어렵다. 또한 여러 사람이 같이 보는 것이 불가능하다. 다만 기술의 발달로 인해 무게 부분은 상당히 개선되었으며, 소니에서 HMZ-T3W 등의 신모델을 적극적으로 홍보하고 있다. 삼성과 LG에게 뒤진 디스플레이 부분 기술력을 다른 부분을 통해 돌파구를 찾기로 한 듯 하다.
꽤 고급의 광학기술이 필요했고, 비싸고 무겁고 거추장스러워서 기술이 발달하더라도 생각처럼 일상에 보급이 되지 않고 있었는데, 시야 처리를 소프트웨어로 처리하면서 간단하게 HMD를 구현하는 오큘러스 리프트의 등장으로 다시 주목을 받고 있다. 그 기술을 스마트폰으로 처리하면서 HMD 기기는 골판지로도 구현 가능할 정도로 가격이 많이 내려가게 된다. 2010년대 말기에 들어서는 슬슬 상용화를 넘어선 보급이 시작되어서 가격경쟁력을 앞세워서 오큘러스 리프트를 제친 HTC VIVE를 필두로 여러 HMD 플랫폼이 경쟁하기 시작했다. 따라서 이제는 게임, 영상 등으로의 콘텐츠 장르 편중과 플랫폼 파편화 문제의 해결, 그리고 가장 중요한 가격을 적당히 먹고사는 나라에서는 누구나 다 쓰는 스마트폰처럼 접근성 좋은 수준으로 낮추는 것이 더 중요한 문제가 되었다.
4. 안경이 필요없는 기술
4.1. Wiggle stereoscopy
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셔터 안경 없이 시간적으로 교대하는 두 개의 이미지를 감상하면 적당히 입체시가 느껴진다. 하지만 이 방식은 양 눈에 각각 다른 이미지를 넣어 주는 것이 아니라서, 엄밀히 말하면 stereoscopy로 분류될 수 없다. 그냥 뇌의 시각 처리 부분에서 적당히 공간적 정보를 입체적으로 처리하기 때문에 만들어지는 착시이다.
완전한 양안 단서 입체시가 아니기 때문에 입체감도 허접하고 디스플레이로 개발할 필요가 없는 방식.
꼼수로 한쪽 눈으로만 영상을 보면 입체감이 좀 더 잘 느껴질 수도 있다. 영상 자체가 평면인 것을 느끼지 못하게 되기 때문에 뇌에서 그냥 입체적으로 처리하기 때문이다. 사람에 따라 효과가 없을 수도 있다.
4.2. Autostereogram
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눈을 사팔 또는 멀리보기로 만들어서 두 이미지를 시각적으로 중첩시키면 거기서 입체감이 떠오르게 하는 기술.[7]
한 때 유행했던 매직 아이가 이 기술을 이용하여 3D를 구현하는 것이다. 종이에 인쇄하여 쉽게 3D를 감상할 수 있기 때문에 한때 매우 인기를 끌었다. 또한 디스플레이를 반으로 나누어서 왼눈과 오른눈 화면이 동시에 나오는 경우에 이 방법을 써서 영상을 합치면 3D로 보인다는 특성 때문에 3D 관련 장비가 없는 이용자들이 3D 영상을 볼 때 잠시나마 활용하기도 한다.
단점은 이 방법을 연습해야 한다는 점, 이게 되는 사람이 있고 안되는 사람이 있다는 것이다. 또한 디스플레이로 개발되면 사람들이 눈을 사팔로 만들고 장시간 보는데 매우 애로사항이 꽃피기 때문에 디스플레이 개발은 애초에 생각도 없었다.
4.3. 시차 방벽 (Parallax barrier)
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화면 앞에 수직 차단막을 적절히 배치하고, 이 차단막을 이용해 한 이미지는 왼쪽 눈으로만, 한 이미지는 오른쪽 눈으로만 도달하게 하는 기술.
최근 나오는 3D 디스플레이에 적용되는 기술이다.
이 방식의 단점은 보는 위치에 영향을 많이 받는다는 것. 차단막이 화면과 90도 각도를 유지하면서 바라볼 때 최적이 되도록 배치되었기 때문에, 각도가 조금만 틀어져도 입체시는 날아간다. 또한 양 눈의 위치 차이를 이용하기 때문에 보는 거리도 영향을 준다. 위치를 잘못 잡으면 차단막 때문에 화면 일부가 안 보인다. 거리도 적정거리에서 조금만 가깝거나 멀면 이미지 둘이 겹친걸로밖에 안 보인다[8].
안경이 필요하지않기 때문에 옵티머스 3D나 닌텐도 3DS와 같은 휴대용기기에서 주로 사용되고있다.
4.4. Lnticular lens
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시차 방벽의 차단막 대신 렌즈 굴절을 이용하는 방식. 볼록 렌즈가 빛을 굴절시켜 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지를 각각의 눈으로 분산시켜 준다.
가끔 사진관 등지에서 전시해 놓는, 보는 각도에 따라 사진이 듬성듬성하게 돌아가면서 입체감을 느끼게 해 주는, 만지면 볼록볼록한 결이 느껴지는 사진들이 이 기술을 이용한 것이다.
5. 관련문서
- 참조: 3D 디스플레이
[1] 양 눈의 시각차를 제외하면 우리가 사물의 거리를 판단할 수 있는 기준은 크기 비례와 그림자의 유무, 초점의 차이뿐이다. 이것은 우리가 2D 영상을 볼 때 영상을 촬영한 카메라와 영상에서 보여지는 각 사물의 거리를 느끼는 방법과 완벽히 동일하다. 즉, 기본적인 시야 자체가 2D라는 말이다.[2] 영화 촬영의 경우 비교적 큼직한 시네마용 카메라를 사용하므로, 양안의 거리만큼 카메라를 좁힐 수가 없어 3ality 같은 업체에서 만든 3D 촬영 장비를 이용해 카메라 2대를 연결해서 찍는다.[3] 정확하게는 사이안(Cyan)색으로 청색과 녹색의 합성색이다.[4] 사실상 흑백영상에 가깝다. 그래서 과거 흑백에서 컬러로 이전되던 과도기에서나 경쟁력이 있었다.[5] 고등학교 물리Ⅰ 과정에서 배운다.[6] 예를들어 1280*720의 3D용 디스플레이는 픽셀의 배치에 따라서 2560*720, 1280*1440의 두가지 해상도를 가진다. 2D영상을 출력시에는 2개의 픽셀을 하나로 처리해서 출력한다.[7] 이 그림의 경우 새와 둥지가 그려져 있다. [8] 그래서 New 닌텐도 3DS 같은 기기의 경우 카메라와 적외선 센서를 통해 거리나 방향에 따라 차단막의 위치를 조절하는 기능을 추가하기도 한다.