影像感测器在新兴人机介面应用之市场与产品趋势

前言由Wii之成功所引領，Microsoft及Sony皆將於近期推出新的遊戲機周邊「Kinect」與「Move」，並搭配「體感遊戲」捆綁銷售，預料可使體感遊戲熱潮再現，而帶動相關的零組件，如MEMS運動感測器、3D影像感測器等市場成長。影像感測器應用市場包括在家用遊戲機、連網電視等，用途包括了動作辨識與人臉辨識，產品則有紅外線CMOS影像感測器、一般RGBCMOS影像感測器、及3DCMOS影像感測器等。故本文即就影像感測器在新興人機介面應用領域，分析其市場與產品趨勢。顧馨文曾維貞MultimediaConsumerElectronics影像感測器在新興人機介面應用之市場與產品趨勢DocumentCode:CDOC20100928001PublicationDate:September2010CheckoutMIContheInternet!產業焦點評論[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&ConsultingInstitute.影像感測器在新興人機介面應用之市場與產品趨勢________________________________________________________1©2010MarketIntelligence&ConsultingInstituteSeptember2010CDOC20100928001影像感測器應用市場趨勢家用遊戲機Wii與PS3以運動感測器搭配CIS做動作辨識Wii的控制器Remote內置有紅外線CMOSImageSensor（簡稱CIS），可偵測SensorBar上的紅外線LED光源，來對玩家位置做定位，再結合MEMS運動感測器的資訊，以進行對玩家的動作辨識。Sony之PS3遊戲機原本即有選配的攝影機周邊裝置「Eye」，規格約為一般Webcam。2010年3月GDC遊戲機開發商大會中，Sony發表了整合PSMoveMotion控制器、MoveNavigation控制器、及PSEye攝影機之周邊套件「Move」，還有數款搭配的體感遊戲（預計自2010年第三季起上市），也是由運動感測器、輔以影像感測器來完成動作辨識。Kinect可望啟動3D影像感測器快速成長Microsoft則企圖僅用影像感測的方式，使玩家不用手持控制器即可體驗如Wii般的「體感遊戲」，此即先前已發表且將在2010年底上市的Xbox360周邊裝置Kinect。Kinect內部（如圖一）包含了紅外線光源、3D相機模組、及影像處理IC（用於控制紅外線光源及計算距離）。運用類似雷達測距之原理，以紅外線照射欲偵測的影像，藉由3D相機模組內的CMOS影像感測器及影像處理IC，可取得影像的深度（Depth，或稱3D）資訊。相較一般攝影機取得的2D影像，此深度資訊為提升動作辨識正確率之關鍵。此外，Kinect還包含一顆通用的RGB相機模組（如上述PSEye），可用於人臉辨識，若確認為設定的使用者、始得順利執行開機。[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&ConsultingInstitute.2_______________________________Advisory&IntelligenceServiceProgram-MultimediaConsumerElectronicsSeptember2010©2010MarketIntelligence&ConsultingInstituteCDOC20100928001圖一3D影像感測模組之架構圖資料來源：PrimeSense，MIC，2010年9月這種「徒手」的遊戲模式，確有引人之處；若其辨識技術穩定性高、搭配的遊戲設計得宜，可望帶動一波新的遊戲機相關消費熱潮。估計伴隨而來的3D影像感測模組商機，在2011至2013年可達1千萬套以上之水準（參見圖二）。綜合上述，影像感測器在家用遊戲機之用途包括了動作辨識與人臉辨識，產品則有紅外線CMOS影像感測器、一般RGBCMOS影像感測器、及3DCMOS影像感測器預估2010年市場規模總計達42.4百萬顆，至2013年可成長至85.5百萬顆，且3DCMOS影像感測器占整體比重超過一成。[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&ConsultingInstitute.影像感測器在新興人機介面應用之市場與產品趨勢________________________________________________________3©2010MarketIntelligence&ConsultingInstituteSeptember2010CDOC20100928001圖二2009-2013年全球家用遊戲機與液晶電視之影像感測器市場規模備註：彩色CIS並未包括之前EyeToy單獨銷售的數量資料來源：MIC，2010年9月電視機現有「徒手辨識」恐難滿足連網電視操作需求如前述，連網電視將促成電視操作介面的改變，「丟掉遙控器，徒手操控」當然也是可能選項，從而開啟3D影像感測器之新商機。日系電視廠商如Hitachi已發表運用3D影像感測及動作辨識技術，以手勢控制電視「開機」、「關機」、「選台」、「音量調整」等基本功能的產品，並計畫於2010年上市。然而，電視遙控應用上的「動作辨識」，與家用遊戲機應用之需求有所不同。使用者手持傳統的遙控器時，操控動作幅度小而細微，但當前3D影像感測之動作辨識技術是否有能力分辨如原有手持遙控器時的動作幅度並快速反應，仍有疑慮。而當改用徒手之手勢操控，若需大幅度的動作始能操控順暢，將因不符既有的使用習慣而阻礙其發展前景。此外，僅有基本的電視操控功能並不足夠，需發展配合連網電視之操作需求才更有意義。[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&ConsultingInstitute.4_______________________________Advisory&IntelligenceServiceProgram-MultimediaConsumerElectronicsSeptember2010©2010MarketIntelligence&ConsultingInstituteCDOC20100928001人臉辨識可望逐漸導入在人臉辨識部分，Sony新推的3D電視運用其數位相機領域的Cyber-Shot辨識技術，能偵測觀賞者是否有轉頭或離開等動作，以適當調整畫面開關。MIC認為，在智慧生活及節能環保之趨勢有助於提升影像感測器在電視機的滲透率，推估至2013年，電視機應用之（人臉辨識）影像感測器市場規模有機會達37.7百萬顆。影像感測器產品趨勢3D影像感測/動作辨識系統Wii及PS3在其動作感測及辨識系統中，雖皆有運用影像感測器，但需搭配MEMS運動感測器等其他元件。兩者系統運作方式並不相同，對影像感測器之規格要求亦有所差異，而影像感測器的規格變化，則與整體系統的設計或需求有關。故此處不針對上述個案推測其內部影像感測器之發展，而將範圍限制在單純採用影像感測的動作辨識系統。首先針對已有具體案例的家用遊戲機應用領域，探討系統規格的發展方向。在遊戲機應用，3D影像感測是為了徒手的體感遊戲，主要競爭對手即Wii與PS3，故其整體效能表現，需達到如Wii或PS3之水準。而PS3預定於2010年底推出、結合PSMove等控制器及PSEye攝影機等感測元件的體感遊戲周邊裝置，已將整體動作感測能力提升至比Wii更佳。觀察Xbox360與PS3的動作感測或辨識能力（見表一），在操作距離與操作範圍（視角）方面，兩者相當。[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&ConsultingInstitute.影像感測器在新興人機介面應用之市場與產品趨勢________________________________________________________5©2010MarketIntelligence&ConsultingInstituteSeptember2010CDOC20100928001表一Xbox360與PS3之動作感測/辨識解決方案比較廠商/遊戲機解決方案Microsoft/Xbox360Sony/PS3周邊裝置名稱KinectMove控制器、Eye攝影機動作感測技術3D深度(Depth)影像感測運動感測器、搭配影像感測器及地磁感測器光源紅外線LED或LaserDiodeRGBLED攝影機模組(ImageSensor)3DCIS：320x24016bit@30frames/secRGBCIS：640x48032bit@30frames/sec3DCIS：不需要RGBCIS：640x480@60frames/sec運動感測器不需要MoveMotion：3軸G-sensor及3軸GyroscopeMoveNavigation：3軸G-sensor零組件地磁感測器不需要有操作範圍（偵測視角）水平57°／垂直43°／對角54°一般（水平）：56°廣角（水平）：75°操作距離1.2m~3.5mUpto3m同時遊戲人數2人（每人偵測20個關節）2~4人（共四支控制器）反應時間N.A.(PrimeSense~40ms)~20msX/Y平面解析度N.A.(PrimeSense~3mm)~1mm方案規格（動作感測/辨識能力）Z方向（深度）解析度N.A.(PrimeSense~1cm)~1cm註1：Kinect未發布的規格，暫以Kinect供應商「PrimeSense」發布之方案規格替代註2：反應時間相當於影像延遲時間資料來源：Microsoft，PrimeSense，Sony，MIC整理，2010年9月增加同時支援的遊戲人數在「同時遊戲人數」方面，PS3可同時支援四支控制器（四支PSMoveMotion、或兩支Move加兩支Navigation），遊戲人數最多達四人，Kinect則僅能做到兩人。就體感遊戲所訴求的「與家人或朋友互動的趣味性」而言，現階段Kinect略遜一籌。而亦可由此合理推估，未來Kinect可同時支援的遊戲人數應會增加，故在影像或動作辨識之技術，或與其對應的3D影像感測器及RGB影像感測器之規格將有所提升。[e-mail]at2010/10/112:53:07.©CopyrightMarketIntelligence&ConsultingInstitute.6_______________________________Advisory&IntelligenceServiceProgram-MultimediaConsumerElectronicsSeptember2010©2010MarketIntelligence&ConsultingInstitute