College Of Engineering
서울공대 이야기
서울대 이병호 교수팀,
눈의 피로감 없는 3차원 디스플레이 기술 개발

- 토모그래피 기법 응용해 시각적 피로 및 어지러움 해결


▲서울대 전기정보공학부 이병호 교수 연구팀 (이병호 교수 (좌), 이승재 연구원 (우))
 
서울대 공대(학장 차국헌)는 전기정보공학부 이병호 교수팀이 기존 3차원 디스플레이의 한계를 뛰어넘은 토모그래피 3차원 디스플레이를 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구로 3차원 가상현실(VR) 및 증강현실(AR)을 위한 헤드마운트형 디스플레이(Head-Mounted Display, HMD)가 유발하는 시각적 피로, 어지러움, 메스꺼움 등의 문제를 해결할 수 있게 됐다.
 
기존의 3차원 디스플레이에서 눈의 피로감이 발생하는 이유는 3차원 영상을 보기 위해 두 눈의 각도가 모이는 위치와 깨끗한 영상을 보기 위해 눈의 초점이 맺는 위치가 서로 다르기 때문이다. 이에 연구팀은 두 눈의 초점이 같은 위치에서 맺어지고, 수십 개의 위치 변화가 가능한 새로운 디스플레이 기술에 착안했다.
 
연구팀이 제안한 토모그래피 디스플레이는 3차원 물체로부터 나오는 빛의 분포를 다수의 단층 이미지들로 재현하는 기법이다. 여기에서 핵심 기술은 정확한 빛의 분포 재현을 위한 단층 이미지 조합을 찾는 것. 연구팀은 컴퓨터단층촬영(Computed tomography, CT) 기법에 착안해 실제 빛의 분포를 수치해석적으로 역투영시켜 최적의 단층 이미지 조합을 찾아냈다.
 
그리고 이러한 단층 이미지를 고속 공간 변조 백라이트(Backlight), 액정 디스플레이 패널, 가변 초점 렌즈의 조합으로 재현했다. 이때 가변 초점 렌즈의 초점거리, 백라이트와 디스플레이 정보의 변화를 통한 눈의 잔상효과를 이용해 피로감 없는 입체영상을 만들어내는 데 성공했다.
 
연구팀이 실험적으로 입증한 토모그래피 디스플레이는 80장 이상의 단층 이미지를 해상도와 프레임 저하 없이 생성할 수 있다. 80장의 단층 이미지는 눈에서부터 약 18cm부터 수십 m 사이에 분포할 수 있는 넓은 깊이 표현 범위를 갖는다.
 
이러한 기술은 기존의 3차원 디스플레이를 이용할 때의 시각적 피로감에서 벗어나게 하며, VR 및 AR 시스템의 상용화를 위한 편안한 사용자 경험을 이끌었다는 점에서 주목할 만하다. 또한 새로운 형태의 3차원 디스플레이 영화관에도 응용될 수 있다.
 
이병호 교수팀의 이승재 연구원은 “토모그래피 디스플레이를 통해 그 동안 난제로 여겨졌던 양안식 3차원 디스플레이의 시각적 피로 문제를 해결했다”며, “이 연구 결과를 확장시켜 최종적으로 안경식 토모그래피 디스플레이를 구현할 것”라고 전했다.
 
이번 연구 결과는 세계적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 6월 7일자로 게재되었다. 해당 연구는 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원(IITP)의 디지털콘텐츠 원천기술 개발사업의 지원을 받았다.
 

▲토모그래픽 3차원 디스플레이의 원리. 고속 공간 변조 백라이트, 액정 패널, 가변 초점 렌즈를 동기화 하여 다수의 단층 이미지를 여러 깊이에 재현. (서울대 공대 제공)



▲토모그래픽 3차원 디스플레이 프로토타입 촬영 사진. 18 cm 부터 광학적 무한대에 이르는 넓은 깊이 표현 범위를 가짐. (서울대 공대 제공)
 
[해당 논문]
S. Lee, Y. Jo, D. Yoo, J. Cho, D. Lee, and B. Lee, ‘Tomographic near-eye displays’ Nature Communications, 10, 2497 (2019).
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10451-2
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
1425 서울대공대 최장욱 교수팀 차세대 알루미늄 이차전지 시스템 개발 lee496 2018.12.17 670
1424 서울대 공대-의대 학제간 융합연구 2019년 과제 선정식 및 2018년도 과제 결과 발표회 개최 hands 2019.07.02 672
1423 서울대학교 글로벌R&DB센터-세계은행(World Bank), 기술 혁신 분야 협력을 위한 MOU 체결 hands 2019.07.31 674
1422 서울대 조선해양공학과 신종계 교수 소프트웨어산업발전 공로로 홍조근정훈장 수훈 lee496 2018.12.03 674
1421 서울대 서상우 교수, 2019 APEC 혁신연구교육과학상(ASPIRE) 한국 대표로 선발 hands 2019.07.02 676
1420 서울대 이태우 교수팀, 생물의 감각·운동 신경을 모사하는 신축성 인공 신경 개발 lee496 2018.12.03 679
1419 서울대 신종계 교수, 美조선학회 최고 논문상 수상 hands 2019.07.31 686
1418 서울대 공대 제 6회 추석맞이 전통문화체험 행사 개최 hands 2019.10.10 689
1417 서울대 조선해양공학과 성우제 교수 미국음향학회 석학회원 선정 lee496 2018.12.17 692
1416 서울대 공동 연구팀, 이온 신호 체계에서 발생하는 증폭 메커니즘 규명 hands 2019.07.16 693
1415 서울대 공대, 벨기에 루벤대학교 간 학술교류 및 학생교환 연장 협정 hands 2019.05.23 703
1414 서울대 기술경영경제정책대학원 정은준, 신승렬, 김기원 씨 2018년 한국전략경영학회 블록체인 전략 우수 연구제안상 수상 lee496 2018.12.03 709
1413 제6회 서울대 ‘공대·의대·병원 의료기기 포럼’ 개최 lee496 2018.11.15 712
1412 서울대 컴퓨터공학부 강유 교수, 데이터 마이닝 분야 국제 학회에서 최고 영향력 논문상 수상 lee496 2018.12.03 731
1411 서울대 유민구 박사, 한국물리학회 플라즈마물리학 신진과학자상 수상 hands 2019.07.02 741
1410 서울대 이신형 교수 외 공동 집필진, 국내 최초 OpenFOAM 사용자들을 위한 필독서 ‘OpenFOAM 해킹가이드 출간’ lee496 2018.11.15 743
1409 서울대 박홍근 교수 미국 텍사스대 Academy of Distinguished Alumni 회원 선정 lee496 2019.02.01 743
1408 서울대 전기정보공학부 한승용 교수팀, 미국 국립고자기장연구소와 공동으로 직류 자기장 세계 최고 기록 달성 hands 2019.07.02 765
1407 서울대공대-대덕전자 회장(해동과학문화재단 김정식 이사장) 해동첨단공학기술원(가칭) 건립 및 운영 기금 500억원 기부금 출연 lee496 2019.03.05 766
1406 서울대 글로벌R&DB센터–이종욱글로벌의학센터 간 업무협약 체결 hands 2019.07.16 768
Login
College of Engineering Seoul National University
XE Login