입체 영상 기술의 기원은 고대 그리스 벽화의 원근법으로 거슬러 올라간다. 그 후 서기 1600년경 이탈리아의 델라 포타(G. B. della Porta)가 그림을 양안으로 보아서 상이 뜨는 것을 느끼게 하는 양안 시차에 의한 입체 표시 그림엽서를 최초로 소개하였다. 3차원 입체 영상에 대한 시도는 1833년 영국의 찰스 휘트스톤(Charles Wheatstone)에 의해 처음으로 이루어졌는데, 두 개의 평면 이미지가 뇌에서 하나의 3차원 이미지로 인식 된다는 것을 알아낸 두 개의 간단한 도형을 그려, 하나는 왼쪽 눈으로, 다른 하나는 오른쪽 눈으로 바라본 모양을 그리고 V자 형태로 배열된 두 개의 거울이 각기 하나의 도형을 비춰서 바라보는 입체경(stereoscope)을 발명하였다. 그 후, 1849년 스코틀랜드의 데이비드 브레스터(David Brewster)는 이를 개량, 거울 대신에 프리즘을 사용했으며, 이를 1851년 런던에서 열린 세계 박람회에서 첫 선을 보였다. 그 후 입체 사진의 열풍이 불어 입체 사진을 위한 장치들이 점차 개량되기 시작하였다. 미국의 웬델 홀메스(Wendell Holmes)는 프리즘 앞에 볼록렌즈의 기능을 추가하여 폭주각을 좁혀서 눈의 초점 거리를 조절하는 방법을 사용하여 입체감을 향상시켰고, 프랑스 과학자 오롱(Louis Ducos du Hauron)은 컬러필터를 이용한 입체 이미지 인화에 성공, 이를 애너글리프 (Anaglyph)라고 하는데, 후에 입체이미지를 구현하는 방식의 기초가 되었다.
19세기 말경에는 들여다보는 방식의 스테레오스코프가 유행했는데, 미국의 이브(F. E. Ives)는 1896년 베디어(Berthier)가 최초로 착안한 시차 장벽(Parallax Barrier)을 이용하여 무안경식의 스테레오그램을 제안했다. 그리고 1908년 프랑스의 립만(M. G. Lipmann)은 인테그럴 포토그래피(Integral photography)라고 하는 곤충의 복안렌즈판을 이용하는 방법을 제안했다. 1937년 미국의 랜드(Edwin Land)는 편광 필터를 발명하였는데, 편광필터가 부착된 안경을 착용하면 왼쪽, 오른쪽 각각의 편광 된 이미지만 보이게 되면서 하나의 입체 이미지를 만든다. 이것을 벡터그래프(Vectorgraph)라고 하는데, 오늘날 3D 입체 모니터와 입체영상 등에 응용되고 있다.
HMD(Head Mounted Display)방식의 가상현실 기기, 3D PC와 개인용 입체 모니터 등이 개발되어 주로 가상현실이나 게임, 의료기기 분야에서 활용되었다. 또한 90년대 중반부터는 입체 TV가 개발되기 시작하여 가정용 3D TV와 Multiview 방식의 다인용 입체 프로젝터, AOM과 LCD를 이용한 전자 홀로그래픽 디스플레이, 시점 추종 방식의 홀로그래픽 디스플레이와 초다안영역(Super-Multiview)의 입체 디스플레이가 등장하게 된다. 이후 3D 기술은 TV 디스플레이와 컴퓨터에 응용되어 3D TV방송 분야의 개발도 계속 진행되어 일본은 1998년 나가노 동계 올림픽을 3D 입체영상으로 중계하는 등 적극적인 모습을 보이고 있다. 한편 입체 영상 기술이 발달함에 따라 3D는 영화계에 블루오션으로 각광받게 되는데, 종전의 시행착오들을 극복할 수 있는 기술의 발전에 힘입어 많은 영화들이 3D로 개봉이 되고 또한 흥행에 성공함으로써 3D 영화는 잠시의 유행을 벗어나 본격적인 재도약의 길로 들어섰다.
입체영상의 인식은 주로 양안시차(binocular disparity)에 기인하는데, 양쪽 눈에 서로 다른 각도에서 관찰된 영상이 입력되면 두뇌작용으로 공간감을 인식하게 된다. 이와 함께 폭주도 입체영상 인식에 중요한 역할을 한다. 폭주 역시 양안시차와 같이 두 눈이 떨어져 있으므로 해서 어떤 대상을 바라볼 때 대상과 양쪽 눈은 각을 이루게 된다. 이 때 양쪽 눈과 대상이 이루는 각을 폭주각(Convergence Angle)이라고 정의하게 되며 이 폭주각은 물체의 깊이를 인식하는 요소 중의 하나이다[1]. 입체 영상 디스플레이는 크게 안경식과 무안경 방식으로 나누어진다. 안경방식은 인간의 눈의 영안시차를 이용한 방법으로서 지금까지의 많은 기술 발전을 거치며 3차원 입체 영상 디스플레이에서 현재 가장 보편화된 기술이지만 양안의 폭주와 원근조절의 연동에서 오는 불일치로 인해 장시간 시청 시 눈의 피로를 일으키는 한계점을 가지고 있다. 반면, 무안경방식은 안경을 통해서 입체 영상을 볼 때 안경착용에서 오는 번거로움 등으로 인해서 발생하는 불편함을 극복하기 위해 개발된 방식이다. 안경 방식이 안경을 통해서 좌안과 우안의 영상을 분리시켜 양안시차를 통해 입체 영상을 보는 방식이었다면 무안경 방식은 사람이 쓰던 안경을 영상을 보여주는 모니터에 씌우는 방식이라고 할 수 있다. 즉 좌우 영상을 구분하는 기능을 가진 특수한 광학판을 모니터 앞, 뒤에 설치하는 방식이다[2].
[1] 김정환, 입체영상의 과학적 재현방법과 영화에서의 예술적 적용: 3차원 스테레오스코픽 Stereoscopic과 홀로그램 Hologram을 중심으로, 동국대학교 영상정보통신대학원, 2002.
[2] 김은수, 꿈의 3차원 입체화면이 현실로 다가 온다, 정보처리학회지, 11권, 1호, 한국정보처리학회, 2004, pp.20~28.
