ETRI, 실감·고감도 가정용 입체 카메라 개발

- 일반 디지털 캠코더로 손쉽게 3D 영상을 촬영, 저장할 수 있게
하는 기술로 인터넷 3D 생방송, 3D 동영상 앨범 등에 활용 -

일반적으로 사용되는 가정용 디지털 캠코더에 끼워 입체 영상을 촬영, 일반 PC로 저장, 감상할 수 있도록 하는 기술이 국내에서 개발되어 인터넷 입체 방송, 온라인 모델 하우스, 3D 인터넷 쇼핑몰, 게임 제작, 입체 컨텐츠 제작 등에 활용될 것으로 보인다.

한국전자통신연구원(ETRI, http://www.etri.re.kr) 신기능정보소자팀과 실감방송연구팀은 3DTV방송기술개발사업의 일환으로, 기존의 가정용 디지털 캠코더에 부착해 입체영상을 촬영하고 PC 모니터로 직접 감상할 수 있게 하는 가정용 입체 카메라기술을 개발하였다. 이 기술은 일반적으로 사용되는 디지털 캠코더와 PC로 저가격·고품질의 입체영상을 촬영, 감상할 수 있게 하는 기술이다.

● 고가의 특수 장비로 전문가가 수행했던 기존의 입체 촬영

입체영상을 찍기 위해서는 렌즈가 두 개 달린 고가의 양안식 카메라가 필요하며 촬영작업이 높은 정밀도를 요하는 복잡한 것이어서 전문가만이 다룰 수 있었다. 또한 이렇게 찍은 입체영상은 3D 전용 TV나 특수 프로젝터 등으로만 볼 수 있는데 이 역시 매우 고가이다. 보다 대중적인 방식으로서 거울과 액정을 활용한 입체 어댑터가 시중에 나와 있지만 눈으로 금방 느낄 수 있을 만큼 깜박거림이 심하다는 단점이 있다.

● 가정용 캠코더로 품질 좋은 입체영상을 손쉽게 촬영, 저장

ETRI는 기존 방식의 가격과 영상품질 문제를 한꺼번에 해결하였다. ETRI의 가정용 입체 카메라 기술은 ▲기존의 가정용 캠코더에 입체 어댑터를 장착하기만 하면 입체 영상을 촬영할 수 있다는 점이 가장 큰 장점이며 ▲입체 어댑터는 가볍고 크기가 작아 휴대가 간편하고 ▲기존의 PC 모니터로 감상할 수 있다는 점이 특징이다. 또한 디지털 캠코더와 3D 디스플레이의 성능을 그대로 살리면서 기존 방식으로는 불가능했던 근접 촬영까지 가능해 군사용, 과학용 등의 고정밀 3차원 영상 제작도구로 활용할 수도 있다.

⊙ 개발 결과의 의미 및 향후 전망

이번 개발로 입체영상이 보다 대중화되어 가정용 입체 앨범의 제작 등 관련 서비스 산업이 태동할 것으로 보이며, 입체 인터넷 방송, 3D 인터넷 쇼핑몰, 3D 게임 제작, 온라인 모델하우스 등 입체 영상 산업의 저변 확대에 크게 기여할 것으로 보인다.

안충현 ETRI 실감방송연구팀장은, "이번 개발로 3차원 실감방송이 인터넷 방송에서 먼저 구현되어 일반인들 사이에 급속히 확산될 것"며, "그 파급효과는 각종 휴대단말, 차세대 광통신 서비스 등 정보통신 산업 전반의 수요 촉발로 이어질 것으로 전망된다"고 말했다.

[상세 기술자료]

현재까지 입체영상을 찍기 위해서는 두 대의 카메라로 좌우 상을 찍는 고가의 특수 카메라를 구입해야 하고 입체 영상을 표시하기 위해서는 그에 맞는 디스플레이장치가 필요하기 때문에 일반인이 접할 수 없는 것이 현실이다.
사람의 눈의 원리를 충실히 따르는 이 특수 카메라는 카메라를 두 대 이용하거나 카메라 한 대에 상을 얻는 촬상소자를 두 개 사용하는 카메라로서, 크기가 상대적으로 크고 무거우며 값도 매우 비싸기 때문에 일반인이 접하기 쉽지 않다. 또한 가까운 물체는 입체 영상으로 찍기 어려워서 근접 촬영이 많은 가정용으로는 적합하지 않는 문제점이 있다.

또한 가정용 입체캠코더라는 이름으로 유통되는 기존의 입체어댑터는 거울과 액정셔터를 사용해 좌측 상과 우측 상을 교대로 촬영하는 방식이기 때문에 입체영상이 심하게 깜박거려 오래 감상하기 어렵다는 단점이 있어 널리 보급되지 않고 있다.

이를 해결하기 위해 지붕모양의 대칭형 프리즘인 바이프리즘을 이용하여 왼쪽 눈으로 보는 상과 오른쪽 눈으로 보는 상을 동시에 찍는 방안이 제안되었으나 영상 폭이 절반으로 줄고 번짐 현상, 색상 및 형태 왜곡 등 여러 가지 문제점 때문에 이론으로만 남아있는 상황이다.

⊙ 바이프리즘을 이용한 가정용 입체 캠코더의 장점

ETRI에서 개발한 가정용 입체 캠코더는 ▲입체 어댑터를 장착하기만 하면 기존의 가정용 캠코더를 그대로 사용하여 입체 영상을 촬영할 수 있다는 점이 가장 큰 장점이다. ▲입체 어댑터는 크기가 작기 때문에 무게나 크기 면에서 부담이 되지 않으며 ▲입체 어댑터를 간단히 분리하면 기존의 영상을 얻을 수 있다. ▲또한 입체 영상을 감상하기 위해 따로 디스플레이를 구입할 필요 없이 기존의 컴퓨터로 감상할 수 있다는 점이 매력적이다.이번에 개발한 가정용 입체 캠코더 시스템은 두 개의 프리즘을 붙여 놓은 형상인 바이프리즘과 몇 개의 렌즈를 조합하여 기존의 가정용 캠코더에 부착함으로써 좌우 영상을 매 순간 동시에 촬영할 수 있도록 한 것이다. 이를 감상하기 위해서는, 캠코더를 컴퓨터에 연결하여 촬영영상을 전송하고, 컴퓨터프로그램이 좌우 상이 함께 있는 각각의 프레임을 좌측 상, 우측 상으로 분리하여 이를 컴퓨터의 CRT모니터에 교대로 표시하고, CRT모니터와 동기화 되어 동작하는 입체안경을 착용하고 입체 영상을 감상할 수 있도록 한 것이다.

기존의 저가형 입체어댑터의 단점인 깜박임은 영상규격의 프레임 레이트(frame rate)가 높아져야 해결되지만 현재 프레임 레이트를 높이고자 하는 개발경향이 없기 때문에 당분간 해결의 기미가 없다.하지만 ETRI가 구현한 바이프리즘 방식은 프레임 레이트와 무관하며, 향후 보급형 카메라 규격이 HD급의 고해상도로 개선될 경우 카메라 성능을 그대로 살릴 수 있어 더 많은 분야에 응용이 가능한 기술이다.또한 현재의 전문 3D 촬영장비로도 되지 않는 근접촬영이 가능하고, 고해상도의 과학기술용 카메라에 적용하면 저렴하고도 신뢰성 있는 과학기술용 입체카메라로 활용할 수 있다는 점에서 이번 개발의 실용성과 의의를 찾을 수 있다.또한 소형화 할 수 있다는 장점을 인터넷 화상채팅용 카메라 등에까지 적용할 수 있어 미디어 및 통신 관련 산업에 미치는 파급효과도 매우 크다.

● 바이프리즘 (Biprism)

대칭되는 프리즘 두 개를 붙여 놓는 형상의 프리즘으로 단면은 대체로 한 내각이 90도보다 큰 둔각인 이등변삼각형이다. 좌측 프리즘과 우측 프리즘을 통해 좌측상과 우측상을 분리하여 좌우의 눈 또는 좌측 카메라와 우측 카메라의 역할을 한다.

● 입체 어댑터

기존의 가정용 캠코더에 장착하여 입체영상을 찍을 수 있도록 하는 장치로서 바이프리즘과 보정용 프리즘, 몇 개의 보정 렌즈의 조합으로 구성되어 있다. 이를 장착 또는 분리할 수 있게 하여 입체 캠코더와 일반 캠코더의 전환을 용이하게 한다.

● 좌측 상, 우측 상

사람이 입체감을 느끼게 하는 여러 요인 중에 왼쪽 눈으로 보는 상과 오른 쪽 눈으로 보는 상 사이의 차이가 중요한 원인이다. 이를 위해 왼쪽 눈의 위치에서 하나의 상을 촬영하고 오른쪽 눈의 위치에서 하나의 상을 촬영하는데 이 두 상을 좌측 상, 우측 상이라 한다.

● 촬상소자

빛을 받아 전기적인 신호로 변환하여 영상을 얻는 장치로 사람의 눈의 망막에 해당한다. 캠코더의 촬상소자는 CCD(Charge-Coupled Device)가 된다.