스마트폰에서 구현되는 홀로그램 제품 기술
|
|
홀로그래피는 3차원 영상(홀로그램)의 제조를 가능하게 하는 기술을 의미한다. 홀로그램 기술은 레이저, 간섭, 회절 광의 강도를 기록하고 적합한 조명의 사용을 포함한다. 홀로그램 기술을 이용한 영상은 개체가 존재하는 것과 동일한 방식으로, 뷰잉 시스템 위치 및 방향의 변화에 따라 바뀐다. 이 프로세스를 차례로 거치면 3D 이미지가 나타난다.
디지털 홀로그래픽 디스플레이 기술은 최근 몇 년간 빠른 속도로 발전하고 있으며, 상용화에 근접한 기기들이 제안되고 있다. 홀로그래픽 디스플레이는 현재 커다란 광학 시스템으로 구현되고 있지만, 연구자들은 궁극적으로 휴대가 가능할 만큼 단순하고 경량화된 구조로 실현될 것이라고 전망한다.
디스플레이와 관련된 다양한 기술들 중 중요한 시도는 3차원 영상을 실감 있게 표현하려는 것이다. 3차원 디스플레이의 최대 문제는 화질의 저하다. 3차원 영상 정보를 양안을 통해 보여 주기 위해서는 2차원 정보의 손실이 불가피하기 때문이다. 하지만 고해상도의 디스플레이 패널을 이용하면 해상도의 손실을 어느 정도 해결할 수 있다.
디지털 홀로그래픽 디스플레이의 정보량은 공간 대역폭(Space Bandwidth)으로 정의된다. 공간 대역폭은 디스플레이의 면적과 광원의 파장으로 정규화된 시야각의 곱으로, 정보의 양을 의미한다. 또한 이러한 정보의 양은 홀로그래픽 디스플레이 소자인 광 변조기(Light Modulator)의 자유도와 같다. 따라서 디지털 홀로그래픽 디스플레이를 구현하는 데 필요한 정보량은 픽셀의 개수로 표현된다.
공간 대역폭은 빛 파장의 정보량을 표시하는 값으로, 빛의 파장이 진행될 때 손실이 발생하지 않는다면 일정하게 유지된다. 그러므로 요구되는 공간 대역폭은 관찰자가 필요로 하는 정보의 양으로 역산할 수 있다. 즉 사람 동공의 크기와 시야 범위의 곱을 파장으로 정규화하면 정보의 양이 되는데, 이 값은 회절을 고려해 계산한 회절 한계 상황과 일치하게 된다. 스마트폰의 디스플레이 해상도가 이미 홀로그래픽 디스플레이가 필요로 하는 수준의 해상도에 상당히 근접해 있다.
디지털 홀로그래픽 디스플레이의 응용 분야로 어떠한 형태의 휴대용 기기가 가능할 것인가에 대해 생각해 보자. 빛의 파장은 공기와 같은 등방성, 무손실 매질에서 진행할 때 반사나 회절을 일으키지 않기 때문에, 광량을 국소 영역에 집중해 플라즈마를 만드는 방식을 제외하고는 디스플레이 외형 밖의 떨어진 공간에 영상을 재생하는 것은 불가능하다고 여겨지고 있다.
착용 편의 제약과 활동성 측면에서 디스플레이가 전면에 위치하기는 어려워 보인다. 따라서 가장 빠른 시기에 휴대용 디지털 홀로그래픽 디스플레이가 구현될 수 있는 방식은 안경 형태와 태블릿 형태라고 보여진다. 동공 크기와 분해능을 고려한다면, 현재 상용화된 디스플레이의 해상도와 홀로그래픽 디스플레이를 구현하기 위해 요구되는 디스플레이의 해상도의 차이는 서너 배에 불과하다. 그러므로 디스플레이 해상도가 앞으로도 꾸준히 증가할 것이라는 점을 고려해 볼 때, 가까운 미래에 디지털 홀로그래픽 디스플레이는 휴대가 가능할 만큼 단순하고 경량화된 구조로 구현될 것이다.
|
|
홀로그램 산업의 주요 기술
1. 요소 기술의 진보
광변조 기술, 정보 부호화 및 유비쿼터스용 집적회로 칩에서 속도와 집적도가 향상돼 계산 능력이 빨라졌다. 홀로그램 디스플레이를 구동하는 데 필요한 초당 계산 능력이 점점 빠르게 상승하고 있다는 것이다.
2. 컴퓨터 성능의 발전
컴퓨터의 성능은 1970년부터 매년 두 배 정도로 꾸준한 성장을 보여 주고 있다. 컴퓨터 시대의 개막 이후에도 매년 두 배의 속도 개선을 이뤘고, 그 결과 홀로그래피의 실현이 가능하게 됐다.
3. 광변조 비용의 감소
광변조 비용에 대한 데이터를 산출하는 것은 쉬운 일이 아니나, 개발자들은 광변조 비용이 급격이 줄어들고 있다고 본다. 컴퓨팅 속도와 광변조의 효율, 비용의 절감은 홀로그램 구현의 중추적인 역할을 감당한다고 할 수 있다.
|
|
2015년 홀로그램 제품 출시
오스텐도 테크놀로지(Ostendo Technologies)는 이르면 2015년, 스마트폰에서 구현 가능한 홀로그램 프로젝터 기술을 개발하고 있다. 스마트폰에서 입체 홀로그램을 무안경 방식으로 투사할 수 있는 3D용 컴퓨터 칩을 개발 중이며, 무안경 방식으로 이미지 감상이 가능하다.
|
|
오스텐도가 개발한 이 초소형 프로젝터 칩은 가로 및 세로가 0.5cm가 되지 않아 스마트폰에 탑재할 수 있을 만큼 작은 크기지만, 100만 픽셀 영상 빔의 각도, 밝기, 색상을 제어할 수 있다. 이 칩은 48인치 크기 영상을 빈 벽 등에 띄울 수 있으며, 칩을 추가로 결합하면 더 크고 복잡한 이미지도 구현할 수 있다.
오스텐도에 따르면 이 칩의 초기 버전은 우선 2D 영상까지만 지원하며, 2015년 상반기 생산에 들어갈 예정이다. 오스텐도는 다음 버전에서는 3D 홀로그램 영상까지 지원할 계획이라고 밝혔다.
월스트리트저널은 최근 오스텐도가 개발한 시제품 칩 테스트에서 3D 형태의 초록색 정육면체가 허공에서 회전하는 영상이 구현되는 것을 직접 확인했다며, 시험 작동에서 보여 준 3D 영상은 사용자가 어디에서 보든지 관계없다고 전했다.
칩의 특징을 간단하게 요약하면 다음과 같다.
- 0.5 cm2 소형 칩
- TV용 홀로그램 chip은 별도
- 초기 가격은 30 불 정도
오스텐도 테크놀로지의 설립자이자 최고 경영자(CEO)인 후세인 엘(Hussein El-Ghoroury)은 "디스플레이는 마지막 개척 분야" 라고 말했다. 최근 그는 월스트리트저널에서 "수 년에 걸쳐 처리 성능이 개선되고 네트워크 대역폭이 증가했으나, 디스플레이의 기술의 진보는 아직 이 수준에 못 미치고 있다"라고 소견을 발표한 바 있다. 한편, 아마존은 2015년 9월 3D 스마트폰을 출시할 것이라고 발표했다.
박종천 객원전문기자 (레이딕스텍 부사장)
