Slide 1

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 2

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 3

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 4

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 5

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 6

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 7

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 8

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 9

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 10

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 11

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 12

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 13

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 14

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 15

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 16

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 17

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 18

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 19

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 20

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 21

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 22

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 23

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 24

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 25

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 26

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 27

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 28

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 29

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 30

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 31

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 32

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 33

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 34

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35


Slide 35

제11장. 가상현실과 VRML

멀티미디어의 이해

1

11.1 가상현실의 개요




가상현실이란?
가상현실 시스템의 요구사항
가상현실 시스템의 종류

• Amusement Park (VRML 예제)
• 사원 둘러보기 (VRML 예제)
• 강의실 (QuickTime VR 예제)

2

11.1 가상현실의 개요

가상현실이란?


Virtual Reality란?








목적





상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고,
인체의 감각기관(눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적인 세계에 몰입
자신이 바로 그 곳에 있는 것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
Virtual Environment (가상환경)

현실 세계에 대한 시뮬레이션, 또는 현실세계에서 불가능한 체험
분자구조, DNA 구조, 화성 탐사, 박물관 등

필요기술


컴퓨터그래픽스, HCI, 멀티미디어 데이터 등 멀티미디어 기술

3

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 요구사항


임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)




상호작용성(Interactivity)




HMD(Head Mounted Display), 데이터 글러브, 3D 트래킹 등 장비
탐색항해(Navigation)와 조작(Manipulation)

자율성(Autonomy)


자연법칙, 자율적인 행동

가상현실 시스템의 요구사항
4

11.1 가상현실의 개요

가상현실 시스템의 종류


몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)


컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
착용하여 가상의 세계를 경험





사용자가 현실과 완전히 차단된 가상 환경만을 본다 => 가장 이상적
고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용

CAVE(Cave Automatic Virtual Environment) 환경


방과 같은 공간의 벽에 입체영상을 투시

5

11.1 가상현실의 개요



비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)




탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System) 이라고도 함
모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험



가상 세계에 대한 몰입감이 떨어지는 등의 단점
PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능, 대중적으로 많이 보급

6

11.1 가상현실의 개요



증강 현실(Augmented Reality)




혼합 현실(Mixed Reality)라고도 함
실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형(hybrid) VR 시스템




사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 혼합
현실 세계의 대체가 아니라 현실 세계를 가상세계로 보완해주는 개념
최근 활발한 연구가 진행

• 가상 수술

장비를 착용하고 수술에 임하는 의사

의사의 눈에 보이는 화면

7

11.2 가상현실 시스템의 구성
가상현실 하드웨어
 가상현실 소프트웨어


3차원 모델링
소프트웨어

VR 응용개발
소프트웨어

가상현실 시스템의 처리과정
8

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 하드웨어


그래픽 렌더링 시스템




입력 정보와 월드 데이터베이스에서 가상 환경을 실시간 생성
전문적인 시스템의 예 : Silicon Graphics 워크스테이션




전문적인 VR 응용을 위해 많이 사용, 성능이 뛰어난 만큼 매우 고가

3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating Board)


PC용 데스크탑 VR 시스템에서 빠른 속도로 렌더링이 가능토록


3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D)를 지원해야함
9

11.2 가상현실 시스템의 구성



입력장치




3차원 공간상의 참여자의 위치, 방향 및 행위 정보를 VR 시스템에
효과적으로 전달하기 위해 사용
데이터 글러브(Data Glove)




섬유굴절 케이블을 이용하여 각 손가락의 굽힘과 뻗침을 측정

3D 마우스, 스페이스 볼(Spaceball)


3차원 위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치

10

11.2 가상현실 시스템의 구성



출력장치


HMD(Head Mounted Display)


가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이 장치






추적기능 - 사용자 주시방향을 탐지하여 지속적으로 가상환경을 변화시킴

단점: 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시 멀미 유발

크리스털 아이(CrystalEyes)


컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는 입체안경



완전한 몰입감은 느낄 수 없지만
2차원 화면과 3차원 입체화면의 전환이 용이
센서 범위 내의 여러 사람이 동시 사용 가능

11

11.2 가상현실 시스템의 구성



5감 입출력 장치





청각: 3D 사운드 기법으로 실제세계에서처럼 생동감 있게 전달
촉각: 햅틱장치(Haptic Device)




시각 이외에 몰입감을 더욱 높이기 위한 청각, 촉각 및 후각 정보

센서 글러브(Sensor Glove)등 촉각이나 압력에 대한 감각 전달장치

후각: 시도되고 있으나 향후 많은 개발이 필요함

햅틱 센서 글러브

12

11.2 가상현실 시스템의 구성

가상현실 소프트웨어


3차원 모델링 소프트웨어






가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집.
MAYA, 3D Studio Max, SoftImage XSI, LightWave 3D

VR응용 개발 소프트웨어


VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행.

SGI사의 Cosmo Worlds

AC3D 저작도구

13

11.3 사이버 스페이스




네트워크 환경에서의 가상공간
가상공간에서의 아바타
(사이버스페이스의 예)

사이버 스페이스(Cyberspace)
• 1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용됨
• 네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
통하여 정보와 지식, 감각까지도 공유할 수 있는 가상공간을 의미
• 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수 있는 가상공간

14

11.3 사이버 스페이스

네트워크 환경에서의 가상공간


컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계







1단계: 언어나 기호 사용, BBS, e-mail 등
2단계: 시각적 요소 추가, WWW, 화상채팅, 화상회의 등
3단계: 감각적 요소 추가된 합성공간, 아바타 적용 가능

아바타를 통하여 다른 사용자와 실시간으로 의사소통




기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능.
Online-BODY : 언어로만 제한된 의사소통 수단을 아바타의 정서
적 표현으로 보완

프리챌 3D에서
아바타의 다양한 감정 표현
15

11.3 사이버 스페이스



가상도시의 개념


사람과 사람이 만나 정보를 공유하는 커뮤니케이션형의 서비스





온라인 쇼핑 등의 편리성을 추구하는 비니지스형의 서비스
게임과 영화 등 놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스

참여자는 가상의 도시환경에서 아바타를 이용하여 커뮤니케이션
을 실현

Digital City Kyoto
16

11.3 사이버 스페이스

가상공간에서의 아바타


아바타의 개념






원래 고대 인도에서 ’땅으로 내려온 신의 화신‘을 지칭하는 말
인터넷 시대에는 사용자를 대리하는 사이버캐릭터의 의미

아바타의 역할





가상환경 내에서 다른 참여자들에게 자신을 나타내는 역할 담당
과거에는 2차원 그림으로 표현, 최근 3차원 아바타가 활발히 이용
'자기표현’ 수단 이외에 최근에는 효과적인 마케팅 수단으로 이용

17

11.3 사이버 스페이스



아바타의 분류: 움직임과 상호작용에 따라(Thalmann)







순수 아바타(Pure Avatar): 인간 실물과 가까운 움직임
가이드 아바타(Guided Avatar) : 입력에 따라 몇가지 정해진 동작
자주적 아바타 (Autonomous Avatar) : 주의 환경과 입력 데이터에
따라 자신의 행동양식에 따른 동작을 어느 정도 자주적으로 수행

최근 진행 연구



인공지능을 갖고 스스로 행동하는 인공생명(Artificial Life)
학습하며 스스로 진화해 가는 디지털 생명체(Digital Life)

18

11.3 사이버 스페이스



MIT의 사이버 캐릭터 시스템

• 가상공간에서 생활하는 너구리

• 사용자 행동에 반응하는 강아지

19

11.3 사이버 스페이스



아바타 활용 서비스


포털사이트의 아바타 서비스




사용자가 아바타의 의상, 표정 등을 자신의 취향에 맞게 바꾸어 자신의
개성을 나타낼 수 있도록 함

마이크로소프트의 MS Agent


문서작업과 같이 일상적인 분야에 다양하게 활용됨

20

11.3 사이버 스페이스



전자상거래, 사이버교육, 데이터방송에서도 유용하게 쓰임

전자 상거래에서 쇼핑몰 점원

아바타를 이용한 가상 해설의 예

21

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상현실의 활용 분야
가상현실의 미래

22

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 활용 분야


건설/설계 분야


시공 전에 가상의 모델하우스를 구축



설계 상의 오류나 인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측
소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등 취향에 맞는 분위기 선택

23

11.4 가상현실의 활용과 미래



사이버 쇼핑몰




3차원 공간상에 각종 시설물과 상품을 배치하여 내부에서 쇼핑
전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑이 가능

24

11.4 가상현실의 활용과 미래



원격존재(Telepresence)






원격 의료 진찰
원자력 발전소, 우주, 심해 등에서 작업장의 로보트를 원격 제어

교육, 훈련, 엔터테인먼트


실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
Simulator), 게임 등
25

11.4 가상현실의 활용과 미래

• 연주 장면



네트워크 통신





네트워크를 통한 가상세계를 구축.
동시에 네트워크를 통해 가상공간에서
대화하고 일할 수 있는 환경이 구축
원거리에서 실시간으로 상호 작용이 가능
가상환경에서 회의에 참여하고 있는 모습
26

11.4 가상현실의 활용과 미래

가상현실의 미래


데스크탑 VR 응용시스템의 대중화 예상






전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나
PC상에서 구현가능한 VR 장비의 가격의 하락

가상현실 기술의 활용성이 더욱 증대


교육, 오락, 건설, 의료, 시뮬레이션 등 응용분야가 매우 광범위

27

11.4 가상현실의 활용과 미래



CT(Culture Technology) 분야




우리가 살아가는 환경인 의, 식, 주, 문화, 예술 등의 문화적인 환경
에 디지털 기술을 접목한 분야
공연예술, 미술관, 박물관, 패션쇼, 오락 등 분야에서 연구 진행 중

28

11.4 가상현실의 활용과 미래



가상문화재(Virtual Heritage)의 구축





3차원 레이저 스캐너 또는 컴퓨터 비전을 이용하여 문화재의 실측
데이터 입력
이를 컴퓨터 그래픽스 기술을 이용하여 3차원 모델 완성
네트워크를 기반으로 분산된 가상 박물관 구축

디지털 문화재 복원:
'파르테논 신전‘
(대영박물관 제작)

'디지털 무령왕릉‘ (주)시공테크 제작
29

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용




VRML
X3D
QuickTime VR

30

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

VRML


VRML(Virtual Reality Modeling Language) 특징







VRML과 기존의 그래픽 언어 사이의 차이점




Web환경에서 동적인 3차원 환경을 구축하기 위하여 표준으로 제
안된 스크립트 형식의 언어.
애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원
사용자 입력에 의한 탐색항해(Navigation)가 가능

웹을 기반으로, 사용자 입력에 의한 상호작용과 탐색항해가 가능

발전


VRML 1.0 ⇒ VRML2.0 (VRML97) ⇒ X3D로 발전

• 전시관

건물 홀 (충돌감지)

• 인터랙션

전등 켜기
31

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

X3D(eXtensible 3D)


VRML의 한계 및 X3D의 목표






X3D의 특징







VRML 정보는 3D 그래픽 데이터일 뿐, 재사용, 재활용 되지 못함
X3D는 웹상에서 3D 그래픽스 구현을 위한 차세대 개방형 표준안
XML과 통합 : 웹 표준언어인 XML을 기반으로 표현
기존의 VRML과 호환성 유지
컴포넌트 구조: 새로운 기능의 추가가 용이하여 뛰어난 확장성

표준 제정


2002년 7월 X3D 표준을 최종 표준안으로 제정

32

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용

QuickTime VR


Apple사의 QuickTime VR




이미지 기반 가상현실 분야에서 사용되며 다양한 활용분야가 존재

특징


3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성




내비게이션 효과 지원





파노라마(Panorama) 형식으로 연결

사용자 입력에 따라 장면 또는 객체를 360도 회전하면서 둘러봄
확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 등의 기능을 통하여
둘러 보는 효과를 연출

엄밀한 의미에서 동화상과는 차이가 있음


이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지 않은
부분은 볼 수 없음
33

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



파노라마(Panorama) QuickTime VR




한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식
파노라마 QuickTime VR 제작 시 주의할 점



• 동네 소개

카메라 렌즈가 회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 함
가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는 왜곡을
최소화시켜야 함

집 소개
34

11.5 웹에서 가상현실 기술의 활용



오브젝트(Object) QuickTime VR


하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식




파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는 반면, 오브
젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를 움직여 볼 수 있음

파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요

• 로보트 소개

35