가상 현실과 디지털 컨텐츠

1. 컴퓨터 공학 응용 및 실습 가상 현실과 디지털 컨텐츠 2002. 4. 29 김 명 희

2. 가상현실이란 무엇인가 • “Virtual Reality (VR) is minimally defined as a computer generated experience consisting of stereoscopic, real-time, viewer-centered computer graphics. A VR experience may be further, and significantly enriched by the inclusion of spacially located sound, haptics and smell.”<Definition from Jason Leigh>

3. 가상 현실의 조건 가상 환경을 구축하기 위한 데이터 3차원 모델, 현실적인 텍스쳐 현실을 모사하는 환경 제시 3차원 그래픽, 3차원 사운드 가상 환경과의 상호 작용을 위한 입력

4. 요소 기술(1/3) • 가상 세계 표현 기술 • 시각, 청각 : 실세계의 80% • 촉각 : 촉감(tactile), 역감(force feedback) • 후각, 미각, 생체 신호 • 가상 세계 상호 작용 기술 • 동작 정보 : 3차원 위치 및 동작 캡춰 • 심볼 정보 :인간의 의도를 효율적이고 고차적으로 가상 세계에 전달 • 생체 정보 : 인간 내부의 정보 흐름을 적극적으로 컴퓨터가 계측

5. 요소 기술(2/3) • 실시간 렌더링 기술 • 최소 초당 30 프레임 • 최적화된 렌더링 • 효율적 애니메이션 처리 • 입체 디스플레이 • 다양한 특수 효과 • 네트워크 기술 • 가상 환경의 공유를 위한 기술 • 다자 참여를 위한 서버기술 • 통신을 위한 유연한 프로토콜 기술

6. Prop, 6DOF Mouse 요소 기술(3/3) • 인터페이스 기술 • 가상 환경과의 상호작용을 위한 기능 • 편리하고 유연한 인터페이스 방법론 • 다양한 입출력 하드웨어 처리 기술 FreeForm Modeling System Force Feedback, Immersion Laparoscopic Impulse Engine

7. 가상 현실의 종류 • 데스크탑형 (Desktop Type) • 투사형 (Projected Type) • 몰입형 (Immersive Type) • CAVE (Computer – Assisted Virtual Environment)

8. Virtual Workbench PROJECTOR & MIRROR CAVE 입체안경 & EMITTE CAD Wall 가상 현실 시스템(1/2) • Semi-immersive system • Full-immersive system • 관찰자가 CAVE Display System 안에 들어가 가상현실을 체험 • 동굴 Type 의 구조물을 만들고 정면, 좌측면, 우측면 바닥 등을 특수 영상 처리하여 투사된 영상의 물체가 실제로 존재하는 것처럼 느끼게 함

9. 가상 현실 시스템(2/2) • 반투명 유리를 이용한 디스플레이 장비 • NASA Virtual Glove Box • - virtual version of existing glove box • 수술 시뮬레이션 / 방사능 물질 처리 • 폭발물 취급/해체 / 새로운 제품 개발 • (무중력 공간에서의) 제조 • Developer display • (Reachin)

10. Flat Type Display System Cylindrical Type Display System Spherical Type Display System Dome Type Display System 가상 현실 장비(1/4) • 디스플레이 장비 • -투사형 디스플레이 방식 • - 통상 다중 채널로 구성되며 시야각이 매우 넓다.

11. HMD, Virtual Research Optical See- Through HMD, Univ. of North Carolina 가상 현실 장비(2/4) • HMD (Head-Mounted Display) • General HMD • Immersive • 의학 치료(Medical therapy) : 공포증, 심리적 상태, 정신박약, 스피치 클리닉, 통증 치료 • See-Through HMD • 실세계와 가상 객체를 동시에 볼 수 있음 • Optical See-Through, Video-See-Through • 수술 시뮬레이션 • 실영상과 가상객체의 정확한 정합(registration)

12. 가상 현실 장비(3/4) • 인터랙션 장비(1/2) • - Tactile/Haptic Devices • 기계적 장비를 활용 • 조작이 용이하고, 위험성이 없으며, 실세계에서의 상호작용과 매우 유사해야 함. • 종류 • ground referenced : Phantom • body referenced : CyberGrasp • tactile : CyberTouch • - Discrete Input Devices • 한 번에 하나의 이벤트를 생성 • discrete command interface로서 유용 • 예 : 키보드, 핀치 글러브(pinch glove)

13. Magnetic Tracker Mechanical Tracker 가상 현실 장비(4/4) • 인터랙션 장비(2/2) • Continuous Input Devices • Trackers • - 종류 : 마그네틱, 기계적, 음향, 관성, 비전/카메라, 하이브리드 • - 실공간과 가상공간 사이의 정확한 대응이 이루어져야 함 • Dataglove • 제스처와 포즈를 통해 커뮤니케이션 함 Left: Dataglove Right: Camera Tracker (Camera/InfraRed light source)

14. 컨텐츠(1/11) • 산업 응용 분야 • 건축, 디자인 등 • 과학 및 의료 응용 분야 • 유전 공학, 가상 수술 시뮬레이션 등 • 국방 응용 분야 • 교육 응용 분야 • 자동차 운전 시뮬레이션, 항해 시뮬레이션 등 • 오락 응용 분야 • 게임, 영화 등 • 기타 • 문화재 복원, 관측 등

15. 컨텐츠(2/11) • 산업 응용 분야 • 인간 공학, 훈련 시뮬레이터 • 공동 작업, 디자인 평가 • Virtual prototyping, Electronic training manual

16. 컨텐츠(3/11) - 건축 - 디자인

17. 컨텐츠(4/11) • 과학 및 의료 응용 분야 • Scientific visualization • Medical therapy

18. - 분자구조 가시화 - 가상 수술 시뮬레이션 컨텐츠(5/11) • Virtual Reality Exposure Therapy : 고소공포증

19. 컨텐츠(6/11) • 국방 응용 분야 • 탱크, 비행기, 선박 등 다양한 환경의 훈련 시뮬레이터

20. 컨텐츠(7/11) • 교육 응용 분야

21. 컨텐츠(8/11) • 오락 응용 분야 (게임 분야) • 컴퓨터 게임, 비주얼 스튜디오 • 3D 영화, Riding film

22. 컨텐츠(9/11) • 기타 • 문화재 복원

23. 컨텐츠(10/11) • 관측

24. 컨텐츠(11/11) • 기타 사례