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확장현실
확장현실 또는 XR(eXtended Reality)이란 가상현실(VR)과 증강현실(AR)을 아우르는 혼합현실(MR) 기술을 망라하는 용어이다.
목차
개요
확장현실(XR)은 가상현실, 증강현실, 혼합현실이 연계된 현실을 의미한다. 가상현실(VR)이 360도 영상을 바탕으로 새로운 현실을 경험하도록 하는 기술이라면, 증강현실(AR)은 실제 사물 위에 컴퓨터그래픽(CG)을 통해 정보와 콘텐츠를 표시한다. 확장현실(XR)은 위의 두 기술이 각자 단점을 보완하면서 상호진화를 한 결과물이다.
확장현실(XR)은 가상, 증강현실 기술의 개별활용 또는 혼합활용을 자유롭게 선택하며, 확장된 현실을 창조한다. [1]
연계
확장현실(XR)은 가상현실, 증강현실, 혼합현실이 연계된 현실을 의미한다.
가상현실
가상현실(假想現實) 또는 VR(virtual reality)은 "실제와 유사하지만, 실제가 아닌 인공 환경"이다. 컴퓨터 등을 사용한 인공적인 기술로 실제와는 유사하지만, 실제가 아닌 환경이나 상황을 만들어 사용자의 오감을 자극하며 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험을 하게 함으로써 현실과 가상의 경계를 자유롭게 드나들게 한다. 또한 실재하는 디바이스를 이용하여 조작이나 명령을 내리는 등 가상현실 속과 상호작용이 가능하다.
가상현실을 구성하는 데 필요한 요소는 3차원의 공간성, 실시간 상호작용성, 몰입 등이 있다. 3차원 공간성은 사용자가 최대한 유사한 경험을 할 수 있는 가상공간을 만들어 내기 위해 물리적 활동 및 명령을 컴퓨터에 입력하고 그것을 3차원의 유사공간으로 출력하는 요소이다. 3차원 공간을 실시간으로 출력하기 위해 컴퓨터와 키보드, 마우스, 조이스틱 등 여러 장비를 통해 사용자는 가상현실에 더욱 몰입할 수 있다.
증강현실
증강현실(增强現實) 또는 AR(Augmented Reality)은 실제 환경에 가상의 사물이나 정보를 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다. 현실 세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여준다. 실제 환경과 가상의 객체가 혼합된 증강현실 기술은 사용자가 실제 환경을 볼 수 있게 하여 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다.
기존의 가상현실(VR)은 가상의 공간과 사물만을 대상으로 하지만, 증강현실은 현실 세계에 가상의 사물을 합성하여 현실의 효과를 더욱 증가시키는 점이 특징이다. 때문에 단순히 게임과 같은 분야에서만 한정된 적용이 가능한 기존의 가상현실과 달리, 증강현실은 다양한 현실 환경에 응용이 가능하다. 특히, 증강현실은 유비쿼터스 환경에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 각광받고 있다.
혼합현실
혼합현실은 1994년 토론토 대학교 폴 밀그램(Paul Milgram)이 처음 현실-가상 연속계(Reality-Virtuality continuum)으로 정의한 개념이다. 혼합현실은 쉽게 말해 증강현실과 증강가상현실을 포함하는 기술이라고 할 수 있다. 기술적으로는 현실과 증강현실 그리고 가상현실의 요소를 모두 혼합하기 때문이다. 가상현실(VR)은 현실세계와 관련이 없이 가상의 공간에서 이미지를 보여주고, 증강현실(AR)은 현실세계 위에 가상 이미지를 올려서 겹쳐서 보여주지만, 혼합현실은 현실 세계를 바탕으로 현실과 가상의 정보를 혼합하여 기존보다 더욱 진화된 가상세계를 구현하는 기술이다.
혼합현실(混合現實) 또는 MR(Mixed Reality)은 가상현실과 증강현실의 장점은 결합하고 단점을 보완하는 차세대 기술로 각광 받으며 등장했다. 혼합현실은 가상현실이 주는 이질감을 완화하고 증강현실의 낮은 몰입도를 개선하여 가상의 이미지가 현실의 일부인 것처럼 느껴져 현실과 가상이 자연히 연결된 스마트 환경을 제공하여 사용자들이 풍부한 체험을 즐길 수 있게 사용자와의 인터랙션을 더욱 강화했기 때문이다. 가상현실은 실제 현실과 흡사하게 느끼도록 몰입도를 주지만 인지 부조화로 사이버 멀미, 두통 등이 발생했다. 증강현실은 현실의 정보를 쉽고 빠르게 접한다는 장점이 있지만 특정장치를 이용해야만 구현되어 몰입도 측면에서 한계가 발생한다. 혼합현실은 현실과 가상을 균형 있게 융합하여 새로운 플랫폼으로 몰입감을 높이면서 효과적인 정보 전달이 가능하여 일상생활부터 산업 분야까지 다방면으로 활용이 가능하다.
관련 기술
H/W기술
- 입력 인터페이스 : 동작을 인식하기 위한 제스처 동작 인식 기술, 음성인식 기술, 주변 환경을 자율적이고 지능적으로 인식하는 상황 인식 기술 등이 요구된다.
- 출력 인터페이스 : 가상/증강현실의 객체와 배경을 출력하는 디스플레이 장치, 임장감과 몰입감을 위한 해상도 및 밝기가 중요하다.
- 컴퓨팅 장치 : 헤드-마운드 디스플레이(Head-Mount Display), 그래픽처리장치(GPU), 디스플레이, 자이로센서, 가속센서
S/W기술
- 추적 및 정합 기술 : 센서기반 추적 기술, 비전 기반 추적 기술, 하이브리드 추적 기술의 종류가 있다.
- 음성 인식 기술 : 자동음성인식이 핵심기술이고, 인공지능을 활용하는 자연어처리(NLP), 데이터 마이닝, 빅데이터를 통한 기술의 정확도 향상이 필요하다.
- 상호작용 및 사용자 인터페이스 기술 : 제스처를 인지할 수 있는 기술, 현실과 가상공간 사이의 상호 연결을 통한 몰입감을 제공하는 기술이 요구된다.
- 위치기반 서비스 기술 : 정밀한 위치 정보 획득이 중요한 만큼, GPS 인공위성, 이동통신 환경, 와이파이(WIFI)나 블루투스를 활용한 명확한 위치를 파악하는 것이 중요하다.
- 지능형 검색 기술 : 사용자 상황에 맞는 이미지, 위치, 영상, 사운드를 검색 조건으로 하는 새롭고 진화된 검색 인터페이스가 요구된다.
활용 사례
- 에이알키드(ARKit)
- Apple은 2017년 9월에 에이알키드(ARKit)를 발표했다. 이후 “이미지 인식”과 “벽면 인식”이 가능한 에이알키드(ARKit) 1.5를 2018년 1월에 출시했으며, 최근에는 에이알(AR) 경험 강화(여러 사용자의 AR 경험 공유, 저장된 이전 경험 재실행 등) 및 물체 인식/추적 기능이 추가된 에이알키드(ARKit) 2를 발표했다. 에이알(AR) 경험 공유는 다수의 사용자들이 동시에 같은 공간을 보고 상호작용할 수 있게 해주는 것으로, 에이알(AR) 영역을 확대하여 플랫폼으로 발전시키는 중요한 요소로 볼 수 있다. 또, 애플(Apple)은 가상의 물체를 표시하기 위한 유니버셜 스캔 디스크립션(Universal Scene Description)을 지원함으로써 콘텐츠 시장에도 한 발 더 다가가는 모습을 보이고 있다.
- 에이알코어(ARCore)
- 비록 애플(Apple)에 비해 조금 늦었지만, 구글(Google) 역시 에이알코어(ARCore)라는 플랫폼을 발표하면서 에이알키드(ARKit)을 바짝 따라붙어 위협했다. 에이알코어(ARCore) 플랫폼은 안드로이드(Android) 기기뿐만 아니라 아이오에스(iOS) 기기에서도 동작하고(현재 안드로이드 기기 56종, iOS 기기 11종), 유니티(Unity), 언리얼(Unreal) 등 기존 3D 개발 엔진과의 연동으로 그 범위를 빠르게 확대하는 중이다. 에이알코어(ARCore)는 에이알키드(ARKit)보다 늦게 시작했지만 에이알(AR) 경험을 공유하는 기능은 먼저 제공하였고, 바닥면뿐만 아니라 기울어진 평면까지 인식하고, 사실감을 높이기 위해 실제 환경의 광원 조건을 추측해 가상의 물체가 평면에 놓일 때 추측된 광원 조건을 고려하여 렌더링 할 수 있는 기능을 제공하는 등 증강현실(AR) 생태계에서 우위를 점하기 위해 노력하고 있다.
- 핸드 트랙킹(Hand Tracking)
- 립 모션(Leap Motion)은 자체 개발한 컨트롤러를 통해 사람의 손동작 추적 기술을 개발한 기업이다. 단순 동작부터 손가락의 움직임까지 정확히 추적하는 기술을 가지고 있다. 정교한 손동작의 추적을 통해 가상 공간과의 상호작용이 가능해지면서 다양한 분야에서의 에이알/브이알(AR/VR) 활용도가 더욱 높아졌다. 립 모션(Leap Motion)은 자사의 손동작 추적 기술을 에이알/브이알(AR/VR)에 적용할 수 있는 오리온 소프트웨어 개발 키트(Orion SDK) 및 유니티(Unity), 언리얼(Unreal) 플러그인의 제공과 하드웨어 설계 및 관련 소프트웨어를 오픈소스로 공개했다.
문제점
- 디스플레이
- 확장현실(XR)은 혁신적인 디스플레이 기술을 필요로 합니다. 확장현실(XR)은 풍부한 시각적 콘텐츠와 가상과 현실 세계를 자연스럽게 전환 할 수 있어야 합니다. 엑스알(XR) 디스플레이는 편안하고 내구성이 뛰어나야 하는 것 외에도 수렴-조절 불일치(Vergence-Accommodation Conflict)와 같은 수 많은 도전 과제를 해결해야 합니다. 수렴-조절 불일치(Vergence-Accommodation Conflict)란 인간 시각 체계의 생리적 특성으로 안구를 움직이거나, 가까운 사물과 멀리 있는 사물, 즉 서로 상이한 거리에 있는 두 물체에 초점을 맞출 때 피로감과 불편함을 느끼게 되는 현상을 말합니다.
전망
미래에는 스마트폰, 모바일 브이알(VR) 헤드셋, 에이알(AR) 글래스가 하나의 엑스알(XR) 웨어러블 기기로 통합될 것이다. 그렇게 되면, 엑스알(XR) 글래스로 증강현실(AR)과 가상현실(VR)을 동시에 사용할 수 있게 되면서 평소에는 투명한 안경이지만 별도의 기능이 필요할 때 불투명해지면서 “가상현실(VR) 모드”로 전환되는 기기도 개발될 것이다. 이로인해 실감나고, 인지적이며 항상 연결된 경험을 제공하여 일상을 개선하고 풍요롭게 만들어준다. 엑스알(XR) 글래스는 TV와 같은 일상의 여러 스크린을 대체할 수 있어서 퀄컴은 엑스알(XR) 글래스가 향후 10년 내에 음성 및 영상 정보를 전달하는 가장 보편적인 기기가 될 것으로 예상하고 있습니다. [4]
이미 많은 기업들이 확장현실의 기술에 많이 뛰어들고 있다. 확장현실(XR)을 잘 표현한 마이크로소프트 홀로렌즈는 평소에는 투명한 안경일 뿐이지만 특정 상황에서 가상현실(VR)모드로 전화되는 엑스알(XR)글라스 형태로 발전할 것으로 보이며 항상 연결됨으로써 사용자의 일상을 개선해 줄 것이다. 퀄컴에서는 확장현실(XR)플랫폼인 퀄컴 스냅드래곤 엑스알(XR)1 플랫폼(Qualcomm Snapdragon XR1 platform)을 최초로 발표했으며 사용자들에게 고궐리티 확장 현실을 제공하는 제조사들의 확장현실 관련 기기를 개발하는데 지원하며 또한 인공지능(AI)기술을 활용해 상호작용, 전력소비, 발열 효율 등을 향상시켰다. 구글이나 애플에서도 확장현실(XR)에 관심을 가지고 구글은 에이알코어(ARCore)라는 플랫폼 애플은 에이알키드(ARKit) 등 확장현실(XR)분야를 적극적으로 투자하고 있다. 포스트 코로나 시대와 더불어 5G로 인해 모바일, 가상현실(VR) 장치들에서 확장현실(XR)이 가능해졌으며 우리가 알고있는 4차산업혁명 분야에서도 많이 사용될 것으로 전망된다. [5]
각주
- ↑ 원준 승준이 아빠, <확장현실(XR : eXtended Reality)> , 《네이버 블로그》 , 2021-06-18
- ↑ SeonBi, <(메타버스) 02편 - XR(eXtended Reality)의미(AR,VR,MR)> , 《네이버 블로그》 , 2021-05-25
- ↑ 이상헌, 최선일, 김승진 프로 , <VR, AR MR을 아우르는 XR(eXtended Reality, 확장현실) 기술동향> , 《네이버 포스트》 , 2018-12-11
- ↑ 퀄컴 코리아 , <XR(Extended Reality)시대가 온다> , 《네이버 포스트》 , 2017-07-11
- ↑ 오잇 , <가상현실의 끝판왕!! VR, AR, MR을 포함한 확장현실 XR(eXtended Reality)에 대해 알아보자> , 《네이버 블로그》 , 2020-07-14
참고자료
같이 보기
