hanraoldman SOJUBOX

지금까지 가상현실(virtual reality, 이하 VR)은 설계 도구로써 부담이 되어 왔다. 하지만 유럽 연구자들은 실제성(virtuality)을 더 넓은 세계로 가져오는 시스템을 완성시키는 중이다. VR은 강력한 도구이지만, 그것의 실제 가능성은 실현 되지 않고 있다. 가상과 현실 세계를 혼합한 어플리케이션인 증강현실(augmented reality, 이하 AR)은 빈약하다. 믿을 만한 시스템이 매우 적고, 현재 나와 있는 시스템은 매우 고가이다. 협업(collaboration)은 제한되고 여전히 상대적으로 정교하지 않다. 그리고 최신 기술은 데스크탑 또는 멀티 타일, 또는 멀티스크린, 디스플레이에 머물러 있다. 둘 다 고정된 솔루션이다.

그러나 VR과 AR은 더 많아졌다. 이것들은 도시 경관에 실세계에서의 영향을 나타냄으로써 제안된 건축 설계의 현장 스케치를 가능하게 하거나 제안된 자동차 설계와 기존의 자동차 설계에 대하여 작업조가 검토, 주석달기, 수정을 하는 것을 가능하게 하였다. 이 기술은 공학자와 설계자가 다르며 원거리에 있는 팀들과 함께 협업하는 것을 가능하게 하였다. 그리고 소비자가 더 좋고, 더 성공적인 제품의 생산에 공헌하도록 하는 방법을 가능케 한다.

애로사항들이 있지만, IMPROVE 프로젝트는 그것들을 헤쳐 나가며 시작되었다. “우리는 헤드 마운트 디스플레이(head-mounted displays, HMD), 개선된 타일 디스플레이, 렌더링 및 스트리밍 소프트웨어, 색상 보정 기법, 협업 및 네트워킹, 새로운 상호작용 시스템으로 작업하였다. 그것은 STREP 프로젝트를 위한 매우 광범위한 연구 계획이었다”고 EU 기금 프로젝트의 코디네이터인 Pedro Santos가 부연하였다.

고성능, HMD

IMPROVE 프로젝트는 조합되고 풀-스펙(full-specification) VR 및 AR 플랫폼을 제공하는 일련의 하드웨어와 소프트웨어 기술혁신을 일구어냈다. 그러나 이러한 모든 개별적인 기술혁신들은 그들 자신에게 유용하지만, 독립형의 제품으로써 잠재적으로 상용화 될 수 있었다. HMD의 예를 들면, 그것은 실제 물건 또는 전망에 가상 이미지를 오버레이(overlay)할 수 있는 투명 렌즈(see-through lens)를 제공한다. 이 프로젝트는 좋은 해상도를 제공하는 2개의 웨어러블 형태와 1개의 핸드헬드 형태의 3가지 프로토타입을 개발하였다.

“핸드헬드 모델은 낮에 보이지 않을 수 있다. 그래서 당신은 이미지 바깥쪽에 햇빛을 통과시키는 일상적인 문제가 생기지 않는다. 그것은 획기적이어서, 일광 차단 HMD는 LA에서 열리는 SIGGRAPH 2008에서 크게 다루어질 것”이라며 Santos가 말하였다. SIGGRAPH는 컴퓨터 그래픽과 상호작용 기술을 위한 산업 학술대회이다.

IMPROVE는 또한 모바일 네트워크를 통하여 고품질 입체(stereoscopic) 스트리밍을 제공하는 획기적인 비디오 스트리밍 기술을 개발하였다. “실제 전경에 가상 이미지를 렌더링하기 위해서는 많은 프로세싱 파워가 요구되어, 모바일 기기 CPU는 실제 그렇게 할 수 없다. 우리는 데스크탑에서 렌더링이 수행된 후 무선망을 거쳐 압축된 신호를 스트리밍하는 비디오 스트리밍 프로토콜을 개발하였다”고 Santo가 설명하였다.

렌더링 소프트웨어

플랫폼의 렌더링 소프트웨어 자체는 또 다른 획기적인 특징을 갖는다. 실제적인 반사(reflections), 그림자, 빛의 강도 수준을 계산하기 위하여, 그것은 단일 이미지에 노출 범위를 제공하는 높은 동적 범위의 카메라로부터 이미지를 가져온다. 선 프로세싱 후, 실제 시간 안에 임의의 방향으로부터 모델을 시각화 한다. “우리는 이미 렌더링 플랫폼을 위한 상용화 기회에 대하여 몇몇 회사와 의견 교환을 나누었다”고 Santos가 말하였다.

또한 이 팀은 마커(marker)와 마커가 없는(marker-less) 트래킹 시스템을 개발하였다. 전자는 고정 레퍼런스 프레임 안의 실제 물체의 위치를 계산하기 위하여 반사적인 마커(reflective marker)를 사용한다. 이것은 시스템이 정확하게 물체의 형상을 플로팅(plot)하도록 한다. 마커가 없는 트래킹은 더 독창적이다. “마커 위에 패턴을 가진 꼬리표를 트래킹 하는 마커 기반의 트래킹과는 반대로, 마커가 없는 트래킹에서 우리는 실제 장면에서 특징점을 잡아내고, 사용자의 현재 위치를 계산하기 위하여 카메라에서부터 동일한 장면의 보정된 레퍼런스 이미지까지 현재 이미지를 비교한다”고 Santos가 설명하였다.

IMPROVE는 AR과 VR을 가지고 작동하는 혁신적인 상호작용 시스템을 개발하였다. IMMIVIEW는 멀티 모달, 멀티유저 상호작용을 지원하고, IVIEW는 설계 세션을 위한 협업 시스템이다.

마지막으로, IMPROVE 팀이 개발한 색상 보정 기법은 고선명 스크린의 타일 뱅크가 정확하게 모두 렌더링 색상이 되도록 보장하는 것을 도와준다. “멀티 타일 디스플레이에서 프로젝터로 큰 보정 문제가 생긴다. 왜냐하면 프로젝터는 다양하고, 프로젝터의 전구가 각기 다른 비율로 저하되기 때문이다. 그것은 이미지의 품질에 영향을 끼치지만, 우리의 보정 도구는 멀티스크린에서 확실한 색상을 보장한다.”

Design-intensive applications
설계 집약적 어플리케이션

이러한 컴포넌트들은 실세계에서 요구되는 기능적인 어플리케이션을 가능하게 하는 완벽한 VR과 AR 플랫폼을 구성한다. 본 프로젝트는 그들의 플랫폼을 테스트하기 위하여 2가지 설계 집약적인 도메인 즉 건축 설계, 자동차 설계를 선택하였다. 이 두 가지는 적격이다. 자동차 제조사들은 매우 비싼 도구를 구입할 수 있고 개선된 시스템에 빠르게 적응한다. 반면 건축 회사들은 더 광범위하게 VR과 AR 시스템을 사용하지만 예산이 적다. “어플리케이션의 혼합은 우리가 적은 비용이지만 높은 성능의 시스템을 개발해야 함을 의미한다. 본 테스트는 성공적이었고, 시스템은 잘 운용되었다”고 Santos가 말하였다.

인상적인 성과물과 몇몇 결과물은 두 가지 후속 프로젝트인 Maximus와 Cinespace에서 계속 될 것이다. 본 프로젝트로 개발된 많은 컴포넌트들은 이미 상용화 되고 있다. “플랫폼은 하나의 제품으로 상용화될 것 같지는 않다. 하지만 대부분의 컴포넌트들이 직접적인 상용화의 잠재성을 가질 것이며 대부분의 컴포넌트가 현재 사용 가능한 것”이라며 Santos가 부연하였다. 렌더링 소프트웨어, 비디오 스트리밍 솔루션, HMD 모두는 기존 문제에 직접적인 솔루션을 타일 스크린 보정과 협업 도구로 제공한다.

모든 컴포넌트의 결합된 작용은 결국 VR이 실제 세계를 준비한다는 것을 의미할 것이다.