CTIMES- 影像感測應用再升級 :CMOS感測

2010年，SONY PS3以CMOS感測影像，並以控制器MOVE前端的LED光球進行定位，定位較Wii又再精確一大步。不過微軟的Kinect鋒頭更健，以內建紅外線發射器加上CMOS影像感測器的距離偵測裝置，進行動作定位，甚至可以針對3D動作進行辨識。此外，為了便於多人連線，再外加RGB的CMOS影像感測器。2010年是遊戲機廠商以體感搏翻身的好年，根據資策會MIC所發佈的數據，雖然完全翻新的次世代遊戲機尚未問世，故遊戲主機的總銷售量呈現緩步下滑，但新型態的人機介面吸引了各個世代的玩家，在新舊主機用戶投入購買的狀態下，預估在2013年開始，無論是PS MOVE或是Kinect，感測配件的搭配率都將超過100％。

資策會MIC產業顧問洪春暉進一步分析，表示PS3體感遊戲支援最多四人同時遊戲，有機會提升控制器（動作介面）對主機之搭載率。再將PS MOVE與Kinect做細部比較，由於PS MOVE可進行手部的精確定位，預期可以吸引重度核心玩家。而Kinect的暢銷，主要則是吸引輕度與非遊戲族群。

安全監控:智慧偵測減少人力支出

《圖二　應用於台灣花博的智慧監測系統。》

安全監控設備在這十年也掀起數位化浪潮，傳統卡帶現在已經幾乎被硬碟儲存所取代，逐步擴展至高度擴充性，高性能以及快速處理的需求。目前已經逐步走到HD高畫質的等級，百萬像素攝影機每秒產生的影像，比傳統類比畫質高6倍以上，高畫質時代的來臨，也讓安全監控得以進一步導入影像管理/辨識技術，ICT業者也趁著IP網路監控技術興起積極切入此領域。

新一代的IP網路攝影機，擁有較高的畫素，並以較高的畫素、遠端處理以及網路傳輸的能力，從被動跨向主動，亟欲取代傳統類比式CCTV攝影機。近三、四年，智慧型偵測開始受到歡迎，可以用軟體自動分析前、後影像之不同進行智慧保全，減少人工監看的成本。不過，過去2D偵測的缺點是容易有誤報，光影變化也會被辨識為實體物件，3D影像辨識應用在安全監控，便能藉由影像的深度判斷出實際的大小與體積，四月底剛閉幕的台北花卉博覽會，就是應用台灣廠商HuperLab的3D影像智慧偵測軟體，透過網路攝影機計算遊客人數。

目前安控市場方興未艾，不過，安全監控產業畢竟是由傳統銅軸電纜起家，老牌業者與資通訊業者並非同門同派，加上公部門採購案多有價格考量，所以IP攝影機至今尚未取得全面的市佔反轉；目前安控廠商如行有餘力，多採取CCT、IP多方佈局的策略。

擴增實境：IS Wii 2 Coming？

《圖三　謠傳中的Wii2介面。(Source:IGN)》

此外，值得一提的是在影像感測部分，擴增實境（Augmented Reality）便是搭配的新興應用之一。以影像感測器搭配定位追蹤技術以及軟體處理，偵測現實環境中的物體，控制者得以和結合了實體與虛擬的影像互動。

作為體感風潮的引領者，任天堂Wii 2傳言從來未曾停歇。這次看來玩真的，任天堂發布新聞稿表示明年六月確定上市，執行長岩田聰表示「將提供玩家以新穎的方法在家打電玩」。市場八卦未必屬實、但也不一定純屬臆測。傳言中，開發代號為「Project Cafe」的Wii 2，控制器將搭載兩組攝影鏡頭，可將現實環境和遊戲結合，也就是擴增實境的應用；此外，控制器中間的6吋大螢幕可直接操縱遊戲，使用者則是以觸控螢幕的方式來將指令傳至主機、並與大螢幕同步。這些八卦是否成真，等著看任天堂在即將到來的E3電玩展中釋出更多的細節了！

除了傳言甚囂塵上的任天堂Wii 2，早在iPhone等智慧型手機上，就能透過App Market嘗試此類的遊戲娛樂應用。而在導航、工業、教學、醫療與展售，擴增實境都有發揮的空間，如在商場中導入數位電子看板，利用擴增實境功能進行衣物飾品的試穿，就是重要應用。

數位電子看板：辨別客群　分眾市場

《圖四　台灣廠商昌曜科技實際應用於餐廳之互動餐桌。》

和安全監控產品雷同，數位電子看板也是因影像感測而更有新意的應用。自2004年開始，數位電子看板的年成長率大概都保持著20%左右，尤其在觸控面板普及後，有了新的驅動力。

Intel與微軟目前有一系列的數位電子看板開發合作計畫，過去一整年，這扇備具智慧的廣告看板在各大電子展上出盡風頭。不僅能夠因應環境自動調整亮度以及開關機，更能夠利用影像感測系統主動辨別，挑選使用者需要的資訊：女性姐妹淘、情侶、小家庭、銀髮族…等，不同的客群需要不同的消費指引，影像感測器以及內嵌軟體，等同於一個沉默卻聰慧的人機介面，在你開口、動手之前，先替你揀選初步的內容。

微軟嵌入式事業群資深行銷協理李啟後表示，目前數位電子看板產業沒有大型OEM業者卡位成功，市場仍屬分散，後勢值得關注。未來，銷售與市場分析兩相合流將成為數位電子看板的趨勢，舉例來說，房仲業，婚紗業等店面有大面積展示櫥窗的業者，都是下一波採用數位電子看板的潛在客戶。

外商領頭羊台廠待努力

體感風潮也將持續帶動相關半導體市場，洪春暉預估，如果三大遊戲機品牌未來推出下一代遊戲主機時，都將目前的體感模式納入規格，最大的受益元件將是CMOS影像感測器。MIC數據顯示，2009年至2014年之間，家用遊戲機體感應用每年約可增加CMOS影像感測器4千至6千萬顆的市場規模，且在Kinect的帶動下，3D影像感測器以及彩色CIS可望佔有相當比重。

不過，洪春暉說，台灣廠商在影像感測方面對於關鍵技術的掌握並不高，目前最高端的3D影像感測技術仍以外商為主。

CIS市場外商牢握產業集中度高

傳統CMOS感測器的應用演進軌跡，是從多功能事務機、光學滑鼠等中低階應用，一路衍生到行動電話、筆記型電腦之上。主要廠商多集中在外商，前六大廠商就佔去約9成的市佔率。在智慧型手機界引起話題的，就是豪威科技（OmniVision），因是iphone供應鏈成為唯一CIS供應商，去年在美國股價連連上漲。

SONY在數位相機與高階手機領域，也掌握充分的CIS動能；去年11月甚至斥資約12億美元，把之前賣給TOSHIBA的長崎縣半導體工廠買回來，用於生產影像感測器。在今年三月東日本震災之前，一度還傳出SONY打入Apple未來將推出的iPhpne5供應鏈，因此影響OmniVision在美股價。不過，SONY在日本東北的六座廠房因震災而停工，感測器是否能夠維持原先的品質與產能，也成為眾所矚目的問題焦點。

而在更前端的3D影像感測部分，目前關鍵技術掌握在兩家廠商手上。以色列商PrimeSense的感測模組，因獲得微軟Kinect採用而躍升檯面。其採取雷射光斑結構計算方法，可以每秒輸出60個畫面，操作距離從80公分到350公分，操作範圍達水平58°/垂直40°/對角70°，可辨識4人的感測，提升了操作範圍與距離。此外，由Optrima與廣達投資成立的Canesta，也有利用TOF技術達到3D影像感測的解決方案，這是目前在「3D影像感測」上的主流廠商。

台廠投入影像感測仍以中低階產品為主

台灣廠商，仍然不乏投入CMOS感測器應用者，多選擇以VGA、1~3M切入市場，以避開大型廠商主攻的5M以上市場。不過，中低階應用，如多功能事務機的市場成長力逐漸趨緩，同業殺價競爭，過去常見的廠商也有部份開始淡出轉型。

去年起，敦南科技就宣佈自手機相機模組退場，瞄準智慧手機與平板電腦等毛利高的市場，積極展望距離/環境光源感測IC，並預計帶給營收一倍成長。除了敦南以外，以光電類比IC見長的凌耀科技，也把環境光源感測ＩＣ列為主產品線，客戶群以智慧型手機和筆記型電腦為主。

在對手逐步轉型之後，堅守此崗位的廠商也跟著浮出檯面。影像感測器產品出貨佔營收100％的菱光科技可說是守得雲開見月的代表，但主要客戶和新型應用較無關聯，多是大型多功能事務機廠商。菱光CIS高層亦轉戰亞光，開闢CIS產品線。目前亞光光學元件產品所佔比例達全產品線的65%，光學元件、CIS等產品出貨逐漸轉強，並也替遊戲機生產3D鏡頭。其中CIS訂單排程已經到達今年第四季，對於2010年全年虧損創新高的亞光來說，影像感測的新契機是洗刷連年虧損的出口。

新型應用部分，台灣大約僅有原相可作為代表。以CMOS影像感測器打入任天堂Wii供應鏈的原相科技。近年Wii遊戲機銷量下滑，原相難免受到影響，不過在任天堂證實下一代機種將擴大倚重擴增實境之後，擁有合作默契、又可避開震災陰影的原相未來預計將會有再爆量成長的機會。

嵌入式處理器亦為關鍵角色

《圖五　Intel亞太區嵌入式產品事業群產品行銷總監林俊達。》

不過，影像感測功能要能真正運作、並且徹底顛覆目前的人機介面，處理器也宛若心臟般重要。根據研究機構IDC調查結果，未來五年，嵌入式系統專屬處理器的出貨量每年都會有2位數的成長率。更重要的是，為了應付影像感測對視覺元素以及高畫質呈現的期待，嵌入式處理器整合繪圖晶片也成為市場需求。

2011年，CPU大廠推廣嵌入式處理器的態度也明顯愈發積極。Intel亞太區嵌入式產品事業群產品行銷總監林俊達就表示，將視覺功能與3D繪圖技術與微處理器一起整合到單一晶片之上，可以提升多重執行緒應用的效能與效率，快速編解碼的能力。他以數位電子看板為例說明，由於放置各地的展示看板尺寸不盡相同，透過網路傳送的影像內容，必須再透過嵌入式處理器、針對不同尺吋的螢幕進行自動最佳化；此外，若要有效率地分析使用者模式，透過視訊鏡頭進行人臉辨識，處理器更要具備高繪圖運算能力，才能負荷高清畫質的影像輸入。

另一方面，AMD去年開始積極推廣的APU也首度讓嵌入式處理器與PC用處理器幾乎同時亮相，對於嵌入式應用強調省電、小尺寸與高運算效能的需求，AMD同樣喊出「低功耗」與「高效能」的口號。AMD嵌入式客戶事務總監Richard Jaenicke表示，在溫度、速度方面，嵌入式處理器的耐度較高，並支援工業用的標準匯流排。在應用方面，針對特殊用途，嵌入式系統的威力反而更大。如醫療、安全監控都是鎖定目標。

CIS廠商應及早移出紅海

整體來說，雖然影像感測新應用可替CMOS感測器拉抬出貨量，但是至少在2012年之前，CMOS感測器的最大市場仍然植基於手機照相模組的廣大市場，其次則是筆記型電腦、數位相機，其次才是遊戲應用。而在監控領域，雖然照相模組需求呈現穩定成長，但是礙於現階段主流市場CMOS的感光度不如CCD，所以短期之內CMOS在安全監控領域的成長幅度不會太大。

但CMOS感測器廠商必須記取多功能事務機需求宛若黃花枯萎的前例，絕不能死守市場競爭度最高的紅海。當前業界已經開始發生零組件缺貨現象，愈是基礎的應用愈可能發生零組件缺貨的問題。這是肇因於中低階應用產品供需成熟，供應鏈上下游的整體毛利均不斷下殺，同一條產線若要分配產能，如無特殊因素干預，當然選擇毛利高的平板電腦、智慧型手機…這一類可攜式裝置。

人機介面的新互動模式形貌如何，已經大略勾勒完成。動作感測朝向提升精準度與擴大感測範圍的方向發展是確切的態勢，未來消費性電子產品亦將整合影像、語言以及表情等多種控制介面。當觸控已經成為相對成熟的新興產業，CMOS影像感測，將藉由這波人機介面革新浪潮，找到新的應用藍海。