8. 증강현실의 이해

 

<증강현실이란?>

1. 증강현실이란?

가. 가상현실과 증강현실

1) 가상현실

- 컴퓨터 시스템에서 생성한 3D가상 공간과 상호작용이 일어남

- 현실 세계 바탕의 가상공간과 인체의 오감

2) 증강현실(Agumented Reality)

- 가상현실의 한 종류

- 가상현실의 한 분야에서 파생된 기술

- 현실의 이미지, 배경 + 3차원 가상 이미지

3) 증강현실 작동 순서

* GPS장치 중력센서 *

: 지리, 위치정보 송수신

* 위치정보 시스템 *

: 지리, 위치의 상세 정보를 저장함

* 애플리케이션 *

: 상세 정보 수신 후 현실 배경에 표시

* IT기기 *

: 화면을 고글, 스마트폰, PC 등에 출력

※ 포켓몬고 증강현실 작동 순서

GPS를 통해 위치정보를 송출

>> 나이앤틱이라는 시스템에서 GPS정보를 수신

>> 나이앤틱의 GPS정보에 맞춰 데이터 각각의 환경 송출

(※ 여기서 환경이라는 것은 위치에 따라 나오는 포켓몬이 다르게 제공됨을 의미)

>> 포켓몬고의 어플리케이션에 나이앤틱의 정보 수신

>> 최종적으로 스마트폰에 우리가 플레이하는 포켓몬고 화면이 출력됨

4) 증강현실 시제품

* MS 홀로 렌즈 헤드셋 *

- 독립적 작동 

: CPU(중앙처리장치), GPU(그래픽처리장치) 내장

- 모든 공간이 디스플레이 화면으로 변함

- 3D 홀로그램이 띄워지고, 음성, 동작으로 상호작용

* APPLE + VRVANA*

- 3D 모션 센서 개발 업체 인수

- 차세대 웨어러블 기기로 증강현실 시장에 참여

나. 증강현실구현

1) 증강현실 구현 항목

- 하드웨어

- 임베디드 소프트웨어

- 증강현실 콘텐츠

2) 증강현실 인식정보

* 이미지 *

- 2차원 이미지 분석 방식

- 프로그래밍으로 이미지 특징을 좌표나 마커로 만들어 인식 대상 판독

- 분석 엔진을 통해 원본 이미지 분석

- 이미지의 점, 선, 곡선 등의 특징을 자동으로 분석, 추출, 저장

- 분석을 한 이미지는 콘텐츠가 오버랩 되어 구현

- 다양한 콘텐츠를 이미지에 맞게 접목하는 것이 중요

* 소리 *

- 이미지에 맞추어 소리가 출력

* 주파수 *

- 무선으로 통신을 하는 경우 주파수가 맞아야 통신이 가능

* 공간 *

- 현실공간에서 추가되는 정보를 보여주는 것이기에 공간은 필수적

다. 증강현실의 보급

1) 스마트폰

- 휴대성과 편리성

- 카메라와 사용자의 시야가 비슷

- 인터넷을 통해 실시간 콘텐츠사용가능

- 어플리케이션을 통해 맞춤형 콘텐츠 제공이 가능함

2) HMD

- 고글, 헬멧을 착용하여 각종 정보가 증강현실로 구현되는 방식

<증강현실의 기술>

1. 증강현실기술

가. 소프트웨어

1) 이미지 인식기술

- 카메라 비치는 사물의 이미지를 추출

- 추출된 사물에 3D 형태의 제품이나 캐릭터 등을 투영해 다양한 동작을 구현

ex) 나비캠(Navicam), 블립파(Blippar)

2)마커 기반 증강 현실

- 인식을 도와주는 표식(마커)를 통해 인지하는 정보가 중요

- 표시가 되어 있는 곳에 카메라를 비추면 검색을 통해 정보를 얻음

- QR코드, 특정사물을 통해 적용 가능함

* 장점 : 탐지가 쉬움, 성공확률이 높음

* 단점 : 협소한 응용번위, 비현실적, 실내환경에서 적용

ex) LEGO Kiosk

 

출처 : https://youtu.be/PHtFfrX7hMk

3) 마커 리스 증강현실

- 마커 없이 물체 인식

- 실제 세계의 자연적 특징들로부터 눈에 보이는 영상을 직접 편별

- 카메라의 방향을 결정해 관련정보를 취득하여 영상에 부가하는 기술

ex) BazAR, PTAM

4) 테이터 컴프리션

- 데이터 압축 기술

- 데이터 집합의 기억 영역을 절감하거나 전송 시간 단축을 위해 데이터를 좀 더 적은 수의 비트를 사용해서 부호화하는 것

ex) QR코드

나. 하드웨어

1) 디스플레이 디바이스(Display Device)

- 실질적으로 사람이 증강현실을 보게 해주는 장치

- 증강현실이 구현되는 장치

- 보여주는 것에 대한 기술

2) 헨드 헬드 디스플레이

- 손에 쥐고 이동하는 형태

- 가장 일반적이고 접근성이 높음

- 스마트폰, PMP, 휴대용 게임기

* 위치기반 *

- GPS + 무선통신기술

- 이동중인 사용자에게 위치와 관련되 정보를 제공

* 마커기반 *

- 특정한 표식을 이미지 인식장치를 이용하여 하는 방식

- QR코드, 바코드, 소프트웨어 등록된 특정사물

3) 헤드마운트 디스플레이(HMD, Head Mounted Display)

- 머리에 장착해 사용하는 장치

- 특수 모니터를 통해 양 눈으로 3차원 그래픽 이미지 송출

- 경량화 소형화가 계속 발전됨

ex) 구글 글래서, 이노베가 아이옵틱(iOPtik)

4) 트래킹

- 움직임을 좌표로 나타내는 기술

* 카메라 *

정보 추적을 위한 입자필터 기반

* Sight Sensor *

눈의 움직임을 감지하는 센서

* Acceleration Sensor *

가속도를 감지하는 센서

* GPS *

Global Positioning System

비행기, 선박, 자동차 등에 GPS 송수신기를 부착하여,

인공위성을 이용해 위치를 알 수 있는 시스템

* RFID *

Radio Frequency Identification

극소형 칩에 상품 정보 저장, 안테나를 달아 무선으로 데이터를 송신하는 장치

* Wireless Sensor *

센싱이 가능하고 수집된 정보를 가공하는 프로세서가 달려있어

정보를 전송하는 소형 무선장치

* Input Device *

입력장치로 컴퓨터에 데이터를 입력을 위해 사용되는 장치

전통적인 장치로는 마우스, 키보드가 있음

최근 터치스크린, 센서 등 다양화 되고 있음

* Computing Device *

자동적으로 계산하는 기계

하드웨어 처리 과정 능력

<증강현실의 특징>

1. 증강현실의 특징

- 현실과 가상이 결합되어야 한다

- 실시간 상호작용이 가능해야 한다.

- 3D로 표현된 가상이 현실에 반영되어야 한다.

가. 증강현실

- 실제공간 + 가상의 사물합성 >> 현실에 존재하는 사물처럼 보여줌

현재 지도서비스, 부동산 매물정보, 도서관 등을 통해 활용됨

1) 증강현실 기술 연구

* 1966년 *

- 이반서덜랜드의 HMD 개발

- 양쪽 눈에 3차원 그래픽으로 표시장치

- 현실 영상 위에 가상 정보 중첩 가능

* 1990년 *

- 톰 코멜 증강현실 최초 사용
- 항공기 전선 조립을 돕기 위해 도면의 이미지를 실제 화면에 중첩

*2000년대 *

- 연구 개발 및 시험 단계 적용

* 2010년대 *

- 스마트폰 보급 + 모바일 기반 증강현실

- 실용화 착수

- 다양한 분야에서 적극 실용화를 진행

나. 현실-가상 연속체

- 가상현실로 갈수록 가상 이미지 양 증가, 현실 세계와의 연관성 약화

1) 현실세계(Real World)

- 현재 살고 있는 존재하는 현실

2) 증강현실(Augmented Reality, AR)

- 현실을 바탕으로 가상 합성

3) 증강현실(Augmented Virtuality, AV)

- 가상을 바탕으로 현실 합성

4) 가상현실(Virtual Reality, VR)

- PC를 이용한 그림, 그래픽을 이용해 만든 것

5) 혼합현실(Miced Reality, MR)

- 증강현실 + 증강가상

다. 증강현실의 문제점

1) 통합

- 현실과 가상의 정보를 매끄러운 통합이 어려움

- 상대적으로 이질감을 느낌

- 그렇다고 너무 몰입을하게 되면 현실과 가상을 구별 못할 수도 있음

아직 뭐가 맞는지 잘 모르겠음

2) 지나친 의존

- 능동적으로 하기보다는 수동적으로 변함

- 내비게이션 보급으로 길을 찾거나 기억하는 능력 저하

- 추천과 팝업에 의존하여 다양한 정보를 놓칠수 있음

* 포켓몬고의 사례 *

: 스마트폰의 화면에 너무 몰입한 나머지 주변사건, 사고에 대응하는 반응속도가 늦어

교통사고 등이 증가함

 

출처 : https://pokemonkorea.co.kr/go/