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3DTV 기술개발 동향 및 전망

최 승 종 연구위원2010. 10. 14

DTV Lab, LG Electronics

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Contents

1. 3D 혁명

2. 3DTV 시대

3. 3DTV 원리

4. 가정에서 3DTV

5. LG전자 개발 현황

6. 3D 콘텐츠

7. 3D 표준

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3D 혁명

~20092010~

3D 혁명 극장에서 시작

2010 „Avatar‟국내 관객 (1천 3백만 돌파)

3D 영화의 역사는 2009년 12월, 제임스 카메룬 감독을 기억할 것.

천재 카메룬 감독 : “높은 기술적 완성도 3D 영화”로 “실감 영상을 원하는 고객 만족 극대화”.

3D 영화 상업적 성공 : 2D대비 높은 좌석 점유율 및 높은 관람료.

„Avatar‟의 성공 이후 꾸준하게 3D 영화가 제작 상영되고 있음.

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Yogi BearAni.

Warner

The Chronicles of Nania2D to 3D

Fox

Harry potter2D to 3D

Warner

Toy story 3Ani.

Disney

ShreksAni.

DreamWorks

Step up3D

Summit

Resident evil 43D

Sony

Cats & Dogs 23D

Warner

Alpha and omegaAni.

Lionsgate

Regend of Guardiance

Ani.

Mega MindAni.

DreamWorks

TanggledAni

Disney

Saw 73D

Lionsgate

Phirahna3D

Dimension Film

Gulliver's Travels 2D to 3D

Fox

Last Airbender2D to 3D.

Paramount

Tron : Legacy3D

Disney

'10. 7 '10. 9'10. 8 '10. 10

Avatar:SE3DFox

'10. 11 '10. 12'10. 5

3D 혁명 3D 혁명 극장에서 시작

Hollywood를 중심으로 애니, 공포, 액션 쟝르 등 3D 영화 지속적인 제작.

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3D 혁명 최근 3D 영화 동향

• '10년~'11년까지 Major 영화사 중심으로

45편 이상 개봉 예상

• 향후 5년간 300여 편의 헐리우드 판권의

클래식 영화가 3D로 변환 예정

• 젂세계 3D 상영관 현황

: ‟09년 7,000여개→‟13년 35,000개 예상

• „Avatar‟ 이후 3D 영화관에서의 수익은 감

소 추세 부정적이나 3D 영화 수 증가 등

보편화로도 해석 가능

헐리우드를 중심으로 3D 영화 지속적으로 증가, 3D 수익률 등은 관심 필요.

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Cinema / Theater 3DTV at Home

3D 혁명 3D혁명 가정으로 확산

극장에서의 성공에 이어 가정으로 3DTV를 중심으로 확산 진행.

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• 47” LED TV (’09.8)

: 편광 앆경

• 47”, 55” LED TV (’10.3)

: 셔터 앆경

• 46”, 55” LED TV (’10.2)

: 셔터 앆경

• 40”, 46” LED TV (’10.7)

: 셔터 앆경

• 50”, 54” PDP TV (’10.4)

: 셔터 앆경

제품 출시 현황

Major 가전 업체들은 경쟁적으로 다양한 형태의 3DTV를 출시하고 있음.

3D 혁명

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극장 (관람 환경) 가정 (시청 환경)

화면 크기 대화면 50~60”

음향 입체 음향 Stereo 음향

조명 어두운 적젃핚 조명 형광등

관객 위치정위치

앇아서 관람

움직임

비스듬히 누워서 시청

극장과 가정의 차이 이해 필요

극장과 가정의 3D 관람(시청) 환경에 대한 차이는 존재.

3D 혁명

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3D trial broadcasting

국내에서 세계 최초 지상파 3D 시험 방송 실시 (‟10.5.19~7.12).

방송 주기 2010.5.19 ~ 7.12 (매읷 7pm~10pm)

채널 번호물리 채널 66번가상 채널 3-3번

방송사 KBS / SBS / MBC / EBS (시간 공유)

3D 포맷Side by Side

(ATSC, MPEG-2)

콘텐츠육상 및 경기,

음악, 개그 콘서트,

드라마, 만화 영화 등

2010 대구 세계 육상 선수권 대회

2010 남아공 월드컵 대회

3D 혁명

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Stereoscopic

Auto stereoscopic

Hologram

안경 방식 편광 및 셔터방식 안경 현재 기술

3D 기술의 진화

3D 기술은 Stereoscopic Auto stereoscopic Hologram으로 진화

안경 방식 Parallax Barrier

& Lenticular Lens 상용화 기술 준비

적청 안경 과거 기술

Anaglyph

Real 3D Object wave 미래 기술

3D 혁명

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안경식 3D

• 2D / 3D 겸용 TV - 2D는 기존처럼 시청- 3D는 앆경을 착용하고 시청

• 3DTV는 고급형 2DTV로 인식<Shutter Glass 3D>

10/6110/61

3DTV 화면 Glass View

IR 동기싞호

현재 상용화가 진행 중인 것은 안경식 3D 임.

3D 혁명

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CES2010 업체 동향3DTV 시대

2010년 젂체 1/3 물량 3DTV 모델 Line-up 구성

3D LCDTV / PDPTV / OLED Display 젂시

“TV분야 1등 수성”

3DTV 2 series Line-up (LX / HX : Tx. 내/외장 )

3D LCDTV / OLED Display 젂시

“TV분야 1등 재탈홖” 영화사/게임/방송장비/TV등

3D Eco-system 홗용 젂략

End to End System (3D Live Camera 3D PDPTV)

152” 4Kx2K 3D PDPTV 젂시

“3D로 PDP TV 부홗” “All PDP is 3D” 젂략 예상

3D LCDTV / PDPTV / Projector 젂시

3D LCDTV 중에서는 가장 큰 72”를 젂시

“TV분야 1등 목표”

‟10년 CES에서 Global Top Player들은 다양한 3DTV 제품을 경쟁적으로 전시.

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42” Active type

Full HD 지원

55” 240Hz LED TV

2D to 3D 변홖 기술

무안경식 3DTV 기술

42” 3D LCD TV

3DTV 시장에서 한국, 일본에 이어 중국 업체들의 약진이 예상됨.

3DTV 시대 CES2010 업체 동향

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NAB2010 업체 동향

CES에서 가전 업체 Boom에 이어 NAB에서 다양한 3D 방송 장비가 전시됨.

SONY : 3D 스튜디오

3Ality : 3D 카메라 Rig Panasonic : 1-body 3D 카메라

SONY : 3D Broadcasting Car System

3DTV 시대

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nVidia : 3D Presentation

Harmonic : 3D Encoder System Evertz : 3D 제작 장비

Miranda : 3D 편집 장비

3DTV 시대 NAB2010 업체 동향

CES에서 가전 업체 Boom에 이어 NAB에서 다양한 3D 방송 장비가 전시됨.

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IFA 2010 전시 동향

IFA에서는 한국 업체는 3DTV 중심, 일본 업체는 Total Solution 중심으로.

• 3D Hyper Real Engine

• 3D Wall

• 3D Live 방송 중계

• PlayStation Move 3D 게임

• 세계 최대 3D LED TV (72’’)

• NANO LED 3DTV

• 3D 캠코더를 이용핚 3D Live• Full Line-up PDP 3DTV(152”~)

3DTV 시대

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세계 3DTV 시장

2009 2010 2011 2012 2013 2014

DTV 207.4 223.0 234.5 245.6 257.9 267.0

3DTV 0.0 6.2 15.8 33.0 59.3 83.6

%3D 0.0% 2.8% 6.7% 13.4% 23.0% 31.3%

(Unit : Million)

( Source : Displaybank 2010)0

20

40

60

80

100

2009 2010 2011 2012 2013 2014

3D

Dis

pla

y U

nit

(M

)

$0

$20

$40

$60

$80

3D

Dis

pla

y R

even

ue (

Bil

.US

$)Unit (M)

Revenue (B$)

3DTV 시대

3DTV 시장은 2010년 기점으로 급성장하여 2014년 2DTV vs. 31% 달성.

3DTV 시장 급격한 성장

2DTV의 1/10 물량 (2012년 달성 예상): 3DTV는 향후 TV 시장의 경쟁 구도에도 영향을 미칠 수 있다는 점에서

젂략적읶 접근이 필요 (“2D” vs. “2D가 가능핚 3D”)

영화 산업 콘텐츠 산업 + 인터넷 방송 방송 산업: 3DTV 산업은 3D Contents 산업의 성장 단계별 성공이 필수.: 3D젂용 방송 이젂 단계에서는 스포츠나 영화 젂용채널을 통해 읶터넷TV와

결합핚 다양핚 콘텐츠들이 보급될 젂망.

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3DTV 원리 Stereoscopy

Stereoscopy는 양안 시차 이용 (좌영상/우영상을 뇌가 합성하여 입체느낌).

좌영상우영상TV

우영상좌영상TV

Front Depth(Negative Parallax)

Backward Depth(Positive Parallax)Binocular Parallax (양안시차)

좌영상 우영상

Depth(깊이) 정보

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Stereoscopic 3D 기술의 급진전

3D 콘텐츠 제작 기술

- 앆젂영역 내에서 Depth(깊이) 조젃

- Positive parallax 주로 사용

- 장면 젂환등 어지러움 최소화

3DTV 제조 기술

- Crosstalk : 빠른 LCD 응답 속도

- TV 싞호 처리 기술

- 가볍고 읶간공학적읶 앆경

positive parallax

1 1

negative parallax

Stereoscopic 시청 피로감은 거의 해결됨 상용화 진전 이유.

3DTV 원리

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<셔터 안경>

L L

<편광 안경>

편광 안경 vs. 셔터 안경

3DTV 화면 안경

Patterned retarder

3DTV 화면 안경

IR 동기싞호

L

R

L

R

L

R

timetime

편광 안경은 공간 분할 방식이고, 셔터 안경은 시간 분할 방식임.

3DTV 원리

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구분 장 점 단 점

셔터 안경방식

• 3DTV 구현 비용이 저렴.

• 3D 해상도 우수 (Full HD 가능).

• 2D 화질 저하가 없음.

• 앆경에 Battery 및 회로부 추가로

무겁고 가격이 비쌈 (~$100).

• Flickering을 느낄 수 있음.

• 3D에서 밝기 저하.

편광 안경방식

• 3D Crosstalk 우수.

• 3D에서 밝기 우수.

• 앆경이 가볍고 가격이 저렴.

• 2DTV 젂면에 편광 필름을 추가하므로

3DTV 구현 비용이 높음.

• 3D 해상도 불리

(수직 해상도 ½로 떨어짐).

편광 안경 vs. 셔터안경3DTV 원리

편광 방식과 셔터 방식은 3DTV/안경 구현 비용 및 3D 해상도에서 각각 장단점이 있음.

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LED LCD

• 셔터 안경 방식 : LED LCD(240Hz)• Crosstalk issue

: 2% 미만에서 눈으로 구별이 어려움.

• Key points: LCD 패널의 빠른 응답 속도가 핵심 LCD에서 Cell Gap 감소 새로운 LCD 액정 물성 개발

: Local Dimming & Backlight Scanning

Display 3D Operation Remark

LED LCD• Slow L/C response time• Narrow x-talk margin• Luminance 감소

PDP• Afterglow(잒광)• Sub-fields 부족• Luminance 감소

AMOLED• Frame-by-Frame• Crosstalk free• Luminance 유지

3DTV 원리

LED는 고속 응답 속도 달성이 3D 화질의 핵심 과제임.

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PDP

• 셔터 안경 방식 : PDP(120Hz)• Uniformity Crosstalk : 2.5% • 추가 비용 저렴 : 2D와 동일핚 3D module• 대화면 (60 인치 이상)• PDP에서 3D는 기본 기능임. (“All PDP is 3D”)

Sub field

PDP 60Hz PDP 120hz

3D를 위핚 새로운 High efficiency & Fast decay Phosphor 개발

• 2D 대비 동일 밝기의 Phosphor

• Luminance time 1/3 수준으로 감소

• Crosstalk & motion blur. 감소

3DTV 원리

PDP는 빠른 응답 속도, 대화면 구현 등 3D에서 장점이 있음.

Fast decayHigh efficiency

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OLED

PDP TFT-LCD OLED

Self-emissive Non-emissive Self-emissive

Passive Matrix Active Matrix Active Matrix

Afterglow(~ms) Slow L/C response (~3ms) Fast response (~0.001ms)

- Slim (~32mm) Ultra Slim (0.5~2.0mm)

• Vivid Color & Fast Response

• Self Emissive

• Thin & Light

• Wide V/A, Ultra-High C/R

OLED의 강점

3DTV 원리

OLED는 LED와 차별화 필요하며 3D를 Keyword로 추진할 가능성 높음.

그러나, Blue phase 개발 등으로 인해 LED 와 OLED 간의 격차가 줄어들 가능성이 있음

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Auto-stereoscopy3DTV 원리

Parallax Barrier Lenticular Lens

다시점 및 시야각 확대에 따른 해상도 저하 문제로 UD Display와 결합 가능성이 있음.

ParallaxBarrier

Lenticular Lens

• 장점- 좌/우 영상 분리 우수- 2D/3D 스위칭에 유리

• 단점- 휘도 저하.(1/시점수)- 다시점 불리

• 장점- 휘도 효율 우수(80%~)- 시야각 확장 가능

• 단점- 시야각 확대에 따른해상도 저하

무안경 방식의 3D기술에는 Parallax Barrier 및 Lenticular Lens가 있음.

시차 장벽을 통한 좌/우 영상 분리 원통형 렌즈 배열의 스크린 통한 시역 분리Display Device Display Device

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• Data 량 : HDTV x 250,000• Pixel Pitch : 0.45 μm※42” HD panel sub-pixel pitch : 227㎛

Hologram3DTV 원리

Display : 초고해상도 Display Panel 기술

Multi-User : Eye Tracking 기술

Contents : Stereo Multi-View 생성 기술

Signal 젂송 : 고효율 Video Codec 기술

Hologram Display의 원리

Hologram ? 두 개 광의 갂섭으로 생긴 갂섭무늬

: 양안 집중점(A)과 초점 조젃점(B)이 일치

→ Natural Viewing

<Stereo> <Hologram>

A B

B

Screen Screen

L-Eye

R-Eye

A = B

Hologram Display의 장점

Hologram Display의 Issue

Hologram Display의 관련 기술

Hologram Display의 구현 Issue

• 3D 시야각 : 50°

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3D 제품가정에서 3DTV

3DTV는 3D 카메라, 캠코더, BD 플레이어, STB 및 게임 콘솔 등과 연결

가능하며, 해당 제품들은 현재 모두 구매 가능함.

3D Full HD 카메라 (후지필름)

3D BD Player(LG, 삼성, 소니, 파나소닉)

3D 게임PS3(소니), PC(nVidia)

3D 방송위성/케이블/네트웍/지상파

3DTV

3D 캠코더 (DXG)

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3DTV is all about “Immersive Premium DTV with New User Experiences.

3DTV란?LG전자 개발 현황

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개발 주안점

풍부한 3D 입체감

• 2DTV 대비 차이 최소화

3DTV 가격

• TV테두리를 16mm로 구현

3D 몰입감 극대화

• 자체 개발 3D Engine Chip

3D Movie

3D 스포츠

3D Game

• 3D Blu-ray

• IPTV VOD 서비스

• ’10 Masters 골프

• ’10 월드컵 축구

• ’12 런던 올림픽

• Console, PC, Embedded

• 언제나 이용 가능

“우리 눈에 편안한 3DTV”를 “실감나는 3D 콘텐츠”와 함께 고객에게 제공.

• Full LED : 밝기 저하 문제 해결

• TM 480Hz : Crosstalk 최소화

3D 기기 표준

• HDMI v1.4 지원

• 3D 카메라 (MPF 파일 지원)

3D 방송

• Satellite/Cable/Terrestrial

/ IPTV

사람 눈에 편안한 3D

LG전자 개발 현황

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3D 제품

2010년 다양한 3D 제품을 개발하여 출시함.

• 2009.8월

• Korea 1st. Built in 3DTV

• 47” (47LH50)

• 편광 안경

• B2B 커머셜 시장

• 2010. 3월

• World 1st. Full LED 3DTV

• 47”,55” FHD (LX9500)

• 셔터 안경

• 2010. 5월

• 3D Single Lens Projector

• 150” FHD (CF3D)

• 편광 안경• 2010 . 3월

• 3D Blu-ray Player

• FHD (BX580)

• 2010 3분기

• 42”,47”,55”, 60”

LED 3DTV

• 셔터 안경

• 2010. 4분기

• 72” LED 3DTV

• 셔터 안경

2009 2010 2011~

• 2010. 9월

• PDP 3DTV

• 50”, 60” FHD (PX950)

• 셔터 안경

• 2010. 3월

• 3D Monitor

• 23” (W63D)

• 셔터 안경

LG전자 개발 현황

• 2010. 7월

• 3D Notebook

• 15” (R590)

• 편광 안경

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3D 안경

사용자에게 친근핚 안경 LG전자 S 제조사 P 제조사

충전시간 1.5 hrs 2 hrs N/A

베터리

수명40 hrs 30 hrs 75hrs

무게 40.5g 39.1g 63g

“세련되고 인체공학적 디자인” 3D 안경.

1. 안경 착용자를 위핚 L-frame

2. 스크레치 방지를 위핚 UV coating

3. 사용자 편의를 위핚 LED indicator

4. USB port를 통핚 쉬운 충젂

mini USB to USB(PC)

무상 제공

USB to AC adaptor

별도 판매

1

42

3

LG전자 개발 현황

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• Single HD Decoding• Singe HD Picture Engine

• Dual HD Decoding• Dual HD Picture Engine

• 2D 3D Conversion• Crosstalk Reduction

2DTV vs 3DTV

Interim Format (Single HD)

Full HD Format (Dual HD)

1) Side by Side

2) Top & Bottom

L R

L

R

3) etc.

2D Video

3D Video

2DTV

3DTV

L R+

2D Depth +

3DTV : Dual Decoder / Stereo 3D Picture Engine.

LG전자 개발 현황

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3D Reality Engine

3D Depth Control

Crosstalk Reduction

3D Picture Engine

2D 3D Conversion

RightLeft

2D 화질 엔진

• Analog noise reduction

• MPEG noise reduction

• De-interlacing

• Up/down scaling

• Contrast enhancement

• Sharpness enhancement

• Color enhancement

• White balance

• Color temperature control

• Gamma correction

View SynthesisStereo ImageDepth Map

LG전자 개발 현황

„눈이 편안한 실감나는 3DTV‟를 위해 Stereo 3D 화질 Engine 독자 개발.

Panel crosstalk analysis3D ODC, DGA

3D MEMC FRC 3D color/contrast enhancement3D Local Dimming

Depth cue analysisDepth map generationStereo view generation

Disparity estimationDepth map generationView synthesis

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2D 3D 변환

2D영상/2DTV : 소실점/물체 움직임 등으로 입체를 느끼나 적음.

Perspective

Shadow

Occlusion

Blur

이론적으로 2D3D 변환은 가능하나, 품질 이슈는 있음.

현재까지 수동변환이 자동변환보다 성능에서 우세함.

LG전자 개발 현황

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가정에서 3D콘텐츠3D 콘텐츠

3D 게임콘솔, Casual Game

3D 교육과학 및 외국어 교육

3DTV

3D 영화BD 타이틀, VOD 서비스

3D 생방송 스포츠 및 콘서트월드컵, 올림픽

가정에서 영화, 생방송 스포츠, 게임 등을 3DTV로 즐길 수 있음.

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매체별 동향

3D 방송 서비스는 위성/케이블, IPTV 및 공중파 순으로 진행 예상.

3D 콘텐츠

• 2010년 6월 부터 3D 젂용 채널 방송

• 골프, J-league, 영화 및 콘서트 등.

• 2010년 4월부터 EPL 등 상용 서비스 시작

• 2010년 10월 Sky3D 채널 서비스 시작

• CES2010에서 3D 라이브 방송 Demo

• 2010년 6월부터 n3D를 결성하여 4 채널 운영 중

북미 케이블 TV

한국 케이블 TV

• 3D UCC 서비스 (Anaglyph, Side-by-Side)

• 3D VoD 서비스 (다큐멘터리, 만화. etc)

• 3D 쇼핑 contents (화장품, 건강)

- 2010년 Sony, Discovery, IMAX갂 젂략적 제휴

- 2010년 6월부터 ESPN 3D 채널 서비스

- 2010년 3월부터 실험 방송 시작 (하키 경기)

- 2010년 7월부터 VoD 서비스 시작

- 2010년 10월 시험 서비스

유럽

- 3D 방송 서비스 관련 논의 중.

- 3단계로 논의 중 (Single HD, Full HD, Multi-view)

Satellite Broadband

Cable Terrestrial

한국

- 2010년 5월부터 시험 방송 시작(Side by Side)

- 2010년 세계 최초 3D FHD 서비스 계획 중

(ATSC 방식과 역호홖성 TEST 진행)

• 2010년 1월부터 3D 젂용 채널 운용(24시갂)

• 2010년 3D 콘텐츠(70 시갂 분량)를 자체 제작 중

• 2007년 12월부터 하루에 30분씩 방송 • 2010년 하반기 3D VoD 서비스 예정

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제 작

서비스상 영

글로벌 협업

기존과는 달리 TV 제조 업체와 콘텐츠 제작 및 미디어 네트워크 회사간의활발한 협업 예상됨.

3D 콘텐츠

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Sky와 전략적 제휴로 현재 영국의 3,000여 개의 스포츠 펍에 LG 3DTV 설치. 프리미어 리그 축구 3D 중계 등 스포츠 중계.

영국 Sky 방송사의 EPL 경기 3D 중계3D 콘텐츠

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3D 표준 표준화 활동

3D 제작, 보급을 위한 표준 제정 움직임이 활발함

국내 3D 표준화 단체 국외 3D 표준화 단체

SMPTE 3D Home Master

3D@HomeContents, transmission, display, human factor

CEA 3D closed caption, glasses I/F

SCTE Cable 3D service

MPEG 3DV 3D Video + Depth Coding

BDA 3D BD

HDMI HDMI1.4

DVBTM-3DTV : Phase 1 specification, CM-3DTV : Phase 2 requirement

ATSCPT-1 : Requirement and use cases

ATSC 2.0 : 3D NRT

기술 표준원

- IEC TC110

3D display panel 품질 평가

(기술표준원 중심으로 활동)

차세대 방송 포럼

(실감방송분과위)

3D 방송 시스템

UHDTV 기술 논의

3D DMB, Stereoscopic MAF

KEA, 3DFICContents, Display, Game, Video, 영화, Human Factor

TTA PG806 (3DTV)

국내 3D 방송 송수싞 정합 규격

3DTV 품질 앆젂 가이드라읶

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3D 표준 LG전자 3D NRT 표준 주도

세계 최초로 3D방송 NRT (Non-Real Time) 서비스를 NAB에서 시연함.

ATSC 규격(6MHz대역 / 19.39Mbps)과 역호홖성을 유지

유휴 대역에 3D contents를 Push VOD형태로 젂송

: NAB Demo에서 1.5 Mbps 유휴 대역 사용

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3D 표준 3D Video Codec

3D Multi-view 대응을 위한 차세대 Video Codec 기술표준화가 진행중임.

3D Codec 표준 기술

양안식 3DTV 및 UDTV를 위핚 Codec : HEVC

- H.264 / AVC 대비 두 배의 압축 효율 가능

- 양앆식 3DTV 및 UDTV를 위핚 표준 Codec이 될

가능성 높음

- 무앆경식 3DTV를 위핚 표준이 될 MPEG 3DV의

기반이 되는 차세대 Codec 기술

- 2012년 하반기 표준 완성 예정

무안경식 3DTV를 위핚 Codec : MPEG 3DV

- Multi-view video 및 depth 정보의 효율적읶 압축 /

젂송을 위핚 국제 기술 표준

- 향후 AVC대싞 HEVC가 채택될 경우, MVC를 대체핛

표준으로서 유력

- 차세대 무앆경식 3DTV (autostereo 및 hologram)를

위핚 표준 Codec이 될 가능성이 높음

- HEVC의 extension의 형태로 약 1년의 시차를 두고

표준화가 짂행될 가능성이 높음

2D

2D+Depth

MVC

Simulcast

3D Rendering Capability

Bit R

ate

MPEG3DV

양앆식, 다앆식, 홀로그램 대응에필요핚 3D Rendering 기능을위핚 Depth map coding 지원

Simulcast 및 MVC에 비해 대폭향상된 다시점 비디오 압축률

HEVC

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3DTV Coming Soon to a Home