가상 현실(VR) 기술이 등장한 지 불과 몇 년밖에 되지 않은 것처럼 보일 수도 있습니다.

그러나 오늘날 우리가 알고 있는 VR 시스템과 헤드셋은 수십 년 동안 개발 중이었습니다. 오늘날 VR 시스템의 가장 초기 조상은 실제로 1957년 Martin Heilig가 머리에 장착한 입체 텔레비전 장치에 대해 특허를 출원한 것으로 거슬러 올라갑니다.

그 이후로 VR 기술은 느리지만 꾸준히 발전해 왔습니다. 처음에 개발자는 진정한 몰입형 VR 경험을 만들기 위한 컴퓨팅 성능이 부족했습니다. 그런 다음 일단 가지고 나면 일반 소비자가 휴대할 수 있고 저렴하게 만들기 위한 경쟁이 시작되었습니다.

그것이 오늘날 우리가 있는 곳입니다. HTC, Oculus, Valve 및 Sony와 같은 회사는 현재 비약적으로 개선되고 있는 상업적으로 실행 가능한 VR 하드웨어를 제공합니다. 그렇기 때문에 전 세계 사람들이 이제 VR에 익숙하고 VR이 무엇인지 이해하고 있습니다. 그러나 대부분은 기술의 세부 사항에 대해 확고한 이해를 갖고 있지 않습니다.

가상 현실에 대한 기술 가이드

이를 해결하기 위해 가상 현실 기술에 대한 기본 기술 가이드가 있습니다. 어떻게 작동하는지, 작동하도록 하는 데 무엇이 필요한지, 기술이 다음 단계로 나아갈 수 있는 방향을 배우게 됩니다. 뛰어들어봅시다.

가상 현실의 과학적 기초

VR 기술의 핵심은 단 하나의 목적, 즉 인간의 두뇌가 현실로 받아들이도록 속이는 설정과 환경을 현실적으로 시뮬레이션하는 것입니다. 과학적 관점에서, 그 모든 것은 우리의 두뇌가 우리 주변 세계에 대한 정신적 그림을 발전시키기 위해 우리가 보는 것을 해석하는 방법을 이해하는 것으로 시작됩니다.

너무 자세히 설명하지 않고 가장 간단한 설명은 현실에 대한 우리의 인식이 경험을 지침으로 사용하여 개발하는 규칙에 기반한다는 것입니다. 예를 들어, 하늘을 보면 어느 방향이 "위쪽"인지 알려줍니다. 우리가 식별할 수 있는 물체를 볼 때, 우리는 거리를 판단하기 위해 서로에 대한 상대적인 크기를 사용할 수 있습니다. 우리는 또한 우리 주변의 물체에 의해 드리워진 그림자를 포착하여 광원을 감지할 수 있습니다.

VR 디자이너는 이러한 기존 규칙을 사용하여 현실에 대한 정신적 기대에 부합하는 가상 환경을 만들 수 있습니다. 그렇게 할 때 결과는 "실제"로 해석되는 원활한 경험입니다.

가상 현실의 기술적 기초

오늘날의 상용 VR 시스템은 가상 환경에서 최상의 사용자 경험을 제공할 수 있는 시스템을 결정하기 위해 모두 경쟁하고 있습니다. 사실, 그들 중 누구도 완전히 몰입형 경험을 할 수 없습니다. 그 이유는 매우 간단합니다. 기술이 아직 인간의 시각 능력을 따라잡지 못했기 때문입니다. 다음은 오늘날의 VR 헤드셋이 있는 위치와 도달하려는 위치에 대한 분석입니다.

시야

기술적인 관점에서 볼 때 가장 큰 장애물 중 하나는 인간이 오늘날의 헤드셋이 제공할 수 있는 것보다 훨씬 더 넓은 시야(FOV)를 볼 수 있다는 사실입니다. 평균적인 인간은 머리 주위의 대략 200~220도 호에서 주변 환경을 볼 수 있습니다. 우리의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 시력이 겹치는 부분에는 대략 114도의 호가 있으며 3D로 볼 수 있습니다.

오늘날의 헤드셋은 가상 환경을 제공하기 위해 114도 3D 공간에 주의를 집중합니다. 그러나 헤드셋은 아직 평균적인 인간의 전체 FOV를 수용할 수 없습니다. 그러나 현재 오늘날의 VR 하드웨어 설계자는 고성능 VR 시뮬레이션에 이상적인 것으로 간주되는 180도 FOV를 허용하는 장치를 만드는 것을 목표로 하고 있습니다.

프레임 속도

VR 세계에서 가상 환경의 프레임 속도를 처리하는 방법보다 더 큰 불일치 주제는 없을 것입니다. 인간의 시각이 그런 면에서 얼마나 민감한지에 대한 진정한 과학적 합의가 없기 때문입니다. 물리적인 관점에서 우리는 인간의 눈이 초당 1000프레임(FPS)에 해당하는 것을 볼 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 인간의 뇌는 시신경을 통해 그러한 세부 사항을 수신하지 않습니다. 인간이 최대 150FPS까지 프레임 속도를 식별할 수 있다고 제안한 연구가 있지만 그 이상에서는 정보가 뇌로 가는 도중 번역 과정에서 손실됩니다.

극장에서 보는 영화의 프레임 속도는 24FPS입니다. 그러나 이는 현실을 시뮬레이션하도록 설계되지 않았습니다. VR 애플리케이션의 경우 대부분의 개발자는 60FPS 미만이면 사용자에게 방향 감각 상실, 두통 및 메스꺼움을 유발하는 경향이 있음을 발견했습니다. 이러한 이유로 대부분의 개발자는 약 90FPS의 VR 콘텐츠 "스위트 스팟"을 목표로 하고 일부(Sony와 같은)는 사용 중 어느 시점에서든 60FPS 미만으로 떨어지면 소프트웨어가 장치에서 실행되도록 인증하지 않습니다. 그러나 앞으로 대부분의 VR 하드웨어 개발자는 120FPS 이상의 프레임 속도를 추진하기 시작할 것입니다. 이는 대부분의 애플리케이션에 보다 사실적인 경험을 제공할 것이기 때문입니다.

음향 효과

VR의 또 다른 중요한 기술적 측면은 디자이너가 음향 효과를 사용하여 사용자에게 3차원 공간감을 전달하는 방식입니다. 오늘날 최첨단 VR은 공간 오디오라는 기술에 의존하여 VR로 생성된 영상과 일치하는 시뮬레이션된 오디오 환경을 생성합니다.

잘 설계된 콘서트 홀에 앉아 본 사람이라면 공간 내 위치와 고개를 돌리는 방향에 따라 우리가 듣는 소리가 어떻게 달라질 수 있는지 잘 알고 있을 것입니다. 공간 오디오는 VR 디자이너가 정확한 감각을 모방한 헤드폰 세트를 통해 바이노럴(스테레오) 오디오를 생성할 수 있는 기술입니다.

다양한 현재 구현이 있지만 모두 다음을 포함하여 몇 가지 유사한 특성을 공유합니다.

VR 헤드셋의 경우 여기에 설명된 오디오 효과는 사용자의 움직임을 고려하여 실시간으로 계산되어야 함을 기억하는 것도 중요합니다. 이와 관련하여 오늘날의 VR 하드웨어는 아직 가능성의 표면을 긁기 시작했습니다.

머리 및 위치 추적

VR의 진정한 마법은 비주얼이나 사운드가 얼마나 설득력 있는지(비록 중요한 기본 요소이지만)에서 나오는 것이 아니라 사용자가 자신의 위치에 맞게 조정되는 가상 공간 내에서 이동할 수 있다는 사실에서 나옵니다. VR 헤드셋과 단순한 비디오 시청 안경 세트를 구분하는 요소입니다.

현재 VR 애플리케이션에 사용되는 두 가지 유형의 머리 및 위치 추적이 있습니다. 자유도로 측정되는 3DoF 및 6DoF입니다. Samsung Gear VR, Google Daydream View, Oculus Go와 같은 모바일 VR 헤드셋은 3DoF를 사용하므로 회전 추적만 가능합니다. 그들은 당신이 머리를 좌우로 돌리고, 위나 아래를 보거나, 머리를 한쪽으로 또는 다른 쪽으로 기울일 때를 압니다. 몸 전체를 움직여도 잡히지 않습니다.

대조적으로 6DoF를 사용하는 헤드셋은 착용자의 방 내 위치와 머리가 가리키는 방향을 추적할 수 있습니다. 즉, 6DoF 헤드셋은 3D 공간을 통해 완전한 자율적 움직임을 허용할 수 있으며, 이는 훨씬 더 설득력 있는 VR 경험입니다. 수행 방식은 플랫폼마다 다르지만 주요 방법에는 적외선 비콘과 함께 카메라 기반 추적이 포함되는 경향이 있습니다.

가상 현실이 향하는 곳

오늘날의 VR 기술이 발전한 만큼 앞으로 훨씬 더 좋아질 것입니다. 개발이 계속됨에 따라 향상되고 실물과 같은 FOV와 더 나은 3D 오디오를 갖춘 하드웨어를 보기 시작해야 합니다. 그것만으로도 VR의 가까운 미래를 흥미롭게 만들 수 있습니다.

우리는 또한 현재 하드웨어에서 얻을 수 있는 것보다 훨씬 더 나은 경험을 제공할 VR의 새로운 개선 사항을 보고 있습니다. 그 중 하나는 HaptX Gloves와 같은 햅틱 피드백 장치를 사용하는 것입니다. 이 장치는 사용자가 VR에서 상호 작용하는 개체에 사실적인 터치 감각을 제공합니다. 또 다른 하나는 포비티드 렌더링(foveated Rendering)으로 알려진 그래픽 기술로, 인간의 눈의 제한된 초점을 활용하여 우리의 눈이 초점을 맞춘 곳에만 초고화질 이미지를 제공하여 이미지를 생성하는 데 필요한 컴퓨팅 성능을 낮춥니다.

그러나 더 중요한 것은 VR이 사용될 가능성이 있는 새로운 방식입니다. 교육 분야에서 기계 학습 기술의 병행 발전은 처음으로 몰입형 원격 학습을 현실로 만들 것입니다. 외과의는 고급 VR 교육을 통해 환자 결과를 개선할 수 있습니다. PTSD 및 관련 장애에 대한 치료가 필요한 사람들은 마침내 치유할 수 있는 방법을 갖게 될 것입니다.

여기서 결론은 VR 기술이 다양한 분야에서 잠재력을 이제 막 실현하기 시작했다는 것입니다. 기술이 성장함에 따라 재능 있는 소프트웨어 개발자, 연구원 및 비즈니스 리더가 꿈꾸는 응용 프로그램도 함께 성장할 것입니다. 그런 관점에서 볼 때 우리는 결론보다 가상 현실 이야기의 시작에 훨씬 더 가깝고 앞으로 훨씬 더 놀라운 발전이 있을 것이라고 말하는 것이 타당합니다.

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