3D 데이타의 대상물은 2차원 모니터에 디스플레이되므로 실제형상 구현

즉, 실제환경과 유사하게 만들어진 컴퓨터 모델속에 들어가 시각, 청각, 촉각 같은 감각들을 이용하여 그속에서 정의된 세계를 경험하고 대화식으로 정보를 주고 받는 것이 가상현실이다. 현실세계에서 어떤 물체와 상호작용을 할 때 인간은 움직임에 대한 저항감, 직감, 무게 그리고 압축성 등을 체험하게 된다. 사실 가상현실세계에서 FEEDBACK SYSTEM없이 위에 열거한 특성들을 느낄 수 없다. 따라서 가상현실의 세계에서는 ‘보여주는것’과 ‘감지하는것’이 무척이나 중요한 의미로 작용한다. 그중 가상현실 환경에서 의미있는 감각으로 작용하는것을 분류해보면

사 용 자 의 행 동
감 지 장 치

머리운동 HEAD TRACKER
몸 / 팔다리 운동 TRACKER
손가락 움직임 GLOVE, JOYSTICK
눈동자의 움직임 EYE TRACKER
목 소 리 음성인식 시스템
압 력 압력감지기

위와 같은데 이중 흥미로운것은 눈동자의 움직임 감지이다. 실제 이러한 시스템은 개발중이고 상당 부분 개발된것도 있다. 눈동자의 움직임을 감지하여 마치 마우스처럼 동작하는 것인데 척수장애인에게 이러한 시스템은 상당히 유용할것이다. 클릭은 눈을 깜빡이는 것으로 충분하다.

현재 다양한 FEEDBACK SYSTEM들에 대한 연구가 진행중이며 앞으로의 발전은 시각, 청각, 촉각등에 주안점을 두고 있으며 후각과 미각분야도 언젠가는 가상현실 세계에서 느끼게 될 것이다. (현재 가장 미약한 부분은 촉각이다. 이 부분은 로봇기술이 발전된 일본에서 많은 연구들이 이루어 지고 있는데 예를 들면 2D TEXTURE의 BUMP MAP과 같은것을 움직일때 그 두께정도(실제로는 3D 데이터)를 트랙볼과 같은 기구를 통해 전달하는것이 그것이다. )

이 시스템들은 80년대 LCD기술의 발전과 제품들에 대한 가격인하 또한 VPL과 같은 유명한 가상현실이라는 개념의 등장과 미디어들에 대한 관심으로 상당한 기반을 잡아 90년대 가상현실이라는 분야로 확고히 자리잡았다. 그러나 여기에는 아직 몇가지 문젯점이 있다. 즉, 많은이들이 말하는 가상현실에 관련된 오늘날의 문젯점은 서들렌드의 문젯점과 동일하다고 이구 동성으로 말하고 있다. Sutherland’s Problem = Today’s Problems. HMD, HEAD TRACKING 그리고 HAND TRACKING 아직도 이 불편한 개념을 그대로 우리는 차용하고 있는 셈이다. 서덜렌드 박사는 심정이 어떨런지….
오늘날의 가상현실은 인공지능, 시뮬레이션 그리고 컴퓨터 그래픽스 등 여러 학문종합체로 볼 수 있으며 그중 컴퓨터 그래픽스와 관련된 연구가 아주 활발히 진행중이며 이 페이지에서 주로 논의할 내용들도 이와 관련된 내용들일것이다.
한편 스티브 옥스타칼리스와 데이비드 블레트너가 그들의저서<실리콘 환상>에서 정의한 바에 따르면, 가상현실은 “사람이 그 속에 빠져 들어갈 수 있는,컴퓨터가 만들어낸 상호 작용적인 3차원 환경”이다.
거울 앞에 서서 그 안을 들여다보면, 거울 속에 당신의 모습이 나타나 있는 것을 볼 수 있다. 물론 거울 속에는 아무 것도 없다. 거울 속에 비치는 이상을 물리 학자들은 허상(virtual image)이라고 부른다.
여기서 “virtual”은 “실제가 아닌”또는 “가상의”라는 뜻으로 쓰인다. 그리고 오늘날 과학자들은 거울보다 훨씬 더 뛰어난 가상 세계를 만들어 내는 데까지 이르렀다. 그들은 성능이 뛰어난 컴퓨터를 이용하여, 전체 세계가 실제로 존재하는 것처럼 보이게 하는 현실을 만들어 내고 있다.
가상현실은 아직 까지지는 영화나 공상과학 만화에 나오는 현실과 전혀 차이가 없는 그런 환상의 공간은 아니다. 지금의 기술력으로는 실제 세계에서 경험하는 복잡하고도 풍부한 질감과 촉감에 미치지는 못하지만,immersion(빠져들어감,몰입)과 interaction(상호 작용) 의 마술을 보여 줄 만한 단계에는 이르렀다.

V.R의 장점은 무엇인가
1. 시간단축
COMPUTER ANIMATION(2D,3D)은 부드러운 연속 동작을 구현하기 위해서 1초에 30/24 FRAME을 작업하여야 하며 각 FRAME마다 렌더링이라는 작업을 하기 때문에 결과물을 얻기 위해서는 상당힌 시간이 요구된다. C.G라는 작업자체가 POST-PRODUCTION적인 성격이 강하기 때문에 실제 C.G영상 제작에 들어간는 시간과 맞먹는 무의미한 RENDERING시간이 소요된다. 여기에는 특수한 EFFECT나 PlugIn(IPAS와같은)들이 포함될경우 그 시간이 예측이 불가능할 정도로 늘어난다. 내가본 어떤 C.G영상의 경우 단순 렌더링 시간만 따져서 INDIGO2 1대 INDY1대 PC8대에서 렌더링을 하는데 걸린 시간이 꼬박 20일이라는 믿기지 못할 결과들을 본적이 있다. 물론 이것은 그 표본에 불과할지도 모른다.

한가지 예를 들어 보면, 뽀뽀뽀에서 어떤 케릭터(만화 or 김국진?)가 나와서 이런 저런 이야기를 하는데 이것은 일정한 콘티나 대사 그리고 동작이 결정이 되어 있다. 그러나 대충 어떤식으로 하겠다는 콘티나 대사정도만 결정하고 그 케릭터가 마음대로 움직일수 있다고 가정해본다면 얼마나 재미있는일이 벌어질까.? 이것은 MAIN의 3D GRAPHICS부분에서 자세히 다룰것이며 이와 관련되어 관심있는분은 즉시 CALL!!!!!!!!!!

이에 반해 VR에서는 실시간(REALTIME)렌더링이 가능하므로 시연자가 원하는 어떠한 위치 어떠한 장면이라도 즉각적으로 생산해낼수 있다는 장점이 있다. 이것은 위에서 언급한 Evans & Sutherland사의 두 주역이 해낸 결과물이며 Silicon Graphics사에 의해 더욱 발전된 기능이다. 요즈음에는 SGI사의 OpenGL시스템(C 라이브러리)의 발달로 기존 REALTIME RENDERING이 갖는 그래픽 효과의 취약성이 점점 없어지고 있는 추세이다. 특히나 최근에 나온 IRIS GL의 경우 3D DATA의 MATRIAL FORMAT도 입력이 가능하여 더욱 CG영상과 근접해 가고 있는 추세이다.

REALTIME RENDERING을 대변할수 있는 용어는 WALKTHROUGH라는 것이 있다. 이것은 사용자가 원하는 위치/원하는 장소로 마음대로 움직여 다니며 영상을 감상할수 있다는 말이다.

VR의 이러한 특징은 산업현장에서 RAPID PROTYPING을 구현할수 있는 기반기술이 될수 있는데 어떤 특정의 제품 디자인에 있어서도 설계따로 그래픽 따로 시제품 따로 한다는것은 빠른 제품 생산에 많은 걸림돌이 된다. 즉, 설계와 시제품이 동시에 나오는데 그것을 즉각 테스트 해볼수가 있으며 건축현장에서도 이러한 기술로 인하여 Concurrent Engineering이 가능하게 되었다.

2. 현실감 (사실감)
사람이 현실에서 두눈을 갖고 사물을 보듯이,즉 입체의 영상을 전달함과 동시에 물체의 특성을 대화식으로 바로바로 변경하거나 물체를 잡아서 공간상의 다른 위치로 움직일 수 있고 입체음향을 공간상의 위치에 따라서 구현 할 수 있으므로 현실에서 느끼는것 같은 사실감을 한층 더 줄 수 있다. 즉, 여기에서는 사용자에게 내가 이 환경에 들어 왔있다는 듯한 착각을 주는 몰입감이 중요한데 위와 같은 방식들로 사용자에게 가짜를 진짜와 같은 착각을 주게끔 하는것이다.

예를 들어 보면 가상의 방안이라는 가상의 공간이 3D로 제작이 되어 있다고 가정했을때 사용자는 책상앞에 있는 3파장 인버터 스텐드(아. 갖고 싶다!)가 입체로 보여 어떤 깊이감(DEPTH)을 갖고 있으며 문위쪽 천정에서는 쥐가 돌아다니는 소리가 들리며 뒤쪽 문에서 어머니가 문을 두드리면서 나를 불렀을때 뒤를 돌아 다 보면 문을 열고 들어 오는 어머님이 보이신다.? 이와 같은 상황을 연출할수 있다는 것이다.

그 반대의 경우를 들어 보자, 스텐드는 DEPTH를 갖지 못해 어느정도 위치에 있는지 감으로만 느낄수가 있으며 쥐가 돌아 다니는 소리는 들리는데 나의 뒤쪽위에서 소리가 들리지 않고 뒤를 돌아다 보면 가상의 방안이 아닌 진짜 내방이 보인다.? 이와 같은 차이점을 들수가 있다.

위의 그림에서 볼수 있듯이 그림1에 표시하고 있는것은 컴퓨터상에 우주라는것을 표현해보았다. 그림2도 마찬가지이다. 하지만 그림1에서는 우주가 단지 내방에 있는 컴퓨터에서 표현되고 있을뿐이지 내가 컴퓨터로 우주를 감상하고 있다가도 문여는 소리에 뒤를 돌아다 보면 동생이 용돈달라고 짜증스러운 얼굴로 처다보고 있는 모습이 보일것이다. 하지만 그림2 의 경우는 다르다, 뒤에서 무슨소리가 나서 뒤를 쳐다보면 단지 우주의 내가보는 뒷부분이 보이는것이다. 즉, 다른 은하계가 보이는것으로 내방 자체가 우주가 되어 버리는것이다.

3. 설계의 정확성
3D CAD를 사용하는 설계자라 하더라도 3D 데이타의 대상물은 2차원 모니터에 디스플레이되므로 실제형상 구현을 미비점 없이 작업하기는 어렵다. 작업한 3차원 데이타를 입체의 가상 공간으로 만들어 설계자가 직접 그 공간상에 들어가 REALTIME WALK-THROUGH하면서 잘못된 점을 바로바로 수정하여 정확한 설계를 할 수 있다. 현재 미국을 비롯한 많은 업체들(대부분이 자동차및 항공사)이 STEREO CAD시스템을 도입 운영중이다. 국내에서도 몇몇 디자인실을 중심으로 입체CAD시스템을 도입 운영중이다.
예를 들어, NASA는 에임스 연구 센터에서 가상현실을 이용하여 화성 탐사선을 통해 얻은 자료를 바탕으로 화성의 표면을 재생해 내고 있다.한편 도시 설계자들은 폭동이 휩쓸고 간 남부 로스앤젤레스의 80*80블록의 가상모형을 만들어, 재개발을 설계하는데 참고로 하고 있다. 가상 모형 속을 걸어다니거나 그 위를 날라다니면서, 그들은 설계에서 간과 되거나 잘못된 부분을 찾아 정정한다. 이와 같은 이유로 건축가들과 자동차 회사는 똑같은 방법으로 VR을 이용하여, 새로운 집이나 자동차 디자인의 가상 모형을 만들고 있다.

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