Download pdf - 가상현실(VR) 영상 제작 기술 및 사례 - kocca.kr · PDF file433 방송영상 프로그램 국내 방송영상산업 현황 세계 방송영상산업 현황 국내 방송영상산업

02가상현실(VR) 영상

제작 기술 및 사례

지금까지 영상 콘텐츠 제작 기술의 발전은 SD(Standard Definition)에서 시작하

여 HD(High Definition)와 FHD(Full High Definition)를 거쳐, UHD(Ultra High

Definition)에 이르기까지 화질을 중심으로 이루어져 왔다. UHD에 이르며 육안으로는

그 이상의 해상도로 제작된 콘텐츠와 구분하는 것이 힘들어졌으며, 이에 영상 콘텐츠 제

작은 화질이 아닌 촬영 방식으로 그 방향을 전환하고 있다.

그 첫 시도는 3D(3 Dimensions)였다. 제조사들은 3D TV를 잇달아 출시했으며, 3D

콘텐츠 재생을 지원하는 스마트폰도 출시했다. 그러나 그 시도는 대중화되지 못하고 시도

에 그치고 말았다. 3D 콘텐츠의 효과가 사용자들의 기대에 미치지 못하였을 뿐만 아니라

콘텐츠 제작자들이 3D로 영상 콘텐츠를 제작하지 않았기 때문이다. 즉, 3D 콘텐츠를 중

심으로 건전한 생태계가 형성되지 못했기 때문에 3D는 콘텐츠 제작의 주도권을 획득하지

못했다. 극장에서 상영되는 일부 영화와 애니메이션들에 시청자의 체감효과를 극대화하기

위한 3D 기법이 적용되기도 하지만, 이는 국지적으로 기술을 활용하는 수준일 뿐 대중성

을 확보했다고 보기는 어렵다.

3D에 이어 새로운 촬영 기술로 떠오른 것이 바로 실감형미디어 VR(Virtual Reality)

이다. VR은 보통 Hologram과 AR(Augmented Reality) 그리고 MR(Mixed Reality) 모

두를 포괄하는 개념이지만, 촬영 기술과 관련해서는 다수의 카메라로 촬영된 영상을 스티

칭(Stitching)하여 360°전 방향을 감상할 수 있도록 하는 것을 지칭하기도 한다. 현재 제

조사, 플랫폼 사업자 및 콘텐츠 제작자 등 CPNT 각 영역의 다양한 사업자들을 중심으로

VR 촬영과 관련된 연구와 서비스 출시가 지속적으로 이루어지고 있으며, 시장에서도 VR

을 차세대미디어의 한 축으로 성장시키고자 하는 의지가 보인다.

이에 본고에서는 VR 촬영 기술 개괄과 실제 사용자들에게 제공된 사례들을 살펴봄으

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가상현실(VR) 영상 제작 기술 및 사례 02

Broadcasting industry White PaPer

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로써, 차세대미디어 견인차로서 VR의 의미를 확인해 보고자 한다.

1. VR의 개념 및 시장 전망

VR 촬영 기술 및 그 적용 사례를 살펴보기 이전에, VR이란 무엇이며 향후 얼마나 성

장할 수 있을 것인지에 대하여 먼저 살펴보도록 하자.

VR은 인간의 모든 감각을 사용하여, 실제처럼 느낄 수 있는 통합된 경험을 지칭한다.

즉, Hologram, VR 및 AR 등 기술적으로 구분되는 모든 것들이 사실상 VR인 것이다. 이

러한 VR을 시장에서는 구현 기술에 따라 VE(Virtual Environment), AR(Augmented

Reality), AV(Augmented Virtuality), SR(Substitutional Reality) 및 MR(Mixed

Reality) 등으로 구분하기도 한다. VE는 일반적으로 VR이라는 용어로 통용되는 기술이

며, VR 카메라로 촬영되거나 CG(Computer Graphic)로 제작된 가상현실을 HMD(Head

Mounted Disaply)를 착용하여 경험하는 것을 지칭한다. AR은 ‘Google Glass’ 및 <포

켓몬 고>와 같이 전용 Glass 혹은 스마트폰을 활용하여 현실 세계 위에 가상의 정보를 덧

입힌 것을 경험하는 것이다. AV는 스크린 골프장과 같이 현실에서 취하는 행동들이 가상

의 공간에 영향을 주는 경험을 제공하는 것이다. SR 및 MR은 VE와 AR의 장점들을 결

합한 형태의 기술이다. SR은 현실의 인물 혹은 사물에 특정한 가상의 이미지를 덧입히고,

HMD를 착용하면 해당 사람 혹은 사물을 가상에 존재하는 것과 같이 느낄 수 있는 것이

다. 마지막으로 MR은 HMD 같은 특정 장비를 착용하지 않고, 여러 사람이 동일하게 현실

세계에서 가상의 현실을 체험할 수 있는 기술이다.

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그림 5-2-1·VR의 기술적 분류

VirtualReality(가상현실)

Virtual

Environment(가상현실)

▒ 시·청·감각 정보로 가상 세계를 제공

- HMD(Head Mounted Display) 및 동작 인식 장치들을 활용

ex. Oculus Rift, Samsung Gear VR

▒ 현실 위에 가상의 정보를 결합

- 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상의 물체를 겹쳐 보여주는 기술

ex. MS Hololens, Google Glasses

▒ 가상 위에 현실의 정보를 결합

- 사용자의 움직임을 모니터에 투영해 주는 기술

ex. Nintendo Wii, Golfzon

▒ VR의 몰입도와 AR의 Interaction을 결합

- 현실의 사람 혹은 사람에 가상의 Image를 덧입혀, 가상현실 경험을 Interaction을 강화

ex. Magic Leap

▒ VR의 몰입도와 AR의 정보 전달력을 결합

- 여러 사람이 동시에 같은 상황을 체험, 원하는 위치에 Image를 배치

ex. Magic Leap

AugmentedReality

(증강현실)

AugmentedVirtuality(증강가상)

SubstitutionalReality

(대체현실)

MixedReality

(혼합현실)

이러한 VR시장이 향후 얼마만큼 성장할지에 대하여 여러 의견들이 있으나, 일반적으

로 2018년 이후 급격하게 성장할 것이라는 것이 중론이다. 시장조사 기관들은 VR 및 AR

을 모두 포괄한 가상현실 시장이 2020년까지 전 세계적으로 1,500억 달러 규모에 이를 것

이라고 전망한다. 초기에는 VR이 시장을 선도하나 향후 AR이 보다 많은 분야에 적용됨

으로써, AR이 실질적인 가상현실 시장 성장을 견인할 것이라는 분석이다. 그러나 이러한

분석이 VR산업의 중요성을 폄하하는 것은 아니다. AR 기술을 활용한 보다 큰 시장의 도

래를 이끌어내기 위해서는 실질적인 VR시장이 우선 형성되고 건전하게 운용되는 것이 필

수적인 전제가 된다. 이는 VR이 성공하지 못할 경우 AR에 대한 관심 및 투자 자체가 형성

되기 어려울 수 있기 때문이다.

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그림 5-2-2·가상현실 시장 전망

Game

AD

Theme Park

AR$120B

Consumer

Biz

Film

Voice

DataCommerce

HW

Game

ThemePark

Niche

VR$30B

Film

HW

AR(Augmented Reality)VR(Virtual Reality)

$120B

$30B

2016 2017 2018 2019 2020

2016 2017 2018 2019 2020

2.8

8.6

15.2

20.2

29.7

13.9

5.0

(단위: Billion Dollar)

Games

Films1)

Theme ParkNiche Markets2)

H/W

1) 가상극장 및 다큐멘터리 등2) 교육, 헬스케어 및 군사용 등

3.41.4

6.0

* 출처: Digi-Capital(2015)

이와 같이 가상현실 시장은 VR이 선두에서 개척해 나아갈 것이며, VR은 게임과 VR

촬영 콘텐츠를 중심으로 저변을 확대할 것이다. VR게임은 현재 기업과 사용자들로부터

가장 높은 관심을 받고 있는 영역이다. Oculus, Vive(HTC 및 Steam) 및 Sony 등이 PC

및 게임 콘솔을 기반으로 시장을 이끌어 나가고 있다. 그러나 VR게임은 극대화된 몰입감

을 제공하기 위하여 하드코어 게임 타이틀 중심으로 형성돼 있으며, 고사양 PC와 게임콘

솔, 그리고 다양한 센서를 설치해야만 한다. 이에 사용자들이 구매하기에는 비교적 높은

가격대에 위치해 있으며, 최소한으로 설치에 필요한 공간이 있어야 하므로 마니아층을 중

심으로 시장이 형성될 것으로 예상된다. 그러나 VR 촬영 시장은 엔터테인먼트 및 다큐멘

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터리 등 다양한 영역에 적용 가능하며 스마트폰 기반의 경량형 HMD에서도 작동되는 경

우가 많기 때문에, VR게임에 비하여 초기 시장 침투가 용이하다는 장점이 있다. 이에 통신

사, 방송사 및 전문 VR기업들이 VR 촬영 콘텐츠시장에 적극적으로 진입하고 있다.

2. VR 촬영의 원리

일반적인 2D 영상은 하나의 카메라로 촬영한 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 시

청자에게 전달하는 과정을 거친다. VR 영상 촬영도 일반 영상과 큰 틀에서는 동일한 절차

를 거치지만, VR은 360°전 방위 영상을 담아야 하므로 5~6개의 카메라를 사용한다는

점에서 차이가 있다. VR 영상을 촬영하기 위해서는 VR 촬영 장비 구성이 선행돼야 한다.

VR 촬영 장비는 VR 카메라와 스티칭 서버(Stitching Server)로 구성된다.

우선 VR 카메라는 VR 전용으로 제작된 완성품 카메라를 사용하기도 하지만, 기존 제

작된 카메라들을 결합하여 사용하는 것이 일반적이다. 카메라는 촬영 목적에 따라 고프

로와 같은 경량형부터 DSLR(Digital Single Lens Reflex) 고사양 카메라에 이르기까지

다양한 종류를 사용한다. 이때 여러 개의 카메라를 결합하여 360°의 영상들을 모두 촬영

할 수 있도록 해 주는 기구물이 필요한데 이것을 리그(Rig)라고 한다.

그림 5-2-3·VR 카메라 및 리그

* 출처: Mooovr

스티칭 서버는 카메라에서 촬영된 영상을 하나의 360°영상으로 결합 및 변환하는 장

치이다. VR 영상은 4K 해상도이므로 대용량이며, 이를 실시간으로 스티칭하여 VR 영

상으로 변환해 주기 위해서는 고사양 PC가 필요하다. 실제 스티칭을 수행하는 것은 해

당 PC에서 작동되는 별도의 솔루션(Solution)이며, 세계적으로 Videostitch사‘바하나

(Vahana)’와 Kolor사‘오토파노(Autopanolar)’가 널리 사용되고 있다. 이에 더하여 기존

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이미지(Image) 편집 툴 전문업체인 Adobe사도‘Premier Pro CC’에 VR 콘텐츠 편집 기

능을 추가하여 출시하는 등 VR 관련 기능을 지원하는 소프트웨어의 확대는 지속될 것으

로 전망된다.

그림 5-2-4·바하나 및 오토파노

* 출처: Videostitch 및 Kolor

그림 5-2-5·Premier Pro CC

* 출처: Adobe

이 스티칭 솔루션들은 실시간 스트리밍(Live Streaming) 지원 여부에 따라 그 특성을

달리하기도 한다. 비디오스티치사의‘바하나’는 스티칭과 실시간 스트리밍을 동시 지원하

지만, 어도비사의‘Premier Pro CC’는 편집 기능만을 제공하기 때문이다. 이에 촬영기업

혹은 개인들은 상황에 따라 솔루션을 선택하여 활용하며 필요에 따라서는 복수의 솔루션

을 결합하여 이용하는 경우도 있다.

다음으로는 스티칭의 원리에 대하여 살펴보도록 하겠다. 스티칭은 말 그대로 바느질을

한다는 것이다. VR 영상을 제작하기 위해 다수의 카메라를 통하여 촬영된 여러 개의 영상

을 이어 붙여 360°를 아우르는 구 형태의 영상 하나를 생성하는 과정을 스티칭이라고 한

다. 아래 그림에서 보이는 바와 같이 VR 영상 촬영을 위해 각 방향에 맞춰 카메라를 배치

한다. 누락되는 부분을 최소화하기 위해 광각 렌즈를 사용하기도 한다. 카메라의 개수가

증가할수록 화면을 촘촘하게 촬영할 수 있으므로, 보다 고품질의 VR 영상을 제작할 수

있다. 이때 촬영된 영상은 HDMI 케이블(High Definition Multimedia Interface Cable)

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을 통하여 스티칭 서버로 전송되며, 스티칭 서버는 영상별 중첩되는 영역을 인식하여 퍼즐

맞추기와 같이 각각의 영상을 하나로 통합하는 과정을 수행한다. 서버에서 자동으로 통합

해주는 단계는 정합 정확도의 한계가 존재하기 때문에, 통합된 VR 영상을 사용자가 수작

업으로 방향과 간격에 대한 미세 조정을 진행하기도 한다. 사용자가 최종적으로 세부 스

티칭 방식을 확정하면, 이후부터 미리 설정해 둔 규칙에 맞추어 카메라에서 촬영되는 영상

을 자동으로 스티칭하여 실시간으로 VR 동영상을 생성하게 된다. 서로 다른 카메라로부

터 촬영된 영상이기 때문에, 중첩되는 부분을 완벽하게 결합하기는 어렵고, 사용자의 숙련

도에 따라 VR 영상의 완성도가 좌우되는 경우가 많다. 스치팅된 영상은 일반 2D 스크린

에서는 360°가 아닌 좌우로 길게 펼쳐진 모습으로 확인할 수 있다. VR 전용 플레이어를

통하여 PC와 스마트폰에서 재생 시 손가락 플리킹(Flicking)으로 상하좌우로 내비게이션

(Navigation)을 할 수 있으며, HMD로 재생하면 고개의 움직임에 따라 실제 해당 공간에

있는 것 같이 몰입감 높은 경험을 할 수 있다.

그림 5-2-6·스티칭의 원리

촬영

상단 180°

HDMI케이블

하단 180°

좌우 90° 좌우 90° 좌우 90° 좌우 90°

스티칭

스티칭 서버

VR영상

VR영상

5

5

44 33

2

2

66

1

1

그림 5-2-7·스티칭된 영상(일반 Player 재생 시)

* 출처: KT

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3. VR 영상 제작 사례

국내 VR 영상 제작 및 유통은 주로 통신사 및 방송사들을 중심으로 진행됐다. 첫 번

째 사례는 KT의 VR 야구 생중계 및 genie VR이다. KT는 세계 최초로 VR 야구 경기를

스마트폰 및 HMD를 사용하여 시청할 수 있는 서비스를 2016년 4월 출시했다. VR 카메

라는 1루와 3루 응원단상에 각 1대씩 설치했고, 소니 DSLR 카메라를 사용함으로써 보다

높은 화질의 영상을 제공했다. VR 카메라에서 촬영한 영상은 카메라 옆에 위치한 스티칭

서버에서 실시간으로 VR 영상으로 제작한 후 CDN(Content Delivery Network)과 무선

네트워크(3G/4G 및 Wi-Fi)를 통하여 시청자들의 단말로 전송했다. 시청방식은 스마트폰

으로 영상을 재생하여 플리킹으로 360°회전을 하며 시청할 수 있는 단안 모드와 스마트

폰을 HMD에 장착하여 보다 몰입감 있게 시청할 수 있는 양안 모드 두 가지 방식으로 제

공됐다. 경기장 내 VR 카메라를 설치할 수 없다는 규정으로 응원단석에 설치해야 했고,

이로 인하여 실제 선수들이 경기하는 모습은 가까이서 감상할 수 없다는 제약이 존재했

다. 그러나 VR을 통하여 치어리더와 팬들이 응원하는 환경에 직접 참여하는 듯한 경험을

제공하고, 세계 최초로 야구 경기를 VR로 생중계했다는 것에 의의가 있다고 할 수 있다.

그림 5-2-8·KT VR 야구 중계

360°촬영

Camera #23루 응원석

스마트폰을 Touch하여360°VR 야구 영상 보기

스마트폰을 HMD에 장착하여360°VR 야구 영상 보기

Camera #11루 응원석

360°촬영

* 출처: KT

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KT는 VR 야구 생중계 서비스 출시 이후 2016년 6월 국내 최초로 음악 전문 VR 서비

스 genie VR을 출시했다. genie VR은 KT뮤직의 음원 서비스 genie 안에 위치한 VR 전

용관 서비스로, 다양한 아티스트들의 VR 영상을 실시간 혹은 VOD로 즐길 수 있도록 제

공했다. 주목할 만한 것은 2016년 8월‘나인뮤지스A’의 쇼케이스를 VR 생중계 진행하며,

다중 카메라 활용 및 방송장비 도입 등을 통하여 VR 촬영 기술을 일반 TV 방송 수준으

로 끌어올렸다는 것이다. 다중 카메라 활용은 4K Switcher라는 장비를 사용하여 촬영장

안에 설치된 여러 대의 VR 카메라로부터 촬영된 영상을 번갈아가며 편집하여 한 개의 채

널로 제공하는 것이다. 이에 더하여 지미집(Jimmy Jib)과 같은 방송 전문 촬영 장비를 도

입하여 다양한 각도에서 VR 촬영이 가능한 환경을 구축했다.

그림 5-2-9·genie VR

* 출처: KT

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그림 5-2-10·지미 집(방송 촬영 장비)

다음으로는 VR과 커머스를 결합한 현대백화점의‘VR스토어’이다. 현대백화점은

2016년 7월 가상현실 안에서 백화점 방문 및 상품 탐색을 VR로 할 수 있는 신규 서비

스를 출시했다. 현재 판교점(아디다스, 나이키, 캐나다구스, 몽블랑, 노비스, 파라점퍼스,

레페토), 신촌점(에잇세컨즈) 및 중동점(5층 전체)을 VR로 둘러볼 수 있도록 구성했다.

HMD를 착용하고 실제 걸어다닐 필요 없이, 사용자가 원하는 방향을 응시하면 해당 방향

으로 이동하는 형태로 제작됐으며 원하는 상품을 일정 시간 동안 응시하면 보다 상세히

상품을 살펴볼 수 있다. 아직 가상현실에서 결제까지 지원되지 않는다는 제약사항은 있으

나, 가상현실을 커머스와 결합하여 2차원의 평면 스크린상의 커머스를 3차원으로 이동시

켰다는 것은 시장의 반향을 불러일으킬 것으로 평가되고 있다.

이미 중국 기업인 알리바바(Alibaba)는 2016년 10월 VR을 통하여 결제가 가능한

‘VR Pay’을 공개했다. 자체 결제 인증방식 및 보안 시스템을 적용했고 향후 생체인식기

술을 결합할 경우 보다 안전한 결제 서비스를 제공할 수 있을 것이라고 한다. 아직 상용화

시기에 대한 언급은 없었으나, 이와 같이 VR 쇼핑에서 결제까지 가능할 경우 VR 커머스

시장은 보다 확대될 것으로 전망된다.

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그림 5-2-11·VR스토어

* 출처: 현대백화점

그림 5-2-12·VR Pay

* 출처: 알리바바

마지막으로 VR은 부동산 사업과도 접목될 수 있다. 2016년 11월 현대 힐스테이트는

HMD를 착용하고 오피스텔의 내·외부를 살펴볼 수 있는 서비스를 판교 모델하우스에서

선보였다. 이러한 부동산 관련 VR 콘텐츠는 직접 실사를 촬영하거나, CG 기술을 활용하

여 제작할 수도 있다. 이러한 VR 콘텐츠를 활용할 경우 모델하우스를 구축하고 운영하는

데 필요한 공간 및 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

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그림 5-2-13·VR 모델하우스

* 출처: 현대건설

4. VR 영상 제작의 한계와 해결 방법

VR 콘텐츠 제작을 활성화하는 데 가장 큰 걸림돌은 바로 콘텐츠의 품질이다. 현재

VR 콘텐츠의 화질은 4K이나 이는 360°를 모두 아우르는 것이므로 실제 사용자들이 시

청하는 영상은 HD에 못 미친다.

아래의 표에서 확인할 수 있는 바와 같이, 사람의 눈은 1만 7,250PPI(Pixel Per Inch)

이나, 현재 HMD를 통하여 제공되는 콘텐츠의 PPI는 550 수준이다. 즉, 사람이 실제 눈

으로 확인하는 영상의 약 1/30 품질로 VR 콘텐츠를 감상하고 있다는 것이다. 이로 인해

많은 사용자는 VR 콘텐츠를 모기장을 사이에 두고 보는 것 같다는 불만을 제기하고 있는

것이 현실이다.

표 5-2-1·VR 콘텐츠 품질 비교

구 분 가로 픽셀수 세로 픽셀수화소수

(가로×세로)PPI

(Pixel Per Inch)

사람의 눈(12K) 10,154 11,424 116,000,000 17,250

Galaxy S7(3.7K) 2,560 1,440 3,700,000 550

* 출처: 가상현실 세상이 온다

응답속도 지연에 따른 어지럼증 및 멀미 또한 콘텐츠 품질 저하를 유발한다. VR 콘텐

츠는 고개를 상하좌우로 움직이며 360°로 영상을 자유롭게 감상할 수 있다는 장점을 갖

고 있으나, 실제 사용자가 고개를 움직이는 것과 영상이 전환되는 것 사이에 지연이 발생

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할 경우 인지부조화로 불편함을 느낄 수 있다. 이상적으로 지연율은 5msec 이하여야 하

나 대부분의 VR 콘텐츠들은 20msec 정도로 그 간극이 크다.

이런 제약들을 극복하기 위한 명확한 해결책이 아직까지 등장하지는 못했으나, 다양한

시도가 이루어지고 있다. 우선 화질 개선을 위하여 실제 사용자가 응시하고 있는 화면에만

고해상도의 영상을 송출하고 주변 영상들의 화질을 상대적으로 낮춤으로써 전체적인 콘

텐츠 용량을 줄이고자 하는 것이다. 또한 지연율을 최소화하기 위해 사용자의 고개 움직

임을 예측하는 알고리즘을 개발한다거나, 콘텐츠 전송 시간 자체를 단축하기 위한 연구들

이 활발히 이루어지고 있다.

단기간에 이 모든 문제들이 해소될 수는 없겠지만, 다양한 시행착오를 통하여 VR 콘

텐츠의 품질은 점진적으로 개선될 것으로 기대된다.

지금까지 살펴본 바와 같이 가상현실은 새로운 미디어 경험을 제공함으로써, 기업과

사용자 모두 새로운 가치를 획득할 수 있는 기회를 창출할 수 있다. 엔터테인먼트 영역에

적용하여 재미를 배가하는 것뿐만 아니라, 쇼핑 및 부동산 같은 다양한 영역에 가상현실

기술을 접목함으로써 서비스 이용 편의성 및 운영 효율성을 향상시킬 수 있는 것이다. 물

론 현재의 기술적 제약 사항들로 인해, 단기간 내 VR 저변이 급속히 확대되기는 어려울 것

이다. 그러나 초기 단계에서는 콘텐츠 기획 및 촬영 기술 등을 고도화시켜 화질과 관련된

이슈들을 극복하고 이후 고품질의 VR 콘텐츠를 제작 및 유통한다면, VR은 대한민국 차

세대미디어 산업의 프론티어로서 상당한 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.