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[대한민국 희망프로젝트]<530>3D 카메라

발행일2017.06.18 17:00

최근 정보기술(IT) 분야에서 3차원(D) 카메라가 화제입니다. 아이폰 제조사로 유명한 애플이 올 가을 내놓을 신형 아이폰에 3D 안면 인식 기능을 탑재할 것이란 소식이 전해지면서 관심이 커졌는데요. 3D 카메라가 무엇이고, 스마트폰에서 어떤 기능을 할까요? 셀피나 친구, 가족을 찍던 스마트폰 카메라는 앞으로 어떻게 발전할까요. 3D기능을 중심으로 스마트폰 카메라의 미래를 알아보겠습니다.

Photo Image<3D 카메라를 장착한 LG전자 스마트폰 '옵티머스 3D'>

Q: 3D 카메라가 무엇인가요?

A: 3D 카메라는 특정 장면에서 객체에 작용하는 모든 광선을 수집해 객체의 심도(깊이의 정도) 정보를 포착할 수 있는 카메라입니다. 단어가 조금 어렵죠. 3D 카메라는 쉽게 말해 입체감을 인식할 수 있는 것입니다. 사람의 얼굴은 평면이 아닌데 사진으로는 입체감이 표현되지 않죠. 사진이 2차원(D)이기 때문인데요. 3D 카메라는 보다 실제 같은 영상을 찍는 것이라 생각하면 됩니다.

Q: 어떻게 가능한 건가요? 기술 내용이 궁금합니다.

A: 스마트폰에 탑재돼 심도 정보(depth information)를 수집하는 카메라 기술은 크게 두 가지 방향으로 전개되고 있습니다.

첫 번째 접근 방향은 멀티 카메라(혹은 렌즈)를 사용하는 방법으로 2개 이상의 카메라를 이용해 가시광선을 포착하고 심도 정보를 측정해 3D 이미지를 생성하는 방법입니다.

또 다른 하나는 센서 카메라로 카메라 모듈에 심도 센싱(Depth Sensing)을 위해 별도 센서를

탑재하는 방식입니다. SL(Structured Light)과 ToF(Time of Flight) 방식이 대표적입니다.

Q: 어떻게 다른 건가요? 자세히 설명해주세요.

A: 듀얼 카메라는 사람의 눈처럼 카메라 2개를 탑재하고, 각각의 카메라가 역할을 분담하는 멀티 센서 방식입니다. 일례로 한 카메라는 피사체에 초점을 맞추고, 다른 카메라는 주변 배경을 촬영해 두개의 영상을 합성하는 식이지요. 2011년 LG전자에서 출시된 '옵티머스 3D'라는 스마트폰을 기억하나요. 이 스마트폰에는 듀얼 카메라가 달려 3D 촬영이 가능했습니다. 최근 듀얼 카메라를 장착한 스마트폰이 많이 출시되는데요. 다만 현재까지 깊이 정보의 품질이 기대에 미치지 못하고, 또 3D 촬영보다는 사진 품질을 높이는데 듀얼 카메라를 활용하는 추세입니다. 하지만 발전 가능성은 여전히 남아 있죠.

센서를 이용하는 방식은 말 그대로 심도 측정에 센서를 활용하는 것입니다. SL 방식은 직선이나 격자 무늬와 같은 특정 패턴의 레이저를 촬영 대상에 방사한 후 대상 표면의 모양에 따라 패턴이 변형된 정도를 분석합니다. 심도를 계산한 후 이미지 센서가 찍은 사진과 합성해 3D 기반의 촬영 결과를 도출하는 것이죠. 특정하게 패턴화된 레이저 적외선(IR) 프로젝터, 적외선 심도 센서(1~2개), 이미지 센서, 3D 프로세서 등으로 구성됩니다.

앞서 언급했던 TOF 방식도 유사합니다. 레이저가 촬영 대상에 갔다가 반사돼서 돌아오는 시간을 측정해 심도를 계산한 후 이미지 센서가 찍은 사진과 합성, 3D 기반의 촬영 결과를 도출합니다. 레이저 적외선(IR) 프로젝터(송신), 수신 센서, 이미지 센서, 3D 프로세서 등으로 구성됩니다.

Q: 어떤 회사가 기술을 개발하나요.

A: 인텔, 소니, 애플 등을 꼽을 수 있습니다. 인텔은 리얼센스라는 3D 카메라 기술을 보유했는데요. 리얼센스는 카메라 크기를 작게 만들 수 있는 게 장점입니다. 노트북, 태블릿, 데스크톱 등에 상용화된 사례도 있습니다.

소니는 TOF 방식에서 앞서 있는 것으로 평가됩니다. 소니는 2015년 10월 벨기에 ToF 이미지센서 개발업체를 인수했습니다. 자사 게임기 사업과 이미지센서 부문 기술 경쟁력 강화를 포석에 둔 것입니다. 특히 소니는 최근 듀얼 카메라 모듈 사업 철수를 공식화했는데, 이는 ToF 센서 카메라 시장에 집중하기 위한 전략이란 분석도 있습니다.

애플도 빼놓을 수 없습니다. 애플은 2013년 3D 센서 업체 프라임센스를 인수했습니다. 2015년에는 AR 관련 업체 페이스 리프트, 최근에는 얼굴 인식 기술을 보유한 리얼페이스를 인수했습니다. 때문에 애플이 신형 아이폰에 3D 카메라 기능을 구현할 것이란 관측이 강하게 제기되고 있습니다.

Q: 3D 카메라가 중요해지는 이유가 있나요?

A: 예를 들어 3D 카메라로 찍은 사진은 입체적인 모습이기 때문에 미니어처를 쉽게 만들 수 있을 것입니다. 또 3D 이미지에 가상으로 화장을 하거나 의상을 피팅하는 서비스, 가상으로 가구와 실내 디자인을 조합해보는 서비스도 예상할 수 있겠죠. 가상현실(VR)이나 증강현실(AR)과 같이 새롭고 편리한 서비스를 가능케 하는 기초가 되는 것이 바로 3D 카메라입니다.

3D 카메라 탑재 스마트폰이 본격 보급되면 스마트폰 사용자가 생성하는 VR 콘텐츠는 폭발적으로 증가할 것입니다. VR 및 관련 산업의 성장은 물론 새로운 먹거리 창출과도 연계가 됩니다. 카메라폰 등장 이후 사용자들은 셀프 촬영한 사진, 동영상 등 수많은 콘텐츠를 만들었고, 이들 콘텐츠를 기반으로 한 SNS 등 신산업이 창출된 사례가 이를 증명합니다.

주최:전자신문 후원:교육부 한국교육학술정보원

[관련도서]

◇'우리가 스마트폰 속으로 빠져드는 이유' 김현정 지음, 팜파스 펴냄

청소년들에게 아예 디지털 기기를 쓰지 말자고 하기보다는, 더 현실적인 관점에서 디지털 기기를 자신에게 이롭게 사용하고 가상세계에 참여하는 방법을 알려주는 책이다. 이 책을 통해 청소년들은 자신에게 이롭게 성장시킬 도구로서 디지털 기기와 가상세계를 이용하게 될 것이다. 또한 더 나아가 온·오프 생활의 밸런스를 맞춤으로서 가상세계만큼 현실에서 경험하는 즐거움과 재미도 알게 된다.

◇'세계미래보고서 2055' 박영숙 제롬 글렌 지음, 비즈니스북스 펴냄

책은 21세기의 절반을 넘어 22세기가 가까워지는 분기점과도 같은 2055년 모습을 예측한다. 저자는 경계와 한계를 초월하고 불가능을 없애는 기술이 바꿀 세상의 모습을 상세히 그리고, 그러한 풍요로 인해 우리의 삶이 얼마나 달라질지 살펴보고자 했다. 책은 미래의 지도를 바꿀 인공일반지능, 유전자 편집기술, 뇌 임플란트, 바이오 4D 프린팅, 블록체인 등 첨단 기술이 가져올 변화를 예상했다.

윤건일 전자/부품 전문기자 benyun@etnews.com

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