PowerPoint ?????? by 60e8i5O5

VIEWS: 6 PAGES: 59

									Lecture #1




        가상현실과 VRML
가상현실이란? (1)

   가상현실이란?
       상상의 세계를 현실과 같이 만들어 내고 인체의 모든
        감각기관 (눈, 코, 귀, 입, 피부 등)이 인위적으로 창조한
        세계에 몰입하게 함으로써 자신이 바로 그 곳에 있는
        것처럼 느낄 수 있는 공간을 의미
       가상현실에서는 현실 세계에 대한 시뮬레이션뿐만
        아니라 현실 세계에서 불가능한 체험을 가능하게 해 줄 수
        있다
       멀티미디어 기술의 발전으로 가상현실의 구현이 가능
가상현실이란? (2)

   가상현실 시스템의 요구사항
       임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)
       상호작용성(Interactivity)
       자율성(Autonomy)




                   가상현실 시스템의 요구사항
가상현실이란? (3)

    가상현실 시스템의 종류
1)   몰입형 가상현실 시스템(Immersive VR System)
        컴퓨터에 의해 만들어진 3차원 환경에 HMD 등의 몰입형 장비를
         착용하여 가상의 세계를 경험하고 상호 대화식으로 정보를
         주고받는 시스템
        사용자가 현실과는 완전히 차단된 가상 환경만을 볼 수 있도록 하는
         것으로 가장 이상적인 형태
        고가의 장비를 필요로 하기 때문에 주로 연구 실험용으로 사용
가상현실이란? (4)

    가상현실 시스템의 종류
2)   비몰입형 시스템(Non-immersive VR System)
        탁상형 가상현실 시스템(Desktop VR System)
        모니터 화면에 나타난 영상을 사용자가 보면서 가상현실을 체험하는
         방식
        가상 세계에 대한 몰입감이 떨어진다
        PC등 저가의 장비를 이용해 쉽게 사용이 가능하여 현재 대중적으로
         많이 보급
가상현실이란? (5)

    가상현실 시스템의 종류
3)   증강 현실(Augmented Reality)
        실 세계와 가상의 이미지가 중첩되는 복합형 가상현실 시스템
         (Hybrid VR System)
        사용자가 보는 현실 세계와 부가 정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나로
         보여 주는 것으로 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 분야
        가상현실 기술만으로 현실 세계를 완벽하게 대체하기 보다는 현실
         세계를 가상세계로 보완해주는 개념
가상현실이란? (6)

    가상현실 시스템의 종류
3)   증강 현실(Augmented Reality)
가상현실이란? (7)

   가상현실 시스템의 구성
       가상현실 시스템은 크게 렌더링(Rendering) 시스템, 입력장치,
        출력장치, 가상현실 응용 개발 소프트웨어, 3차원
        모델링(Modeling) 소프트웨어로 구성
       입력장치는 참여자의 위치, 방향 및 행위로 인한 이벤트 정보를
        전송
       출력장치는 입력정보에 대응하는 3차원 영상, 음향, 촉각(Force
        Feedback) 등의 출력을 전달
       렌더링 시스템은 참여자의 정보를 ‘월드 데이터베이스’에
        반영하여 실시간으로 새롭게 변화된 3D 영상과 음향을 재생
       월드 데이터베이스는 가상현실과 관련된 데이터를 저장, 관리
가상현실이란? (8)




      가상현실 시스템의 처리과정
가상현실 하드웨어 (1)

1.   그래픽 렌더링 시스템
        Silicon Graphics 워크스테이션
            전문적인 VR application을 개발하기 위해 가장 많이 사용되는
             장비
            성능이 뛰어난 만큼 매우 고가
            실시간 그래픽 렌더링을 위해서 RISC 프로세서, 비디오 가속보드
             및 대용량의 RAM을 사용
        자연스런 영상을 얻기 위해서는 적어도 초당 25 ~ 30 fps
         수준의 실시간 렌더링 요구
        대표적인 SGI 워크스테이션으로는 O2, Indigo 2, Octane,
         Onyx 등이 있다
가상현실 하드웨어 (2)

2.   3D 그래픽 가속 보드(3D Graphic Accelerating
     Board)
        PC용 데스크탑 VR 시스템을 구성하기 위해서는 VRML 또는
         3차원 그래픽 라이브러리(OpenGL, Direct 3D 등)를 지원하는
         그래픽 가속보드가 필요
        대표적인 OpenGL 가속보드는 3D Labs 사의 FireGL,
         Permedia 시리즈, ATI 사의 Rage 시리즈, RivaTNT,
         Voodoo등이 있다

3.   입력장치
        데이터 글러브(Data Glove) : 섬유굴절 케이블을 이용하여 각
         손가락의 굽힘과 뻗침을 측정
        사이버 스틱(Cyberstick), 스페이스 볼(Spaceball) : 3차원
         위치와 방향 좌표 입력이 가능한 장치
가상현실 하드웨어 (3)

4.   출력장치
        HMD(Head Mounted Display)
            가상공간에서 강제적인 몰입효과를 얻을 수 있는 디스플레이
             장치
            HMD를 착용하고 있는 사용자의 주시방향을 탐지하여
             지속적으로 가상환경을 변화시키는 추적기능을 갖는다
            단점으로 착용감과 해상도가 떨어지며, 장시간 착용시
             멀미(Motion Sickness)를 유발할 수 있다

        크리스털 아이(CrystalEyes)
            컴퓨터 스크린 상의 이미지를 3차원 입체화상으로 보여주는
             입체안경
            완전한 몰입감은 느낄 수 없지만 2차원 화면과 3차원 입체
             화면의 전환이 용이하고 센서 범위 내의 여러 사람이 동시에
             사용 가능
가상현실 소프트웨어 (1)

   VR 소프트웨어
       가상공간의 3차원 물체를 생성, 편집하는 3차원 모델링
        소프트웨어
       VR시스템의 구성요소(입출력장치, 모델링 데이터베이스 등)를
        통합, 제어, 관리하는 VR 응용 개발 소프트웨어


   3차원 모델링 소프트웨어
       가상세계를 구성하는 3차원 물체를 생성, 편집
       3차원 모델링 소프트웨어는 영화, 광고용 3차원 애니메이션
        제작에 많이 사용되고 있으며, 기능에 따라 저가에서 고가의
        제품이 다양하게 사용
가상현실 소프트웨어 (2)
가상현실 소프트웨어 (3)
   VR응용 개발 소프트웨어
       VR 시스템의 구성 요소들을 통합하고 관리하는 작업을 수행
사이버스페이스 (1)

   사이버스페이스
       1987년 W.Gibson의 SF소설 'Neuromancer'에서 처음 사용된
        용어
       네트워크를 매개로 하여 컴퓨터와 같은 커뮤니케이션 수단을
        기반으로 정보와 지식, 나아가 감각까지도 공유할 수 있는
        가상공간을 의미
       물리적인 제약을 초월하여 컴퓨터를 매개로 하여 대화할 수
        있는 가상공간으로 현실공간과는 또 다른 체험의 장소
사이버스페이스 (2)

   네트워크 환경에서의 가상공간
       컴퓨터를 매개로 한 커뮤니케이션 발달 단계
       사이버스페이스에서는 아바타를 통하여 다른 사용자와
        실시간으로 의사소통이 가능
       기존의 의사소통 방법과는 다른 새로운 방법이 존재 가능
           Online-BODY : 언어로만 제한되어 있는 의사소통 수단을
            아바타의 정서적 표현으로 보완하는 방법
       온라인 상에서 사용하는 가상의 도구
           자발적으로 행동을 창출할 수 있고, 이에 따라 인간관계가
            형성되어 새로운 행동 양식과 같은 사이버스페이스 독자적인
            문화나 사회기반이 형성 가능
사이버스페이스 (3)




   감정을 표현할 수 있는 아바타
   (http://CyberCommunity3D.gmsnet.or.jp/cc96/)
사이버스페이스 (4)
사이버스페이스 (5)

   가상도시 개요
       Fujitsu사에서 제작한 CyberCity96
       CyberCity 96의 개발은 인터넷을 포함하는 열린 네트워크
        환경을 통하여, 다수의 사용자간의 실시간 대화가 가능하고,
        PC상에서 작동할 수 있는 3차원 인터페이스를 구현하려는
        데서 출발
       가상도시에서는 사람과 사람이 만나 정보를 공유하는
        커뮤니케이션형의 서비스가 핵심으로, 온라인 쇼핑 등의
        편리성을 추구하는 비즈니스형의 서비스와 게임과 영화 등
        놀이를 연출한 엔터테인먼트형의 서비스를 제공
사이버스페이스 (6)

   가상도시 개요
       있는 일을 실시간으로 사이버스페이스에 반영시키고 있다
       정기적인 이벤트를 개최하여 일정 시간과 장소에서만 얻어지는
        정보를 공유할 수 있고, 게임, 영화, TV, 잡지 등의 각종
        미디어를 삽입하여 종합적인 미디어 세계를 실현하는 것을
        목표
       참여자는 아바타를 이용하여 비 언어적 표현을 포함하는
        커뮤니케이션을 실현하고, 나아가 텍스트, 음성, 동작 등에 의한
        커뮤니케이션 채널의 확장과 각 미디어의 특성을 활용하여
        보다 효과적인 사용자 인터페이스를 실현
사이버스페이스 (7)

   가상 도시 서비스
       'Communication zone'은 의견교환을 위한 포럼 광장과
        정보제공을 위한 갤러리로 구성
       'Online shopping'에서는 가상의 물건들을 구매할 수 있는
        곳이고, 직접 원하는 게임 다운로드 가능
       영화관에서는 상영되는 영화를 볼 수 있고, 'Housing
        plaza'에서는 현실의 도시와 그 일부를 가상공간에 삽입하여
        실시간에 변화하는 현실 세계의 모습을 반영할 수 있게 구현
사이버스페이스 (8)

   가상 도시 서비스
       임장감의 연출
       상호대화의 연출
           아바타를 사용함으로써 사이버스페이스로의 몰입감이 증대되고
            사이버스페이스를 체험의 공간으로 인식
           텍스트에 의한 실시간 대화와 아바타를 이용한 정서적 표현을
            통하여 상호 대화를 보다 효과적으로 지원
사이버스페이스 (9)

   사이버스페이스의 예-1
사이버스페이스 (10)

   사이버스페이스의 예-2
사이버스페이스 (11)

   사이버스페이스의 예-3
사이버스페이스 (12)

   사이버스페이스의 예-4
가상현실의 활용과 미래 (1)

    가상현실의 활용 분야
1)   건설/설계 분야
        건물의 시공 전에 가상의 모델하우스를 구축하여 설계 상의 오류나
         인테리어 디자인에 대한 소비자의 반응을 미리 예측 가능
        소비자는 가상 모델하우스에서 벽지, 조명등을 바꾸어가며 취향에
         맞는 분위기를 선택 가능
        구축 사례 : 삼성건설, 동아건설, 현대산업개발, 한샘 등


2)   사이버 쇼핑몰
        3차원 공간상에 쇼핑몰을 만들어 놓고 각종 시설물과 상품을 배치하여
         내부에서 자유로운 쇼핑 가능
        전자상거래 시스템과 연결되어 실제 홈쇼핑을 가능하게 한다
가상현실의 활용과 미래 (2)

    가상현실의 활용 분야
3)   원격존재(Telepresence)
        원자력 발전소나 제철소, 3D 분야에서 가상현실을 이용하여 원격지
         오퍼레이팅 룸에서 작업장에 투입된 로보트를 제어.
4)   교육, 훈련, 엔터테인먼트
        실내 운전연습기(Driving Simulator), 비행 훈련시스템(Flight
         Simulator), 게임 등
5)   네트워크 통신
        네트워크를 통한 가상세계를 구축.
        최근 들어 인터넷의 폭발적인 확산과 대중화로 많은 컴퓨터들이
         네트워크로 연결되면서 서로 정보를 주고받는 분산과 공유 기능의
         중요성이 부각.
        원거리의 사람들이 동시에 네트워크를 통해 가상공간에서 대화하고
         일할 수 있는 환경이 구축되어 실시간적으로 상호 작용이 가능
가상현실의 활용과 미래 (3)

   가상현실의 활용 예
가상현실의 활용과 미래 (4)

   가상현실의 미래
       전문적인 VR 관련 장비가 아직은 매우 고가이나 PC상에서
        구현 가능한 VR 장비의 가격의 하락으로 VR 응용시스템의
        대중화가 예상
       초고속 정보통신망이 구축되는 시점에서는 분산환경에서의 VR
        응용이 가능
       VR 기술은 교육, 엔터테인먼트, 건설, 시뮬레이션 등 그
        응용분야가 광범위
       VR 기술의 미래는 HMD나 Data Glove와 같은 VR 장비나
        강력한 컴퓨터에 의해 좌우되기 보다는 VR 환경 구축에 필요한
        엄청난 양의 데이터를 어떻게 처리하고 관리할 것인가가 보다
        중요한 과제
웹에서의 가상현실 (1)

   웹에서의 가상현실
       웹에서 활용되고 있는 대표적인 VR기술
           VRML 기반, Superscape VRT 기반, Quicktime VR 기반, 기타
            3차원 모델 플러그인 등
       VRML과 VRT는 사용자 입력에 의한 네비게이션이 가능하고,
        애니메이션, 사운드 및 스크립팅 기능을 지원하여 동적인 3차원
        환경을 연출
       QuickTime VR은 파노라마 VR이라고도 불리며 연속적인
        사진을 파노라마 형식으로 배열하여 네비게이션 효과를
        연출하는 방식
웹에서의 가상현실 (2)

   VRML(Virtual Reality Manipulation Language)
       VRML은 Web환경에서 동적인 3차원 환경을 개발하기 위하여
        표준으로 제안된 스크립트 형식의 언어
       현재 VRML 2.0 까지 발표되어 있으며, 기능을 보완하여 VRML
        3.0 이 발표될 예정임
웹에서의 가상현실 (3)

   QuickTime VR
       Apple사의 QuickTime VR은 이미지 기반 가상현실 분야에서
        업계의 표준으로 사용되며 다양한 활용분야가 존재
       특징:
           3차원 모델링 데이타를 사용하지 않고 연속적인 이미지로 구성
           방을 대상하는 경우 방안 내부를 사진으로 연속적으로 찍어
            이미지들을 파노라마(Panorama) 형식으로 연결시켜 놓고
            확대(Zoom-in), 축소(Zoom-out), 회전(Rotation) 기능을 통하여
            방안을 둘러 보는 효과를 연출
           파노라마와 객체(Object)를 구성요소로 하는 이 기술은 엄밀한
            의미에서 동화상과는 차이가 있으며, 사용자의 입력에 따라 장면
            또는 특정 객체를 360도 회전하면서 둘러볼 수 있다
           이미 찍어놓은 사진을 가지고 처리하기 때문에 사진으로 찍히지
            않은 부분은 볼 수 없다
웹에서의 가상현실 (4)




      QuickTime VR과 동영상의 비교
웹에서의 가상현실 (5)

    QuickTime VR
1)   파노라마(Panorama) QuickTime VR
      한 장소에 서서 주위의 모습을 둘러볼 수 있는 방식

        파노라마 QuickTime VR 제작시 주의할 점은 카메라 렌즈가
         회전을 할 때 반드시 배경과 수직이 되어야 한다는 것과
         가능하면 장면을 작게 나누어 사진들을 둥글게 만들 때 생기는
         왜곡을 최소화시켜야 한다
2)   오브젝트(Object) QuickTime VR
        하나의 사물을 여러 각도에서 볼 수 있게 하는 방식으로
         파노라마 방식과는 다른 특수한 장비가 필요
        파노라마 방식은 관찰자가 좌우로만 배경을 움직일 수 있는
         반면, 오브젝트 방식에서는 좌우는 물론 상하로도 물체를
         움직여 볼 수 있다
웹에서의 가상현실 (6)

   Superscape VRT
       Superscape 사에서 제공하는 Web용 VR 환경 저작기술
       특징
           3차원 공간 네비게이션 기능, 애니메이션, 사운드 기능 등 VRML과
            유사한 기능을 제공.
           전용 저작 도구인 VRT for Windows가 제공.
           VRML및 AutoCad DXF 포맷으로 변환이 가능.
           국내 외에 Superscape VRT를 이용한 다수의 사이트가 구축.
           VISCAPE - VRT 브라우저 플러그인
VRML (1)

   VRML 이란?
       VRML이란 "Virtual Reality Modeling Language"의 약어
       VRML을 이용하여 웹 문서 안에 3차원 공간을 구축할 수 있다
       현재 VRML 2.0은 54가지 기능의 다양한 노드(Node)들을
        제공하여 3차원 물체를 생성하고 애니메이션 및 사용자와의
        상호작용 기능을 이용하여 가상세계를 구축할 수 있다
       사이버 쇼핑몰, 사이버 오피스, 3차원 채팅 사이트, 가상 학교,
        그밖에 다양한 시뮬레이션 등 많은 분야에 활용 가능
VRML (2)




           VRML의 역사
VRML (3)

   VRML의 특징
       사용자 입력에 의한 상호작용과 네비게이션이 가능
       웹을 기반으로 함
           인터넷을 통한 다중 참여자를 지원하는 가상환경 시스템 구축
            가능
       웹의 사용을 전제로 설계
           VRML 플러그인 만 설치하게 되면 웹 사용이 가능한 어떤
            시스템에서도 볼 수 있음
           빠른 전송을 위해서 아스키 파일 형태로 되어 있음
       다른 VRML 문서, HTML 문서와 연결되어 사용
       텍스트 파일 형식으로 되어 있으며 제공하는 정보의 양에
        비하여 파일의 크기가 작다
       VRML 파일은 평균 이미지 파일의 크기와 비슷하고 압축할
        경우에는 5분의 1로 줄일 수 있다
VRML (4)




       VRML 문서에서 다른 문서로의 연결




           HTML 문서에서 VRML 문서 부르기
VRML (5)




       VRML과 다른 멀티미디어 매체의 비교
VRML (6)

   VRML의 특징
       상호작용성(Interactive)
            VRML 월드 내에서 사용자는 주위의 사물과 상호작용이 가능
            집안을 돌아다니다가 닫힌 문을 만나면 열고 들어갈 수 있고 불을
             켜거나 끌 수도 있음


       탐색항해(Navigation)
            사용자는 VRML 월드 내를 마음대로 돌아다닐 수 있음
            흥미 있는 물체를 마음대로 돌려보거나 이동시켜 볼 수도 있음
            HTML에서처럼 Anchor를 통하여 다른 VRML문서나
             HTML문서로 이동
            QuickTime VR은 미리 정해진 범위 내의 장면을 둘러볼 수 있을
             뿐임
VRML (7)
   VRML의 특징
       장면의 구성
           그래픽이나 비디오 같은 매체는 우리가 실제로 보고자 하는
            장면에 대한 데이터를 미리 준비해서 파일 속에 저장.
           VRML은 국제 표준인 ASCII나 유니코드(Unicode) 형식으로
            저장.
           VRML은 장면에 대한 데이터를 저장하는 대신에 장면을 이루는
            요소들에 대한 정보를 저장.
           QuickTime VR은 미리 찍어둔 몇 개의 사진을 조합.
           3D 애니메이션
              • VRML이 아니고 "3D Studio MAX" 같은 3차원 그래픽 툴을
                이용하여 만든 모델링 데이터를 애니메이션으로 만든 것.
              • VRML과 같이 마음대로 네비게이션 할 수 없음.
VRML (8)

   VRML의 특징
       스크립트
           VRML만 사용 가능.
           단순한 상호작용뿐 만 아니라 여러 가지 조건을 종합하여 복잡한
            상호작용을 할 수 있음.
           노드를 마음대로 제어.
           현재의 상태를 저장(변수를 사용할 수 있다)하여 나중에 사용
            가능.
VRML (9)

   VRML 월드의 탐험
       VRML 브라우저는 플러그인 형태로 제공.
       Cosmo Player 2.1
            Silicon Graphics(SGI)사의 VRML 브라우저.
            VRML 2.0을 완전히 지원.
            MS의 DirectX 지원.
            사용이 매우 편리하고 쉬움.
            Download :
             http://www.cosmosoftware.com/download/index_player.html
       Community Place 브라우저
            Sony사의 VRML브라우저.
            최신표준을 지원.
            Cosmo Player 다음으로 많이 이용됨.
            Download : http://www.community-place.com
VRML (10)
   VRML 저작도구
       텍스트 에디터
       저작도구
           노드에 대한 복잡한 지식 없이도 쉽게 VRML 월드를 구현
           WYSIWYG(What You See Is What You Get)기능 제공
       저작도구의 종류
           기존의 그래픽툴
             • 모델링한 데이터를 VRML로 저장
             • VRML의 모든 기능을 사용할 수 없음
           네이티브(Native) 저작도구
             • 처음부터 VRML 저작을 목표로 만들어짐
             • V-Realm Builder, Cosmo Worlds 등이 있음
             • 아이콘과 노드를 통한 노드의 삽입과 편집.
             • 오브젝트 라이브러리의 제공.
             • 애니메이션을 위한 키프레임 기능.
             • 스크립트 에디팅.
VRML (11)

   VRML 저작도구
       장점 : VRML 월드를 구현함에 있어서 저작도구를 이용하면
        쉽게 사이버 월드를 구현
       단점 : 자칫 너무 세밀하게 나타내기 때문에 용량이 커진다
       에디터와 저작도구를 적절히 활용하는 것이 필요
VRML (12)

   VRML의 노드
       장면의 구성
           사물
           빛
           시점
           이벤트
             => 노드를 통해서 이러한 요소를 표현.
       노드의 종류 : VRML에는 총 54개의 노드가 있다
           3차원 물체 생성
           물체의 매질 지정
           센서 노드
           광원 효과 지정
           3차원 사운드
           텍스쳐 매핑
           인터폴레이션 애니메이션
VRML (13)




            VRML의 중요한 노드들
VRML (14)

   Shape 노드
       VRML에서 물체를 표현하는데 쓰이는 대표적인 노드
       직육면체(Box), 원기둥(Cylinder), 구(Sphere) 및
        원뿔(Cone)과 같은 기본 기하모형이나 점과 선의 집합인
        IndexedFaceSet 노드로 물체 표현
       물체에 색을 입히거나 질감을 주는 효과

   Texture 노드
       물체의 표면에 “텍스쳐”라 불리는 2차원 이미지를 감싸서
        붙이는 텍스쳐 매핑(Textue Mapping) 작업을 수행
       가구 위에 나무 무늬를 입히거나 벽에 벽지를 바르는 작업과
        유사
       VRML 2.0 에서는 이미지, 비디오, 픽셀 등으로 구성된
        텍스쳐를 매핑 가능
VRML (15)

   Light 노드
       VRML에서 쓰이는 빛은 크게 Directional Light, Point Light,
        Spot Light로 나뉨




     Directional Light   Point Light    Spot Light
VRML (16)

   센서 노드와 애니메이션 노드
       VRML World를 좀더 현실감 있고 활동적이게 하기 위해서
        애니메이션과 같은 효과를 첨가하는 것이 필요.
       객체들이 움직이거나 그들의 색을 변경하는 등의 활동을
        만들기 위해서는 크게 인터폴레이션 노드와 센서 노드가 사용.
VRML (16)

   VRML의 활용 예 - 1
VRML (17)

   VRML의 활용 예 - 2
VRML (18)

   VRML의 활용 예 - 3
VRML (19)

   VRML의 활용 예 - 4
VRML (20)

   VRML의 활용 예 - 5
VRML (21)

   VRML의 활용 예 - 6

								
To top