유비쿼터스 미래 예측

유비쿼터스 미래 예측 증강현실 인터페이스, 가상 정보 공간의 새로운 대화창
증강현실 인터페이스, 가상 정보 공간의 새로운 대화창
정기욱  2007/05/20
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증강현실 인터페이스, 가상 정보 공간의 새로운 대화창

글. 정기욱 [외교통상부 한국국제협력단]    
kiwookjeoung@gmail.com


시나리오
조쉬는 개인사정으로 인해 기말고사 시험 내용에 반영될 현장학습에 참여하지 못하게 되었다. 때문에 그는 증강 현실이라는 기술을 사용하여, 가상 현장 학습에 참여하게 되면서, 가이드를 해주는 조교의 음성과 눈 앞에 보여지는 각 종 식물의 특성을 학습하게 되었다. 가상 현장학습을 마친 후에 자신이 소지한 PDA를 가지고 식물원에 방문하여 현장학습에서의 유사한 식물들 앞에 다가갈 때면 GPS를 신호를 통해 자신의 위치와 식물의 위치를 매칭시켜 식물의 성장 과정에 대한 동영상 등 여러 부가 정보를 제공하였다. GPS 기준점(Coordinate)을 기록하여, 집에 돌아와 증강현실 인터페이스에 연결하여, 다시 한번 정보를 현실감 있게 확인하고 다음 날 있을 중간 고사를 위해 취침을 하였다.

현재 전반적인 산업분야는 정보의 방대함과 기술발전 속도에 잇따라 큰 구조적인 변화의 필요성이 요구되어졌고, 사람이 정보통신 단말과 소통하는 방법 또한 바뀌고 있다. 방대한 정보에서도 가장 유용한 정보를 얻기 위해서는 컴퓨터와 사람의 유일한 대화 수단인 인터페이스를 활용하여 쉽게 조작할 수 있어야 한다. 이러한 기본적인 원리에 대응하기 위해 증강현실과 같은 기술이 고려되었으며, 현재 여러 산업분야에 걸쳐 적용 방법이 모색되고 있는 시점이다. 현재까지 인터페이스는 사람이 정보단말기와 일하는 방식(Method) 및 유형(Pattern)을 고려하여 개발되었다.인간의 기본적인 행동 패턴과 의사소통방법을 고려하여 개발되었기 때문에 사용자의 업무 능률의 효율성을 높일 수 있을 것으로 예상된다. 유비쿼터스의 속성 중 하나이기도 한 가상과 현실의 통합화 현상은 증강현실(Augmented Reality)을 통해 구체화 될 수 있다. 증강현실 기술의 부분적 개념은 웨어러블 컴퓨팅에서 개발되었지만 적용되던 머리에 착용하던 고글 디스플레이(Head Mounted Display)가 타 기술과 통합되면서 그 영역을 넓혀 가고 있다.


증강현실 인터페이스와 웨어러블 컴퓨팅
증강현실(Augmented Reality)기술은 인간-컴퓨터 미래 인터페이스로서 현실에 가상 정보를 투영하여 사용자가 좀 더 용이하게 컴퓨팅을 사용할 수 있도록 한다. 증강현실의 용어 풀이에 있어 쉽게는 투사되는 디스플레이(See Through Display)라고도 불린다. 증강현실의 상용화 시점은 웨어러블 컴퓨팅의 머리에 착용되는 고글형 디스플레이(Head Mounted Display)에 적용되면서, 파일럿에게 항공노선, F1 선수들에게 상대편의 순위 및 속도 정보를 표현해주기도 한다. 즉 사용자가 작업하는 동시에 한눈에 가상정보를 쉽게 보기 위해 표현하는 인터페이스이다. 하지만, 증강현실은 헤드마운티드 디스플레이와 달리 인터페이스를 작동 시킬 수 있다는 장점이 있다. 가상공간과 상호작용하기 위한 현실 기술로서 현실 공간을 가장 정보가 대체하지 않지만, 말 그대로 "Augmented" 즉 증가한다는 뜻으로 현실에 부가 가상정보를 뿌려주기 때문에 보다 더 많은 정보가 표현된 현실로 표현된다. 이러한 기술은 고전 문화제 복원을 위해 유용하게 사용되기도 한다.  이러한 증강현실 기술의 완성도를 예측할 때에 10년 후에나 상용화 된다는 기술로 바라보고 있지만, 현재 차세대 제품을 생산하는 업체, 방송 부문에서는 이미 시범적으로 사용되고 있다.

* 증강현실
실세계 또는 그 이미지에 가상의 물체를 3차원으로 겹쳐 보여주는 방식의 인터페이스.

* 인공현실(Artificial Reality)기술
가상현실과 증강현실 기술의 공통분모는 인간 감각 경험을 확장하는 기술임.


가상현실과 증강현실의 차이점
가상현실은 현실에서 존재하지 않는 정보를 디스플레이/및 가상 렌더링 장비를 통해 사용자로 하여금 볼 수 있게 한다. 그리고 이미 제작된2차원/3차원 기반 가상 환경을 투사하므로 사용자가 현실감각을 느낄 수는 있지만 현실과 다른 공간 안에 몰입하게 된다. 반면에 증강현실은 가상현실과는 달리 사용자가 현재 보고 있는 환경에 가상 정보를 부가해준다는 형태이다. 즉 가상현실이 현실과 접목되면서 변형된 형태 중 하나이다. 때문에 사용자가 실제 환경을 볼 수 있으므로 가상의 정보 객체(예: 기후정보, 버스노선 초과 시간)가 현실에 있는 간판에 표시되기도 한다. 쉽게 정리하자면, 디스플레이를 통해 모든 정보를 보여준다면, 이는 가상현실이며, 음식점 간판에 외부 투영장치를 통해 현재 착석 가능한 자리 정보를 제공한다면 이는 증강현실이라 말 할 수 있겠다.  방송국에서 사용하고 있는 증강현실의 예를 보게 되면, 스포츠 방송 때 팀 진형에 대한 정보를 쉽게 한눈에 바라 볼 수 있다. 국내의 방송국에서 가상스튜디오를 통해 비용을 최소화 하고 가상화된 세팅을 보여주기도 한다.

* 가상현실 기술: 원근에 대한 현실감을 구현하는 입체감으로 사람의 시각/시야와 동일한 형태를 유지하면서 사운드/촉감을 통해 가상적으로 구현된 그래픽 환경에 스며들게 한다. 이때 사용되는 장비는 헤드 마운티드 디스플레이(Head-Mounted Display)다. 하지만 증강현실에서 사용되는 용도와는 달리 현실을 바라 볼 수 있도록 개방되어 있지 않고 막혀 있다. 보통 가상공간에 정신세계가 빠져드는 현상을, Immersion(가상에 빠져드는 자아) 또는 Presence(가상에 존재하는 자아) 라고 표현한다.

* 증강현실 기술: 현실에 대한 감각과 더불어 정보를 사용하기 위한 인터페이스로서 가상현실 기술 보다는 진보된 형태의 기술이라 칭한다. 즉 현실에 존재하는 네트워크, 센서 들을 활용하여, 가상 정보를 현실로 끌어내게 된다. 이의 대표적인 프로젝트는 IBM 연구소의Everywhere Display 프로젝팅 기술이다. 증강현실 프로젝터라고 알려졌지만, "어디에나 존재하는 디스플레이(ED-Projector)"가 정확한 명칭이다. 증강현실의 철학을 담은 기술로 알려져 있다.

증강현실에 대해 알아야 할 7 가지 사항

1. 현실에서의 객체를 활용하여 인터페이스가 구현된다.
2.의료산업에서 환자의 수술을 위해 가상으로 수술부위를 표시하는 기능으로 사용되는 등, 교육자들이 학생들의 이해력을 높이기 위한 시청각 자료로 활용. 예>현장학습, 견학 (MIT공대의 Environmental Detectives와 같은 학습 게임도 있음.)
3. PDA 또는 입체 디스플레이를 활용하여, 현실감 있는 정보를 제공할 수 있음.
4. 현실감 있는 정보를 전달하기 위해 외부 음성 및 영상을 추가하여 제작되기 때문에 개인의 생각 또는 현실감각을 제공하기 때문에 중요하다.
5. 현존하는 증강현실 기술은 개인에게 정보 전달을 목적으로 하기 때문에 단체활동에 있어서 부족한 부분이 있지만, 엔터테인먼트 적 측면에서 기반 기술이 고려되고 있는 시점이다.
6. 사용자의 외부 상황을 인식하는 컴퓨팅이 개발되는 시점에서, 증강현실 기술 또한 외부 상황(Context)를 고려하여 사용자에게 가장 현실감 있는 인터페이스를 제공한다.
7. 학습 및 교육에 있어서 공간에 제한 받지 않는 환경을 제시하면서 동시에 개인이 학습 교재를 학습하게 되면서, 창의력을 갖게 될 수 있다.


증강현실 기술의 적용 사례 / IBM의 Everywhere Displays Project
IBM의 연구소에서 개발된Augmented Reality Displays Project 또는 언제어디에나 인터페이스가 투사되어 상호작용이 가능하다고 하여 명칭한Everywhere Displays 는 인간의 행동 또는 패턴 값을 분석하여 프로젝터를 통해 투사된 이미지 및 영상과 상호작용하게 된다. 사용자는 화면을 통해서만 컴퓨터와 대화하는 것이 아니라 자신의 움직임을 통해서 대화 할 수가 있게 된다. 유비쿼터스 컴퓨팅의 정의 중 하나인 "스며드는(Permeating)"은 프로젝터를 통해 투사된 이미지와 물리 공간이 하나가 되었을 때 뜻하는 말이다. 현실과 가상을 연결해 주는 통로를 만들어 내는 프로젝터는 단 방향으로 사용자의 움직임을 파악하는 것이 아니라 다방향에서의 사용자의 움직임을 지각하여 컴퓨터에서 표현 정보로 변환한다. 공중에는 센서 장치가 설치되어 사용자의 모든 움직임을 프로젝터에서 반출된 이미지를 통해 인식된다. 예를 들면 프로젝터에서 투사된 영상을 사용자가 접촉하게 되면 이미지가 변하거나 움직이게 된다. 실제 사용자는 가상 데이터를 접촉했을 뿐이지만, 사용자의 움직임을 통해 그 물체가 실존 하는 것으로 컴퓨터에서 이해되기 때문에 특정 명령어를 취하게 되는 것이다. 본 연구프로젝트는2003 Pervasive Computing 학회에서 IEEE 마크 와이저 상을 수상한 연구 성과다. 즉 유비쿼터스 컴퓨팅개념이 잘 구현된 연구 산물이라고 칭한다. 때문에 유비쿼터스의 아버지라 불리는 마크 와이저상을 수여하였다.

증강현실 인터페이스는 컴퓨터에서 작업한 모형도를 현실에서 실감나게 보여줄 수 있다. 본 기술은 건축 설계, 인테리어 실내/실외 디자인 시안, 박물관 그리고 학습을 위해 유용하게 사용 될 수 있을 것으로 예상된다.


Reference

[1] R. Silva, J. C. Oliveira, G. A. Giraldi: Introduction to Augmented Reality National Laboratory for Scientific Computation, Av. Getulio Vargas, 333 - Quitandinha - Petropolis-RJ Brazil .
[2]Everywhere Displays Project, www.research.ibm.com/ed
[3]EDUCAUSE Learning Initiative, www.education.edu/eli


사진 설명
1. 도시 설계모형을 증강현실 인터페이스를 사용하여 검증
2. 가상 이미지 데이터를 보기 위한 Head Mounted Display
3. 실제 경기장의 홍보 효과로 사용되는 증강현실 기술  
4. 의학에서 환자수술을 위해 활용 되는 증강현실 기술
5. 현실 모형에서 이미지 데이터 가상화
6. 실제 게임보드에 가상화 데이터를 활용하여 게임을 함.


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