VR 가상현실을 해주는 헤드셋에 들어가는 기계의 핵심은 무엇인가요?
이제 가상현실이 점점 생활속으로 들어와 있어서 이제는 이상하지도 않는 상황인데요
그걸 도와주는 헤드셋에 들어가는 기계의 핵심은 무엇인가요?
안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
가상헤드셋의 핵심 기술요소는 고해상도의 디스플레이와 모션트레킹 센서, 강력한 프로세서, 그리고 렌즈시스템이 들어갑니다
1명 평가안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
VR가상현실 헤드셋의 핵심 기계 요소는 다음과 같습니다.
디스플레이 : 고해상도 OLED또는 LCD패널이 사용되며, 양 눈에 각각 화면을 제공해 입체감을 만듭니다. 높은 주사율과 낮은 지연 시간으로 몰입감을 높입니다.
트래킹 센서 : 자이로스코프,가속도계,. 자기센서 등이 포함돼 사용자의 머리 움직임을 실시간으로 감지해 시야를 동기화합니다.
광학 시스템 : 렌즈가 디스플레이 화면을 눙에 맞게 확대 , 조절해 왜곡을 줄이고 자연스러운 3D 효과를 제공합니다.
프로세서 및 그래픽 칩셋 : 복잡한 가상 환경을 실시간으로 처리하고 렌더링하는 역할을 합니다.
통신 모듈 : PC나 콘솔, 스마트폰과 연결해 데이터 송수신을 담당합니다.
이 모든 부품이 통합돼 사용자에게 현실감있는 가상 경험을 제공합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
VR 기술적인 요소에서
핵심적인 기술은
Display
고농축 패널기술, 고 투명/ 제로 Latency 디스플레이 기술, 프로젝터 기술 등
Tracking
2D / 3D 물체 인식 및 Position Tracking 기술, Visual SLAM(지도작성) 기술 등
Graphics Rendering
3D 렌더링 기술, 실시간 렌더링 및 3D Effect 표현 기술 등
Interaction
제스쳐 인식/ 추적기술, 눈동자 시선 추적기술, 음성 인식 기술 등
Contents(Platform)
3D Game 엔진, VR Contents 개발 지원 기술 (SDK 등) 등
H/W
3D /360도 카메라, HMD(Head Mounted Display), IMU 센서(인체평형 감각센서) 배터리
의 각 구성 요소별 세부기술 요소로 나열 가능한데요
핵심 기술요소를 본다면
1, 2D/3D Position Tracking
3차원 공간에서 사용자 움직임따라 변경되는, 카메라 시점 위치와 자세 좌표값을 실시간으로 추정하는기술
특정 대상의 2차원 평명 이미지 분석을 통해, 실시간 좌표를 계산하는 2D Position Tracking 기술과
일상 공간에 대한 영상 및 센서 데이터를 분석하여 3차원 위치를 실시간 계산하는
3D Position Tracking 기술이 있음
2, Gesture Recognition ( User interface )
Hank Tracking 기반의 UI를 통하여 HMD 를 착용한 유저가 VR 서비스 환경에서
직관적으로 사용자와 컨텐츠 간에 Interaction 을 가능하게 하는 기술
HMD 내지는 Mobile Device 에 부착된 3D 센서를 통하여 손이나 손끝 위치를 인식하여
인식된 손가락 갯수와 이동 분석을 통해 Hand Event 를 인식하고
클릭/ 드레그 / 셀렉트 등 UI 기능 구현에 사용 됨
3, Graphic Processing
VR 환경에 최적화된 현실감 나는 3D 영상 / 컨텐츠 확보를 위한 VR 핵심 기술인 3D 모델링/렌더링 기술
Graphic Processing 을 위해 3D 모델 품질 저하를 최소화 하며 , 원하는 3D 파일 포맷으로 변환해 주는
3D 모델 최적화 엔진, 3D 모델의 VR 표현 시 실제와 유사하도록 조명/ 물체 재질 특성을 반영하는
Realistic Rendering 가술, 실제 환경을 3D로 재구성 하여 실제환경과 덮어 씌운 모델 간의 가려짐을 검출하여
제거하는 Occlusion Processing 등이 필요.
4, Cloud Infra
컨텐츠 용량 자체가 크고, 속도가 빠른 서비스를 필요로 하게되면서
이런 컨텐츠 제작/ 저장 및 서비스 제공을 위한 서버 Infra 역시 중요도가 증가하는 상황.
기계의 핵심이라면
렌즈와 디스플레이 라 볼 수 있는데
1, 렌즈는
얇은 렌즈 공식에 의해 디스플레이(물체)를 렌즈의 초점거리보다 가까운 거리에 고정시킴으로써,
실제 디스플레이 깊이 보다 이미지가 더 멀리 있는 것처럼 느끼게 유도함과 동시에
렌즈에 의해 왜곡된 이미지를 보정한 양안 시차가 있는 이미지를 디스플레이에 렌더링하여 안구로 투사하는 방식입니다. 이때 우리 뇌는 그 이미지들을 하나로 합성하게 되면서 양안 시차에 의한 3D 입체감을 느낄수도 있습니다.
이러한 가상 이미지를 '정립허상'이라 하며, 디스플레이의 이미지를 확대된 가상 이미지로 넓은 시야각으로 본다고 생각하면 됩니다.
기본적으로 디스플레이의 사이즈가 작을 수록 좋지만 가상스크린의 사이즈를 크게 하기 위해서 디스플레이 사이즈를 무한대로 줄일 수는 없습니다.
따라서 VR 광학계를 얇고 가볍게 하여 슬림 HMD를 만드는 방향이 연구되고 있습니다.
실용적인 반사 편광 기술을 이용한 'Pancake lens'는 HMD 폼펙터를 획기적으로 얇게 구현 할 수 있습니다.
하지만 해당 기술은 반투과 및 반사편광을 이용하기에 렌즈의 광 효율(약 15% 내외)이 매우 낮습니다.
때문에, 디스플레이의 휘도를 최대로 끌어올리기 위해 LCD 백라이트 기술로 휘도를 보상하는 기술을 이용하기도 합니다.
2, 고해상도 디스플레이
VR 기기를 통해 우리 눈에 보이는 확대된 가상 이미지의 해상도가 낮으면
마치 이미지를 볼 때 모기장을 통해서 보는 것 같은 불편함이 인지됩니다.
따라서, VR에서 화질을 향상시키기 위해서는 모기장 현상을 제거해야 하며,
따라서 고해상도 디스플레이는 VR 기기의 가장 중요한 성능 중 하나가 됩니다.
VR용 디스플레이는 한쪽 눈에 사용하는 패널 기준으로 3.5인치 크기에 1640×1640 해상도 수준의 OLED 패널이
보편적으로 사용되고 있습니다.
이는 LCD에 비해 OLED의 명암비가 높고, MPRT(Moving Picture Response Time) 응답속도가 빨라서
화면 잔상(Motion Blur) 현상을 상대적으로 덜 느끼게 하는데 유리할 뿐만 아니라,
고속구동으로 이미지를 주사하여 게임과 같은 가상 콘텐츠를 보다 몰입해서 경험할 수 있도록 하기 때문입니다.
모기장 현상을 제어하기 위해서는 적어도 30PPD 수준의 가상 이미지 구현이 필요합니다.
이는 VR 대각 시야각 100도를 고려 했을 시, 2121×2121 이상의 해상도를 의미하며 HMD는 슬림 폼팩터를 고려하여
디스플레이의 사이즈는 2인치 수준으로 한정 할 경우, 대략 픽셀 밀도 1060 PPI의 고해상도 디스플레이가 필요합니다
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
VR 헤드셋의 핵심 구성 요소는 여러 가지가 있으며, 각 요소는 몰입감 있는 가상 현실 경험을 제공하기 위해 중요한 역할을 합니다. 구성요소들을 설명 드려보자면..
첫째, 디스플레이는 고해상도와 빠른 재생률을 제공하여 시각적으로 생동감 넘치는 환경을 구현합니다. 이는 각 눈에 맞는 두 개의 디스플레이를 통해 이루어지며, 가상 현실의 깊이감과 세부 사항을 세밀하게 표현하죠.
둘째, 렌즈는 디스플레이와 눈 사이에 위치하여, 디스플레이의 이미지를 눈에 맞게 조정하고 왜곡을 보정합니다. 이 렌즈는 사용자가 가상 환경을 자연스럽게 느낄 수 있도록 도와줍니다.
셋째, 트래킹 센서는 자이로스코프, 가속도계, 자기장 센서 등을 사용하여 사용자의 머리 움직임을 정확히 추적합니다. 이 센서들은 사용자가 머리를 움직일 때 가상 환경 내 시점을 실시간으로 조정하는 데 필수적입니다.
넷째, 오디오 시스템은 3D 공간 음향을 통해 몰입감을 높이는 역할을 합니다. 내장 스피커나 이어폰을 통해 가상의 소리 방향과 거리를 정확하게 인식할 수 있도록 지원합니다.
다섯째, 입력 장치는 손의 움직임이나 조작을 인식하는 컨트롤러를 포함하거나, 손 추적 기술을 내장하여 사용자가 가상 환경에서 상호작용할 수 있게 합니다.
마지막으로, 통신 모듈은 VR 헤드셋과 컴퓨터 또는 콘솔 간의 데이터 전송을 지원하는 유선 또는 무선 연결 기능을 제공합니다. 최신 헤드셋은 독립형으로 자체적인 컴퓨팅 성능을 갖추기도 합니다.