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가상현실의 정의 1. 가상현실이란 여러 가지 인간의 감각 시각 청각 촉각 후각 미각 을 ( , , , , ) 이용한 인간과 컴퓨터간의 인터페이스로써 실시간 시뮬레이션과 여러 가 지 인간 감각의 컴퓨터와의 상호작용을 말한다. 이러한 가상현실의 세가지 중요한 특징에는 몰입감 상호작용 ”, ”, 상이 있다 . 그림 가상현실의 세 가지 중요한 특징 1. 사용자는 실시간으로 컴퓨터와의 상호작용을 통해 컴퓨터와 대화하고 , 로 인해 컴퓨터가 보여주는 가상현실 세계에 몰입하게 된다 또한 허구의 . 가상 세계를 구축하기 위해서는 상상이 필요하다 이러한 세 가지 특징을 . 바탕으로 실생활에서의 많은 문제를 해결하기 위해 가상현실 기술이 사용 되어진다.

산업 적용형 가상현실 기술

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Page 1: 산업 적용형 가상현실 기술

가상현실의 정의1.

가상현실이란 여러 가지 인간의 감각 시각 청각 촉각 후각 미각 을( , , , , )

이용한 인간과 컴퓨터간의 인터페이스로써 실시간 시뮬레이션과 여러 가

지 인간 감각의 컴퓨터와의 상호작용을 말한다.

이러한 가상현실의 세가지 중요한 특징에는 몰입감 상호작용 상“ ”, “ ”, “

상 이 있다” .

그림 가상현실의 세 가지 중요한 특징1.

사용자는 실시간으로 컴퓨터와의 상호작용을 통해 컴퓨터와 대화하고 이,

로 인해 컴퓨터가 보여주는 가상현실 세계에 몰입하게 된다 또한 허구의.

가상 세계를 구축하기 위해서는 상상이 필요하다 이러한 세 가지 특징을.

바탕으로 실생활에서의 많은 문제를 해결하기 위해 가상현실 기술이 사용

되어진다.

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가상현실의 역사2.

초기의 가상현실 비디오 아케이드로 년도 미국에서 모턴 헤이리그가1962

개발한 센서라마 시뮬레이터를 들 수 있다 이 가상현실 워크스테이션은.

차원 비디오와 모션 칼라 입체 음향 향기 바람 효과 진동 의자로 구3 , , , , ,

성되어 있어서 실제 오토바이를 타고 길가를 달리는 경험을 해 볼 수 있

었다 운전자는 길의 울퉁불퉁 함에 따라 의자가 진동 하는걸 느낄 수 있.

었고 달리는 동안 속도에 따른 바람도 느끼고 심지어는 길가의 음식냄새

까지 맡을 수 있었다.

이 연구를 기반으로 하여 의 가능성이 발견HMD(head mounted display)

되었고 이반 서더랜드의 연구로 두개의 출력장치 를 이용한 사용자, (CRT)

인터페이스를 개발하는데 성공하였다 이는 오늘날의 의 기초가 되. HMD

었다 그림. ( 2)

그림 년대2. HMD (1960 )

또한 년에는 사람들이 보고 있는 가상물체에 대해 만져보고 느낄 수1965

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있는 기능을 추가 할 수 있을 것이라는 이반 서더랜드의 아이디어에서 출

발하여 프레데릭 브룩스와 그의 동료들이 로봇팔을 이용하여 차원의 충3

돌 힘을 시뮬레이션 모방 하는데 성공하였다 이는 오늘날의 촉감기술 햅( ) . (

틱기술 의 중요 부분이 되었다 그림) . ( 3)

그림 차원 충돌 힘 시뮬레이션3. 3

년대에는 미국항공우주국 에서 우주비행사의 교육을 위해 시1980 (NASA)

각적 가상환경 디스플레이 를VIVED(Virtual Visual Environment Display)

개발하였다 이는 기반 로써 나중에. LCD HMD VIEW(Virtual Interface

로 발전 하게 되었다 그림 그림Environment Workstation) . ( 4, 5)

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그림 의 년대4. NASA VIEW System (1980 )

그림 의 년대5. NASA VIEW System (1990 )

년대에는 다양한 형태의 디스플레이들이 개발되었다 그림 은2000 . ( 6)

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회사의 가상 테이블을 이용하여 이화여대 가상현실센터와 본 연구Barco

실에서 공동으로 개발한 의료 및 건축 어플리케이션 시스템들이다 개발.

된 시스템은 대형 수평형 디스플레이를 기반으로 건축 의료 등과 같이,

일반적으로 큰 테이블에서 이루어지던 작업들을 가상현실 환경에서 보다

몰입적으로 하게 해 준다 또한 대형 디스플레이를 이용하여 협동 작업을.

용이하게 해준다.

그림 가상테이블을 이용한 의료 및 건축 어플리케이션 년대6. (2000 )

그림 은 의 로 사방에서 프로젝터로 큰 디스플레( 7) Fakespace CAVE 3-D

이에 비추어주고 사용자는 그 안에 들어감으로써 마치 가상의 세계에 직

접 있는 듯한 몰입감을 느끼게 된다.

그림 시스템 년대7. CAVE (2000 )

초기 가상현실 시스템의 상용화3.

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최초의 가상현실 관련 제품으로는 회사의 데이터 글러브VPL (DataGlove)

라 불리는 그림 과 같은 센싱장갑 였다 지금도 마찬( 8) (sensing glove) .

가지이지만 그 당시 컴퓨터와의 인터페이스 장치는 키보드와 마우스였기,

때문에 이 데이터 글러브의 생산은 아주 획기적인 것이었다 이 장갑은.

센서와 손 제스처를 이용하여 컴퓨터와 인간의 상호작용을 가능하게 하였

지만 비싼 가격과 피드백 의 어려움 여러 다른 사용자의 다양(feedback) ,

한 손 크기를 맞추는 어려움을 극복하지 못해 상업적으로 성공하지는 못

하였다.

하지만 얼마 뒤 년 게임회사 닌텐도가 출시한 저렴한 파워 글러브, 1989

는 상업적으로 성공을 하였다 이는 초음파 센서를 사용하(Power Glove) .

여 손목위치를 파악하고 센서를 이용하여 손가락 구부러짐을 측정하는,

기술을 사용함으로써 이전의 데이터 글러브 단점을 보완하였다 그림. ( 9)

그림 의 데이터 글러브 그림 닌텐도의 파워 글러브8. VPL 9.

최초의 상업적 는 에의해 년에 소개 된 이었다HMD VPL 1980 EyePhones .

이것은 최초의 상업적 라는 측면에서는 의의를 가지지만 너무 낮은HMD ,

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해상도 픽셀 때문에 가상의 장면들이 흐릿하게 나오는 점 비싼(360*240 ) ,

가격과 무거운 무게의 문제점 때문에 상업적으로 성공하지는 못하였다.

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가상현실 산업의 발전4.

초기의 그래픽스 시장은 그래픽스 워크스테이션이 매우 고가이었기 때문

에 대형 회사 정부 자금이 아주 많은 큰 대학에서나 사용할 수 있어서, ,

그 규모가 매우 작았다 그래서 년대 중반쯤에는 가상현실 시장이. 1990

위기에 처하게 되었다 사회적 관심과 자금이 인터넷과 웹 응용 어플리케.

이션으로 이동되어졌기 때문에 소수의 과학자들만이 가상현실에 관한 연

구를 계속하게 되었기 때문이다 하지만 이러한 소수의 과학자들의 지속.

적인 연구진행은 대 후반 가상현실의 재탄생을 가져왔다 이러한 재1990 .

탄생에는 몇 가지 요소의 큰 발전이 있었기에 가능한 것이었다.

그럼 여기서 가장 큰 요소는 무엇이었을까 그것은 단연 하드웨어의 발?

전이었을 것이다 이 시기에 의 속도는 엄청나게 증가하였고 이와 함. CPU

께 그래픽 가속기의 발전도 급속도로 진행되었다 이는 가상현실 기술 재.

탄생의 중요 요인이 되었다.

또 다른 한 가지 중요한 요소로는 가상현실 입출력장치 인터페이스의 발․전을 들 수 있다 초기의 무거운 기반 칼라 는 낮은 해상도를. LCD HMD

가졌었는데 년대에 와서는 점차 높은 해상도와 선명한 영상을 제공, 1990

하는 가 개발되었다 그림HMD . ( 10)

그림 년대 시기별 의 해상도10. 1990 HMD

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대중문화를 통해서 본 가상현실5.

가상현실을 소재로 한 영화는 참 많이 있다 그 중 대표적인 것은 매트릭.

스인데 이 영화는 제목부터 매트릭스 인공지능이 만든 가상세계 라는, ‘ - ’

것을 선택하여 사람이 뇌에 조작된 자극을 전달 받아 가상현실 속에서 살

도록 하는 것을 시작으로 출발하는 영화이다.

그림 영화 매트릭스의 가상현실 속의 한 장면11.

그림 는 영화 매트릭스의 한 장면으로 영화에서는 주인공이 가상세계( 12)

로 들어가 실제처럼 체험하는 모습을 보여준다.

그림 영화 매트릭스의 한 장면12.

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그림 영화 매트릭스의 가상현실 속의 한 장면13.

이 영화에서는 가상현실에서 실제 세계에서는 일어날 수 없는 일들을 보

여주며 가상현실과 현실세계 간의 많은 문제를 제기 하고 있다 이 영화.

를 통해 가상현실 기술이 우리의 미래에 끼치게 될 영향을 한번 생각해

보게 만든다 그림 그림. ( 11 - 13)

가상현실은 완전한 가상의 세계를 만드는 것을 추구하는 반면 그 중간,

단계로 현실 세계와 가상 객체들을 혼합하여 이루어지는 증강현실 기술과

관련된 영화가 있다 대표적인 영화가 마이너리티 리포트 인데 이 영화. ,

에서는 증강현실 관련 입출력 장치들을 볼 수 있다.

그림 에서 보여지는 가상의 대형 스크린은 우리가 일반적으로 사용하( 14)

는 컴퓨터 모니터를 대신하는 것으로 머지않은 미래 가정에서 많이 사용

될 것이라 생각한다 이 영화에서 보면 대형 스크린을 통해 사용자가 컴.

퓨터 안의 다양한 자료를 찾아보고 있다.

특히 사용자 입력 인터페이스로써 사용자의 손짓을 인식하는 것을 볼 수

있다 주인공 손가락 끝에 빛이 있는 것을 볼 수 있는데 이러한 손 동작. ,

을 인식하여 현재 키보드나 마우스 역할 즉 컴퓨터의 입력 장치 역할을,

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하게 한다 쉽게 말해 일상생활에서 터치스크린을 사용하는 것과 비슷한. ,

효과라고 생각하면 되겠다.

그림 의 아래 그림을 보면 앞에서 설명한 입력 및 출력 장치를 통해( 14)

주인공이 현실세계와 가상의 객체들이 보여지는 증강현실 공간에서서 컴

퓨터와 상호작용 하고 있는 것을 볼 수 있다.

그림 영화 마이너리티 리포트의 한 장면 증강현실 인터페이스14. ( )

다음으로 마이너리티 리포트에 나온 출력장치를 하나 더 보도록 하자.

그림 는 홀로그램을 이용한 화면 밖 가상현실 효과를 보여주고 있다( 15) .

이것은 그래픽 디스플레이의 일종으로 가상현실의 출력장치 중 하나이다.

이는 홀로그램을 만들어 내는 장치를 이용하여 공간에 실제와 비슷한3D

이미지를 만들어 내는 장치인데 입체 영화관에서 입체 안경을 끼고, 3D

보는 느낌이라 생각하면 될 것이다.

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그림 영화 마이너리티 리포트의 한 장면 홀로그램 출력장치15. ( )

인터넷이 발달하고 사회가 발전함에 따라 게임도 많은 발전이 있었다 개.

인 컴퓨터를 이용하여 혼자 게임을 하던 단계에서 이제는 인터넷을 통하

여 다른 사람들과 함께 온라인 게임을 하고 또 다른 사회를 형성해 나가

게 된 것이다.

이러한 과정에서 온라인 게임은 하나의 새로운 가상현실 세계를 구축3D

하는 장이 되었다 사람들은 게임 속에서 자신을 대체하는 아바타를 만듦.

으로써 온라인 게임이라는 가상현실 속에서 활동하게 되었다 게임 속에.

서 사용자는 제한적이기는 하지만 자신의 아바타가 어떠한 행동을 하도록

선택하고 판단한 대로 결과가 나오게 만들고 이를 통해 자신들이 실제세,

계에서 못해봤던 일들에 대한 욕망을 온라인 게임이라는 가상현실 속에서

해소하게 된 것이다.

대표적인 초창기 가상현실 온라인 게임으로는 년 미국의 오리진3D 1997

회사의 울티마 온라인이라는 게임을 들 수 있다 이 게임은 전 세계 수.

천 수만의 플레이어가 하나의 가상세계를 공유하고 각각의 플레이어가,

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자신의 캐릭터 아바타 를 만들어 가상세계 속에서 살아가는 것을 목적으( )

로 한 게임으로 플레이어가 캐릭터를 조종하여 가상세계 속에서 제 의, 2

삶을 살게 만들었다 그림 은 게임 울티마 온라인의 한 장면으로 게. ( 16)

임의 유저는 게임의 가상세계에서 새로운 삶을 체험하는 예를 보여준다.

그림 게임 울티마 온라인16.