[뉴스비전e 박준상 기자] 디지털 홀로그래픽은 사물에 의해 반사된 빛의 모든 성분을 획득하고 재현할 수 있는 기술이다.

실제 사물에 대한 완벽한 3차원 정보를 디지털 방식으로 획득하고, 빛의 회절 또는 굴절 특성을 이용해 가상의 물체를 마치 실제와 같이 3차원 공간상에 왜곡 없이 자연스럽게 재현할 수 있다.

디지털 홀로그래픽을 3DTV, 모바일 홀로그램, 인터랙티브 홀로그램 정보가전 등에 응용하기 위한 기술개발이 한창이다.

특히 고품질 홀로그램 영상 재현을 위한 R&D와 함께 홀로그래픽 디스플레이 화질 평가 및 표준화 기준을 만들기 위한 연구도 진행 중이다.

미래 성장 동력의 핵심원천 기술인 홀로그래픽 기술 개발 현황과 국내외 표준화 동향에 대해 자세히 살펴본다 [편집자 주]

[① 고품질 디스플레이 개발 · 화질 측정 표준화 연구 '활발' ]

홀로그래피 기술은 3차원 객체를 공간상에 재현해 관찰자에게 자연스러운 입체감을 제공함으로써 기존 스테레오 방식에서 발생하는 수렴초점불일치(Vergence-accommodation conflict) 문제 등의 표현 한계를 해소할 수 있는 입체영상 재현 기술이다.

디지털 홀로그래피 기술은 광전자기기와 컴퓨터를 이용해 3차원 객체에 대한 입체정보를 광학적 회절과 간섭 원리에 입각해 컴퓨터 생성 홀로그램을 계산한 후, 광학적 디스플레이 방법에 의해 마치 공간에 실제하는 것처럼 입체 영상을 재현할 수 있다.

홀로그래픽 디스플레이가 공간상에 재현하는 3차원 객체는 현실에서 보는 것과 같이 존재하는 위치와 거리에 따라 초점을 맞출 수 있다. 이러한 다중초점 이미징은 홀로그래픽 디스플레이의 가장 대표적인 특징이다.

홀로그래픽 디스플레이는 기하광학의 광선(Ray)에 기반한 2D 디스플레이 원리와는 다르게 파동광학의 파면(Wavefront)을 제어함으로써 공간상의 3차원 정보를 재현하기 때문에 빛의 세기뿐 아니라 위상을 제어하는 공간광변조 처리가 필수적으로 요구된다.

즉, 3차원 객체의 깊이 재현 능력은 홀로그램을 광학적으로 복원하는 공간광변조기(SLM)의 픽셀간 간격 크기(Pixel-pitch)에 의해 그 성능과 품질이 좌우된다.

홀로그래픽 디스플레이의 SLM 픽셀 간격은 깊이감 재현 성능뿐 아니라 디스플레이가 지원하는 최대 시야각(Viewing angle) 크기를 결정하는 중요 요소이다.

따라서 실제 같은 품질의 홀로그램 재현을 위해선 가시광선의 파장 크기인 0.5µm 이하의 픽셀간격 구현과 높은 회절 효율, 초고해상도의 픽셀 어드레싱과 구동 기술, 대면적의 간섭성(Coherent) 면광원 또는 스펙클 잡음이 없는 LED 광원과 완전한 홀로그램 광파면 복원을 위한 복소변조(Complex-modulated) SLM 구현 등이 주요 기술개발 과제이다.

홀로그램의 광학적 복원을 통해 공간상에 재현되는 3차원 입체영상의 품질을 규정하는 주 요소로는 홀로그램 재현영상의 크기, 밝기, 해상도, 선명도, 잡음, 시야각, 깊이감 등을 꼽을 수 있는데, 이들이 홀로그래픽 디스플레이의 성능 및 화질을 좌우한다.

홀로그래픽 기술 수준이 향상되고 기술발전이 가속화될수록 이를 위한 디스플레이도 평판형, 테이블탑형 및 모바일 등 그 특성과 종류가 다양해지고 있다.

하지만 홀로그래픽 디스플레이의 성능과 화질에 대한 객관적, 정량적 측정과 평가 기준 · 방법에 대한 체계적 연구는 상대적으로 미미한 상황이다.

홀로그래픽 디스플레이뿐만 아니라 3D 홀로그래피 전반에 대한 홀로그램 화질의 정량화 지표를 구축하는 것이 필요하다.

전세계적으로 이를 위한 연구가 진행되고 있는데, 국내에선 한국전자통신연구원이 대화면 평판형 홀로그래픽 디스플레이 및 360도 테이블탑형 홀로그래픽 디스플레이 기술개발 과제를 진행하고 있다.