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[기고] 영상 산업 고도화를 위한 3D 디스플레이 기술동향 ❸
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[기고] 영상 산업 고도화를 위한 3D 디스플레이 기술동향 ❸
  • 석주원 기자
  • 승인 2020.06.03 11:21
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국내 3D 영상 산업 활성화 방안

[글=박세환 Ph.D. | 기술법인 엔펌(ENF) 전문위원(Chief Consultant), 한국CCTV연구소 영상보안CCTV산업발전연구회 회장, 한국산업기술진흥협회 ReSEAT프로그램 전문위원, 용인시정연구원 비상임연구위원]

이번 연재에서는 새로운 비즈니스를 창출하면서 3D 대안 콘텐츠로 주목받고 있는 2D/3D 영상변환 기술의 상용화 추세, 응용 분야(교육 및 훈련, 의료 등)에 대해 설명한다. 아울러 3D 콘텐츠 요소기술(3D 촬영/편집/보정, 2D/3D 영상변환, CG 기반 입체 렌더링 등)에 대한 기술경쟁력 분석, 아직 구체적인 방송 기술 표준이 정해지지 않은 3DTV 방송 표준 등 3D 영상 산업 활성화를 위한 기술 경쟁력 및 선결 과제에 대해 설명한다. 이를 토대로 선도국(미국/일본) 기술력 파악, 한국의 기술력 진단 등을 기반으로 한 국내 3D 영상 산업 현황과 시사점을 제시한다.

 

3D 디스플레이 개발 현황

real-3D 디스플레이 기반의 4세대 디스플레이 기술은 이미 개발됐다. 그러나 눈의 피로 현상과 다수의 동시 시청이 어려운 한계점 등을 안고 있다. 이로 인해 평면영상 디스플레이와 달리 대량소비가 가능한 산업 분야(TV 및 컴퓨터 모니터 등)에서 3D 디스플레이 시장은 아직 형성되지 못하고 있다.

다만, 근래 들어 평판표시장치의 성능 향상, 무안경식 시차 장벽 및 렌티큘라 기술의 완성도 향상, 눈의 피로 현상을 최소화하는 경험적 기술의 축적을 통한 입체영상의 촬영, 생성, 투사 기술이 발전하면서 기술적인 한계가 극복되고 있다.

이와 함께 첨단기술을 적용한 초 다시점/체적영상(volumetric image)/홀로그래픽 비디오(holographic video) 등의 디스플레이기기가 개발되면서 기술적 성숙도도 높아지고 있다. 이를 통해 대화면/고화질/초고해상도를 갖춘 FPD(평판디스플레이) 기술력 기반의 가상현실(VR)과 증강현실(AR)의 세계를 동시에 체감할 수 있는 복합현실(MR)을 구현할 수 있는 새로운 영상 산업 시대를 맞이하고 있다.

아울러 ICT의 비약적인 발전(360도 카메라/3D카메라의 보급, 다양한 3D 콘텐츠 증가 등)으로 인해 3D 영상정보 전달의 기반이 마련되고 있다. 이를 구현할 수 있는 시스템과 콘텐츠 개발이 완성된다면 차세대 영상 산업에서 3D 디스플레이는 매우 중요한 위치를 차지하게 될 것이다.

 

3D 대안 콘텐츠로 부상한 2D/3D 영상변환

3D 대안 콘텐츠(3D Alternative contents) 제작 기법이 3D 입체영상 기술과 접목되면서 새로운 틈새시장을 창출하고 있다. 시공간적 접근성의 한계로 인해 라이브 공연을 즐길 수 없었던 수요자들에게 3D를 통한 생생한 시각적 경험과 고품질의 음향 제공은 기존 DVD 및 비디오 매체와 차별화된 새로운 비즈니스를 창출하고 있다. 이는 전통적인 영화관을 공연이나 스포츠 경기장 등을 대신할 수 있는 종합 엔터테인먼트 공간으로 변화시킴으로써 업계의 주목을 받고 있다.

3D 대안 콘텐츠의 주요 사례로는 2008년 개봉한 디즈니의 ‘Hannah Montana/Miley Cyrus : Best of Both Worlds Concert Tour’가 콘서트 하이라이트 장면을 디지털 3D 방식으로 촬영해 북미 박스오피스 시장에서 6500만 달러의 흥행을 기록한 것과, 2009년 공개된 3D 콘서트 영화 ‘Jonas Brothers: The 3D Concert Experience’, ‘Justin Bieber: Never Say Never’ 등이 있다. 이들 3D 영화가 흥행에 성공하면서 박스오피스 시장, 영화 제작 및 배급사, 공연기획사, 영화 광고업체 등 다양한 관련 업계의 3D 대안 콘텐츠 시장 진입이 가속화되고 있다.

이처럼 3D 대안 콘텐츠에 관심이 집중되고 있는 배경에는 3D 스크린의 확산 및 디지털 상영설비 보급 등의 기술적 환경 조성, 문화 콘텐츠에 대한 소비 니즈의 증가와 더불어 박스오피스의 공격적인 마케팅 전략 등이 복합적으로 작용한 것으로 보인다.

 

2D/3D 영상변환 상용화 추세

3D 입체영상 산업 성장의 가장 큰 문제점은 3D 입체 콘텐츠가 절대적으로 부족하다는 점이다. 완전한 real-3D 홀로그램 기술이 적용된 3DTV 방송과 3D 디스플레이 매체가 대중화되기까지 과도기적 기술로서 2D로 제작된 영상을 3D 입체영상으로 변환하여 시청할 수 있는 2D/3D 영상변환 기술이 대안이 될 수 있다. 이는 3D 콘텐츠의 부족 문제를 해결할 수 있으며, real-3D 홀로그램 디스플레이기기 보급이 대중화되기까지 대체재로 활용할 수 있다.

2D/3D 영상변환을 거쳐 영상을 디스플레이하는 재생 기술은 스테레오스코프(stereoscope) 방식인 안경 방식과, 편광 및 셔터 방식이 상용화되고 있는 추세다. 2015년에 자동 스테레오스코프(auto-stereoscope) 방식인 무안경식, parallax barrier 및 lenticular 렌즈 방식이 구현되었으며, 그 이후에는 디지털 홀로그램 기술이 적용된 real-3D 입체영상 기술이 보편화되고 있다.

2D/3D 영상변환 기술은 기존의 변환 소프트웨어를 이용할 수 있으며, 기존의 2D 영상 제작 프로세서를 유지할 수 있어 추가적인 투자 비용은 들지 않는 장점이 있다. 반면, 모든 2D 영상은 인력을 들여 일일이 3D 입체영상으로 변환해야 하기 때문에 제작 비용이 많이 들고 실시간성 영상제작이 불가능해 방송용에 적용하기에는 한계가 있다.

이를 극복하기 위해 상용 매체에 전용 하드웨어나 소프트웨어를 내장해 실시간으로 2D/3D 영상변환이 가능한 실시간 변환 방식이 상용화되고 있다. 이는 2D 콘텐츠에 3D효과를 적용할 수 있는 방식이긴 하나, 콘텐츠의 저품질화가 우려되며, 이로 인해 3D 보급에 저해 요인이 될 수도 있다.

 

2D/3D 영상변환 응용 분야

2D/3D 영상변환 기술은 실감영상을 제공하는 가상현실, 증강현실, 혼합현실, 확장현실을 체험할 수 있는 전후방 산업 및 기술 분야에 응용되고 있다.

교육 및 훈련 분야
-분자 분석 실험 등 실제로 체험하기 어려운 과학실험을 가상으로 구현 가능
-비행기 조종 및 자동차 운전 등을 시뮬레이션을 통해 실제 환경을 가상으로 구현 가능

의료 분야
-사람을 대상으로 한 위험한 임상 실험을 가상현실 기술을 응용하여 구현 가능
-환자에게 컴퓨터 모니터가 내장된 헬멧과 헤드폰을 씌우고 손가락의 위치를 확인할 수 있는 추적 장치에 응용해 가상현실 치료에 응용 가능
-각종 공포장애(공황장애, 비행 및 고공공포 등)의 치료에 효과적으로 가상현실 치료를 응용 가능

 

3D 영상 산업 활성화를 위한 기술 경쟁력 분석

3D 입체 콘텐츠 제작 기술은 3D 촬영/편집/보정기술, 2D/3D 영상변환 기술 및 컴퓨터그래픽 기반의 입체 렌더링 기술 등이 필수적이며, 우리나라의 기술 수준은 각 기술별로 선도국과 다소 격차가 있다. 3D 영상 산업 상용화의 성공 여부가 3D 콘텐츠에 달려 있다면, 이러한 요소 기술 격차를 줄일 수 있는 핵심 기술 개발에 초점을 맞춰야 할 것이다. 국내 산업 환경 분석에 따른 3D 콘텐츠 기술 경쟁력은 선진국 대비 3~5년의 기술 격차를 보이고 있어 이러한 격차를 줄이기 위한 핵심 기술 개발이 절실하다.

또한, 전 세계가 3DTV에 주목하고 있지만 아직 3DTV에 대한 구체적인 방송 기술 표준이 정해지지 않은 상황이다. 이에 관련 기업들은 3D 입체영상 시장 지배력을 성장시킬 수 있는 비디오 생성 및 디스플레이 기술 분야에 투자를 집중하고 있다.

3DTV 방송에 대한 국제표준이 제정되기까지는 과도기적 기술로서 3D 입체영상 제작 기술의 주 요소인 다시점 카메라에 의한 영상의 깊이 정보 추출 기술을 상용화할 필요가 있다. 이 기술에 대한 국내 기술 수준은 기술 선도국인 일본과 비교해 법적 관점은 평균 3.69, 기술적 관점은 평균 1.31, 상업적 관점은 평균 1.63으로 총 6.63점으로 분석된다. 이는 기준값 5를 약간 상회하는 정도로써 이 기술 분야 국내 관련 기업의 개발 목표 및 기술 경쟁력은 그리 높지 않은 것으로 판단된다.

아직은 초기 산업화 및 시장 개화기 단계에 있는 3D 입체영상을 3DTV 방송표준으로 정착시키기 위해서는 다양한 장르별로 양질의 콘텐츠가 확보되어야 하며, 콘텐츠 제작 및 디스플레이의 표준화된 해결책과 안전 기준(가이드라인)이 마련되어야 한다. 이와 함께 컴퓨터 그래픽이나 애니메이션 위주의 3D 콘텐츠에서 벗어나 대량 생산이 가능하고 제작 시간 및 비용을 줄일 수 있어야 하고, 실시간 중계가 가능한 3D 입체 카메라의 개발 등이 시급한 과제다.

 

국내 3D 영상 산업 진단

한국의 3DTV 방송 콘텐츠로는 스포츠 중계와 다큐멘터리가 주목받고 있다. 고가의 3D 입체영상 촬영 장비가 부족하고 생중계 경험이 없다는 것이 한계로 지적 받고 있지만, 이는 그간 국내 TV 산업의 역량이나 기술력 축적으로 충분히 해결할 수 있을 것으로 전망된다.

3D 입체영상 산업 관련 업계 종사자 및 전문가들을 대상으로 한 설문조사에서 응답자들은 상업적으로 성공할 가능성이 가장 높은 3D 콘텐츠로 영화와 스포츠 중계를 꼽았다. 특히 지상파 TV가 3D 입체방송을 준비하면서 가장 결정하기 어려운 기술적인 문제는 전송 방식과 3D 입체영상을 2D로도 볼 수 있도록 하는 역호환성 문제가 거론됐다. 이에 지상파TV 방송국들은 3D로 촬영한 영상을 고화질(HD) 영상으로 디스플레이 할 수 있도록 기술적인 대안을 마련하는 데 주력할 필요가 있다.

지상파TV의 6MHz의 한정된 대역폭 안에서 고화질의 3D 입체영상을 구현하는 것도 과제다. 현재까지의 대안으로는 양안의 전송 부호화 및 압축 방식을 각각 달리하여 입체영상을 시청하는 것이 있다. 즉, 왼쪽 눈은 12~16Mbps의 전송률을 갖는 MPEG-2 방식으로 압축 전송하고, 오른쪽 눈은 2~6Mbps의 전송률을 갖는 H.264 방식으로 압축전송 할 수 있도록 부호화하여 영상신호를 전송하는 것이다.

이 외에도 방송은 불특정 다수를 대상으로 하고 이 불특정 다수가 장시간 3D 입체영상에 노출될 가능성이 높기 때문에 시청자의 안전성에 대한 가이드라인도 필요한 사항이다. 국내 지상파 TV의 3D방송 준비 상황을 간단히 요약하면 [표 1]과 같다.

 

국내 3D 영상 산업 활성화를 위한 선결 과제

차세대 3D 디스플레이 기술은 가상현실과 증강현실의 세계를 동시에 체감할 수 있는 복합현실 시대를 예고하고 있다. 이에 국내 3D 입체영상 산업을 활성화시키기 위해서는 학제 간 융합 연구를 통한 3D 융합 산업 저변 확대, 체계화된 산·학·연·관·민 표준화 협력 기구의 발족, 미국이나 일본 등 기술 선도국의 3D 융합 산업 벤치마킹 및 3D 관련 단체와의 국제 협력 네트워크 구축 등이 선행되어야 할 것이다.

2015년을 기점으로 기술개발 인프라를 갖춘 디지털 홀로그램 기술 기반의 real-3D Full-UHDTV 영상 산업을 정착시키기 위해서는 3대 요소(방송 서비스 인프라 구축, 저비용의 3DTV용 모니터 보급 및 3D 콘텐츠 확보 등)를 우선적으로 갖춰나가야 한다. 아울러 3D 입체영상 관련 핵심(원천) 기술의 표준화 작업을 조속히 완료해 차세대 3DTV 방송표준으로 정착시킬 필요가 있다.



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