가상현실

[공간의 미학]

1.가상현실이란
가상현실의 세계는 현실에 구애 받지 않고 상상의 세계를 현실과 같이 만들어내며 인체의 모든 감각기관이 인공적으로 창조된 세계에 몰입 됨으로써 자신이 바로 그 곳에 있는 듯한 착각에 빠지게 되는 CYBER SPACE 의 세계라 할 수 있다.
가상현실 은 관찰자가 직접 인공적으로 만들어진 세계에 들어가 체험을 할 수 있게 만들어 졌다.

그리고 그 안에 구성된 모든 물체들은 상호 작용이 가능하게 되어 있다.
지금까지의 모든 시뮬레이션의 경우에는 사용자는 제작자가 만들어 놓은 환경 속에서 제작자의 의도대로만 접촉할 수 밖에 없는 환경이었다.
그러나 가상현실에서는 제작자의 의도 보다는 사용자의 의도대로 모든 움직임이나 행동을 제어할 수가 있는 것이다.

즉, 사용자가 실제환경과 유사하게 만들어진 컴퓨터모델 속에 들어가 시각 청각 촉 각과 같은 감각들을 이용하여 그 속에서 정의된 세계를 경험하고 상호 교환적으로 정보를 주고 받는 것이 가상현실 이다.

가상현실 속에서는 실제로는 없는 물체이지만 이를 감지할 수도 있고 이들의 정보를 접할 수도 있고 이를 변형 시킬 수도 있는 등 모든 상황을 자신의 의도대로 이끌어 갈수 있는 것이다.

오늘날의 가상현실은 인공 지능, 시뮬레이션 그리고 컴퓨터 그래픽스 등 여러 학문에서 활발히 연구 중에 있으며 그 중 인터넷과 관련된 연구가 특히 주목할 만한 성과를 거두고 있는데 이러한 기술 을 인터넷에서 활용케 하여주는 언어 표준이 바로 V R M L (Virtual Realty Modeling language) 이다.

VRML 이라는 단어가 처음으로 사용된 때는 'www에 관한 제1회 국제회의' 이다.
이 회의는 웹상에서 3차원의 세계를 만드는 것을 Virtual Reality Markup Language라고 명명하고 이들은 새로운 언어를 개발하는데 시간을 허비하는 대신 기존에 만들어진 언어를 수정,보완하는 방법을 사용하였는데 여러 후보들 중에서 실리콘 그래픽스(SGI)의 오픈 인벤터(Open Inventor)를 사용 하기로 결정했다.
1.0은 여러 가지 한계점을 가지고 있었는데 첫번째는HTML이 일반인들도 쉽게 배울 수 있는 일종의 워드프로세서 편집 언어인데 비해 VRML은 상당한 인력과 장비를 갖추고 또한 오랜 렌더링 시간이 필요한 그래픽 프로그램용 언어라는 점이다.
이로 인해 일반인들은 이를 구현하기가 쉽지 않았고 이는 VRML의 대중화에 많은 걸림돌로 작용하게 되었다.

두 번째는 현재의 네트워크 환경으로 보아 개인 접속의 경우 28.8Kbps 급의 모뎀으로서는 실제적인 대용량의 그래픽 데이터 전송에 문제가 많이 있다고 할 수 있다.
이에 VRML 그룹에서는 많은 문제점을 보완한 VRML 2.0을 발표하게 되었다.
VRML 2.0이 1.0에 비해 발전한 것은 다양한 실시간 상호작용 기능이 추가 되었다는 것이다.

이와 함께 VRML을 HTML의 표준에 접목을 하였다는 것이다.
HTML의 개방형 표준을 수용해 모든 인터넷 사용자들에게 표준을 개방해 임의의 개발 업체들이 VRML을 이용한 서비스를 할 수 있도록 하였다는 것이다.
VRML 2.0 버전은 HTML과의 결합 뿐만 아니라 기존의 실시간 멀티미디어 전송기술과 자바 등 새로운 언어체계도 수용할 수 있도록 하였다.

리얼오디오, VDO 라이브, 쇽웨이브 등이 수용됐고 또한 자바 스크립트를 수용함으로써 지금까지 분리되어 있던 언어들을 한 곳으로 통일되는 효과를 얻을 수 있을 것이다.
이로써 VRML이 기존을 언어들을 수용하게 됨으로써 차세대 표준언어로 자리잡게 될 가능성이 매우 커졌다고 할 수 있다.

사실상 3차원 그래픽은 문서정보나 단순한 사진정보만을 원하는 사용자들에게는 거의 불필요한 것이라고 할 수 있다.
더군다나 온라인상에서 3차원 그래픽을 구현하기 위해서는 대량의 데이터 전송이 필요하기 때문에 일반 사용자들이 접근하기가 쉽지 않았다.

또한 256컬러 이하의 저 해상도와 조잡한 영상은 현실감을 현저히 떨어뜨려 왔다.
그러나 최근의 기술개발은 이러한 장벽을 서서히 무너뜨리고 있다.
전송속도에서도 6MBPS속도를 낼 수 있는 기술이 개발되었고 압축률도 53대1이라는 획기적인 압축기술도 계속 발표되고 있다.
2. 가상현실의 분류
VR 시스템에는 몰입형 가상현실과 DESKTOP/VEHICLE VR과 THIRD PERSION VR 등으로 구분 할 수 있다.
이것은 VR 시스템의 행위 방식과 시스템 요소로 구분할 수 있는데 특정한 부분으로 구분 지어지는 것이 아니라 상호 보완적인 요소가 아주 많다고 할 수 있다.
그리고 VR 시스템의 대중화에 공헌을 하고 있는 것은 DESKTOP VR 이라고 할 수 있다.
(1) 몰입형 가상현실


몰입형 가상현실 시스템에는 HMD (Head Mounted Display),Data Glove, 공간 추적 장치, 3D Audio, 그리고 이 시스템들을 출력시켜 줄 수 있는 컴퓨터 등으로 이루어집니다.

이 시스템은 가상현실에서 가장 이상적인 형태라고 할 수 있다.
그러나 이 시스템을 일반인들이 사용하기에는 제약이 있다.
그 중에서도 가장 큰 것은 경제적인 것으로써 이 시스템은 아주 고가의 장비를 필요로 하기 때문에 아직 일반 대중에게는 어려운 형편으로 주로 사용하고 있는 곳은 대학의 연구실이나 관련 기업의 연구실에서 많이 사용되고 연구되고 있다.
몰입형 가상현실은 컴퓨터를 이용하여 만들어낸 가상 공간에 실제로 있는듯한 느낌을 주기 위하여 사람의 몸에 각종 장치를 부착하여 가상 세계를 체험할 수 있도록 하는 것이다.
HMD(Head Mounted Display)를 착용하여 영상(3D 그래픽, 실사)을 입체적으로 볼 수 있으며, Data Glove를 이용해 손으로 원하는 물체를 잡아서 이동할 수 있으며, 공간 추적장치를 이용하여 사용자의 움직임을 추적하여 입력할 수 있다.

몰입형 가상현실은 가장 이상적인 모델 이라고 할 수 있으며 오락,교육,훈련의료 및 과학 분야 등에서 활용되고 있다.
(2) DESKTOP/VEHICLE VR

이 시스템은 전통적인 컴퓨터의 그래픽 화면에 나타난 영상을 통하여 사용자가 이용 하는 방식이다.
데스크톱 가상현실은 컴퓨터 화면상에 출력된 3차원 입체 영상을 보면서 마우스, 조이스틱,데이터 글로브와 같은 도구를 사용하여 가상현실을 느낄 수 있도록 하는 것이다.
영상의 시각화를 증대하기 위하여 간단한 고글이나 Crystal Eyes 제품과 같은 안경을 착용하기도 한다.
데스크톱 가상현실은 몰입형 가상현실 보다는 현실감이 떨어지고 부족한 면이 많지만 주변에 흔히 있는 컴퓨터에 가상현실 저작도구 및 특정한 장치를 이용하여 쉽게 만들 수 있다.
주로 산업설계, 게임, 건축, 전시회, 전자상거래 분야 등에서 활용되고 있다 이 방식의 특징은 몰입형보다는 현실감이 떨어지고 부족한 면이 많지만 우선 사용자 층이 두텁다는 특징이 있다.
우리들의 주변에 흔히 있는 컴퓨터에 특정한 장치를 마련하면 쉽게 사용이 가능한 방식입니다.
이 시스템은 미국의 NASA를 비롯한 많은 항공 회사들이 이 시스템을 운영 중에 있으며 국내에서도 여러 회사들이 이 시스템으로 교육과 연구를 하고 있다.

(3) Third Person VR

이 시스템은 먼저 비디오 화면과 비디오 카메라가 설치된 방에 사용자가 들어가 비디오 카메라로 촬영된 자신의 영상을 컴퓨터에 의해 만들어진 가상 세계에 결합하여 자신의 모습과 합성된 영상에서 가상현실을 체험할 수 있도록 하는 것이다.
예를 들어, 볼을 배트로 컴퓨터 화면상의 자신의 모습도 동작을 따라 하게 되고 소리와 느낌이 실제인 것처럼 느낄 수 있다.
투사 장치를 사용하여 영상을 출력함으로 시각범위를 향상시켰다.
3차원 입체 안경을 착용하고 영상을 보기도 하며 다수가 동시에 가상현실 세계를 체험할 수 있게 해준다.
주로 오락 게임,전시 이벤트용으로 활용되고 있습니다.
이 기술은 아직 문제점도 많고 보완해야 할 것도 많지만 사용자의 입장에서는 아주 자유로운 사용방법으로 인하여 많은 가능성이 있다고 할 수 있다.

3. 가상현실 용어

(1) 가상세계, 가상환경(Virtual World, Environment)

컴퓨터로 조절된 입.출력 장치를 이용하여 참가자들이 상호작용 할 수 있는 장면 또는 경험. 대부분의 가상세계는 물리적인 실재와 닮고자 한다.

그러나 다양한 차원에서 모두 닮을 가치가 있는지에 대한 논쟁이 끊이지 않는다. 가상 세계들은 물리적 현실에 묶여 있지 않다.
시각적으로 보여질 수 있는 어떤 정보도 참여자 가 경험할 수 있는 가상세계 속에 만들어 넣어질 수 있기 때문이다.
다시 말해 사이버스페이스는 여러 종류의 가상 세계들을 탐지한다.
비록 가상 세계가 물리적 세계를 모방한 것이라 하더라도 VR이 지각된 인간의 현상 세계를 모방해야 할지 아니면(종종 인간 적인 현상학의 추측들을 무시하는) 물리과학의 세계를 모방해야 할 것인지에 대한 결정이 내려 져야 할 것이다.
가상의(Virtual) '사실상 그렇지 않으나 마치 ~인듯한'을 의미하는 철학적 용어. 컴퓨터 기억 용량을 확장하기 위해 컴퓨터 기술을 사용하면서 최근 유행하고 있다.
가상기억 기술은 하드웨어를 추가하지 않고도 컴퓨터의 데이터 저장고를 확장 시킨다.
예를 들면 퍼스널 컴퓨터에서 가상기억은 마치 하드디스크상의 저장 공간인 듯 쓰이는 램의 일부일 수 있다.
그러한 가상디스크는 하드디스크처럼 쓰일 수 있지만 실제의 기계디스크가 갖는 물리적 한계를 지니지 않는다.
이와 유사하게 통상적인 물리적 한계를 갖지 않고도 사물이 VR속에 현전할 수 있다.
가상존재의 가치에 대한 논쟁은 철학사에 잘 드러나 있다.
주목할 만하게 격렬했던 논쟁으로는 중세 후기 둔스 스코투스 시대의 논쟁과 초기 유명론 시대의 논쟁을 들 수 있다.


(2) 가상현실(Virtual Reality, VR)

가상현실은 참여자가 수신한 정상적인 감각 입력을 컴퓨터가 산출한 정보와 대치시킴으로써 참여자가 실제로 다른 세계에 있다고 확신하도록 만드는 문제에 몰두하고 있다.
이것은 언제나 3차원 그래픽과 참여자가 물리적 세계와 맺는 정상적인 상호작용을 그대로 본뜬 입.출력 장치들을 통해 이루어진다.
가장 흔한 입.출력 장치로는 글러브와 Head-Mounted Display를 들 수 있다. 글러브는 참가자의 손에 대한 정보(위치,방향, 손가락의 굴절각도)를 전달 한다.
그리고 Head-Mounted Display는 사용자에게 위치,방향 추적기를 부착시킬 곳을 주기도 하고, 두 대의 컴퓨터로 조절된 전시화면을 통해 가상세계의 입체경을 제공한다.


- VR의 정의에는 다음과 같이 몇 가지 요소와 강조점들이 포함된다. -


인공현실: 사용자의 온몸 행동이 컴퓨터로 생성된 이미지들과 결합하여 단일 현전을 날조 할 때

상호작용성: 사용자가 스크린 위의 마우스를 이리저리 움직여 건물 속으로 들어갈 때.

몰입: 사용자가 3차원으로 애니메이트된 세계를 볼 수 있게 하는 Head-Mounted Display를 썼을 때. 망으로 연결된 환경: 여러 사람이 동시에 하나의 가상세계에 들어갈 수 있는 환경.

원격현전: 로봇이 실제 세계 속에서 거리상 멀리 떨어져 있는 사용자의 대리인에게 영향을 미치는 동안 사용자는 가상세계 내에 현전하고 있다고 느끼는 공간.
객체 지향 프로그래밍(OOP) C와 C++와 같은 프로그래밍 언어는 가상세계를 프로그래밍하는 복잡한 문제에 대해 해결책을 제시한다.
가상 세계 속의 각 상황은 복잡한 논리적 계산을 요구한다.
예를 들면, 만일 X개의 에이전트가 어떤 세계 내에 존재한다면 그리고 모든 에이전트가 한 가지 방식만으로 서로 상호작용 한다면, 상호작용의 수는 X의 제곱이 될 것이다.
10개의 에이전트는 90개의 상호작용을 필요로 할 것이고, 100개의 에이전트는 9900개의 상호 작용을 필요로 할 것이다.

공간 제작자(Spacemaker)

영화제작자와 마찬가지로 사이버스페이스 건축을 설계하는 사람. 이 용어는 설계와 건축의 통일성을 지적하기 위해 오토데스크 사에서 처음으로 사용했던 말이다. 사이버스페이스에서 무엇인가를 계획하는 일은 그것을 건물로 짓는 일과 동일하기 때문이다.

그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface, GUI)

컴퓨터와의 상호작용을 위한 특별한 접근법을 표현하기 위해서 컴퓨터 산업체가 사용하는 용어 GUI는 명령언어와 구분된다. 컴퓨터 명령 선의 문자와 숫자는 GUI보다 더 추상적이며 덜 구체 적인 기호들을 나타낸다. 예컨대 GUI는 "지우기" 명령을 마우스로 파일을 드래그하여 쓰레기통 그림에 가져가는 동작으로 바꿈으로써 사용자의 신체적 움직임을 극화한다.


네트워크(Network)

전신 전화선 또는 위성 송신기를 통하여 컴퓨터를 연결시키는 네트워크. 전지구적인 인터넷 망은 군대와 정부,상업기관과 교육기관 등 온갖 종류의 기관들과 연결되어 있다.
네트워크는 또한 사업용의 지역 망도 존재하고 컴퓨서브와 프로디지에 의해 사용되는 것처럼 상업용 대형 컴퓨터에도 존재한다.
대부분 하나의 다른 망으로 향하도록 통로가 있다.
데이터 글러브(Dataglove)

감지기가 부착된 나일론 장갑으로 가상 환경 속에 있는 대상에 수동적인 접근을 제공한다.
때로는 다양한 몸짓이 가상 환경 속에서 동작을 촉발하게끔 한다.
즉 광섬유 감각기를 갖추고서 손과 손가락의 위치를 좇으며 사용자가 가상 공간에서 팔을 뻗거나 움켜쥐거나 대상들을 변화시킬 수 있게 만든다.
최신 데이터글러브는 손의 위치와 각 손가락의 운동 각도를 기록한다.
그러나 아직도 Somatics, 즉 측정이 더 어려운 움직임의 내적인 동력학을 기록 하지는 못한다

데이터 슈트(Datasuit)

감지기가 부착된 옷, 데이터글러브와 유사하나 온몸을 감싼다는 점에서 다르다. 사용자의 움직임을 추적하고 지속적인 입력을 주 컴퓨터에 제공함으로써 컴퓨터로 생성되는 그래픽 환경과 사이버 육체는 사용자의 몸짓과 방향잡기에 따라 갱신될 수 있다.

로봇을 이용한 원격현전

비디오 카메라가 장착된 로봇을 원격 조종하여 건물 감시와 같이 인간 사용자의 현전이 요구 되는 과제 수행을 연구하는 분야. 로봇화는 핵폐기물을 다루는 일뿐만 아니라 수중세계 및 우주 건설에서 이미 시작되었다.

(4) 가상현실 용어

2 움직임 장치 붙박이 자전거, 트랙 볼, 플라잉 마우스들,쳇바퀴 등과 같이 인간의 움직임을 컴퓨터로 생성된 환경에 연결시키는 하드웨어.
인간과 컴퓨터의 상호작용

이것은 컴퓨터 파워를 증진시키는 법을 연구한다.
컴퓨터업계는 이진 코드로부터 숫자와 문자 가 결합된 키보드,터치 스크린과 마우스, 또는 트랙 볼에 이르기까지 다양한 종류의 입력방식을 탐색하려고 '인간 요인 공학'을 발전시켰다.
HCI관점에서 볼 때 '사용자에게 친숙함'을 구현한 것으로서 가장 발달한 형태의 결과 물이 VR이다.
그러나 그러한 HCI 접근법만으로는 VR을 향하여 인간이 진입하는 상황이 함축하는 바를 잘 이해할 수 없다

인공 현실

AR의 의미는 VR의 개척자인 마이론 크루거의 작품에서 정확하게 파악할 수 있다. 크루거가 말한 '컴퓨터로 조절된 반응 환경'은 컴퓨터화된 환경 속으로 완전히 몰입한 상태를 의미한다.
컴퓨터화된 감각기들은 "모의된 세계에 대해 육체가 관계하는 식으로 인간의 행동을 지각한다.
그리하여 컴퓨터는 장면, 음향과 다른 감각들을 산출하여 믿을만한 세계 속에 참여하고 있다는 환상을 만들어 준다.
".컴퓨터를 이용하여 참가자들이 한층 향상된 환경 속으로 미학적인 차원에서 빠져든다는 의미에서 인공현실은 VR에 속하는 것이라고 말할 수 있다.
그러나 AR 시스템은 고글이나 데이터글러브를 필요로 하지 않으며, 인간을 어떤 인터페이스에 전선으로 연결해 놓지 않고서도 온몸의 움직임을 포착한다.
일리노이 대학에서 만든 '만달라 시스템'과 '사이버 동굴'은 AR의 최신 사례이다. 자세한 것은 마이론 크루거의 [인공 현실]을 참고할 것

인터페이스

두 시스템 간의 소통 장소 하드웨어나 소프트 웨어, 혹은 둘의 결합물에 적용된다.
예를 들어 그래픽적 인터페이스는 휴지통, 그린 붓 혹은 야드지를 가지고 데스크탑 은유나 집 은유를 이용 할 것이다.
IBM 스타일의 퍼스널 컴퓨터에서 볼 수 있듯이 문자와 숫자를 통합한 인터페이스는 모니터,키보드, 입.출력에 필요한 적절한 소프트웨어로 구성된다.
인터페이스는 인간과 디지털 기계간의 연결 점을 지시하므로 기술의 철학에서 가장 핵심적인 용어이다.
입력

키보드, 마우스, 조이스틱, 음성 탐지기. 헬멧이나 BOOM,데이터 글러브 같은 위치 추적기 등 다양한 장치들을 컴퓨터에 공급된 정보.

가상현실 용어3

몰입

VR 시스템의 중요한 특성 중 하나. 가상환경은 사용자를 풍경과 음향 및 그 환경의 특수한 촉감 속에 푹 빠지게 한다. 몰입은 가상세계 속에 현전하는 느낌. 즉 물리적인 입력과 출력을 넘어서 있는 듯한 느낌을 낳는다. 어떻게 현전과 몰입을 합치시킬 것 인지가 VR연구의 당면 과제이다.
붐
데스크 탑에 장착된 상자. 잠망경처럼 떠다니며 3차원 영상을 제공한다.

비행 시뮬레이션

제 2차 세계대전 이전에 등장한 조종사 훈련용 보조장치로서 VR의 선례라고 할 수 있다. 초창기 시뮬레이터들은 비행기처럼 날으는 느낌을 모방하려고 움직임 장치 가 장착된 사진기를 이용했다.

사이버

VR관련 문헌에서 통용되는 접두어. 사이버네틱스라는 단어에 처음으로 쓰였고, 자기 통제시스템에 관한 과학을 의미한다. 그러나 그것은 확장되어 대형 컴퓨터를 지칭하는 이름이 되었다.
지금은 인간과 컴퓨터의 결합체를 뜻하는 단어가 되었다.
예를 들어 실제 인간의 몸은 가상환경의 사이버스페이스 속에 나타날 때에는 사이버 육체가 된다.

사이버 글러브

다른 형태의 데이터 글러브 또는 손의 움직임을 모니터하는 장치. 사용자의 위치와 몸짓이 계산될 수 있고, 거기에 맞추어 컴퓨터는 그래픽 가상환경을 조정한다.

사이버스페이스

디지털 정보와 인간의 지각이 만나는 지점이며 문명의 '메트릭스'이다. 거기에서 은행은 돈을 바꾸어주고,정보 탐색자는 가상세계 속에 저장되고 표상 된 자료 충돌의 방향을 잡는다.
사이버스페이스 안의 건물들은 물리적 건물들이 갖고 있는 것보다 많은 자원들을 가질 것이며 사이버스페이스는 상이한 존재 법칙들을 반영할 것이다.
사이버스페이스란 전화로 대화할 때 당신이 있는 곳이거나 자동 현금 출납기의 돈이 존재하는 곳이라고 이해되어왔다. 그곳은 전자 우편이 오고 가는 곳이다.
그것은 영화 [로저래빗]에 나오는 툰타운과 유사한 곳이다.

사이버펑크

컴퓨터화된 미래를 투사하는 포스트모던 문학. 문화양식. 미래는 정보기술과 약물을 이용하여 개인을 통제하는 사조직에 의해서 지배된다.
사이버펑크 이야기는 범죄자의 관점에서 말해지는 것이고 생체 공학,컴퓨터, 약물, 편집증 적인 생활방식이 널리 퍼져 있는 상황을 묘사한다.
개인은 점차로 전자 장치와 결합되고 환각이 일상생활을 지배한다.
사이버펑크는 암울한 미래 상을 그리는 공상과학 소설에 나오는 개념이다.
필립 K.딕이 그런 소설의 수호신이며 윌리엄 깁슨의 소설 [뉴로맨서]는 암울한 미래상을 잘 나타내고 있다.
그 용어는 공상과학소설 작가인 브루스 벱키에 의해 만들어졌고 [아이작 이시 모프의 과학소설 잡지]의 편집장인 가드너 도주아에 의해서 문학적으로 중요한 용어가 되었다.


3차원 음향

어떤 가상 공간에서의 소리 재생은 정확한 소리 원천의 위치를 감지하면서 각 디지털 포인트 마다 발생한다.
소리는 청자의 위에서, 아래서, 앞에서, 또는 옆에서 나는 것처럼 여겨진다. 이처럼 전 방향에서 나는 소리로 소리 환경의 '음향사진'을 만들 수 있다.
VR3차원 소리는 디지털-신호 처리 기술의 발달과 음향심리학 연구의 발전에 힘입어 등장했다.
음향감의 증가는 가상현실감 증가와 유사하게, 컴퓨터를 이용하여 전체 영역의 소리공간을 지배하고 향상시킨다. 독일 베를린의 지하철처럼.

세계

가상적이건 실제적이건, 세계는 '스포츠의 세계','오타발로의 인디언의 세계','핵물리학의 세계'처럼 인간이 개입하는 총체적인 환경을 일컫는 말이다. 단일한 의미의 세계는 모든 관여의 지평이나 총체성을 지칭한다.
가상세계는 사물들을 표상하며, 그 사물들은 인공적인 현전을 갖는다.
지나친 기대를 막기 위해서 연구자들은 VR보다는 가상세계라고 부르길 좋아하며(오토데스크사), 가상세계보다는 가상환경이라고 부르길 좋아한다.(MIT)

신경 인터페이스

공상과학 소설에 나오는 개념이며, 인간인 사용자의 신경계 속으로 직접 정보를 주입함으로써 인간과 컴퓨터의 입출력을 연결한다.
명백한 위험성 때문에 신경학자들의 반대를 사고 있으며, 이 개념은 아직도 '궁극적인 인터페이스'를 찾고 있는 과학자들 사이에서 끊임없이 관심을 모으고 있다.

심넷

군사분야에서 가상세계 탐험을 위해 개발한 3차원 시각 시뮬레이터. SIMNET은 분산 상호작용 시뮬레이션방식의 일종으로 한 번에 수많은 시뮬레이션 장소들을 연결함으로써 사용자들이 다른 장소에 있는 사용자들과 상호 작용할 수 있게 한다.
SIMNET은 원래 훈련 받은 탱크 부대 요원들이 통신 기술을 연습할 수 있도록 돕는 장치였다. 한 부대가 자기의 탱크를 어떤 모의된 영역으로 몰고 가서 다른 요원이 몰고 온 탱크와 접전을 벌이다. 해군 대학원에서 개발된 NPSNET은 SIMNET의 후속 타로 나온 것이다.
그것은 참여자들이 단추만 눌러도 전차를 선택할 수 있고, 자유도 6의 조절력을 허용하는 스페이스 볼 입력장치를 가지고 실시간의 땅이나 하늘로 전차를 몰고 갈 수 있게 하는 장치 이다.
이 디스플레이는 길,건물,흙의 형태,등고선과 같은 땅 문화의 특징들을 보여준다. 그것은 자동차, 집, 나무, 표시판, 분수대, 암소 같은 보완물을 완전히 갖추고 있으며, 샌프란 시스코의 안개나 로스앤젤리스의 스모그와 같은 환경적 효과도 표상 할 수 있다.

아이폰

사용자의 시각영역을 컴퓨터로 산출된 가상세계의 이미지들에 연결시키는 Head-Mounted Display. 이어폰은 1차적인 시각 세계를 차단하여 사용자에게 컴퓨터로 산출된 3차원 이미지들의 연속적인 흐름을 공급한다.
입체경 BOOM에서부터 가상의 망막용 디스플레이에 이르는 다양한 장치들은 입력 내용을 사용자의 광감각에 넣어 준다.

안구-주사

주 컴퓨터는 시각 이미지에 부합하는 정보를 계속적으로 산출하고 갱신하기 위해서 사용자의 눈 움직임에 대한 정보를 필요로 한다.
머리 추적기에서 낮은 수준의 레이저에 이르기까지 다양한 장치들이 사용자의 시각활동을 공급하고 계산하기 위해 사용된다.
2천년 여년 전에 아리스토텔레스가 그의 형이상학에서 지적했듯이, 인간은 다른 어떤 감각 보다도 시각을 통하여 바깥 세계에 대해 알고자 노력해왔다.
눈이 가장 상세하고 가장 다양한 정보의 장으로 우리를 데려다 주기 때문이다.
그러나 실존 주의 철학은 현전의 중요성을 강조했고, 우리를 일깨워 현존에로 이끄는 비시각적 단서들을 지적함으로써 시각의 우선성에 도전해 왔다.

추적기

사용자의 물리적인 신체 움직임을 지속적으로 모니터하는 위치 추적 장치. 그 결과를 토대로 사용자의 행위를 주 컴퓨터에 피드백 시킬 수 있다. 컴퓨터 속에서 움직임은 컴퓨터로 산출된 환경 내의 변화들로 해석된다.
초기에 머리 움직임과 시점을 추적하는 장치로 개발된 것은 폴헤무스사의 '3Space Isorak'과 어센션 테크놀로지사의 'Bird'가 있다. 위치 추적장치 자체만으로 사용자의 신체적 상태를 기록할 수는 없다.

캐드/캠

산업 디자인 과정을 컴퓨터화 하는 데 필요한 소프트웨어로 그것을 사용한 초기 제품 기획 단가가 손으로 그릴 때보다 정밀성과 유연성에서 훨씬 뛰어나다.
CAD/CAM 소프트웨어의 2차원 스크린은 사용자가 투시도를 그려서 3차원에 대한 암시만 얻게 하는 한계를 지닌다. CAD용 소프트웨어 회사인 오토데스크 사는 '자유도6'을 가진 VR과 사이버스페이스 소프트웨어 개발에 힘쓰고 있다.

컴퓨서브

상업적인 목적에서 수백만 개의 퍼스널 컴퓨터와 연결되어 작동하는 전국적인 컴퓨터 연결망. 컴퓨서브는 COMART 섹션 13호실에서 존이건의 사회로 VR포럼을 열고있다.

하이퍼

접두사 하이퍼는 '연장된'이라는 뜻이다. 하이퍼스페이스는 3차원 너머로 연장되는 공간이며, 하이퍼시스템은 비선형적으로 연결된 시스템이다.
하나의 연결 점은 전혀 다른 평면이나 차원 위에 있는 어떤 연결 점에 직접 연결된다. 하이퍼미디어는 텍스트,그래픽스, 오디오 혹은 비디오 안에 있는 정보를 서로 연결시킨다.

하이퍼텍스트

정보 길라잡이 방법의 하나. 컴퓨터 과학에 따르면, 하이퍼텍스트는 링크 및 링크 아이콘과 연결된 마디들을 가진 데이터이다. 하이퍼텍스트의 의미론은 사용자가 오디오와 비디오를 가지고 텍스트를 자유롭게 연결짓도록 허용한다.
그것은 정보를 하이퍼미디어 멀티미디어를 이용하여 찾는 접근법이다.
KNS,IBIS,INTERMEDIA 그리고 NOTECARDS와 같은 하이퍼텍스트 시스템의 원형은 컴퓨터 인덱스 카드의 모형을 사용하여, 텍스트, 그래픽스와 and, or같은 이미지 데이터를 포함했다.
1982년 ZOG 하이퍼텍스트는 컴퓨터 보조에 의한 정보 경영 시스템으로서, 원자력 항공기인 USS 칼 빈슨에 장착되었다.
ZOG는 지금까지 가장 많이 시험된 하이퍼텍스트 시스템이다.
그 시스템의 하이퍼텍스트적인 특성으로는 관점이나 주제를 통한 거르기, 공유된 논리적 구조가 아니라 종합적인 구조 그리고 데이터베이스를 계석해서 수정시키는 방식을 포함할 수 있다. 하이퍼텍스트라는 용어는 1964년 테드넬슨에 의해 고안되었다. 하이퍼텍스트의 단점으로는 방향상실과 인지적 과중상태를 들 수 있다.

Head-Mounted Display

아이폰에 부착된 VR고글, 혹은 조롱섞인 말로 '얼굴집게'라고도 알려져 있다.
이 장치는 양 눈을 덮으며, 주 컴퓨터에 의해서 생성되는 실시간 입체경 그래픽스를 산출한다.
또한 HMD는 헤드-트레킹 정보를 제공하여,컴퓨터가 사용자의 신체적 방위 및 머리.눈 움직임과 부합하는 가상세계의 투시도를 산출할 수 있게 한다.
어떤 HMD에는 VR을 오디오로 추적할 수 있도록 헤드폰도 부착되어 있다.
'visette'는 영국의 산업체에 의해서 제조된 HMD에 해당하는 영국식 용어다.
좀더 발전된 기술로는 낮은 수준의 레이저 광선을 사용하여 망막에 직접 쏘아 홀로그래픽 표상을 만드는 기술을 들 수 있다.

헤드-업 디스플레이

머리에 부착된 감지기와 결합하여 사용자의 시각 영역을 증가시키는 마스크, 이 마스크에는 가상적으로 떠다니는 창 디스플레이가 덧붙여져 있는데 이것은 어셈블리 명령의 이미지를 투사하고 청사진을 제공함으로써 제조업무 수행중인 작업자를 안내한다.

홀로테크

공상과학 텔레비젼 [스타트랙]에 나오는 이상적인 형태의 컴퓨터 대 인간의 인터페이스 홀로 테크는 구술 명령으로 이미지들을 불러낼 수 있는 방이다.
가령 걷고 말하는 '인간들' 그리고 실재와 구분이 안될 만큼 생명체와 똑같아 보이는 세밀한 인공 물들로 가득 찬 풍경 이미지를 불러낼 수 있다.
중세 영국과 1920연대 미국과 같은 시간과 공간을 재창조하고 방문할 목적으로 엔터프라이즈 호의 승무원들이 사용했다.

4 가상현실 시스템의 구성요소

3차원(Geometric)그래픽 영상을 실시간 방식으로 처리할 수 있는 컴퓨터와 VR주변기기로 나눌 수 있으며, VR주변기기로는 시각장치, 청각장치 및 촉각장치와 이들의 기기들이 공간상의 위치 변화를 컴퓨터가 인식하도록 하는 공간 추적장치 및 3D 입력장치 등으로 이루어져 있다.
이 시스템들은 현재 상당수가 제품으로 나와 있고 개발중인 시스템들이 많으며 가격대 성능비로 따져 보면 상당히 뒤쳐져 있는 것이 사실이나 불과 1-2년전에 2-3만불 가량 하던 시스템이 약 1-2천불로 떨어진 것을 보면 곧 성능 개선 및 대중화가 이루어질 것이다.

1. 시각장치

인간이 시각을 통해 파악할 수 있는 외부의 정보는 약 6-70%정도를 웃돈다.
그만큼 시각이 중요한 기능을 차지하고 있으나 사람의 눈만큼 아직 기계가 따라 오지는 못하고 있다. 예를 들면 우리의 눈은 약 280도 정도의 각도로 관찰할 수가 있지만 컴퓨터 모니터는 겨우 약 56도 정도를 인간에게 디스플레이 해주고 있다.
따라서 이것을 극복하는 기술이 선행되어야 하는데 그 중 하나가 TRACKING장치를 통한 제한된 관찰각의 극복이다. 모니터는 지극히 국소적인 부분만 인간에게 정보를 전달하고 있다.

또한 머리의 회전에 대해 별로 상호작용을 하지 못하고 있다.
이것을 극복하기 위해 트래킹을 부여 하는데 디스플레이 장치가 사람의 머리 움직임에 따라 같이 회전하고 있는 것으로 거의 비슷한 관찰각을 제공하는 것이다.
이를 간단히 분류해보면

ARM MOUNTED DISPLAY(준몰입형)
MONITOR BASE(비몰입형)
HEAD-MOUNTED(몰입형)

몰입형 VR

시스템에 이용되는 HMD,BOOM(Binocular Omni Orientation Monitor)과 DESKTOP VR에 이용되는 Electronic Shuttering Glass가 있다.

HMD는 영상을 입체적으로 보기 위해서 각 눈앞에 작은 비디오 모니터(LCD or CRT)를 포함하고 있는 헬멧 형태이며, NTSC(RGB)신호를 입력데이터로 받아서 디스플레이하는 장치이다.
초기 시스템들의 경우 크기도 크기이거니와 무게가 상당히 무거워서(1-2KG) 착용하기 힘들었으나 지금은 무척이나 가벼워져 그리 부담 없이 착용할 수 있는 제품들이 출시되고 있다.
특히나 해상도면에서 초기 200x150정도의 해상도에서 지금은 1280x1024해상도를 지원하는 제품까지 출시되고 있으나 이 정도는 상당히 고가품(100,000 USD)이어서 아직 대중적인 사용은 없으며 대체로 500-1,000USD와 10,000USD 정도의 제품들이 주로 사용되어 지고 있다.
특히나 HMD제품들의 경우 그 기능과 성능들이 천차만별이기 때문에 단지 가격만 보고 판단하기에는 맹점이 곳곳에 도사리고 있으므로 전문가의 조언이 필수적이다.

가상 앞선 제품으로는 VPL사와 KAISER ELECTRONIC OPTICS사의 제품이 있으며 보급도 면에서는 Virtual I/O 사의 I/O Glass와 Virtual Research사의 VR4가 가장 많이 보급되어 있다.
HMD는 제품 특성상 입체에 대한 고려가 전혀 없어도 되는 방식을 갖고 있다.
즉, 사람의 두 눈을 좌우가 차단되게 고안되어 있기 때문에 좌/우 분리된 영상의 입력과 자신의 시력에 맞는 촛점만 맞추면 어느 제품보다 뛰어난 입체를 구현할 수가 있다.
(입체 부분에서 다시 설명하겠음)

Electronic Shuttering Glass은 홀로그램과 디스플레이 방식은 다르지만 홀로그램과 같은 고화질의 입체영상을 구현이 가능하며 홀로그램의 약점인 영상의 크기에 구애 받지 않으며 깜빡 거림(Flickering)이 거의 없는 제품들이 출시되고 있다.
원리는 모니터의 좌우 영상을 교대로 디스플레이 시키며 Glass의 좌우 렌즈가 동시성(Inline 혹은 Infrared를 이용)을 갖게 하여 입체영상을 구현하는 방식으로, 경제적인 DESKTOP VR시스템에 이용되며, 특히나 프리젠테이션용으로 대단한 효과를 발휘할 수가 있다.

이러한 Glass Type의 경우에는 Electronic Shuttering방식 외에도 Polarizing 방식이 있는데 이 제품의 경우 PROJECTOR를 사용해야 한다는 점이 있으나 다수의 사용자가 깜빡거림 없는 입체 영상을 무척이나 저렴한 방식으로 이용(입체영화극장)할 수 있는 장점이 있다.
BOOM(Binocular Omni Orientation Monitor)은 HMD의 변형형태로 고화질 의 영상을 볼 수 있는 장치로서 스탠드 같은 것이 매달려져 있는 시각 장치이다.
간단히 설명하며 스탠드에 모니터를 매달아 놓고 잠망경 같은 구멍을 뚫어 그 속을 들여다 보는 장치로 기계적인 공간추적 장치를 갖추고 있다.
입체영상 및 공간추적 장치 기능으로는 최적의 시스템이나 조작이 불편하고(기계를 손으로 잡고 잠망경처럼 움직여야 하므로) 스탠드라는 이동 범위의 한계를 갖고 있다.

2. 청각장치

이 시스템은 음원이 공간상(3D)의 위치변화에 따라 듣는 느낌이 달라질 수 있도록 하는 입체음향시뮬레이션기기를 말하며 여기서는 음원 뿐만 아니라 청취자의 위치변화에 따른 음원의 위치변화도 말한다.
대표적으로 Crystal River Fngineering사의 Beachtron System, Convolvotron System, Acoustctron Audio 가 있으며 이것은 HRTF(Head Related Transfer Format) 사양을 기본으로 스튜디오 내에서 음원 혹은 청취자의 위치 변화에 따란 음량/볼륨 등을 DB화 하여 구성된 AUDIO시스템으로 현재 가장 진보된 3D AUDIO시스템을 구축하고 있다.
예를 들면 좌/우 분리에서의 문제점은 단지 좌우가 음량만으로 분리가 되어 어떤 음원의 위치라 던지 하는 것을 분리 해낼 수가 없으나 3D AUDIO의 경우 같은 거리 이라도 음원이 다가 올 때 와 멀어질 때의 음량(밀도)이 다른 효과인 도플러 효과 등도 낼 수가 있다.

3. 촉각장치

물체에 접촉할 때 느끼는 촉감과 물체를 쥐거나 들어올릴 때 느끼는 힘을 제어하는 기기를 말하며, 대표적으로 Virtual Technologies사의 Cyber Glove와 VPL Reseach사의 Data Glove가 있다. 이들 기기는 표준 장갑형태의 옷감에 센서를 집어 넣은 형태로 시연자의 손가락 움직임 형태에 대해 데이터를 컴퓨터에 입력시키는 장치 이나, 아직 촉감이나 무게감등을 표현하는 기술은 없으나 현재 개발중이다.
이것은 HMD를 착용한 시연자가 키보드나 마우스 혹은 여타 입력 장비들을 사용하기 곤란한 상황에서 주로 사용되며 3D 공간상에 이 장갑을 표현해준다.

4. 공간 추적장치

초음파,적외선 혹은 자기장을 이용하여 공간상의 위치변화를 컴퓨터가 인식케 하여 회전 값 이나 위치 이동 값을 입력하는 장비이다. 예를 들면 HMD를 착용한 시연자가 고개를 돌렸을 때 그 회전 값을 감지하여 VIEW의 회전을 이루도록 하는 기기이다.
대표적으로는 Polhemus사의 FASTRAK, Ascension Technology사의 Flock of Birds와 Logitech사의 Head Tracker등이 있다. 이것은 기왕에 설명했듯이 자기장이나 초음파 방식등에 따라 입력 LATENCY TIME이 다르며 그 특징도 조금씩 다르다.
기계 방식의 경우 상당히 정밀한 측정을 할 수는 있으나 그 이동범위 제한이 상당히 크고(BOOM), 초음파 방식의 경우 입력 지연시간이 너무 커서 정밀한 측정에는 조금 곤란하며 자기장 방식은 그 중간이다.
근래 들어 적외선을 이용한 제품들도 속속 출시되고 있다.
이 제품의 특징은 시연자의 움직임이 무척이나 자유롭다는 것인데 시연자는 빛(적외선)을 반사할 수 있는 제품을 몸에 부착하고 어떤 장치의 부담 없이 자유롭게 움직일 수가 있다는 것과 또 한가지는 실제 걷는 동작을 마음대로 할 수가 있다는 것이다.
그러나 이 제품들은 특정한 환경에 국한될 수 밖에 없다는 단점이 있다.
즉, 태양광같이 밝게 빛나는 곳이나 다른 반사물질이 있는 곳에서는 사용할 수 없는 스튜디오나 실험실등에서 주로 사용된다.
위의 그림에서 좌측 그림의 경우 사용자가 실제 걷는 동작을 할 수가 있는데 사용자의 머리 부분에 반사물질이나 전기적인 위치를 감지 할 수 있는 장치를 부착 한 후 천정에 그것을 감지할 수 있는 장치를 한 것이다.
이것은 시연자가 가상의 공간을 직접 걸어 다니는 느낌을 줄 수가 있는데 불행히도 이것은 초기 공간추적 장치의 원형이다.
이러한 환경을 구현 한다는 것 자체가 너무도 부담이 되기 때문 이다
그 다음의 그림의 경우 근래 들어 모션캡쳐 장비들이 주로 사용하는 방식으로 사용자가 몸에 적외선 반사물질을 부착하고 적외선 카메라로 그 반사 빛을 검출하는 방식이다.
그러나 검출 지연이 있어 POST PRODUCTION용으로 주로 사용되고 있다. 즉, 모션캡쳐링 데이터를 이용해 C.G제작에 이용하는 정도이다.
가장 대중적인 시스템은 입력데이터(센서)가 2-4개정도 되는 제품들이 사용 되어지는데 그 이상은 물체의 움직임을 좀더 정교하게 추적할 수 있지만 이 데이터를 받아 들이는데 있어 시스템에 부담을 줌으로 실제는 2-4개 정도를 보통 사용하게 된다.
다음은 각 기기들의 특성이다. 가장 대표적인 것은 기계식방식, 초음파 그리고 자기장을 이용하는 방법인데 정밀도면에서는 기계/자기장/초음파 순이나 가격은 그 반대이다. 각 기기들의 성능 측정은 SPECIAL ISSUE란을 확인하기 바란다.

5. 3D 입력장치

기타 3D입력장비에는 우리가 일반적으로 사용하는 2D 마우스와 BALL형으로 생긴 3D BALL 등 다양한 제품이 있다.
이것은 2D 마우스로 입력하기 힘든 X,Y,Z축에 대한 이동과 각축에 대한 회전 값 등을 입력하기 쉽게 구성한 제품들로 대표적인 것은 SPACEBALL2003이라는 제품이 있다.
이것은 VR뿐만 아니라 CAD, ANIMATION등에도 다양하게 사용되어 지고 있다.

5. 가상현실의 역사적 배경

(자료: 통신저널)
가상현실이라는 것은 말 그대로 현실은 아니지만 현실과 구분이 가지 않을 정도로 정교하게 가상으로 만들어진 현상이나 물체를 경험하게 함으로써 사람이 현실과 가상의 구분이 혼동될 정도로 만든다는 것을 뜻한다.
이러한 가상현실의 품질을 높이기 위해서는 고성능의 컴퓨터는 물론이고 다양한 분야의 지식과 기술이 복합적으로 조합되어 사용된다.
가상현실이라는 용어는 1985년 Jaron Lanjer가 "컴퓨터에 의해 제작된 몰입적인 시각적 경험"을 의미하는 단어로 쓴 것이 시초이다. 그러나 가상현실은 용어가 비교적 최근에 등장하였을 뿐, 그 근간이 되는 기술은 이미 여러 분야에서 연구되어 왔다.
이러한 분야로는 컴퓨터 그래픽스, 휴먼 인터페이스, 시뮬레이터, 인공지능, 로보틱스 및 원격 시스템 등이 있다.

1. 컴퓨터 그래픽스

컴퓨터 그래픽스는 3차원 가상세계를 표현 애니메이션 영상공간의 몰입이라는 절차를 밟아 가상현실 태동의 계기가 되었다.
컴퓨터가 개발되기 이전 화가들이 2차원 캔버스에서 3차원적인 원근을 느끼고 입체적인 느낌을 받을 수 있게 하는 방법들을 모색하였으며, 이를 컴퓨터 그래픽스가 이어 받아 컴퓨터 화면에 3차원의 가상공간을 마련하였다.
1960연대 초반부터 모니터를 기반으로 하는 가상현실 기술이 시작되었으나, 몰입 감을 제공하기에는 충분하지 않았다.
1962년 모턴 해일리그는 센소라마(sensorama)를 만들었는데 여기에는 오늘날 가상현실 시스템에서 쓰이는 HMD(Head Mounted Display)의 원형이 된 머리에 쓰고 바로 눈앞에 영상이 표시되는 입체 시각용 장치가 있었다.
또한 센소라마에서 사용자는 오토바이를 타고 맞바람을 느끼면서 뉴욕 시내를 질주하는 것과 같은 느낌을 받을 수 있었으며, 음식점을 지날 때에는 냄새까지 느낄 수 있도록 만들어 졌다.
그러나 이 제품은 당시로는 너무나 앞선 개념이었고 고가인 관계로 그리 각광을 받지 못하였다. 헤일리그의 입체 시각용 장치는 1966년 이반 서덜랜드에 의해 계승되어 2개의 CRT를 한 HMD로 발전하였다.
초기의 제품들은 워낙 고가이다 보니 국방 우주관련 제품에 쓰이는 정도였다.
1981년에는 NASA에서 LCD(Liquid Crystal Display)를 사용하여 VIVED(Virtual Visual Environment Display)라는 HMD를 만들었다.
이 HMD는 그 뒤로 지속적으로 발전하여 현재의 형태로 발전하였으며 최근에는 해상도와 시각 면에서의 발전이 주를 이루고 있다.
NASA에서는 HMD 착용 시 구토, 두통 등의 증상이 나타날 수 있음을 알고 CCSV (Coun-terbalanced CRT-based Stereoscopic Viewer)라는 장치를 만들었는데 로봇 팔과 같은 기계 장치에 CRT를 매달아 둔 형태였다. 이 장치는 최근 FakeSpace에서 BOOM(Binocular Omni-Orientation Monitors)이라는 이름의 제품으로 판매하고 있다.

2. 휴먼 인터페이스

처음 컴퓨터가 개발된 후 컴퓨터와의 인터페이스는 계속 발전하여 왔다.
천공 카드에서 키보드. 마우스로 텍스트에서 GUI로 인터페이스는 점점 발전하여 왔다.
MIT의 Media lab은 여기에 만족하지 않고 미디어 룸을 개발하였다. 미디어 룸은 방의 공간자체가 인간과 컴퓨터의 인터페이스로 사용되는 공간형 인터페이스를 제공하였으며, 여기서는 손가락 동작, 제스처 등의 일상적인 조작으로 3차원 세계를 조작한다.
몸의 움직임을 컴퓨터의 입력으로 사용하는 발상은 예술 분야에서 1970연대 초기부터 검토되었다. M.Krueger의 Interactive Art 작품은 그 자체가 가상현실 시스템은 아니지만 현재의 가상현실 시스템과 연결되어 있다.

3. 시뮬레이터

가상현실 기술에서 또 하나의 줄기는 시뮬레이터에 관한 연구이다.
시뮬레이터는 초기 항공기나 헬리콥터 등 고도로 숙련된 조종 술을 요구하는 곳에서, 조종사의 훈련을 보다 안전하고 효과적으로 수행하기 위해 개발되었다.
시뮬레이터 연구는 이미 1910년에 시작되었으며, 1930년에 Link사는 비행상태를 기계적으로 모의 실험하는 시뮬레이터를 개발하였다.
1950연대 이후 시뮬레이터는 컴퓨터 기술과 결합하였고 현재는 6개의 구동기를 병렬로 연결하여 6자유도를 갖는 플랫폼이 가장 대표적이다.
초기 가상현실에서 시뮬레이터는 체감 게임과 롤플레잉 게임, 시뮬레이션 게임과 관련을 가지고 발전하였으며, 군사 훈련, 의학 및 교육용으로 널리 확대되며 시장 확산을 주도하였다.

4. 인공지능

가상현실 시스템에서 가상으로 만들어진 현상이나 물체는 기계적으로 만들어져 단편적이고 반복적인 경험만을 보여 줄 수도 있지만, 현실과 똑같이 상황에 따라 변화함으로써 다양하고 복합적인 현실감을 제공할 수도 있다.
이러한 역동적인 변화를 위해서 인공지능이 이용된다.
1992년 미국 MIT의 A. Kay는 Vivalium 프로젝트에서 컴퓨터 속에 인공적인 생태계를 만들려고 시도하였다.
이 연구가 완결되지 못하였지만 가상세계에 존재하는 가상생물이란 아이디 어가 탄생하였으며, 이는 인공생명의 연구로 발전하고 있다.
또한 MIT Media Lab에서는 ALJVE(Artificial Life Interactive Video Environment)라는 시스템을 제안하였다.
사용자는 특별한 장비 없이 카메라와 대형 모니터 앞에서 가상 생명체와 상호작용 할 수 있다.
사용자는 카메라에 잡힌 자신의 이미지와 컴퓨터로 만든 영상에 조합된 것을 대형 모니터를 통해 볼 수 있고 가상의 생명체는 사용자의 머리, 손, 발의 위치를 추적하고 그 제스처를 인식하여 자동으로 애니메이션 된다.

5. 로보틱스(robotics) 및 원격시스템

로보틱스는 로봇 제어를 연구하는 분야로 로보틱스에서 다루는 3차원 공간상의 제어 기법들은 가상현실 장비에 응용되었다.
원격로봇제어(remote robotics controls)는 원격지에서 로봇을 원하는 대로 조작하는 것이므로 조작자가 현장에 있는 듯한 현실감이 제공되어야 한다.
따라서 원격지의 상황을 현실감 있게 재현하기 위해 가상현실에서의 수많은 인터페이스와 비슷한 방법들이 연구되어 왔다.
원격시스템은 가상현실과 결합하여 증강현실(Augmented Reality: AR)을 파생시켰다. 가상현실은 많은 가능성을 제공 하였지만 아직 현실자체를 대체할 만한 수준에 이르지는 못하고 있다.
따라서 이를 극복하고 가상현실의 원리를 실제 환경에서 사용하려는 노력이 증강 현실이다.
가상현실에서 사용자는 컴퓨터가 생성한 가상환경에서 작업을 수행하는 반면 증강현실을 실세계를 바탕으로 컴퓨터에 의해 생성된 가상환경을 작성하여 작업을 수행한다.
최근 시스템공학연구소에서는 무선 조종 모형헬기에 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 상에 건물명, 도로 명을 실시간으로 합성하여 보여주는 모니터 기반의 증강현실 시스템을 개발하였다.

- 가상현실 요소기술 -

자료:통신저널
가상현실 기술의 궁극적인 목표는 다양한 입출력방법을 이용하여 컴퓨터와 인간의 상호작용 능력을 높임으로써 컴퓨터를 좀 더 현실감 있는 커뮤니케이션을 할 수 있는 환경을 제공하는데 있다.
가상현실의 요소기술은 시, 청, 촉각 등의 인간 감성을 자극하는 가상세계 표현기술, 가상세계와의 상호작용 기술, 가상세계 저작 기술과 다중 참여자를 처리하는 기술로 크게 나눌 수 있다.

오감 표현 기술

가상세계는 "실제로 존재하지는 않지만 본질적으로 존재하는 것과 동등한 효과를 갖는 세계"이다. 이를 위해 가상세계를 보다 구체화하기 위한 방법으로 우선 인간의 오감을 이용한 인간 중심의 사용자 인터페이스 기술이 핵심 요소기술로 연구,개발되어야 한다.
이러한 인터페이스를 이루는 감각(sensation)이란 생체 내.외부의 환경변화나 자극(stimulus)에 의해 반응하는 의식 내용으로 현재 시각 및 청각 인터페이스 기술은 현실 수준을 80% 이상 재현할 수 있는 정도까지 발전하였다.

1- 시각
인간이 외부로부터 받아들이는 정보중의 약 70%는 시각을 통해서 들어온다.
다른 감각에 비해 많은 정보가 한꺼번에 전달되므로 가상현실감에 미치는 영향도 가장 크다고 할 수 있다.
시각에서 가상현실과 관련된 것은 입체 시각(3차원 시각)과 색감이다. 입체 시각 눈에는 2차원 상이 맺히지만 인간은 공간을 지각할 수 있다.
여기에는 생리적 원리와 경험적 원리가 작용된다.
생리적 원리는 수정체의 초점 조절(상의 핀트 맞추기), 폭주 운동(좌우 양쪽 눈이 목표를 향해 가운데로 모임), 양안 시차(양쪽 눈의 거리 차에 의한 상의 차이), 단안 운동 시차 (관찰자와 대상과의 상대 운동에 의해 생기는 상의 변화)등이 있다. 경험적 원리는 망막에 맺히는 상의 크기(가까운 것일수록 크게 보임), 선원근법(평행선이 한 점으로 보임), 섬세도(먼 것일수록 섬세하게 보임), 대기 원근법(먼 거리의 물체는 체도 와 명도가 저하됨), 겹쳐짐(전방의 것이 후방을 감춤), 음영(물체 그림자에 의한 요철) 등이 있다.
이 두 가지 원리를 적절하게 이용하면 가상현실 참여자로 하여금 가상세계로의 몰입감을 제공할 수 있다.
이러한 방법은 이 두 가지의 시각 표시법으로 나눌 수 있다.

첫 번째는 주위를 물리적으로 영상 공간으로 감싸는 방식이다.
즉, 디스플레이를 대형화하는 것이다. IMAX 영상의 경우 10m이상의 대형 스크린을 통해 넓은 시야를 제공하여 관객에게 현장감을 부여한다.
디스플레이의 대형화를 더욱 발전시킨 것이 OMNIMAX라는 돔(dome)형 스크린에 영상을 투시하는 방식이나 이 방식은 필름투사방식을 채용하였기 때문에 가상현실의 상호작용에 활용할 수 없었다. 따라서 최근 복수의 그래픽 워크스테이션을 활용하여 복수의 영상을 이어 붙이는 방식이 시도되고 있는데, CAVE(Cave Automatic Virtual Environment)와 일본동경대학교의 CABIN(Computer Augmented Booth for Image Navigation)이 그 예라 하겠다.

두 번째로 이러한 대형화와는 다르게 강한 현장감을 주도록 고안된 것이 HMD이다.
이것은 바로 눈앞에 장착된 소형 디스플레이와 머리의 위치와 방향을 검출 하는 위치센서로 구성된다. HMD의 원리는 공간 위치 센서로부터의 정보를 근거로 머리의 방향을 추적 하여 그에 따른 영상을 소형 디스플레이에 공급하는 것이다.
그렇게 함으로써 HMD를 장착한 사람은 광대한 영상공간을 둘러보는 것과 같은 느낌을 받게 되는 것이다.
대부분의 HMD는 디스플레이 면이 안구에 근접해 있어 현실 공간과 가상공간이 혼합되는 것을 막는 폐쇄형이나, 최근 합성영상과 외부풍경을 동시에 볼 수 있는 scc through HMD도 선보이고 있다.
현 단계에 있어 HMD의 기술과제는 공간 위치 센서의 정밀도를 높이는 것과 그 무게의 경량화이다

색 깔

색감이란 빛의 파장을 변별하는 능력이지만, 색에 관한 여러 가지 착각이 존재하기 때문에 색감을 얻는 과정은 단순한 파장 분석 이상의 것이 존재한다.
시세포에는 적, 녹, 청의 3원색에 대응하는 세포가 존재하므로 색의 속성 은 3가지가 되며, 수학적으로 3차원 벡터로서 표시하는 것이 가능하다.
여기에 명도, 채도, 색상이 관련되어 색감을 구성한다.
한가지 흥미로운 것은 통상 우리들이 물체의 색을 느끼는 것은 빛 자체의 색이 아닌 물체 표면으로 부터 반사광이다.
하지만 조명이 다소 바뀌어도 물체의 색감 변화를 크게 느끼지 않는데, 이는 일종의 순응으로, 색의 향상성이 존재한다고 할 수 있다.

2-청각

청각이란 공기의 진동을 인간이 귀를 통해 수용하는 것이다.
귀의 구조는 크게 나누어서 외이 와 중이,내이로 구분한다.
가상현실과 관련하여 가장 많이 인용되는 부분은 음원정위이며, 이는 외이 와 관련이 깊다.
외이는 딱딱한 피부로 덮어씌워진 연골격으로 이루어지고 음향신호의 방향 이나 거리에 관계하는 선형필터의 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

음원정위

음원정위는 가상 음원을 어느 특정위치에 정위 시키도록 제어하는 것으로 3차원 공간상에서 주어진 임의의 위치에 소리가 발생하는 것처럼 들리게 하는 것을 말한다
음원정위는 두 귀간의 시간차(Interval) Time Difference: ITD)와 두 귀간의 강도차(Interval Intensity Difference: IID), 스펙트럼 특성(spectral cues) 등에 의하여 이루어진다.
ITD 는 소리가 실제 물리적으로 발생한 음원에서 양쪽 귀에 이르기까지의 거리차이(L-R)가 존재하기 때문에 발생하는 시간차이다.
IID 는 음원으로 부터 귀의 거리에 따라 발생하는 소리 강도(intensity)의 차이로서, 양 귀에 감지되는 음원의 크기(volume)의 차이라고 한다.
IID는 소리의 주파수가 3KHz에 달할 때 청각적으로 가장 뚜렷해지고 5KHz에 달하면 음원 위치 파악에 주요 요소가 된다.
ITD와 IID는 청취자의 수평방향의 단서를 제공하는 반면 수직방향의 음원 위치 단서를 제공하는 것은 스펙트럼 특성이다.
주요 스펙트럼 특성은 머리산란(head scattering), 몸통산란(torso scattering), 귓불산란(pinna scattering) 으로 분류할 수 있다.
이동 산란에 의해 음원의 주파수 특성에 변화가 발생한다.
음장제어기술 음상이란, 청취자가 어느 방향으로부터 음이 들린다고 실제로 느끼면서 지각적으로 그 방향에 음원이 존재하는 것으로, 이를 감각적으로 표현할 경우에 음상이라는 용어를 사용한다.
3차원 음상과 현장감을 느낄 수 있게 하는 음장감을 수행하기 위해서는 음의 수평과 수직 방향을 지각 할 수 있는 거리감, 음이 재생되고 있는 배경 및 환경을 느낄 수 있는 공간감의 제어가 필수적이며, 이들을 제어하기 위해서는 HRTF(Head Related Transfer Function), 콘볼루션(convolution), 인터폴레이션(interpolation)등의 요소기술이 필요하다.