Ⅰ. 서론입체디스플레이기술은 ( 그림 1) 과같이 1838년에찰스휘트스톤 (Charles Wheatstone) 에의해 stereoscope 라는초보적인입체감표현기법이소개된이래 2세기동안많은발전과정체를거듭해왔으며, 현대에이르러서는가상현실의기반기술로사용되고있고, 국방, 건

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서진 여
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1 사용자중심형 3D 입체디스플레이기술 사용자중심차세대콘텐츠기술특집 양웅연 (U.Y. Yang) 류성원 (S.W. Ryu) 김기홍 (K.H. Kim) 이길행 (G.H. Lee) 가상현실연구팀선임연구원가상현실연구팀책임연구원가상현실연구팀팀장융 복합콘텐츠연구부부장 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 착용형입체디스플레이 Ⅲ. 비착용형입체디스플레이 Ⅳ. 연구개발사례 Ⅴ. 결론 정보통신과콘텐츠기술의발달로소비자는고품질의 2차원가시화형태의콘텐츠에만족하지않고, 보다사실적인체험이가능한 3D 콘텐츠를요구하고있다. 2010년대에는이미 3D 입체디스플레이기술이소비자가전시장에서주요관심대상이되었고, 가상현실연구의전통적인가시화인터페이스로활용된착용형디스플레이와몰입형및대형입체디스플레이장치도 3D 영화관및전시관등을통해서일반소비자기쉽게체험할수있게되었다. 이러한 3D 입체디스플레이기술은사용자개인을중심으로보다사실적인입체감과공간감을제시하려는형태로발전되고있으므로, 본고에서는개인사용자중심의착용형디스플레이기술과고품질의 3D 영상체험을제공하는관련디스플레이기술의동향을정리하고, 국내최신연구개발사례를소개한다 한국전자통신연구원 51

Ⅰ. 서론입체디스플레이기술은 ( 그림 1) 과같이 1838년에찰스휘트스톤 (Charles Wheatstone) 에의해 stereoscope 라는초보적인입체감표현기법이소개된이래 2세기동안많은발전과정체를거듭해왔으며, 현대에이르러서는가상현실의기반기술로사용되고있고, 국방, 건축, 관광, 영화, 멀티미디어, 게임에적용되고있으며최근에는방송,

2 Ⅰ. 서론입체디스플레이기술은 ( 그림 1) 과같이 1838년에찰스휘트스톤 (Charles Wheatstone) 에의해 stereoscope 라는초보적인입체감표현기법이소개된이래 2세기동안많은발전과정체를거듭해왔으며, 현대에이르러서는가상현실의기반기술로사용되고있고, 국방, 건축, 관광, 영화, 멀티미디어, 게임에적용되고있으며최근에는방송, 통신은물론개인에의한영상취득분야에도적극적으로활용되고있다. 특히감각중에서시각이가지는정보가 80% 이상을차지하기대문에, 가상현실에서입체디스플레이기술은사용자에게가상현실속으로들어가는것과같은몰입감을제공하는가장기본적장치로사용되고있다. 최근에는 3D 방송이상용화되고 3D 영화및멀티미디어기반의 3D 콘텐츠의보급이급격하게확대되면서 3D 모니터와 3DTV가일반화되었으며, 이러한시장의변화에의해서일반적인 3D 입체영상과는차별화될수있는디스플레이기술이요구되고있으며, 과거가상현실시스템에서사용되었던 3D 입체디스플레이기술들이공연, 전시등에서새로운모습으로활용되는등다시조명을받고있다. 이에본고에서는일반적인 3DTV나모니터에적용되는기술보다는가상현실시스템에적용되고활용되어온사용자중심형태의 3D 입체디스플레이기술에대해서설명하고자한다. ( 그림 1) Charles Wheatstone이고안한 stereoscope(1838) 착용형 3D 입체디스플레이장치 : 사용자의눈에직접적인영상신호를제시하는방식의디스플레이장치 비착용형입체디스플레이장치 : 사용자를둘러싼벽면에영상신호를제시하는방식의디스플레이장치이러한사용자중심형 3D 입체디스플레이기술을적용한실제장치및연구개발사례를중심으로본고에서는가상현실기술개발방향을모색하고자한다. Ⅱ. 착용형입체디스플레이 1. 개요 3D 영화상영사례의증가와 3DTV의정보가전시장의진출로, 3D 입체영상기술은직접접해보지않았지만생소하지않은기술로일반소비자에게다가와있다. TV에서의상업광고나 3D 영상콘텐츠를홍보하는이미지에서는사용자에게극적인 3차원돌출효과가빈번하게사용되고있다. 그러나, 사전경험이풍부한사용자이거나새로운시나리오및부수적인자극효과에의한보상이낮아지는순간에는 3D 영상콘텐츠에대한만족감이낮아지게된다. 대중화된 3D 디스플레이기술이이상적으로자연스럽게표현하고싶은 3D 입체영상을현실적으로재현하기어려운원인중에근본적인한계는 ( 그림 2) 와같은 CA 불일치문제 (convergence-accommodation conflict problem) 이다. 3D 휴먼팩터이슈를부각시키는앞의문제는양안시차효과를활용한입체영상가시화기법의특성이며, 양안시차정보는필연적으로사용자개인에게의존적인입체영상의생성을요구한다. 그러므로, 기본적으로는사용자개인으로중심의 52 전자통신동향분석제 27 권제 3 호 2012 년 6 월

( 그림 3) Sutherland(1968)[1] ( 그림 2) CA 불일치문제개념도입체영상콘텐츠를제시할필요가있고, 적합한디스플레이장치로개인착용형디스플레이장치가활용되고있다.

그러나, 현재착용형디스플레이기술도시야각, 해상도및착용성등에서많은한계점을가지고있기때문에, 병행적으로활용되고있는최신 3D 디스플레이기술의동향도살펴본다.

그리고, 본고에서는보다대중화에접근한 EGD를안경및고글처럼코 / 이마 / 귀에가볍게착용할수있는장치로분류하고, 국가별기술동향을정리한다. 문에서 HMD를발표한이후, 미국은군사, 우주항공및의료등특수분야에활용할수있는성능중심의 HMD 개발을선도하고있다.

( 그림 4) 과같이넓은시야각 (FOV: Field Of View) 을제시하는 Sensics 사의 pisight HMD 모델은인간의시야각에근접하는약 120 (horizontal FOV) 를출력한다.

3 ( 그림 3) Sutherland(1968)[1] ( 그림 2) CA 불일치문제개념도입체영상콘텐츠를제시할필요가있고, 적합한디스플레이장치로개인착용형디스플레이장치가활용되고있다. 본고에서는 HMD(Head Mounted Display) ( 또는 FMD: Face Mounted Display, EGD: Eye Glasses-type Display) 로대표되는개인몰입형장치의기술현황을살펴본다. 그러나, 현재착용형디스플레이기술도시야각, 해상도및착용성등에서많은한계점을가지고있기때문에, 병행적으로활용되고있는최신 3D 디스플레이기술의동향도살펴본다. HMD로대표되는착용형디스플레이는 VR(Virtual Reality) 연구분야에서전통적으로활용되고있었으나, 첫인상에서느껴지는불편한외형과기대이하의성능 ( 예 : 시야각, 해상도, 무게등 ) 및높은가격때문에일반소비자에게대중화되기까지는많은시간이걸리고있다. 그리고, 본고에서는보다대중화에접근한 EGD를안경및고글처럼코 / 이마 / 귀에가볍게착용할수있는장치로분류하고, 국가별기술동향을정리한다. 문에서 HMD를발표한이후, 미국은군사, 우주항공및의료등특수분야에활용할수있는성능중심의 HMD 개발을선도하고있다. 개인에게외부환경을완전히차단하고가상현실콘텐츠만을가시화시키기위해서, 공간적인몰입감을최대한높여야한다. ( 그림 4) 과같이넓은시야각 (FOV: Field Of View) 을제시하는 Sensics 사의 pisight HMD 모델은인간의시야각에근접하는약 120 (horizontal FOV) 를출력한다. ( 그림 4) 와같이넓은영역의영상을마이크로디스플레이패널을 tiled display 기법으로구성하여각각의눈에최대 1,920 1,200의고해상도이미지를제시한다. 그러나, 1kg에가까운착용부의무게와약 4만달러 ( 미국현지기준 ) 정도의높은소비자가격으로우주항공및군사연구소등에서제한적으로활용되고있다. 앞에서소개한높은사양과가격대를제시하는장비의보급을대신하여, 최근몇년간학교중심의프 2. 미국 1968년가상현실연구의선구자이반에드워드서덜랜드 (Ivan Edward Sutherland, ( 그림 3) 참조 )) 가 A Head-mounted Three-dimensional Display 논 ( 그림 4) Sensics 사의 pisight HMD[2] 양웅연외 / 사용자중심형 3D 입체디스플레이기술 53

( 그림 5) emagin 사의 Z800 3DVisor HMD[3] 로젝트나보급형가상현실시스템에활용되고있는장치는 ( 그림 5) 의 emagin사의 Z800 3DVisor 모델이다.

대의가격으로공급하고있다. 개인용가상 / 혼합현실인터페이스장치인 EGD는영화및공상과학소설에서단골로등장하는소재가되었으며, ipod 및스마트폰과같은휴대형멀티미디어기기의보급으로 1천달러미만의소비자용 EGD 제품군의출시되고있다.

이상적인 EGD를개발하기위한핵심기술로는출 ( 그림 7) SMD사의 ST1080 EGD[5] 력부의영상을가상스크린으로확대하는경량 & 소형광학계설계및제작기술, 고해상도의영상을출력하는마이크로디스플레이소자와관련된부품과신호제어기술, 그리고,

( 그림 7) 과같이 CES 2012에소개된 SMD(Silicon Micro Display) 사의 ST1080 EGD는 1,920 1,080p 해상도를지원하여 full HD 입체영상콘텐츠를가시화시킬수있다.

4 ( 그림 5) emagin 사의 Z800 3DVisor HMD[3] 로젝트나보급형가상현실시스템에활용되고있는장치는 ( 그림 5) 의 emagin사의 Z800 3DVisor 모델이다. emagin 사의강점인 OLED 패널을사용하여보다적은전력으로선명한 HMD 영상을제시하고, IPD(Inter-Pupillary Distance) 조정과 USB 전원을사용하는등장비운영상의편의사항을약 2천달러 ( 현지기준, 세부옵션에따라다양함 ) 대의가격으로공급하고있다. 개인용가상 / 혼합현실인터페이스장치인 EGD는영화및공상과학소설에서단골로등장하는소재가되었으며, ipod 및스마트폰과같은휴대형멀티미디어기기의보급으로 1천달러미만의소비자용 EGD 제품군의출시되고있다. ( 그림 6) 의 Vuzix 사의제품의경우 1, p(16:9) 의 HD급영상을약3미터거리에서 75인치 ( 대각선시야각약 35 ) 의가상화면으로확대하여대형 3DTV를보는효과를연출할수있다. 무게는약 85g 정도로착용성및휴대성이많이향상된제품이다. 이상적인 EGD를개발하기위한핵심기술로는출 ( 그림 7) SMD사의 ST1080 EGD[5] 력부의영상을가상스크린으로확대하는경량 & 소형광학계설계및제작기술, 고해상도의영상을출력하는마이크로디스플레이소자와관련된부품과신호제어기술, 그리고, 인간공학적특성을수용하여착용성을높이는외형디자인기술이필요하다. ( 그림 7) 과같이 CES 2012에소개된 SMD(Silicon Micro Display) 사의 ST1080 EGD는 1,920 1,080p 해상도를지원하여 full HD 입체영상콘텐츠를가시화시킬수있다. 그리고, 약 180g의경량형착용부와약 3m 거리에서 254cm(100, 대각선시야각 45 ) 크기의가상스크린을출력하여 1천달러미만의소비자용 HMD/EGD 시장형성이가능하도록하고있다. 3D 입체영상제시용양안식 EGD 외에, 몰입도와해상도등은낮지만휴대성을강조하는정보디스플레이용으로단안식디스플레이모듈의상용화가진행되고있다. 최근 Google에서도 ( 그림 8) 과같이단안식디스플레이장치와안드로이드운영시스템을개 ( 그림 6) Vuzix 사의 Wrap 1200 VR EGD[4] ( 그림 8) Google 사의 Glass Project 홍보이미지 [6] 54 전자통신동향분석제 27 권제 3 호 2012 년 6 월

발하는프로젝트를공식적으로발표하고, 혼합현실콘텐츠의대중화가능성을제시하고있다. 3. 유럽 미국이 HMD 기술을성능을중심으로선도적으로개발한다면, 유럽의회사들은다양한 HMD의보급화에노력하는것으로보인다.

모바일환경용 EGD 장치로는이스라엘의 LUMUS 사가미국 CES 2012에서선글라스와유사한외관을가지는디스플레이를공개했다.

( 그림 9) Trivisio사의다양한 HMD[7] ( 그림 11) Sony사의 HMZ-T1 HMD[9] HMD 제품들을출시했으나, 주로게임및가상현실등일부전문사용자들에게만소비되거나연구실험용으로만사용되고있었다.

편안한착용을보조하는헤드셋구조로 420g 무게는가볍지는않지만안정적인몰입감을제공하고, 6만엔 ( 현지소비자가 ) 대의가격으로 HDMI 영상출력기에연결할수있는소비자가전용기술이다.

5 발하는프로젝트를공식적으로발표하고, 혼합현실콘텐츠의대중화가능성을제시하고있다. 3. 유럽 미국이 HMD 기술을성능을중심으로선도적으로개발한다면, 유럽의회사들은다양한 HMD의보급화에노력하는것으로보인다. ( 그림 9) 와같이독일의 Trivisio사는 HMD와관련된다양한광학계부품과 tracking 센서및카메라등의부품을소비자의요구에따라서 Prototyping 기법으로제작하여수백만원대의가격으로공급하고있다. 모바일환경용 EGD 장치로는이스라엘의 LUMUS 사가미국 CES 2012에서선글라스와유사한외관을가지는디스플레이를공개했다. ( 그림 10) 와같이작고가벼운소자 ( 광학계부품의무게가수십 g 단위 ) 구현이가능한 LOE(Light-guide Optical Element) 기술을활용하여 1, p 해상도의가상영상을사용자의눈앞까지전달한다. ( 그림 9) Trivisio사의다양한 HMD[7] ( 그림 11) Sony사의 HMZ-T1 HMD[9] HMD 제품들을출시했으나, 주로게임및가상현실등일부전문사용자들에게만소비되거나연구실험용으로만사용되고있었다. 그러나, ( 그림 11) 과같이 Sony 에서는 2011년말 HMD 보급에가장걸림돌이된해상도, 시야각과무게등의단점을보완한 HMZ-T1 모델을시장에출시했다. OLED 패널로 1, p의선명한영상을 45 의수평시야각으로제시한다. 편안한착용을보조하는헤드셋구조로 420g 무게는가볍지는않지만안정적인몰입감을제공하고, 6만엔 ( 현지소비자가 ) 대의가격으로 HDMI 영상출력기에연결할수있는소비자가전용기술이다. 2011년에 EPSON 은이동환경에서도콘텐츠의체험이가능한광학투시형 (optical see-through) EGD 인 MOVERIO 를출시했다. 대부분의다른장치들은디스플레이모듈만을제품화시켜서입력된영상신호만을출력하는구조이지만, EPSON 의 EGD(( 그림 12) 참조 ) 는휴대및이동이자유로운 Google Android OS 기반의콘텐츠운영모듈에연결되어 EGD 기반의가시화환경에서다양한 App 시나리오의구 ( 그림 10) LUMUS 사의 EGD[8] 4. 일본 Sony, Canon, Olympus 등일본의대표적인전자및광학제품전문회사들은 90년대부터소비자용 ( 그림 12) EPSON 사의 MOVERIO EGD[10] 양웅연외 / 사용자중심형 3D 입체디스플레이기술 55

현을용이하게한다. 소비자가격은 700달러 ( 미국현지가격 ), 960 540p의 qhd 해상도를지원하는안경형착용부의무게는 240g이고, WiFi 무선통신과터치패드기반의인터랙션을지원하는특징을가지고있다. 5. 국내국내개인용착용형디스플레이기술은최근약 10 여년간다양한시도가있었다.

2000년대웨어러블컴퓨팅기술의도입으로착용성및휴대성을강화한 QVGA( 해상도 : 320 240) 급의 EGD도소개되었지만지속적인소비자시장을형성하기는어려웠다. 그러나, 최근영상의해상도, 선명도를개선한부품의공급과스마트폰의보급이늘어나면서개인용착용형디스플레이시장에대한소비자의기대가커지고있다.

6 현을용이하게한다. 소비자가격은 700달러 ( 미국현지가격 ), p의 qhd 해상도를지원하는안경형착용부의무게는 240g이고, WiFi 무선통신과터치패드기반의인터랙션을지원하는특징을가지고있다. 5. 국내국내개인용착용형디스플레이기술은최근약 10 여년간다양한시도가있었다. 외국의사례와같이 HMD급으로분류되는장치를자체브랜드로출시했던중소기업이몇곳 ( 예 : ( 주 ) 디오컴과 ( 주 ) 대양이엔씨및 ( 주 ) 아큐픽스등에서는 1,280 1,024~ 의해상도를지원하는 FMD 형태의제품을출시함 ) 이있었지만, 현재는양산이중단된상태이며, 국내시장의 HMD 수요는대부분수입품으로공급되고있다. 2000년대웨어러블컴퓨팅기술의도입으로착용성및휴대성을강화한 QVGA( 해상도 : ) 급의 EGD도소개되었지만지속적인소비자시장을형성하기는어려웠다. 그러나, 최근영상의해상도, 선명도를개선한부품의공급과스마트폰의보급이늘어나면서개인용착용형디스플레이시장에대한소비자의기대가커지고있다. 현재국내 HMD 및 EGD 공급회사는과거재고부품을활용한주문기반생산이대부분이고, ( 그림 13) 과같이 ( 주 ) 아큐픽스는 CES 2012에서스마트폰에연동이가능한 mybud 모델을출시하고현재온라인사이트에서소비자가격 50만원대로판매중이다. HDMI 입력신호를받아서 의 WVGA 해상 도로출력하는 LCOS LCD 패널기술을적용했고, 착용부의무게를약 78g으로경량화시킨것이특징이다. Ⅲ. 비착용형입체디스플레이 1. CAVE 시스템몰입형디스플레이의시조인 CAVE(The CAVE Automatic Virtual Environment)[12],[13] 는 HMD 및 Simulator와함께 3대가상현실구현장치로시카고일리노이대학의 EVL(Electronic Visualization Laboratory) 에서 Carolina Cruz-Neira, Thomas A. DeFanti, Daniel J. Sandin에의해서과학시각화를목적으로개발되었으며, 1992 년에열린 SIGGRAPH 92의 Showcase 에출품되었다. CAVE 는 The CAVE Automatic Virtual Environment 의재귀적인약자이름을가지며플라톤의동굴의비유에서빌려온이름이다. ( 그림 14) 와 ( 그림 15) 와같은 CAVE는일반적으로 ( 그림 13) 아큐픽스의 MyBud EGD[11] ( 그림 14) CAVE Virtual Reality Environment[14] 56 전자통신동향분석제 27 권제 3 호 2012 년 6 월

( 그림 15) CAVE 동작화면 [15] 가상현실이많이적용되는게임이나가상비행장치를목적으로개발된것이아니라, 전문적인과학자가자신의연구개발결과물을시각화하고실시간에상호작용을할수있는환경을위하여개발되었으며, 가상현실을고성능컴퓨팅환경 (HPCC) 과결합하여 DNA 분자구조의시각화, 대용량결과를가지는 simulation

1992년도에시작된 CAVE는디스플레이장치와컴퓨터처리능력의발전에힘입어개인형, 반구형, 벽면형등의다양한형태로발전되었으며, 응용분야도과학시각화이외에시뮬레이터기술과연계하여고품질시뮬레이션 VR의핵심기술로자리잡고있다. 2.

7 ( 그림 15) CAVE 동작화면 [15] 가상현실이많이적용되는게임이나가상비행장치를목적으로개발된것이아니라, 전문적인과학자가자신의연구개발결과물을시각화하고실시간에상호작용을할수있는환경을위하여개발되었으며, 가상현실을고성능컴퓨팅환경 (HPCC) 과결합하여 DNA 분자구조의시각화, 대용량결과를가지는 simulation 결과의시각화등대용양데이터의시각화및검증을목적으로한다. 최초의 CAVE는입체영상을표현하기위해서비디오신호동기화가가능한프로젝터와 LCD Shutter 안경을사용하였으며, 사용자의위치를추적하기위하여모션캡처기술을사용하였다. 이후로많은대학및연구소에서유사한장치를개발하였으며, CAVE의특징적인몰입환경을발전시키기위하셔다양한기술을접목하여발전하여왔다. 1992년도에시작된 CAVE는디스플레이장치와컴퓨터처리능력의발전에힘입어개인형, 반구형, 벽면형등의다양한형태로발전되었으며, 응용분야도과학시각화이외에시뮬레이터기술과연계하여고품질시뮬레이션 VR의핵심기술로자리잡고있다. 2. 도쿄대의 TWISTER 동경대에서 2002년에개발을시작한 ( 그림 16) 의 ( 그림 16) 도쿄대의원통회전형 TWISTER[16] TWISTER(Telexistence Wide-angle Immersive STEReoscope) 는원통형의디스플레이장치로, 장치가운데사용자가위치하며, 사용자는안경이없이 360 원기둥형디스플레이를입체로볼수있게구성된장치이다. 다른장치와는다르게안경이없는무안경식장치라는것이특징이며, 회전하는원통에디스플레이장치가부착되어있으며, 이디스플레이를사용자는슬릿사이로보게되어시야의위치에따라다른영상을볼수있도록설계되어있다. 원통을따라 3, 픽셀의해상도를제공한다. 3. CALIT2의 NexCAVE ( 그림 17) 과 ( 그림 18) 과같은 CALIT2(The California Institute for Telecommunications and Information Technology) 에서기존의프로젝션방식이아닌 3D LCD 패널을사용하여개발한 CAVE 시스템 양웅연외 / 사용자중심형 3D 입체디스플레이기술 57

( 그림 17) CALIT2 의 9 화면 NexCAVE[19] 기본적으로는여러개의프로젝터를연결하여 ( 그림 19), ( 그림 20) 과같은대형의원형,

반구형혹은사용자를둘러싼구형으로사용이 가능한시스템이다 [17],[18] 기존프로젝션방식의 CAVE는프로젝터를위한공간이필요하여과도한설치공간이필요하고,

최근 3DTV의급격한보급으로 LCD를사용한 CAVE 제작이경제적으로가능해짐에따라, LCD를 tiled display 형식으로구성하여 NexCAVE

NexCAVE는 3개의 LCD가수직방향으로결합된모듈을붙여서구성하며, 이모듈들의결합은 scalable 하여다양한크기의 CAVE 시스템을구성할수있다.

8 를기반으로회사를설립한경우이며, 여러개의화면사이의자동보정장치와대형디스플레이운영시스템을개발하여특히초기셋업을빠르고쉽게하는기술과이를기반으로하는다양한솔루션과서비스를제공하고있다. ( 그림 17) CALIT2 의 9 화면 NexCAVE[19] 기본적으로는여러개의프로젝터를연결하여 ( 그림 19), ( 그림 20) 과같은대형의원형, 반구형, ( 그림 21) 과같은벽면형디스플레이장치를서비스하고있 ( 그림 18) CALIT2 의 21 화면 NexCAVE[20] 으로, 반구형혹은사용자를둘러싼구형으로사용이 가능한시스템이다 [17],[18] 기존프로젝션방식의 CAVE는프로젝터를위한공간이필요하여과도한설치공간이필요하고, 프로젝션에따른화질이떨어지는문제가존재하였다. 최근 3DTV의급격한보급으로 LCD를사용한 CAVE 제작이경제적으로가능해짐에따라, LCD를 tiled display 형식으로구성하여 NexCAVE 시스템을제작하였다. NexCAVE는 3개의 LCD가수직방향으로결합된모듈을붙여서구성하며, 이모듈들의결합은 scalable 하여다양한크기의 CAVE 시스템을구성할수있다. 9개패널버전의 NexCAVE 는 6,000 1,500 크기의해상도를, 21개패널을가지는버전은 15,000 1,500 크기의해상도를제공한다. ( 그림 19) Mersive Technology 개인몰입형디스플레이 ( 그림 20) Mersive Technology 반구형 4. Mersive Technology 2006년도에설립된 Mersive Technology사는 DA- RPA, DHS, NSF 연구비로대학에서연구하던주제 ( 그림 21) Mersive Technology 대형초고해상도벽면디스플레이 58 전자통신동향분석제 27 권제 3 호 2012 년 6 월

본장치는실시간에고해상도영상을렌더링하고이를반구형태의화면에적용할수있는실시간곡면영상보정및정합기술을구현했다. ( 그림 22) ETRI 반구형디스플레이 ( 그림 24) ETRI 협업지원용 3D 디스플레이활용시나리오 3D 디스플레이장치를개발했다. 제품의디자인및품평회의에서 VR 기술은설계된정보의사실감높은가시화와다양한시점에서의관찰및사전점검을가능하게한다.

9 으며대형초고해상도디스플레이경우대용량군사정보및시뮬레이션데이터정보를한눈에파악할수있도록하기때문에미국백악관, 국방성, CIA 등에이러한디스플레이솔루션을제공하고있다. Ⅳ. 연구개발사례 ( 그림 23) ETRI 협업지원용 3D 디스플레이 1. ETRI 의반구형디스플레이 국내 VR 기술개발의대표적인조직인 ETRI 가상현실연구팀은최근가상현실기술을산업현장및체험형문화콘텐츠에활용할수있는응용기술과원천기반기술을개발하고있다. ( 그림 22) 와같이가상현실연구팀에서는 16개의프로젝터를 Anagraph 방식으로연결한반구형태의몰입형디스플레이장치를 2006년도에개발하였다. 본장치는실시간에고해상도영상을렌더링하고이를반구형태의화면에적용할수있는실시간곡면영상보정및정합기술을구현했다. ( 그림 22) ETRI 반구형디스플레이 ( 그림 24) ETRI 협업지원용 3D 디스플레이활용시나리오 3D 디스플레이장치를개발했다. 제품의디자인및품평회의에서 VR 기술은설계된정보의사실감높은가시화와다양한시점에서의관찰및사전점검을가능하게한다. 다수의사용자가 3D 콘텐츠를공유하면서협업회의를지원하는시나리오를지원하기위해서, 8개관찰시점을지원하는 auto-stereoscopic 영상을 Cg-shader 기반렌더링엔진으로가시화한다. 다수의무안경식 HD급입체디스플레이패널을배치한구조 [21] 는 ( 그림 23), ( 그림 24) 와같이테이블표면및상부공간에입체콘텐츠가자연스럽게존재하는영상을가시화시킬수있고, 다수의사용자가서로나란히서거나중앙의콘텐츠를공유 ( 또는독립적인콘텐츠가시화 ) 하면서시선을마주보는상황에서도활용될수있는특징을가진다. 2. 협업지원용 3D 입체디스플레이플랫폼 가상현실연구팀에서는 2010년 ( 그림 23) 과같은무안경식입체영상가시화를지원하는공중부양형 3. 입체공간감확장형 3D 디스플레이플랫폼 앞의 Ⅱ장의도입부에서언급한양안식 3D 입체디스플레이의 CA 불일치문제는단일디스플레이장치 양웅연외 / 사용자중심형 3D 입체디스플레이기술 59

( 그림 25) ETRI 입체감확장용 EGD 사용예를사용할때휴먼팩터에의해안전하게시청할수있는영역이제한되도록한다. ETRI 가상현실연구팀은이러한단점을해결하기위하여입체감확장기술 (E3D: Expanded 3D) 을제안 [22] 하고, 그일환으로개인용착용형디스플레이장치를개발하고있다. ( 그림 25) 는 2011년연구과제수행의결과물인 E3D용 EGD이다.

10 ( 그림 25) ETRI 입체감확장용 EGD 사용예를사용할때휴먼팩터에의해안전하게시청할수있는영역이제한되도록한다. ETRI 가상현실연구팀은이러한단점을해결하기위하여입체감확장기술 (E3D: Expanded 3D) 을제안 [22] 하고, 그일환으로개인용착용형디스플레이장치를개발하고있다. ( 그림 25) 는 2011년연구과제수행의결과물인 E3D용 EGD이다. 광학식투시 (optical see-through) 기능을지원하는구조로설계된광학계는 OLED SVGA( ) 해상도의 2채널기반입체영상을출력한다. 약 203cm(80 ) 크기의가상화면을제공하며, USB 전원과외부에존재하는다수의입체영상디스플레이신호를수용할수있는입체영상혼합모듈이내장된착용부의무게는약 100g이다. Ⅴ. 결론본고에서는 3D 콘텐츠를사용자개인에게사실적으로전달하여체감형서비스를구현할수있는 3D 디스플레이관련최신기술동향을소개했다. 3DTV 및극장과관련된시장의확대와함께테마파크의가상현실체험관같은시설의증가는 3D 입체디스플레이기술에대한소비자의기대와필요성을증명하고있다. 사용자중심형 3D 입체영상을제시하려는노력은가상현실연구분야에서성능을중심으로한 HMD 중심의제품개발이이루어지고있으며, 다양한콘텐츠서비스및일반소비자시장의확대를목표로착용성및휴대성을높이는 EGD 중심의제품개발이진행되고있다. 그러므로, Gartner의미래기술동향을전망하는 Technology Hype Cycle 에서지속적으로언급되는가상현실관련기술과같이, HMD는가까운미래에사용자중심의 3D 입체영상콘텐츠서비스를제시하는이상적인인터페이스장치가될것으로전망된다. 용어해설 HMD 머리착용형디스플레이 (Head Mounted Display) 의약자로, 광범위하게얼굴에착용하는모든디스플레이장치를통칭함. 몰입형디스플레이사용자의시야범위에가상화면영상을가득찰수있도록, 넓은시야각과고해상도의이미지를제시하는기술 약어정리 CALIT2 The California Institute for Telecommunications and Information Technology CAVE The CAVE Automatic Virtual Environment E3D Expanded 3D EGD Eye Glasses-type Display EVL Electronic Visualization Laboratory FMD Face Mounted Display FOV Field Of View HMD Head Mounted Display HUD Head Up Display IPD Inter-Pupillary Distance LOE Light-guide Optical Element MR Mixed Reality TWISTER Telexistence Wide-angle Immersive STEReoscope VR Virtual Reality 참고문헌 [1] Sutherland, in Wifipedia 전자통신동향분석제 27 권제 3 호 2012 년 6 월

11 Ivan_Sutherland [2] Sensics pisight HMD. [3] emagin Z [4] Vuzix Wrap 1200 VR. er/products_wrap_1200vr.html [5] SMD ST [6] Google Project Glass /posts [7] Trivisio GmbH. [8] LUMUS. [9] SONY HMZ-T1. MZ-T1/ [10] EPSON MOVERIO. verio/ [11] Accupix mybud. [12] C. Cruz-Neira, T.A. DeFanti, and D.J. Sandin, Surround-Screen Projection-Based Virtual Reality: The Design and Implementation of the CAVE, SIGGRAPH, [13] C. Cruz-Neira et al., The CAVE: Audio Visual Experience Automatic Virtual Environment, Commun. ACM, vol. 35, no. 6, June [14] A Critical History of Computer Graphics and Animation. [15] Cave automatic virtual environment. ia.org/wiki/cave_automatic_virtual_environment [16] Telexistence Wide-angle Immersive STEReoscope. [17] Calit2, 3D Virtual Reality Environment Developed at UC San Diego Helps Scientists Innovate, 17th Sept =1383 [18] T.A. DeFanti et al., The StarCAVE, A Thirdgeneration CAVE and Virtual Reality OptIPortal, J. Future Generation Comput. Graphics, vol. 25, no. 2, Feb [19] Calit2, Calit2 Visualization Team Develops 3-D Technology from Modified HDTV LCD Screens,. AVE.pdf [20] Calit2, Calit2 Virtual Reality Environment Nominated for First-Ever 'Immy' Awards, 4th Oct [21] 양웅연외, 입체영상디스플레이장치및방법, 대한민국특허, [22] 양웅연외, 시공간확장형 3D 입체영상디스플레이플랫폼을위한장치및운영방법, 대한민국특허, 양웅연외 / 사용자중심형 3D 입체디스플레이기술 61

14.이동천교수님수정

14.이동천교수님수정 28 6 2010 12 pp 547~554 3D Stereo Display of Spatial Data from Various Sensors 1) 2) 3) 4) Abstract Visualization requires for effective analysis of the spatial data collected by various sensors. The best