위키원
VR기기
VR 기기(Virtual Reality Equipment)는 가상현실(VR)을 감상하거나 조작 및 상호작용을 하기 위해서 개발된 기기들을 말한다. 기기들은 주로 헤드 마운티드 디스플레이(HDM, Head Mounted Display)형 헤드셋과 손으로 잡는 컨트롤러, 일부 기기는 경로를 추적하기 위해 풀 트래킹을 위해 사용하는 베이스 스테이션(Bass Station) 등으로 구성되어 있다.
목차
개요
가상현실(VR)은 말 그대로 가상 즉, "컴퓨터에 있는 현실"이기 때문에 사람이 직접 고개를 돌려서 보고, 손으로 직접 만지고 느낄 수가 없다. 이를 보완하기 위해서 컴퓨터 장치(키보드, 마우스 등)가 아닌 기기로 직접 가상현실의 3차원의 공간성, 실시간의 상호 작용성, 몰입을 느끼는 것이다. 기기를 사용해서 가상현실에 들어가게 된다면 우리가 현실에서 무언갈 보기 위해 고개를 움직이고 무언갈 직접 들어 사용하기 위해 손을 움직이는 것을 할 수가 있다.
현재에 개발된 오큘러스나 HTC 등 여러 기기가 있지만 아직은 대개의 기기는 시각이나 움직임만 표현할 수 있다. 감각을 느끼게 하거나 후각을 이용해 상황에 맞는 냄새를 맡게 하는 기능은 아직 잘 개발되어 있지가 않다. 하지만 4차 산업 혁명으로 인해 여러 기업에서도 VR을 이용한 프로그램들에 많은 관심을 쏟아 붓게 되면서 여러 개발자가 가상현실을 더욱더 연결성 있고, 현실처럼 자연스럽게 몰입시키기 위해 많은 기기를 개발하는 중이다.
게다가 이번에 코로나 19로 인하여 외부 활동을 자제하기 때문에 여행을 하는 것이 어려웠다. 그러나 이 기회로 제주관광공사는 제주 관광 공식 포털인 비짓제주에 VR(가상현실) 콘텐츠 특집 페이지를 오픈하여 많은 주목을 받았다. 그동안 VR 콘텐츠는 기기 보급 저조, 콘텐츠 부족 등 높은 진입장벽으로 인해 대중화에 성공하지 못했다는 평가를 받아왔었지만, 코로나19 장기화에 따른 시공간의 제약을 극복할 수 있는 홍보 콘텐츠로 주목받고 있다. [1]
역사
과거에 VR 기기가 처음 나왔을 때는 대중들의 기대가 컸지만, PC에만 사용할 수 있게 되어서 어디도 가지 못하는 신세였었다. 게다가 VR을 비싸고 좋은 것을 사두어도 컴퓨터가 좋아야 하므로 돈을 많이 투자했어야 했다. 당시에는 오큘러스 리프트와 HTC 바이브가 있었고 두 제품 다 기둥을 세워 가상의 울타리를 만들고 동작을 트래킹하는 방식을 썼었다. 하지만 이것도 또한 방의 공간이 넓어야 했었기 때문에 초창기의 VR 기기는 돈이 많아야 살 수 있다는 인식이 심어져 있었다.
VR의 대중화를 이끈 제품들은 오큘러스나 HTC에서 나온게 아니였다. 바로 스마트폰을 넣어서 쓰는 중국산 HMD 폭풍마경으로 아무 스마트폰에 넣어도 되고 다른 하드웨어가 필요 없었다. 스마트폰의 화면이 생생한 전경을 보여주는 역할을 하고, 스마트폰에는 가속도 센서 등 VR에 필요한 중요 센서가 미리 있었기 때문이었다. 이 제품은 저렴했고 접근성이 뛰어났었지만 스마트폰 화면으로 가상현실을 보기 때문에 해상도가 좋지 않았다. 당시의 좋은 스마트폰은 화면 재생률이 60Hz였기 때문에 뛰어나지도 않았다. 비슷한 스마트폰 VR 기기인 윈도우 MR 기기들도 대중화 가능성이 높은 제품이였었지만, 가격이 조금 높았고 윈도우 안에서 VR 생태계가 충분히 만들어지지 않았다. 새로운 폼팩터 기기는 생태계가 없으면 전시품이 되어버린다. 그 외 스마트폰 전용 VR은 삼성전자의 기어 VR이 인기가 높았었다. 기어 VR이 애초에 오큘러스에서 설계되었으므로 오큘러스의 생태계를 쓸 수 있었고 스마트폰이 아닌 자체 프로세서를 탑재했기 때문이었다. 하지만 이 제품의 프로세싱 능력은 그렇게 뛰어나진 않았다. 그럼에도 불구하고 저렴한 가격에 VR 기기를 구입해 영화나 유튜브를 볼 수 있다는 점에서 주목받았다. 그러다가 오큘러스 GO가 나왔다. 오큘러스 최초의 스탠드얼론 제품으로 퀄컴 스냅드래곤 821을 사용했으니 스마트폰과 비슷한 하드웨어를 갖춘 제품이 되었다. 가격도 저렴했지만 부족한 점은 단가를 낮추기 위해 화면을 LCD를 사용했고 컨트롤러도 단 하나밖에 없었다. 2년 뒤에는 오큘러스 퀘스트가 출시되었다. 이 제품은 좀 더 큰 자유도를 제공하고 트래킹 센서도 필요가 없었다. 게다가 LCD보다 좋은 OLED를 사용했고 재생률도 뛰어났다. 가장 놀라운 것은 가상의 울타리를 카메라로 만든다는 것이었는데, 일반적인 카메라로도 가상의 울타리를 넘었는지 안 넘었는지에 대해 파악할 수 있게 되어 과거의 VR기기처럼 기둥을 세우지 않아도 되었다. 그래서 사용자가 밖을 넘어가게 되어 다칠 우려도 없어졌다.
오큘러스 퀘스트 2는 최초로 게임용 VR 대중화를 이끌 가능성이 높은 제품이었다. 기능 중 핸드 트래킹은 기본이였고, 가격도 충격적으로 낮았기 때문이었다. 제품은 스냅드래곤 XR2로 구동되었으며 퀼컴의 AR, VR용 프로세서로 옛날 VR기기의 두배 정도의 성능을 지원했다. 디스플레이 또한 픽셀 수가 50% 증가하고 재생률도 120Hz까지 지원하게 되었다. 재생률의 증가는 가상현실을 보다 더 부드럽게 만들었기 때문에 직접 하게 되면 그냥 컴퓨터의 모니터를 보는 느낌이어서 이동형 PC를 하는 듯한 느낌이었다 한다. 매우 뛰어난 점은 가격으로, 전작보다 10만원 이상 저렴했다고 한다. 물론 단점 또한 존재했는데, 기기의 무게가 무려 500g이나 되어 무겁고 불편했다고 한다. 그리고 다른 과거의 VR기기와 마찬가지로 착용했을 때의 모습이 아름답지가 않았었다. 그리고 개인마다 다르겠지만 기기의 헤드를 장시간 착용하고 있으면 얼굴의 광대뼈가 아프다고 한다.[2]
기술
연산 기기
그래픽
주로 해상도, 모델링, 렌더링 3가지 요소로 판단하지만 성능을 판가름하는 요소는 매우 다양하다.
해상도
출력되는 이미지의 선명도의 정도를 나타내주며, 화면을 구성하는 기본 단위인 픽셀로 얼마나 선명한지 판단할 수 있다. 해상도가 높을 수록 가상현실의 출력물이 선명해지지만, 좀 더 많은 연산능력 또한 많이 요구되게 된다. 현재 현존하는 리얼 타임 렌더링 기술로는 PC나 콘솔 등 가정용의 기기로 높은 해상력의 결과물을 안정적으로 출력하는 것은 힘들다.
사람의 눈은 한 쪽마다 기본적으로 약 최대 1억 2000만화소 가량의 해상력을 지니데 되는데, 이것은 4k UHD 해상도의 약 14.5배, Full HD 해상도의 약 58배에 해당하는 해상력을 가진다. 하지만 현재 VR기기들은 대개 1280x1440x2, 1080x1200x2, 960x1080x2 해상도의 VR기기로 사람의 눈으로는 모기장 현상이 보인다. 이때 모기장 현상이란, 화면에 보이는 모기장처럼 생긴 점과 선들이 모기장처럼 생겨서 나온 현상을 말한다. [3] 고로, VR기기의 화면이 10956x10956x2 해상도여야 Full HD에 익숙한 사용자의 눈높이에 가깝게 맞출 수 있다고 예상된다.
모델링
모델링은 VR기기 사용자가 3차원을 느끼게 해줄 수 있는 역할로 모델링에 들어가는 폴리곤의 숫자가 늘어날수록 세밀한 표현이 가능해지지만, 연산능력 또한 많이 요구하게 된다. 게임 콘솔을 기준으로 게임 속의 캐릭터마다 5세대기는 150 ~ 300 정도의 폴리곤, 6세대기는 1000 ~ 3000 폴리곤, 7세대기는 1만 ~ 2만 폴리곤이 할당되었으며 현재인 8세대기는 무려 8 ~ 20만개 가량의 폴리곤을 캐릭터 모델링에 넣고 있다고 한다. 영화 속의 풀 CG 캐릭터들은 2K 해상도를 기준으로 100 ~ 200 만개 정도의 폴리곤을 사용한다고 한다. 단순히 수치를 계산하면 미래의 9세대기에는 영화의 CG와 동일한 퀄리티를 낼 수 있는 폴리곤을 사용하게 된다는 뜻이다.
하지만 폴리곤의 숫자가 반드시 캐릭터나 오브젝트의 세밀함과 비례되지는 않는다. 영화 등의 프리렌더링 CG에 많은 폴리곤이 사용되는 이유도 세밀함의 문제보다 모델링을 보다 쉽고 간편하게 하기 위해서 렌더링의 기능을 고려하지 않고 3D 모델을 제작하기 때문이다. 그리고 미래의 리얼타임 3D 렌더링 기술이 반드시 폴리곤 기반의 모델링으로 이루어진다고 딱 잘라 말할 수가 없으며, 복셀 엔진을 사용하는 경우를 고려해야 할 수도 있다. 여기서 복셀은 Volume과 Pixel의 합성어로, '부피를 가진 픽셀'이라는 뜻이다. 즉, 2D에서의 픽셀을 3차원의 형태(3D)로 구현한 것을 의미한다. [4]
렌더링
가상현실은 기본적으로 사용자와 다른 사용자 간의 상호작용을 기본적인 요소로 넣으며, 카메라 등을 이용하여 비 렌더링 영상 기술이나, 오랜 연산 시간을 필요하게 되는 프리 렌더링 기술은 고려할 수가 없게 된다. 따라서 가상현실의 3D 공간의 구현은 리얼 타임 렌더링 기술에게 의존하게 되어버린다. 이를 해결하기 위해서는 셰이딩과 맵핑 관련 기술의 발전이 필수적이다.
음향
모든 매체가 똑같지만, 음향은 매우 필수적인 요소이다. 바이노럴 효과가 거의 모든 VR기기에 사용되는 기술로, 이 효과는 음원의 위상차로 인해 사용자가 마치 실제 소리를 듣고 있는 것 같은 착시 효과를 일으킨다. 좌우음향 효과처럼 좌, 우의 음향의 높낮이가 달라지는 것과 달리 이 기술은 아래와 위의 음향까지 높낮이가 달라진다. 이 기술은 사람의 머리를 본 딴 모형의 외이구 부분에 마이크를 심어 놓고 특정한 방향에서 음향을 내 녹음을 하여 효과를 준다.
입력 기기
가상현실을 위한 입력 기기는 일반적으로 키보드, 마우스와 같은 입력 도구와는 다르게 사용자의 신체나 움직임을 직접 인식할 수 있게 해주는 기기들이 사용된다.
모션 캡쳐
다음 기기들은 3D 모션 기법 중 하나인 모션 캡쳐 기술을 그대로 적용하여 나온 입력 기기들이다.
○ 모션 캡쳐 리모콘
매우 기초적인 형태인 VR 입력 기기라고 부른다. 차이로스코프가 내장되어 있거나, 적외선 발광기 또는 적외선 센서를 이용해서 움직임 인식이 가능한 리모콘을 들고 이리저리 움직이거나 흔들면, 리모콘의 움직임을 따라가 사용자의 움직임을 인식하는 형태의 기기이다. 가격은 매우 싸며 기술적으로는 만들기 쉽지만, 인식 가능한 동작이나 움직임의 한계나 편의성 같은 문제로 사실상 사라져가는 추세라고 한다.
이 기술이 사용된 기기들: Wii 리모컨, PS Move
○ 모션 캡쳐 카메라
2009년도에 마이크로소프트가 선보인 키넥트를 통해 대세로 떠오르게 된 가상현실 입력기기이다. 원래의 모션 캡쳐 카메라는 마커라고 불리는 공 모양의 센서를 전신에 덕지덕지 붙여야만 모션 인식이 가능했었지만, 기술의 발전으로 인하여 마커가 없어도 모션인식이 가능하게 되는 기기들이 개발되기 시작하였다. 키넥트를 필두로 해서 가정용으로도 충분히 시장성이 있다는 것을 입증해 보이게 되었다. 현재에는 가장 대중적이고 일반적인 가상현실 입력 기기라고 할 수 있다. 본디 센서가 없어도 동작을 인식할 수 있는 모션 캡쳐 카메라는 가정용이나 전문용이나 과거에도 계속 존재했었지만, 키넥트가 나타나기 이전까지는 가격이나 성능 면에서 보잘 것없는 수준이었다. 키넥트가 등장한 이후에는 표정이나 세부적인 움직임을 제외하고는 신체에만 국한하면 사실상으로 아주 완벽한 인식 능력을 보여주었다. 하지만, 카메라에 보이는 범위 안에서만 인식이 가능하기 때문에 달리기 같은 빠른 움직임이나, 오래 걷기 같은 넒은 활동 범위가 있는 큰 행동은 인식이 잘 되지 않는다는 단점이 있다.
이 기술이 사용된 기기들: 키넥트, 프로젝트 비욘드, 플레이스테이션 카메라, 립모션, rink, Myo, PrioVR, Dexmo, HTC VIVE, 플레이스테이션 VR
전방위 트레드밀
360도 전방위로 움직일 수 있게 해주는 트레드밀을 이용해서 비좁은 공간에서도 사용자가 걷거나 뛰는 움직임을 VR기기에 입력할 수 있도록 하는 장치를 뜻한다. 일부 제품들은 걷기와 뛰기 뿐만 아니라 무려 점프하는 동작까지 입력해 준다. 거의 대부분의 제품들은 발판과 허리 지지대가 포함되는데, 이는 사용자의 몸통을 고정하여 발판 위에서만 발을 움직이게 만들기 위함이다.
위의 모션 캡쳐 기기는 모션 캡쳐 카메라가 인식할 수 있는 범위에서만 사용이 가능하여 평면적인 움직임을 재현하는 데에 제약이 심하지만, 전방위 트레드밀은 제약에 대하여 해결책이 될 수가 있다. 신체의 움직임은 모션 캡쳐 카메라가 인식하고 신테의 좌표적 이동에는 전방위 트레드밀을 사용하여 수집한 좌표 값의 변화를 대응시키는 등의 방법들을 이용하면 모션 캡쳐 카메라와 전방위 트레드밀을 동시에 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 한층 더 나아가 사실적인 움직임의 재현이 가능해진다.
몇몇의 트레드밀은 전용 신발이 필요하다. 어떤 제품은 필요가 없지만 몇몇의 제품은 전용 신발에 바퀴를 달게 하여 바퀴의 움직임을 통하여 이동을 구현시키기 때문이다. 또 다른 제품들은 신발 위에 추가적으로 착용해야 하는 기기가 있기도 하다. 어떤 제품들은 발판 자체가 회전해서 움직임을 구현시킨다.
이 기술이 사용된 기기들: 버툭스 옴니, 사이버리스 버추얼라이저, 캣 워크, 스트라이더 VR, 인피나덱
뇌-컴퓨터 인터페이스
뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain–Computer Interface) 기술은 뇌와 기계를 직접 연결하여 컴퓨터나 기계를 직접 조작하는 인터페이스 시스템을 일컫는다. 우리 머릿속은 매일 수십에서 수백 가지의 생각을 하게 되는데, 그것을 표현하기 위해서 우리는 노트에 글을 쓰거나 컴퓨터를 활용해 작성한다. 하지만 이 표현 방식들을 하기 어려워하는 사람들도 존재한다. 그저 사람의 생각으로 글을 입력하거나 버튼을 클릭하는 기술이 존재하면 어떤지 상상하는 사람들도 많을 것이다. 이런 상상은 옛날부터 논의되어 왔고 연구돼 왔다. BCI 기술을 현실화하는 것은 인간의 물리적 한계를 뛰어넘을 수 있는 기술로 주목 받아 1970년대부터 시작되었다. [5]
BCI의 기본 개념은 이렇다. 우리가 특정 언어나 생각을 떠올릴 때에는 뇌세포의 전기적인 신경 신호가 만들어지게 되는데 그 신경 신호의 패턴을 알 수만 있다면 이를 다시 컴퓨터 언어로 신호화시켜 입출력 기계장치에 명령을 내릴 수 있다. 이를 이용하면 신체 장애인도 무리 없이 의사소통을 할 수 있게 될 것이다. 이를 가상현실에 적용시키게 된다면 다른 사람의 감각과 감정을 그대로 느낄 수 있을지도 모른다.
또한 BCI는 뇌의 신호를 받아들이는 방법에 따라 침습형과 비침습형 두 가지로 나뉘어진다. 침습형은 이름 그대로 마이크로칩을 두피에 넣어 뇌파나 뇌세포의 신호를 측정하는 것이다. 비침습형은 뇌파를 측정하는 헬멧이나 헤드셋 같은 머리에 착용 가능한 장비를 쓰는 것이다.
이 기술은
종류
오큘러스 리프트
오큘러스 리프트(Oculus Rift) 또는 리프트(Rift)는 오큘러스사에서 개발한 VR 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 기기이다. 이 기기는 높은 해상도와 넓은 시야를 가질 수 있게 해준다. 머리를 회전하게 되면 위치를 추적하게 되며 해당하는 방향의 모습이 화면에 나오게 한다. USB 고정 적외선 센서로 위치 추적을 하며 앉아 있거나 움직이면서 사용이 가능하다.
각주
- ↑ 변지철 기자, 〈"집에서 제주 여행 체험을" 비짓제주 VR 콘텐츠 오픈〉, 《연합 뉴스》, 2021-07-05
- ↑ 이종철 기자,〈현시점 가장 완벽한 VR, 오큘러스 퀘스트 2〉, 《바이라인 네트워크》, 2021-04-02
- ↑ VR 인사이드 유저, 〈브알못도 쉽게 알 수 있는 VR 기본상식!〉, 《네이버 포스트》, 2017-02-16
- ↑ 그린컴퓨터아트 학원 유저, 〈그래픽을 풍요롭게 만들어주는, 복셀(Voxel)〉, 《네이버 포스트》, 2021-04-06
- ↑ 이병호 과학칼럼니스트, 〈생각만으로 컴퓨터를 조작할 수 있다면?〉, 《더 사이언스 타임》, 2021-06-22
