차세대 정보통신 서비스의 총아 입체영상 Display기술

┌────────────────────────────────┐
│ 입체영상기술은 앞으로의 모든 영상분야를 대체할 하이테크기술의 │
│총아로써 세계적으로 연구개발에 박차를 가하고 있으며 21세기의 │
│멀티미디어 기술을 어느 나라에서 장악할 것인가를 가늠할 척도가 │
│될 것으로 예상된다. 우리나라에 있어서도 91년부터 95년까지 5년간 │
│특허가 1300여건에서 2000년 한해동안 약 2000건 이상이 될 것으로 │
│예상되며 이 기술분야에 대한 연구가 더욱더 국가적, 조직적으로 │
│이루어져야 할 것이다. │
└────────────────────────────────┘

1. 3차원 영상기술의 미래

우리가 실제 눈으로 얻는 정보는 입체영상이므로 일상적으로 보고
있는 자연계의 정경에 보다 가깝고 자연스러운 영상 시스템을 추구하는
계속적인 인간의 욕망은 보다 많은 정보를 요구하고 초고속 정보통신망을
근간으로 구축될 정보고속화도로(Information Super Highway) 위에서
실현될 서비스들은 현재의 전화와 같이 단순히「듣고 말하는」서비스로부터
문자, 음성, 영상을 고속처리하는 디지털 단말을 중심으로 한「보고 듣는」
멀티미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는「시·공간을 초월하여 실감
있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는」초공간형 실감 3차원 입체 정보통신
서비스로 발전할 것으로 예상된다.

3차원 입체영상 기술은 차세대 정보 통신 서비스의 총아로 사회 선진화와
더불어 수요 및 기술 개발 경쟁이 치열한 첨단의 고도화 기술로서 정보
통신, 방송, 의료, 교육 훈련, 군사, 게임, 애니메이션, 가상현실, CAD,
산업기술 등 그 응용 분야가 매우 다양하며 여러 분야에 공통적으로 요구
되는 차세대 실감 3차원 입체 멀티미디어 정보통신의 핵심 기반기술이라
할 수 있다. 입체영상기술분야는 전 세계적으로 연구개발 단계의 기술로서
21세기의 멀티미디어 기술을 어느 나라에서 장악할 것인가를 가늠할
척도가 될 것으로 예상된다.

2. 국내외 산업기술 동향

2-1. 국외동향

유럽에서는 3차원 입체TV 시스템 개발을 위해 COST230이라는 공동 프로
젝트를 수행하고 있으며, ATM을 이용한 입체 방송을 1996년에 성공하였고
EC 주도의 DISTIMA라는 4년간 프로젝트가 완료됨에 이어서 ACTS PANORAMA
프로젝트 등이 수행되고 있다. 특히 14개국에 있는 대학과 연구소들이
참여하여 1996년부터 2001년까지 수행될 PANORAMA프로젝트가 대표적인
것이다. 이 프로젝트에서 3차원 영상표시기술, 다시점 카메라기술, 공간
공유 기술, 영상합성 및 다중화, 그리고 감각 수수와 관련한 기술에 대하여
연구가 행해지고 있다.

일본에서는 우정성의 TAO에 의한 초다시점 3차원 영상시스템, 공간공유,
다중 통합매체 가상실험실 프로젝트가 6개년 계획으로 수행되고 있으며,
1997년 나가노 동계 올림픽을 입체 중계 방송 하였고, 2002년 월드컵
축구경기의 3차원 중계방송을 기점으로 3차원 입체상업방송을 계획하고
있다. 한편, NHK, NTT, SANYO, ATR 등을 중심으로 다시점 카메라 및 Auto
3D TV 개발을 위한 다양한 프로젝트를 수행하고 있으며, NTT에서는
렌티큘러 방식의 10＂3D TV 시제품을 개발하였다.

북미의 경우는 종합적인 형태가 아니나 핵심기술별로는 다른 기술개발과
연계하여 활발히 진행되고 있다. 특히, 미국에서는 작년 NASA의 화성탐사
로봇 「Path Finder」에 3차원 스테레오 카메라를 탑재하여 지구로 화성의
사진들을 3D 입체로 전송한 바 있으며, 3차원 매체를 통합한「실감매체」
국책과제가 NASA, MIT, Washington Univ., CMU 등에서 정보통신, 국방,
의료 등을 목적으로 추진되고 있다. 또한, Dimensional Technologies Inc.
등의 기업체에서는 무안경식 LCD 스테레오 입체 모니터를 상품화 하고 있
다.

2-2. 국내동향

국내 3D 입체기술은 90년대 중반부터 연구소를 중심으로 입체영상 방식
및 신호처리기술에 대한 기초연구가 진행되고 있으며, 최근에는 산업계에서
입체영상 관련 H/W 개발을 위한 제품화 연구에 착수한 상황이다. 현재
KIST의 3차원 영상매체연구그룹을 주축으로 1992년부터 과학원, 연세대등
일부 대학의 연구진들과 함께 가상현실, 차세대 3차원 TV의 개발을 목표로
하여 기술을 개발해오고 있으며, 또한, 산업계의 대표격인 삼성, LG, KBS
등 기업 연구소에서는 디스플레이 산업의 급속한 발전에 따라 LCD 산업
이후의 차세대 첨단기술분야로서 3차원 영상장치의 개발을 진행하고 있다.

3. 특허출원되는 입체영상기술

3-1. 영상분리기술

3D기술의 상용화에 가장 앞선 업체로는 일본의 Sanyo, Sharp 등이
있으며 lenticular lens, 또는 beam splitter로서 광원을 분리하는 방식이
주류를 이루고 있다. 그리고 light illumination 방식이 미국의 DTI에
의해 개발되어 상품화에 성공하면서 이 기술에 대한 연구도 증가하는
추세이다. 우리나라의 경우 KIST의 lenticular Screen을 이용한 입체영상에
대하여 다수의 국내외 특허를 획득하였으며, 최근에는 화질개선과 다시점
표시에 유리한 hologram 원리를 이용한 기술이 개발되면서 미래의 유망한
기술로서 연구가 진행되고 있다. 이 방식들은 기존 2D표시소자인 LCD의
전후면에 결합하여 소형경량화가 가능하기 때문에 향후 개인용 모니터의
증가추세에 따라 상업화를 위한 기술개발이 집중될 것이다.

3-2. hologram 기술

hologram기술은 60년대 레이저의 개발과 함께 개발된 3차원 영상표시
기술로서, 현재는 3D 영상장치의 다시점 영상스크린 개발과, 다기능
광소자 개발이 활발하다. 최근에는 대용량 영상신호처리에 적합한 홀로
그래픽 신호처리기술이 연구되어 3차원의 영상신호처리 및 전송분야에
획기적인 기술진보가 가능할 것으로 기대하고 있다. 홀로그램 소자는
Toppan과 Richmond등이 전자주사방식이나, 광간섭방식으로 3D용 광소자
및 광학계를 제작하고 있으며, 영상신호처리는 대학과 연구소를 중심으로
신호처리 이론개발과 응용분야 개발이 활발히 진행되고 있다. 우리나라의
경우 대우전자에서 홀로그램을 이용한 3차원영상의 저장 및 재생하는
기술에 대하여 많은 특허를 출원하고 있다.

3-3. tracking 기술

3D 기술에서 관찰자의 위치검출을 위한 기술로서 head tracking과 eye
tracking 등이 있으며, 관찰자의 위치가 제한되는 기술적 한계를 해결하기
위한 방안으로 연구가 활발하다. tracking 방식으로는 led array나 IR
sensor 등에 의한 관찰자의 위치검출방식이 있으며, 3D 모니터의 경우
전자가 기술적인 용이성으로 상업화에 앞서고 있다. 그밖에 관찰자의 위치
변화에 따라 3D 영상의 투사방향이나 영상을 바꾸어 주는 방식도 개발되고
있다.

3-4. Multiview 영상처리기술

3D 영상처리기술로서 스테레오 영상을 2차원 화면에 표시하기 위해서는
Multiplexing 기술이 필요하며, 3차원 방식에 따라 수직 및 수평 방향의
스테레오 영상과 2차원 영상을 선택적으로 표시할 수 있다. 여기에는
tracking 기술이 결합하여 관찰자의 위치에 따른 영상정보의 변화가
가능한 Autostereoscopy 기술도 개발되고 있다.

3-5. 컴퓨터 모델링

컴퓨터의 3차원 모델링 소프트웨어를 이용하여 입체영상을 만들고 가상
공간인 인터넷 등을 이용한 교육, 전시, 광고나 게임등에 적용되는 가상
현실을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션 기법으로서 최근 전 세계적으로 비즈니스
모델과 맞물려 특허출원이 비약적으로 증가하고 있다. 또한, 무한한 가상
현실을 점유하고자 하는 노력들을 벤처기업들을 중심으로 연구하고 상품화
되고 있어 앞으로 인터넷을 통한 가상현실을 우리 눈앞에 펼쳐줄 중요한
기술이다.

4. 특허분석 및 출원동향

입체영상기술에 대한 특허분석은 여러분야에 걸쳐 출원될 수 있으나
여기서는 국제특허분류체계상 화상통신기술에 대한 H04N(40%), 홀로
그래피적 방법 및 장치에 대한 G03(13%), 광학분야인 G02(16%), 컴퓨터
모델링에 관련된 G06(20%), 전시, 광고, 교육에 관련된 G09G(2%) 및
기타(8%)로 구별하여 분석하였다.

상기의 분석중 출원일을 기준으로 하면 너무 많은 IPC분류를 참고해야
하는 난점이 있어 이를 보완하기 위하여 특허공개공보를 기준으로 한
것이며 1991년부터 5년동안 약 1300여건에 불과하던 특허가 1997년 한해
동안 1100건에 이르렀고 IMF기간인 1998년에 비록 약1000건으로 약간
줄었으나 다른 기술분야와 상대적으로 비교할 때 비약적으로 증가하고
있다는 것을 알 수 있다. 또한 2000년에는 BM특허와 관련하여 컴퓨터
모델링분야에서 비약적으로 증가함과 더불어 기술의 발전으로 입체영상기술
전반에 걸쳐 약 2000건을 상회할 것으로 예상된다.

또한, 내외국별 출원동향을 보면 90년도 초반에는 외국출원이 대부분
이었으나 90년 중후반에 들어서면서 국내에서 3차원 영상기술에 대한
새로운 기대감으로 원천기술보다는 기존기술의 개량을 통한 출원이 급증
하였으며 기술내용으로 보아 실용신안의 출원보다는 특허로써 출원함을 알
수 있으며 국제출원분야(PCT)에서도 다른 기술분야에 비하여 많은 국제
출원이 이루어지고 있다. 이를 기초로 하여 볼 때 벤처와 같은 중소기업
군에서 연구가 활발하고 대기업과 국책연구소에서 중복되는 연구가 이루어
질 수 있어 국가적인 차원에서 더욱 조직적으로 미래의 방향을 설정할
필요성이 대두되었다.

6. 결론

통합 멀티미디어 서비스는 사회, 문화생활 전반에 걸쳐 큰 변화를 몰고
왔으며 새로운 21세기에는 디지털 기술의 발전으로 컴퓨터나 통신, 방송이
결합된 멀티미디어 사회의 출현이 예상된다. 이러한 멀티미디어 기술과
3차원 영상의 관계는 인터넷과 HDTV의 디지털 기술등 주변환경과 맞물려
경계가 대부분 없어질 것으로 기대되는 이 시점에서 아직까지는 미비하지만
지적재산권과 영상기술에 대한 동향과 시장현황을 되새기는 기회는 꼭
필요한 것이었다. 지금까지 3차원 영상기술에 대한 국내외 연구개발,
시장 그리고 특허 및 실용신안에 관하여 전반적으로 기술하였다. 결론적
으로 3차원 영상기술의 미래방향을 설정해 보면 휴먼팩터 즉 인간의
시청각특성과의 정합을 취하는 것이 가장 중요한 과제이며 입체영상을
보았을 때에 생기는 특유한 왜곡, 예컨대 카드보드효과의 지각기구의
해명과 경감책, 눈의 피로 원인해명과 해소책등 인간의 특성을 파악하면서
착실하게 해결해 나가야할 기초적인 검토과제가 남겨져 있다. 휴먼팩터중
시각특성의 파악에 임해서는 주관평가에 의존할 뿐만아니라 신체의 변동,
뇌파, 안구운동 등 무의식중에 생기는 생체정보를 찾아내는 주관적인 평가
방법이 앞으로의 연구과제가 될 것이다.

화상신호처리기술은 장래의 다안식 입체촬상이나 대역압축에 있어 가장
중요한 기초연구분야로서 자동인식이나 자동생성을 포함한 고도의 실시간
알고리즘이 실현되면 그 파급효과는 대단할 것으로 인식되므로 우리나라
에서도 과기부, 정통부를 중심으로 비록 이제 시작하였지만 이러한 기초
분야에 대한 연구가 필수적으로 응용기술분야와 같이 병행되어야 할
것이다. 특히, 3차원 영상처리기술분야에서는 선진국에서도 연구단계에
있는 기술분야가 많고 미래의 영상 대부분이 3차원영상으로 변해 갈 것은
쉽게 예측할 수 있으므로 첨단분야의 기술중 하나의 축으로 이 분야의
연구가 필요함을 직시하여야 한다. 특허 등 지적재산권현황에 대하여
보았듯이 이 분야를 연구하거나 시장에 참여하는 기업 및 연구소에서는
국가적인 차원에서 지적재산권에 대한 중요성을 인식하여야 할 것이다.
이를 위해서 특허청과 관련분야 기술인과의 유기적인 결합은 매우 중요하며
특히 벤쳐 및 중소기업의 경우 별도로 특허부와 같은 관장부서를 둘 수
없는 입장에서 특허청을 이용하는 것은 기업이나 연구소의 성장에 있어서도
큰 효과를 나타낼 수 있을 것이며 이를 위하여 특허청에서 실시하고 있는
심사관-중소기업자매결연 등 특허청의 정책에도 관심을 가져야 할 것이다.

* 첨부 : 내외국별 출원동향

** 문의 : 심사4국 영상기기심사담당관실
김희곤 사무관. 전화 042)481-5770