스테레오스코피(stereoscopy)는 두 개의 2차원 이미지를 각각 좌안과 우안에 제시하여 인간의 양안 시차(binocular disparity)를 인위적으로 유도함으로써 3차원 깊이감의 환영을 생성하는 기술 또는 기법을 의미한다. '입체시' 또는 '스테레오스코픽 3D'라고도 부른다.
어원
스테레오스코피(stereoscopy)라는 용어는 고대 그리스어 στερεός(stereós, '단단한, 견고한, 입체적인')와 σκοπέω(skopéō, '보다, 관찰하다')에서 유래하였다. 즉, '입체적으로 본다'는 의미를 지닌다.
개념 및 원리
인간 시각계는 두 눈의 수평적 간격(약 6~7cm)으로 인해 동일한 대상을 볼 때 각 눈에 맺히는 망막상에 미세한 차이(양안 시차)가 발생하며, 뇌는 이 차이를 통합 처리하여 대상의 입체감과 깊이를 인식한다. 스테레오스코피는 이러한 생리적 메커니즘을 인위적으로 재현하는 기술이다. 좌안용 영상과 우안용 영상을 분리하여 각각의 눈에 전달함으로써, 평평한 2차원 화면 위에 3차원적 깊이감을 느끼게 한다.
스테레오스코피는 완전한 3차원 공간 정보를 재현하는 홀로그래피나 체적 디스플레이(volumetric display)와는 구별된다. 스테레오스코피는 관찰자의 머리 움직임에 따라 시점이 변화하지 않으며, 초점 조절(accommodation)과 폭주(vergence) 간의 불일치로 인한 시각적 피로(vergence-accommodation conflict)가 발생할 수 있는 한계가 있다.
역사
스테레오스코피의 원리는 1838년 영국의 과학자 찰스 휘트스톤(Charles Wheatstone)이 거울 입체경(mirror stereoscope)을 발명하면서 최초로 학계에 보고되었다. 1849년 데이비드 브루스터(David Brewster)는 휴대용 렌즈식 입체경을 개량하였고, 1850년대에는 입체사진(stereograph) 카드가 대중적으로 유행하였다. 1852년 독일의 빌헬름 롤만(Wilhelm Rollmann)은 적청 애너글리프(anaglyph) 방식을 개발하였다. 1922년에는 최초의 상업용 3D 영화가 셔터 글래스 방식으로 상영되었으며, 20세기 중반과 후반을 거쳐 2000년대 이후 3D 영화, 3D TV, 가상현실(VR) 헤드셋 등으로 그 응용 범위가 확대되었다.
주요 구현 방식
스테레오스코피는 크게 안경을 사용하는 방식과 무안경 방식으로 구분된다.
- 애너글리프(Anaglyph): 좌우 영상을 서로 다른 보색(일반적으로 적색과 청록색)으로 중첩하여 표시하고, 동일한 색상의 필터가 장착된 안경을 착용하여 각 눈에 해당하는 영상만 보이게 하는 방식.
- 셔터 글래스(Shutter Glasses): 좌안용과 우안용 영상을 빠르게 교차하여 표시하고, 이와 동기화된 액정 셔터 안경이 각 눈을 번갈아 차단함으로써 입체감을 구현하는 능동형 방식.
- 편광 방식(Polarization): 좌우 영상을 서로 다른 편광 상태로 투사하거나 디스플레이의 라인별로 편광을 달리하여 표시하고, 편광 안경을 통해 각 눈에 해당 영상만 전달하는 수동형 방식.
- 무안경 방식(Autostereoscopy): 패럴랙스 배리어(parallax barrier)나 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등의 광학 소자를 디스플레이에 내장하여 별도의 안경 없이 입체시를 구현하는 방식. 닌텐도 3DS 등에 활용되었다.
응용 분야
스테레오스코피는 3D 영화 및 텔레비전, 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 헤드셋, 입체 사진 및 게임, 항공 사진 측량(photogrammetry), 과학 시각화(분자 구조, 지형 데이터 등), 의료 진단 및 수술 내비게이션, 화성 탐사 로버의 원격 관측(NASA Mars Exploration Rover의 Pancam) 등 다양한 분야에서 활용된다.
