ICT Zoom * 스마트폰카메라의진화, 3D 카메라 I. 3D 로진화하는스마트폰카메라 1. 카메라는스마트폰의중요한차별화포인트의하나 지금까지스마트폰카메라는화소경쟁을중심으로진화 2000 년전후로등장한카메라탑재휴대폰은 2005 년경에는휴대폰산업내킬러애플리케이션으로부상하며휴대폰에본격탑재 피처폰에서스마트폰으로진화하며후면에이어전면카메라까지필수아이템이되었음 화소수도초기피처폰의 VGA(30 만화소 ) 급수준에서최근에는후면 12~16MP(Mega Pixel), 전면 5~8MP 이주류이며, 20MP 이상탑재제품도출시되고있는상황 2. 듀얼카메라등으로진화하는스마트폰카메라 스마트폰카메라의중요차별화포인트인화소경쟁이이제어느정도한계에도달하고있으며, 하이엔드제품을중심으로새로운차별화포인트가필요하다는것이업계의중론. 이에진화방향이고기능화, 다기능화방향을지향하기시작 OIS(Optical Image Stabilizer) 를통한손떨림보정, 듀얼픽셀적용을통한 AF(auto Focus) 기능강화등은고기능화의대표적사례 최근에는후면에두개의카메라를탑재하여카메라가제공할수있는물체판독기능을배경으로센싱 (sensing) 기능을강조하는듀얼카메라가부상 3. 분명한방향성은 3D 센싱 VR 을배경으로카메라의 3D 센싱에대한관심도크게증가 CES2016, MWC2016 등 2016 년상반기 IT 분야에서가장큰주목을받은분야의하나가가 상현실 (VR) 로업계에서는 2016 년을 VR 산업의원년으로평가 * 본내용과관련된사항은산업분석팀 ( 042-612-8213, ssj@iitp.kr) 으로문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 정보통신기술진흥센터 25
주간기술동향 2016. 8. 3. 한편, VR 체험의핵심은입체적인 3 차원 (3D) 영상이며, 따라서 VR 콘텐츠제작을위한 3D 영상을촬영할수있는 3D 카메라가필수 스마트폰카메라도전술한것처럼차별화포인트의하나로다기능화를지향하는가운데이미지를 3D 로센싱하려는시도가전개되고있고듀얼카메라는그러한시도의하나 이에본고에서는듀얼카메라를포함하여스마트폰카메라로 3D 센싱을구현하려는다양한시도와개발동향, 시장환경등을살펴보고시사점도출 II. 스마트폰용 3D 카메라개발동향 1. 3D 카메라는특정장면에서객체에작용하는모든광선을수집하여객체의심도정보를포착할수있는카메라 스마트폰에탑재되어심도정보 (depth information) 를수집하는카메라기술은현재크게두가지방향으로전개 첫번째접근방향은멀티카메라 ( 혹은렌즈 ) 를사용하는방법으로 2 개이상의카메라를이용하여가시광선을포착, 심도정보를측정하여 3D 이미지를생성하는방법으로 1 멀티카메라 2 멀티렌즈등의방법으로구현 두번째방향은센서카메라로카메라모듈에심도센싱 (Depth Sensing) 을위해별도센서를탑재하는방식으로 SL(Structured Light) 방식과 ToF(Time of Flight) 방식이대표적 2. 다양한방식으로개발되고있는 3D 카메라, 실용화에서는듀얼카메라가한발앞서고있는상황 ( 듀얼카메라 ) 듀얼카메라는사람의눈처럼 2 개의카메라를탑재하고, 각각의카메라가역할을분담하는멀티센서방식 예를들어, 한카메라는피사체에초점을맞추고, 다른카메라는주변배경을촬영하여두개의영상을합성하는방식 듀얼카메라솔루션은기존카메라의방법론을사용하기때문에대부분의기업들이기존애플리케이션프로세서를이용하여쉽게채택할수있다는장점보유 26 www.iitp.kr
ICT Zoom 듀얼카메라의장점 : 1 선명한화질, 2 시야각확대, 3 심도지도 (Depth Map) 를통해 3D 를구현, 4 Auto Focus 와 Zoom 기능의신속한구현, 5 카메라모듈슬림화를통한유려한디자인구현, 6 증강현실등다양한 Application 활용가능 ( 키움증권, 2015. 6.) 2011 년 LG 전자의 옵티머스 3D 등을통해듀얼카메라를탑재한제품이출시된이래많은스마트폰벤더들이듀얼카메라를적용 다만현재까지심도정보의품질이기대에미치지못하고있고, 이로인해정밀한 3D 이미지제공은어려운것으로평가되고있으며, 이에최근이미지품질향상에집중하고있는것으로분석 듀얼카메라개발은 Apple 이가장앞선것으로평가되고있는가운데 Qualcomm 과삼성전자등도 Corephotonics 와의제휴를통해 Apple 을추격하는양상 Apple 은차기 iphone 7 에서는프리미엄사양의 iphone 7 pro 를출시할것으로전망되며, 이제품의차별화포인트는 3D Camera 가유력한것으로분석 (SK 증권 ) 관련하여 Apple 은 2015 년 4 월이스라엘의멀티렌즈카메라모듈업체 LinX Computational Imaging 을인수. 그외에도지난 6 년간 Microsoft Xbox 의 Kinect 첫번째모델을개발했던센서카메라업체 PrimeSense 를포함하여 17 개의 3D 또는카메라 / 영상관련기술보유업체들을 M&A ( 마이크로렌즈어레이 ) 곤충의겹눈을닯은마이크로렌즈어레이 다양한각도에서들어오는빛을포착하기위해탑재된마이크로렌즈어레이로특징지워지며, 개념적으로곤충의겹눈 (compound eyes) 과유사 미국의 Lytro 사가개발. 이기술을채택한 Lytro 의카메라는 2012 년 1 세대에이어 2014 년에 2 세대제품이출시되었으며, 국내의경우 2015 년 3 월에출시 이미지센서와렌즈사이에마이크로렌즈를넣어한번의샷으로빛을받아들이는방향과각도, 거리, 색상, 밝기등을모두 ( 파일형태로 ) 기록하는방식 따라서한번의샷으로저장된파일하나만있으면전용 SW 를통한후보정으로언제든원하는각도에서원하는피사체에초점을맞춘, 즉원하는포커스상태의사진을만들수있으며, 이미지프로세서를통한심도정보확보로 3D 이미지도생성가능 이방식은최종이미지의화소수가적다는문제점보유 (2D 변환이미지기준약 400 만화소 ). 따라서효율적인화소수확대방법의개발여부가이방식의성공여부에직결 정보통신기술진흥센터 27
주간기술동향 2016. 8. 3. ( 카메라어레이 ) 여러개의작은카메라를모듈화한카메라어레이 기본적으로플래시등의구성은기존카메라와다를바없으나여러개의작은카메라들이격자형태의모듈을구성, 피사체를포함한공간을다양한각도에서촬영함으로써여러각도에서촬영된복수의이미지를확보 여러벤더들이개발을진행하고있으며현재 Pelican Imaging, Haptagon 등이앞서나가고있는상황 (Pelican Imaging) 4 4 포메이션 ( 가로, 세로각 4 개 ) 으로총 16 개의카메라를탑재하고있으며, 한번의촬영으로동시촬영된초점이다른 16 개이미지를 SW 로합성하여 3D 이미지를확보하는방식사용. MWC2013 에서공개. 맞춤형이미지센서가필요하다는점, 이미지합성프로세스가복잡하여별도프로세서가필요하다는점등이해결과제 (Haptagon) Pelican Imaging 과달리 2 2 포메이션방식으로접근. 4 4 포메이션방식에비해기성제품으로나와있는이미지센서와렌즈, 애플리케이션프로세서를사용할수있다는장점이있으나확보할수있는심도정보는부족 3. 기술적난제가남아있는센서카메라 카메라모듈에심도센싱 (depth sensing) 을위해별도센서를탑재하는방식으로 SL(Structured Light) 방식과 ToF(Time of Flight) 방식이대표적 (SL 방식 ) 특정패턴 ( 직선또는격자무늬 ) 의레이저를촬영대상에방사한후대상표면의모양에따라패턴이변형된정도를분석해심도를계산한후이미지센서가찍은사진과합성해 3D 기반의촬영결과를도출 특정하게패턴화된레이저적외선 (IR) 프로젝터, 적외선심도센서 (1~2 개 ), 이미지센서, 3D 프로세서등으로구성 SL 방식에기반한 RealSense 플랫폼을제공하고있는 Intel 은 3D 카메라기술분야에서가장앞선것으로평가 Kinnect 보다크기가훨씬작은게장점이며, 이미노트북 (HP, Dell, Lenovo), 태블릿 (Dell 의 Venue 8 태블릿 ), 데스크톱 (Fujitsu 의 Esprimo) 및자사개발자용스마트폰등에탑재 F200 과 R200 모델을출시하고있으며 CES2016 에서렌즈및센서가보강된 ZR300 발표 기존 2D 싱글카메라및듀얼카메라대비높은심도를제공하지만스마트폰에탑재하기 28 www.iitp.kr
ICT Zoom 에는아직크기가커서 3D 인지기능강화외에제품소형화에도집중 (ToF 방식 ) 레이저가촬영대상에도달하려반사되어돌아오는시간을측정하여심도를계산한후이미지센서가찍은사진과합성하여 3D 기반의촬영결과를도출 레이저적외선 (IR) 프로젝터 ( 송신 ), 수신센서, 이미지센서, 3D 프로세서등으로구성 ToF 방식에서는 Sony 와 Microsoft 가앞선것으로평가 (Sony) 2015 년 10 월벨기에의 ToF 이미지센서개발업체 Softkinetic 을인수하였으며, 이는 1 자사게임기 (Play Station4) 용 VR 솔루션개발, 2 글로벌시장을과점하고있는이미지센서사업부의 3D 기술개발강화, 3 향후성장이유력한 3D 시장에서주도권확보등을위한포석으로분석 특히, Sony 는최근듀얼카메라모듈사업에서의철수를공식화하였으며, 이는 ToF 센서카메라시장에집중하기위한전략으로분석 (Microsoft) 2013 년 11 월게임기 Xbox One 에 ToF 방식의동작인식카메라 Kinect 탑재 당초 Kinect 는 PrimeSense 의 SL 방식을이용한동작인식모듈로, 2010 년 11 월게임기 Xbox 360 에탑재되며 IT 시장에동작인식센서열풍을몰고왔으나 PrimeSense 가 2013 년 Apple 에인수된후 Xbox One 에는 ToF 방식의 Kinect 를탑재 4. 스마트폰용 3D 카메라성장촉진및저해요인 전술한바와같이이미많은기업들이 3D 카메라탑재스마트폰을출시혹은출시예정이어서급속한시장성장이예상되고있으나비용, 즉가격측면에서의단점도제기되는등저해요인도공존 [ 표 1] 스마트폰용 3D 카메라성장촉진및성장저해요인구분내용 성장촉진요인 - 많은기업들이 3D 카메라탑재스마트폰을출시혹은출시예정이어서급속한시장성장예상 - 특히, 스마트폰시장의양대축인 Apple 과삼성이 3D 카메라기능탑재를결정할경우여타스마트폰벤더들은따라갈수밖에없으며, 이경우 3D 카메라기능은스마트폰의표준특성으로자리매김가능 - 스마트폰시장에안착할경우태블릿은물론기존 PC 등으로의시장확산가속화가능 - 3D 카메라기능관련애플리케이션 SW 및서비스가개발되고고객들이이를수용할경우스마트폰및태블릿탑재확산을촉진하는강한동력으로작용가능 정보통신기술진흥센터 29
주간기술동향 2016. 8. 3. 구분 - 다양한 3D 카메라기술이스마트폰에구현될경우비용측면에서기존카메라대비단점으로작용 현재프리미엄스마트폰은성장이둔화되고있는반면저가폰이성장모멘텀을얻어가고있는실정 메모리추가가불가피해보이는등비용측면에서의단점은많은벤더들의 3D 카메라기능탑재를저해할것이고, 이는다양한분야로의 3D 카메라확산을성장저해요인저해하는요인으로작용가능 - 아직해결해야할기술적난제존재 예를들어, 기존카메라대비픽셀이적어특수렌즈또는맞춤형이미지프로세싱필요 - 이들기술적난제와핵심부품의안정적공급이해결되지않을경우벤더들이전체제품에 3D 카메라를탑재하기는어려울전망 - 3D 카메라기능을이용하는매력있는애플리케이션 SW 및서비스개발도필요 < 자료 > Gartner, 2015. 7. 30. 내용 5. 여타기술이스마트폰에탑재하기까지는아직해결해야할기술적난제가존재하는가운데듀얼카메라시장은빠른성장예상 전술한바와같이여타기술이아직은기술적해결과제가남아있는가운데스마트폰에의 3D 카메라는이미탑재되고있는듀얼카메라중심으로초기시장이형성될전망 시장성장성에대해서는기관별로약간의차이가있으나대체로폭발적성장성에무게 (TSR) 2015 년 1,500 만대에서 2016 년 1.6 억대로급성장하고, 2017 년 3.8 억대, 2018 년 4.3 억대로증가할전망 (2015~2018 년 CAGR 206%) (Jefferies 증권 ) 스마트폰중듀얼카메라채택비율은 2017 년 21%, 2018 년 34% 에이를전망 2017 년듀얼카메라채택스마트폰 : 3.3 억대 ( 안드로이드 1.9 억대, iphone 1.4 억대 ) ( 삼성증권 ) 2015 년 1,700 만대에서 2016 년에 1.1 억대, 2017 년 2.5 억대규모로성장. 2020 년에는전체스마트폰의약 30% 에채택할전망 (SK 증권 ) 2015 년 1,300 만대에서 2016 년약 1 억대, 2019 년에는전체스마트폰의약 35% 에채택할전망 (2015~2019 년 CAGR 164%) 관련하여 SK 증권은 1 Apple iphone 7 의듀얼카메라채택, 2 삼성전기의 2017 년본격적인듀얼모듈판매확대, 3 LG 전자의광각카메라모듈채용확대전략등이듀얼카메라의높은성장을이끌것으로분석 30 www.iitp.kr
ICT Zoom III. 맺음말 1. 3D 카메라는스마트폰에적용할수있는다양한기능및서비스개발에유용할것으로예상 예를들어, 3D 카메라를탑재한스마트폰을활용하면간편하게다양한각도에서의인물사진확보가능 이사진은동인물을 360 도로볼수있는 3D 이미지로변환하여미니어처모델을제작하는 3D 프린터용데이터로활용가능 또한, 고객의 3D 이미지에가상으로화장을하거나의상을피팅하는서비스, 특정애플리케이션또는웹사이트에서가상으로가구와실내디자인을조합해보는서비스도예상할수있으며, 실제세계와가상세계가결합된게임도가능 무엇보다자연스럽게스마트폰사용자들의 VR 콘텐츠생성및관련신산업의탄생과성장으로도연결가능 최근 Google 의카드보드를시발로중저가제품들이등장하며 VR 기기시장이가파르게성장할것으로전망되고있으며, 이는이들기기를통해낮은가격에간편하게실감미디어의세계를체험할수있기때문 3D 카메라탑재스마트폰이본격보급될경우스마트폰에최적화된 VR 기기들과연계되어자연스럽게스마트폰사용자들이생성해내는 VR 콘텐츠가폭발적으로증가할것이며, 이는 VR 및관련산업의성장은물론새로운먹거리산업의창출과도연계가능 카메라폰등장이후사용자들은셀프촬영한사진, 동영상등수많은 UCC(User Created Contents) 를생성하였고, 이들콘텐츠를기반으로한 SNS 등신산업이창출되었으며, 이들신산업분야에서글로벌기업으로성장한많은기업들이좋은사례 2. 듀얼카메라는스마트폰용 3D 카메라탑재의서막 본문에서살펴본바와같이이미많은기업이듀얼카메라를탑재하고있고, Apple, 삼성, Lenovo 등의가세가예상되고있는상황 아직해결과제가남아있지만초기에는모듈크기가작고, 가격경쟁력이있는듀얼카메라가새로운기술패러다임의보편화를이끌전망 정보통신기술진흥센터 31
주간기술동향 2016. 8. 3. 심도인식에서우월한센서카메라가모듈크기, 높은가격등기술적난제들을해결하면 듀얼카메라등과의경쟁을통해스마트폰용 3D 카메라시장의본격화로이어질전망 3. 경쟁은이제시작, 새로운기술패러다임선도해야 듀얼카메라로시작되는 3D 카메라는향후스마트폰시장의지속성장과시장내경쟁구도에큰변화를가져올수있는중요변수 당초듀얼카메라의채택은 LG 전자등으로부터시작되었으나시장의주목을받지못하다최근 Apple 의참여, 가상현실과의연계등이맞물리며주목받기시작한시점에서초기시장은중국이주도할것이라는전망이우세 이는스마트폰시장에서국내기업들을압박하고있는중국기업들의영향력이현재의상황보다더커질수있다는점에서우려할만한대목 기술측면의주도권확보를위한투자와기술개발이요구되는시점 3D 카메라탑재라는새로운기술패러다임의보편화가점차다가오고있는상황에서 HW 시장의선도도중요하지만 Apple, Intel 등의구도로흘러가고있는기술적측면에서의주도권흐름을가져올수있는기술개발과투자가요구되는시점 32 www.iitp.kr