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1510598 박수진 증강현실AR 리서치 보고서 0313

1510598 박수진 증강현실AR 리서치 보고서 0313

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1510598 박수진 증강현실AR 리서치 보고서 0313

  1. 1. Augmented Reality Research Papers 숙명여대 시각영상디자인과 1510598 박수진
  2. 2. AR, 증강현실이란? http://www.consumuch.com/news/photo/201607/24757_22605_5835.png
  3. 3. AR, 증강현실이란? http://www.consumuch.com/news/photo/201607/24757_22605_5835.png "현실 공간의 구성물들의 이미지와 가상의 이미지가 결합된 것"
  4. 4. AR, 증강현실이란? 증강 현실은 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술로 혼합현실Mised Reality, MR이라고도 한다.
  5. 5. AR, 증강현실 특징 Interation 상호작용 Presence 현실감 Involvement 몰입감 Interest 흥미 Easy to use 이해도
  6. 6. AR, 증강현실 특징 Interation 상호작용 1997년도 증강현실 기술 조사 논문에서 Ronald Azuma는 그의 연구에서 증강현 실은 사용자의 현실에 대한 자각과 상호작용을 확장시킨다고 밝혔다. 오늘날, 유 비쿼터스 컴퓨팅 기술이 구현된 환경에서 사용자가 관심을 가지고 있는 서비스를 선별하여 효과적으로 제공할 수 있는 새로운 형태의 서비스 패러다임의 중요성이 커지고 있다. 증강현실은 여기here, 지금now, 실시간realtime으로 대표되는 새 로운 소비자 트렌드와 맞아떨어진다. 그리고 이런 환경속에서 사용자는 자신의 주 변에 존재하는 서비스와 콘텐츠와 같은 다양한 컴퓨팅 자원들과의 자연스러운 상 호작용을 하게 된다. 사용자와 콘텐츠 간의 상호작용에서 증강현실은 가상 현실과 달리 사용자가 현실 세계에서 가상의 콘텐츠나 서비스와 직접적이고 직관적인 상 호작용을 할 수 있다. 이제는 주변 상황을 직관적으로 인힉하고 사용성을 일치시 키는 것이 가능해졌다. Ronald Azuma 첫째, 현실 공간에 컴퓨터가 재현해 내는 가상의 정보 공간을 결합하여 제공 둘째, 가상 정보가 현실 공간에 위치 및 내용상 유기적으로 연동되고 정합되어 제시 셋째, 이러한 정보를 사용자가 일방적으로 관찰하는 것이 아니라 인터랙션이 가능하도록 실시간으로 처리 Presence 현실감 Involvement 몰입감 Interest 흥미 Easy to use 이해도
  7. 7. AR, 증강현실 특징 Interation 상호작용 증강현실 기술은 장소 의존적인 학습 환경을 구축할 수 있어 학습 내용에 대한 맥 락인식을 증가시킨다. 학습자가 관찰하고 있는 대상이나 장소의 정보를 활용하여 학습에 필요한 자료를 부가적으로 제공해 줄 수 있다. 실재감은 다른 말로 가상적 '현실감(virtual presence)'이라고도 하는데 이는 학습자가 가상의 공간에서 하게 되는 통합된 경험이 실제 현장에서의경험과 거의 동일하게 인식되도록 하는 것이 다. 가상현실 환경에서 이용자는 3차원의 실시간으로 반응하는 인터페이스를 통 해 상호작용을 극대화하게 되고 이 과정에서 현실에서와 같은 현실감을 지각하게 된다. 이러한 현실감의 지각은 사용자와 가상환경 간의 인식과 행동이 효과적으로 연결될 때보다 잘 발생하게 되며, 기본적으로 매체의 기술적 특성과 사용자의 개 인적 경험 및 특성에 따라 다르게 나타난다. 유비쿼터스 컴퓨팅이란 끊김 없는 연결|모든 사물들이 네트워크에 항상 연결되어 있어야 한다. 사용자 중심 인터페이스|사용자가 기기 사용에 있어서 어려움 없이 처음 접하는 사람을 포함해 누구나 쉽게 사용할 수 있는 인터페이스가 제공되어야 한다. 컴퓨팅 기능이 탑재된 사물|가상 공간이 아닌 현실 세계의 어디서나 컴퓨터의 사용이 가능해야 한다. 의미론적 상황 인지 동작|장소, 시간, 온도, 날씨 등 사용자의 상황에 따라 서비스가 변해야 한다. Presence 현실감 Involvement 몰입감 Interest 흥미 Easy to use 이해도
  8. 8. AR, 증강현실 특징 Interation 상호작용 활동 자체에 깊이 빠져들어 현재의 경험이 최적의 경험임을 느끼게 되는 상태를 몰입이라고 한다. 몰입은 상호작용성에 의해 촉진되는 연속적 반응의 결과로 본질 적으로 재미있고 자아의식의 망각을 동반하며, 자발적 강화의 특징을 가진다. 이러한 몰입의 개념은 컴퓨터와의 상호작용에 대한 영역으로도 확장되어, '어떤 미디어와의 상호작용을 재미있고 탐색적인 것으로 여기는 사용자의 인식' 으로 정의되고, 더 나아가 컴퓨터 매개 환경computer mediatedcircumstance: CMC에서 몰입이 사용자가 자신들의 상호작용에 대한 통제감을 인지하고, 사용자 스스로 컴퓨터와의 상호작용에 자신의 주의가 집중되어 있음을 지각하며, 상호작용을 하는 동안 호기심이나 기대가 발생하게 되고, 사용자가 컴퓨터와의 상호작용 자체를 흥미로워하는 정도에 따라 나타나는 것이다. Presence 현실감 Involvement 몰입감 Interest 흥미 Easy to use 이해도
  9. 9. AR, 증강현실 특징 Interation 상호작용 Patrick Sinclair는 그의 논문 'Integrating Hypermedia Techniques in Augmented Reality Environments'에서 다양한 증강현실 실험들을 하였다. "What did you think of this aspect of the system?"이라는 질문에 Boring- Exciting의 정도를 측정하였고, 검증과정을 통한 실험자들의 반응 결과를 보면 실 험자들이 증강현실에 대해 흥미를 느끼는 척도가 매우 높다는 것을 알 수 있다. 이런 흥미에 대한 사용자의 높은 반응은 증강현실을 사용하는 데 있어서 관심을 유발하고, 사용의 동기부여를 하는 기여를 한다. Presence 현실감 Involvement 몰입감 Interest 흥미 Easy to use 이해도
  10. 10. AR, 증강현실 특징 Interation 상호작용 학습자는 마커 등을 직접 조작해 봄으로써 학습 내용에 대하여 깊은 이해를 할 수 있으며 직접 조작활동을 통하여 공간적인 감각 및 이해 능력이 필요한 학습 내용 에서 매우 중요한 요소로 작용 될 수 있다. 증강현실기술을 수업에 활용하여 다양 한 객체를 직접 조작해 보고, 조작 결과를 활용한 수업을 진행한다면 깊이 있는 수업의 이해가 가능하다. Presence 현실감 Involvement 몰입감 Interest 흥미 Easy to use 이해도
  11. 11. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  12. 12. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 증강현실은 현실과 가상의 중첩에서 오는 혼동성과 기술적인 문제에서 야기되는 오류의 혼동성을 가진다. Wendy E. Mackay et al.은 세 개의 증강현실의 프로젝트들을 통해서 현실과 가상사이의 혼동에 대한 잠재력 때 문에, 증강현실은 사용자의 측면에 중점을 두고여러 분야에 걸친 종합적인 접근이 필요하다고 했다. Tobias Hollerer et al.의 mobile augmented reality systems (MARS)에 대한 연구를 보면, 현실의 세계에 연 계되는 가상의 개체들의 관련성은 극대화하고 혼동성은 최소화하도록 유저인터페이스가 적극적이고 합리적으로 처리돼야 증강현실에서 혜택을 누릴 수 있다고 강조하고 있다. Chris Furmanski et al.의 증강현실에 관한 연구에서는 가까운 물체가 거리상으로 멀리 그리고 빠르게 움직이거 나, 화면을 다이내믹하게 급작스럽게 움직이게 되면 불필요한 혼동성과 위치측정에서 오류가 생겨남을 지적하였 다. Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  13. 13. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 입체감과 몰입감을 있는 증강현실을 위해 사용되는 디스플레이로 가장 일반적인 것이 HMD헤드 마운티드 디스플레이Head-mounted display이다. 사용자들은 HMD를 통해 현실세계와 가상이미지가 혼합된 화면을 보면서 증강현실을 체험할 수 있게 된다. 그러나 HMD가 가지고 있는 시각적인 불편함이 사용자들로 하여금 증강현실에 대한 거부감을 일으키게 된다. 가장 대표적인 문제는 HMD의 저해상 도 문제이다. HMD의 좁은 시야 폭view field으로 인해 입체감을 느끼는데 제한 이 된다. 이런 문제점들 때문에 장시간 HMD를 착용했을 경우, 심한 피로감과 어 지럼증을 느끼게 된다. Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  14. 14. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 증강현실의 개발과 보급이 대중적이지 않다. 사용자들은 스마트폰의 보급과 함께 모바일 관련 애플리케이션들을 다운 받아 경험을 해보는 경우와 제품 또는 회사 의 광고홍보 및 마케팅의 일환으로 증강현실 마커를 이용하여 웹캠을 통해 소비자 들에게 웹상에서 증강현실을 경험할 수 있도록 하는 경우가 대부분이다. 대부분의 증강현실 콘텐츠들이 일회성으로 그치기 때문에 잠깐의 흥미와 호기심을 유발할 뿐 연속적인 경험과 이용의 확장을 꾀하지 못하고 있다. Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  15. 15. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 증강현실을 응용한 서비스들을 가능하게 하는 많은 기본 기술의 발전과 진보에도 불구하고 HMD, 트래킹 시스템, 실시간 렌더링 및 환경 변화에 관계없이 정확한 정합registration 등 아직 극복해야 할 기술적 한계가 있다. 인식기술을 기반으로 하는 부가정보 삽입 위치의 정확성, 현실정보와 가상정보를 결합하는 실시간적 적 시성 부분에서도 많은 기술 개발이 필요하다. 이러한 증강현실이 가지는 제약점인 정확성에 대한 고려를 통한, 사용자 관점의 서비스 직관성과 편의성 확보가 중요 하다. Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  16. 16. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 일반적으로 프로젝션을 통한 증강현실의 고화질과 대화면의 멀티미디어 영상은 사용자에게 몰입감을 높여주고 시각적인 불편함은 해소될 수 있지만, 프로젝션 기능이 가능한 스크린이 필요하다. 증강현실을 많이 구현하는 대표적 매체인 모바 일 장치의 작은 디스플레이 화면을 극복하고 휴대성을 가지기 위하여 PDA와 포켓 프로젝터를 이용하는 것으로 휴대형 프로젝션 시스템의 개발을 기대할 수 있다. 첫째는 PDA, 카메라, 프로젝터를 통해 스크린의 기하 및 컬러 정보를 알아내는 것 이다. 계산된 스크린의 정보를 이용하여 스크린의 기하 및 컬러에 따른 왜곡이 보 정된 영상을 구하는 것이며, 둘째는 모바일 기기에서의 처리속도를 개선하는 것이다. Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  17. 17. AR, 증강현실 한계점 Confusion 혼동성 사고의 위험성|아이폰에서 활용하는 대표적인 증강현실 애플리케이션인 레이아 리얼리티 브라우저, 입체 표현 시 화면 그로시의 영향도 있지만, 아이폰의 증 강현실을 보며 걷거나 운전하면서 레이아를 사용하는 것은 사고의 위험성이 있다. 또 다른 중요한 문제점은 레이아의 배터리 소모량이 큰 것이다. 아이폰의 카메라 를 사용하기 때문에 20~30분 정도 걸어 다닌 결과 완충된 배터리의 1/3 정도가 소모가 소모될 정도로 너무 크다. 배터리 소모가 큰 것은 카메라, GPS, 3G 네트 워크를 동시에 사용하기 때문이다. 실내 사용 불가|위치기반 증강현실 소프트웨어의 가장 큰 문제점은 실내에서 사 용이 불가능하다는 것이다. GPS가 실내에서 작동하지 않기 때문인데 이를 극복 하기 위해서 와이파이APaccess point를 이용한 실내 측위 방법을 통해 COEX와 같이 지하에 위치한장소에서 사용할 수 있도록 하는 방법들이 시도되고 있다. Repulsion 거부감 One-time use 일회성 Accuracy 정확도 Image Quality 화질 Etc. 기타
  18. 18. AR, VR 증강현실 vs 가상현실 AR 증강현실구분 개념 특징 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술 실제 환경을 볼 수 있음 실제 환경과 가상의 객체가 혼합된 형태 가상현실보다 뛰어난 현실감 부가적 정보 제공 VR 가상현실 컴퓨터가 만들어낸 가상의 공간에 완전 히 몰입하여 체험하는, 즉 현실세계를 완전히 대체하는 형태의 미디어 실제 환경을 볼 수 없음 실제 환경이 차단된 형태 증강현실보다 떨어지는 현실감 부가적 정보 없음
  19. 19. AR, 증강현실 기술 Marker 마커 Markerless 마커리스
  20. 20. AR, 증강현실 기술 Marker 마커 인식기술 증강현실은 현실 영상과 가상의 그래픽을 접목하여 보여주기 때문에 이때 정확한 영상을 얻기 위해서 가상 객체들을 화면에서 원하는 자리에 정확히 위치시켜야 한 다. 이 부분을 구현하기 위해서는 가상 객체에 대한 3차원 좌표가 필요하며, 이 좌 표는 카메라를 기준으로 하는 좌표값이 되어야 한다. 3차원 좌표는 카메라의 파라 미터를 이용하여 영상에서의 위치를 파악할 수 있으며, 영상 속에서 위치를 파악 하게 되면 바로 그 부분에 가상객체를 겹쳐 넣어 우리가 희망하는 화면을 얻을 수 있다. 문제는 카메라의 영상에서 현실 세계의 어떤 지점이나 물체에 대한 카메라 의 3차원 좌표를 확보해야 하는데, 이를 위해서는 2대 이상의 카메라가 필요하게 된다. 하지만 현실적으로 증강현실 시스템에서 사용하는 카메라의 수는 대부분 한 대를 사용하기 때문에 3차원 위치 파악을 하기가 쉽지 않다. 따라서 이에 대한 대책으로 마커 인식 기술이 사용되고 있다. 대부분의 증강현실 시스템은 주로 마커를 이용해 상대적 좌표를 축출하고 가상영상을 실제 영상에 합성시킨다. Markerless 마커리스 인식기술
  21. 21. AR, 증강현실 기술 Marker 마커 인식기술 비주얼 마커 인식| 비주얼 마커의 기하학적인 특징을 이용해 마커의 3차원 위치 및 놓여 있는 모양을 알아낸다. 마커에는 QR코드와 같은 인식용 패턴이 그려져 있 어, 이것에 의해 마커와 제공하고 싶은 정보를 매칭시킬 수 있다. Markerless 마커리스 인식기술 자료출처: 정보통신연구진흥원 ITFIND
  22. 22. AR, 증강현실 기술 Marker 마커 인식기술 Visual SLAM 기술| 로봇 연구 분야에서는 오래전부터 이용되던 방법으로 이미 지 내의 특징점을 이용한다. 예를 들어 물체의 각이나 모서리를 기반으로 특징점을 이미지로부터 추출하여 얻어낸 복수 개의 결과를 각 프레임마다 추적tracking한다. 그리고 각 프레임 간의 특징점 위치 정보로부터 3차원 구조를 계산하여 연속적으로 특징점의 3차원 맵을 구성해 간다. 이렇게 그려진 3차원 맵에 의해 공간 속에 3차 원 CG나 텍스트 정보들을 배치할 수 있게 된다. Markerless 마커리스 인식기술
  23. 23. AR, 증강현실 기술 Marker 마커 인식기술 대상 물체 형상 정보| 사물의 특정 모양이나 간판의 질감 정보 및 물체의 3차원적 인 형상의 특징을 사용한다. 대상 물체에 관한 형상 정보를 사전에 분석해둔 다음 카메라로 촬영한 이미지와의 매칭을 통해 대상 물체의 위치 및 놓인 상태를 계산하 고 측정한다. 여기에 따로 대상의 정보 활용에 필요한 태그를 함께 보여줄 수도 있 다. 이 방법은 정보를 표시할 대상 물체에 비주얼 마커를 별도로 하지 않아도 된다 는 장점이 있다. Markerless 마커리스 인식기술
  24. 24. AR, 증강현실 시스템 구성 Monitor based system 모니터기반시스템 Optical see-through system 광학HMD기반시스템 Video see-through system 비디오HMD 기반시스템
  25. 25. AR, 증강현실 시스템 구성 합성된 정보가 모니터를 통하여 인식하는 것으로 실제세계에 대한 정보를 위치 데 이터를 수집하는 트래커tracker가 부착된 CCD charge-coupled device 카메 라를 이용하여 수집한다. 수집된 영상은 비디오 합성기로 보내며, 동시에 카메라 정보는 컴퓨터그래픽스 시스템으로 전달되어 비디오 영상과 동일한 시각매개변수 viewing parameter로 구현영상에 부가정보를 전달한다. 영상합성기에서 실제영 상과 3차원으로 등록된registered 최종 증강현실이 모니터로 출력된다. 이 시스 템은 몰입감을 높이기 위하여 스테레오 안경을 착용하기도 한다. 최근에는 휴대용 액정 디스플레이의 등장으로 사용자의 사용 장소에 대한 한계성을 극복하고 있다. Monitor based system 모니터기반시스템 Optical see-through system 광학HMD기반시스템 Video see-through system 비디오HMD 기반시스템
  26. 26. AR, 증강현실 시스템 구성 증강현실 시스템에서 사용하는 광학 HNDoptical see-through HMD는 실제 세계 영상과 가상세계 영상이 광학적인 원리에 의해 합성하며 안경과 같이 눈앞 에 중첩된 영상이 나타난다. 이 시스템은 항공기에서 사용하는 HUDhead-up display와 유사하다. 광학 HMD를 통하여 실제세계를 보며 그 위에 컴퓨터그래픽 스 시스템에서 전달된 정보를 이용하여 부가정보가 생성되어, 반투과성 HMD에 증강정보가 구현영상과 결합하여 보인다. 광학 HMD 시스템의 특성은 그 구성이 단순하여 정보합성이 단순하고, 실제영상에 대한 정보 차단 장치가 없으므로 안정 성에 문제가 있고, 눈의 옵셋offset 효과의 소지가 없다 Monitor based system 모니터기반시스템 Optical see-through system 광학HMD기반시스템 Video see-through system 비디오HMD 기반시스템
  27. 27. AR, 증강현실 시스템 구성 비디오 HMDvideo see-through HMD는 실제세계와 폐쇄된 HMD와 1개 또는 2개의 HMV(head-mounted video 카메라로 구성된다. 비디오카메라를 통하여 입력된 실제세계 영상이, 사용자의 머리 위에 장치된 트래커로 입력된 영상이 컴 퓨터 그래픽스 시스템에서 생성된 영상과 결합하여 사용자의 눈앞에 위치한 HMD 에 출력한다. 비디오 HMD 시스템의 특성은 디스플레이의 해상도에 종속적이고, 디지털 영상을 처리하는 다양한 방법에 따라 영상 맞춤registration을 위한 다양 한 방법을 갖고 있고, 광역의 시야 영역field of view이 가능하며, 실제영상과 가 상영상의 시간 동기화time synchronization를 위한 다양한 방법을 갖고 있다. Monitor based system 모니터기반시스템 Optical see-through system 광학HMD기반시스템 Video see-through system 비디오HMD 기반시스템 자료출처: Brogni, B.A.,Avizzano, C.A., Evangelista, C. and Bergamasco, M., 1999.
  28. 28. AR, 증강현실과 모바일디바이스 간편하게 휴대할 수 있는 기기를 통해 장소에 제한이 없이 음성통화와 다양한 정보 처리, 무선 통신이 가능하도록 인터페이스가 고안되어, 독특한 상호 작용 및 커뮤니케이션 방법을 제공하고 있는 디지털 멀티미디어
  29. 29. AR, 증강현실과 모바일디바이스
  30. 30. AR, 증강현실과 모바일디바이스 FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Dioade OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  31. 31. AR, 증강현실과 모바일디바이스 FPD란 LCD와, 기존 브라운관의 두께를 10분의 1정도로 얇게 만들어 벽걸이 TV 등의 대화면 제품에 쓰이고 있는 PDP; Plasma Display Panel, 그리고 현재 모 바일 디바이스에 일부 적용되고 있을 뿐 아직 개발 단계에 있는 유기EL 등 첨단 디지털 기술로 구현한 신개념의 디스플레이들을 말한다. FPD의 특징은 얇고 가벼우며 소비전력도 낮은 데다 인체에 피해가 적어 새로운 영상 표시장치로 부상하였으며, 응용분야도 광범위하다. 특히 이동성이 강조되는 정보통신기기에서 요구되는 Flexible Display기능의 실현이 가능하다. FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Dioade OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  32. 32. AR, 증강현실과 모바일디바이스 현재의 모바일 디바이스는 LED를 사용하고 있다. LCD의 역사는 오래되었으나 주목받은 것은 얼마 되지 않았다. 1962년 닉 홀로니악이 가시광선을 생산하는 다이오드를 만들었고 이것이 최초의 가시 스펙트럼 LED이다. LED는 LCD의 단점을 극복하기 위해서 주목받기 시작하였으나 그 원리는 유사하다. LCD는 화면을 밝게 하기 위해 판넬의 뒷면에 환하게 불을 밝혀주는 라이트를 켜 서 사용하는데, LED는 이 백라이트 대신에 LED라는 발광 다이오드를 사용하여 환하게 해준다. 여기서 다이오드로 불리는 LED는 반도체의 장치다. FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Diode OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  33. 33. AR, 증강현실과 모바일디바이스 ‘유기EL’로도 불리는 OLED는 전류가 흐르면 스스로 빛을 내는 형광성 유기화합 물로, 얇게 펴발라 영상신호를 처리하는 디스플레이 기술이다. 현재 디스플레이 시장을 평정한 ‘LCD’의 소재인 액정의 유력한 대안으로 여겨진다. 스스로 빛을 내 기 때문에 응답속도가 100만분의 1초로 액정보다 1천배 이상 빨라 화면에 잔상이 남지 않고 완벽에 가까운 자연색 표현이 가능하다. 또 광원(백라이트)이 필요 없어 두께가 1mm이하인 초박형으로 제작할 수 있고 전력효율이 좋다. FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Diode OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  34. 34. AR, 증강현실과 모바일디바이스 FED는 기존의 CRT와 유사한 원리를 이용한 디스플레이로, 차이는 CRT가 하나 의 전자총에서 방출된 전자들의 주사를 통해 영상을 표시한다면, FED는 아주 작 은 크기의 수많은 전자총들에서 방출된 전자가 전면에 있는 각각의 형광체를 야기 시켜 발광시킴으로써 영상 표시를 한다. 이러한 FED는 CRT의 광시야각, 광작동 온도 범위와 고휘도 특성을 그대로 가지면서 박형이라는 장점을 가지고 있어 차세 대 디스플레이로서 주목받고 있다. 그러나 FED는 업계의 사업 표준화, 즉 주도적 인 FED의 구조나 방식이 결정되지 않은 상태로서 개발이 계속 진행 중이며 사업 화를 위해선 많은 인력과 연구투자가 필요하다. FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Diode OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  35. 35. AR, 증강현실과 모바일디바이스 홀로그래피는 그리스어로 ‘완전하다’라는 의미의 ‘holo’와 그림이라는 뜻의 ‘graphy’의 합성어로부터 비롯되었다. 즉 완벽한 그림인 3차원 입체영상을 찍고 재현할 수 있는 사진을 의미하는 것이다. 홀로그래피의 원리는 레이저에서 나온 빛을 두개로 나누어 하나의 빛은 직접 스크린을 비추고 다른 하나의 빛은 우리가 보려고 하는 물체에 비춘다. 이때 스크린에 비추는 빛을 기준 파Reference wave 라 하고, 물체를 비추는 빛을 물체 파Object wave라 한다. 물체파는 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 빛이므로 물체 표면에 따라 위상차(물체표면에서 스크린 까지 거리가 각각 나타나는데, 이때 변형되지 않은 기준파와 위상차가 있는 물체 파가 간섭을 일으켜 물체에 대한 정보를 기록되는 것을 홀로그램Hologram이라 고 부른다. 여기에 다시 빛을 비추면 3차원 입체영상이 나타난다. FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Diode OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  36. 36. AR, 증강현실과 모바일디바이스 VRD는 미니 프로젝터(mini-projector)와 정교한 반투명 프리즘prism을 이용한 디스플레이다. VRD에서 사용자에게 전하려는 정보는 미니 프로젝터의 빔을 통해 출력되고, 이 빛은 프리즘 안에서 반사되어 착용자의 동공을 통해 망막Retina에 직접적으로 맺히게 된다. 망막에 맺힌 상(像)은 시신경을 통해 뇌에 전달된다. VRD는 빔을 이용하여 망막에 직접 상이 맺히기 때문에 착용자는 눈의 초점을 디스플레이에 두지 않아도 증강현실을 체험할 수 있다. 착용자의 눈과 1.5cm거리 에 위치한 VRD는 사용자에게 2.4m 거리에서 25인치 HD화면을 보는 것 같은 영상을 제공한다. FPD Flat Panel Display LED Light Emitting Diode OLED Organic Light Emitting Diode FED Field Emission Display Holography Holography VRD Virtual Retina Display
  37. 37. AR, 증강현실과 차세대 디스플레이 iOptik Lens Google Glasses
  38. 38. AR, 증강현실과 차세대 디스플레이 2012년 5월 미국 ‘이노베가’사에서는 iOptik이라는 증강현실 기반의 컨택렌즈를 발표하였다. 컨텍 렌즈와 특수제작된 안경을 쓰면 안경 렌즈 내부에 증강현실 이 미지를 보여주고 다른 하나의 눈으로는 실제 눈 앞의 물체를 동시에 볼 수 있다. 사람이 10cm 이내로 근접한 사물에 초점을 맞출 수 없으므로 고해상도 가상현실 실감 미디어를 안경에 설치하는 것이 불가능 했던 현실을 콘택트렌즈를 착용하는 것으로 해결하였다. iOptik Lens Google Glasses
  39. 39. AR, 증강현실과 차세대 디스플레이 구글 글래스(Google Glass)는 구글이 “프로젝트 글래스Project Glass”라는 연 구개발 프로젝트로 개발 중인 헤드 마운티드 디스플레이HMD가 장착된 착용 컴 퓨터로서, 대량 판매 시장에 유비쿼터스 컴퓨터를 판매하는 임무를 포함한다. 구글 글래스는 스마트폰과 같은 핸즈프리(손을 쓰지 않는) 형태로 정보를 보여주 므로 자연 언어 음성 명령을 통해 인터넷과 상호 작용할 수 있다.구글 글래스는 720p HD 영상을 녹화하고 사진을 찍을 수 있는 기능을 제공한다. 동영상 녹화 중 에는 녹화 불빛이 눈 위에 나타나지만 안경 착용자는 이를 눈치 채지 못한다. iOptik Lens Google Glasses
  40. 40. AR, 증강현실 컨텐츠 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  41. 41. AR, 증강현실 컨텐츠 지역정보 콘텐츠는 위치기반 서비스를 통하여 목표의 위치나 기타 정보를 표시해 주는 증강현실 서비스이다. 위치기반 서비스는 이동통신 기지국을 이용하는 셀 방 식 또는 위성항법장치를 활용한 GPS방식 등을 통해 보안 및 안전, 교통, 네비게이 션, 정보, 엔터테인먼트 등 다양한 분야에서 서비스를 제공한다. 최근 대표적인 사례로는 네비게이션 브랜드 아이나비 사의‘아이나비X1’가 있다.‘아이나비X1’는 ADAS(첨단 운전자 보조 시스 템) 기능과 증강현실 기능을 모두 담고 있으며, 신호대기 시 신호 변경, 앞차의 출발, 차선변경 그리고 항공지도 기반의 증강현 실을 통한 길 안내를 제공한다. 또한 우측 자료처럼 안개가 자주 나타나는 지역에선 가상의 안개를 화면에 뿌려주어 운전자에게 경각심을 주기도 한다. 해당 사례를 통해서 환경맞춤형 정보를 제공하는 증강현실 지역정보 콘텐츠의 서비스 형태를 엿볼 수 있다. 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  42. 42. AR, 증강현실 컨텐츠 증강현실을 이용한 기업 마케팅과 광고 콘텐츠는 현실공간에 3D 입체 가상 객체 가 융합된 경험을 통해 고객과 실시간 상호작용을 구현하며, 소비자가 자연스럽게 기업 홍보에 몰입할 수 있도록 한다. 대표적인 사례로 Fig. 13의 마커인식 기반 증강현실 기술을 이용한 LG전자 베스트샵 매장의 경품추첨 이벤트가 있다. LG 전자 에서 체험형 매장 오픈 시 진행된 경품 이벤트로 기존의 스크래치 복권을 긁는 것과는 차별화된 증강현실 경품 추첨 방식을 활 용하였다. 고객들은 당첨여부를 증강현실 애니메이션으로 확인하며, 당첨이 되면 직원의 안내에 따라 개인 스마트폰으로 기프 티콘을 제공받는다. 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  43. 43. AR, 증강현실 컨텐츠 증강현실 엔터테인먼트 콘텐츠는 게임성이 높은 콘텐츠로 최근 스마트폰과 휴대 용 스마트 기기(태블릿 PC) 시장의 발전으로 확대되고 있다. 특히 현실공간에서 사용자가 직접 가상의 게임에 참여할 수 있는 증강현실의 특성은 사용자에게 높은 몰입감을 준다. 앞으로 기기 발달에 따라 엔터테인먼트 콘텐츠 분야는 발전 가능 성이 높은 분야라고 할 수 있다. ‘Lego Fusion’은 비마커인식 기반의 증강현실 프로젝트이다. 태블릿 PC나 스마트폰 카메라로 완성된 레고를 비추면, 레고의 디자인과 형태를 인식한다. ‘Town Master’사례의 경우 건물의 한 쪽 면을 만들어 비추면 어플리케이션에서 3D로 완전한 모습 이 구현되어 도시건설 게임을 즐길 수 있다. 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  44. 44. AR, 증강현실 컨텐츠 예술 및 문화에서의 증강현실 콘텐츠는 관람객의 흥미를 끌고 장소의 큰 제약 없 이 효과적인 연출을 할 수 있다는 점에서 각광받는 분야이다. 특히 오늘날에는 인 터랙티브 디지털 기기를 활용한 체험형 전시에 관심이 집중되면서, 증강현실은 활 용도가 높은 콘텐츠로 주목받고 있다. 증강현실로 복원된 미국 캔자스의 100년 역사를 기록하는 Union Station이다. 100주년 기념으로 진행된 Union Station의 프로젝트는 증강현실을 통해 구(舊) 역사의 모습과, 디즈니와 헤밍웨이와 같은 Union Station과 관련 있는 인물들을 재현해 체 험할 수 있도록 하였다. 스마트폰으로 즐길 수 있는 이 서비스는 증강현실 체험은 물론 SNS 공유 기능으로 관광객 유입을 위한 홍보효과까지 높다. 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  45. 45. AR, 증강현실 컨텐츠 증강현실 기반의 공공서비스 콘텐츠 영역은 지자체와의 연계를 기반으로 추진되 며, 주로 스마트폰 앱을 이용한 시설물 관리나 대민 지원 서비스를 제공하고 있다. 이 밖에도 도시 내 시설물을 모니터링하고 관리하는 공공행정 쪽에도 활용되고 있 으며 보안시스템에도 활용되는 방안이 마련되는 등 다양한 콘텐츠가 개발되고 있다. 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  46. 46. AR, 증강현실 컨텐츠 증강현실 교육 콘텐츠는 선행 연구를 통해 교육적 효과와 발전가능성이 입증된 분 야이다. 감각적 몰입과 직접 조작에 의한 경험중심 학습이 가능하며 현존감과 이 동성이 더해진 협력학습은 교육의 효과를 크게 높일 수 있다. 한국교육학술정보원(KERIS)에서는 2014년 1학기 초등학교 3~4학년, 중학교 1~2학년(과학, 사회)부터 연구학교 및 희망학교 에 보급되는 디지털교과서에 서커스AR의 증강현실 교육 콘텐츠를 제공하고 있다. 지역정보 마케팅 및 광고 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 교육
  47. 47. AR, 증강현실 사례 국내 해외
  48. 48. AR, 증강현실 사례 현대 캐피탈 SkyWalkers|2010~2011시즌을 맞아 현대캐피탈 스카이워커스 배구단은 증강현실을 이용해 스마트 발리볼이라는 새로운 컨셉의 스포츠 마케팅 을 선보였다. 선수 유니폼에 새겨진 AR 마커를 찍으면 각 선수의 영상, 사진 그리 고 정보들을 그 자리에서 직접 만날 수 있다. 이 애플리케이션은 선수와 팬 그리고 클럽이 서로 소통하고 교류하는 새로운 매개 역할을 하고 있다. 또한, 스카이워커스 배구를 즐기기 위해 필수적인 경기일정/결과/순위 및 구단에 대한 전반적인 소개도 충실하게 들어가 있다. 국내 해외
  49. 49. AR, 증강현실 사례 스캔서치 Olaworks, Inc|스캔서치는 비추거나 찍어서 대상에 대한 다양한 정보 를 검색할 수 있고, 수집된 데이터를 통해 사용자 맞춤형 콘텐츠를 추천하는 상황 인지기술 기반의 정보공유 플랫폼이다. 스마트폰에서 GPS를 통한 위치기반서비 스를 이용하여 스마트폰 카메라를 통해 보이는 현실 영상에 음식점 카페의 위치를 알려주는 등 다양한 정보를 보여주는 무료 애플리케이션이다. 국내 해외
  50. 50. AR, 증강현실 사례 Olleh 캐치캐치 KT Corporation|위치기반의 제휴 마케팅 서비스로 AR상 몬을 잡아 획득한 캔디 마일리지를 기프티쇼 상품권 및 별 마일리지로 교환하여 사용할 수 있는 애플리케이션이다. 무료로 즐길 수 있는 증강현실(Augmented Reality) 애플리케이션으로 3D캐릭터(이하 몬)를 잡으면 유용한 쿠폰들과 올레클럽 별포인 트, 기프티쇼 등의 다양한 혜택을 받을 수 있는 유용한 애플리케이션이다. 메뉴는 홈, 마이박스, 캐치, 핫이슈, 설정으로 구성되어있다. 주요기능은 몬을 잡기, 캔디 교환, 쿠폰 사용, 기타기능 등이 있다. 국내 해외
  51. 51. AR, 증강현실 사례 위키튜드 Wikitude|위키튜드는 GPS와 위치기반서비스(LBS)를 바탕으로 한 증 강현실 서비스로써 휴대전화 카메라로 주변 건물이나 산을 비추면 이름이나 유래 등의 정보가 팝업창처럼 떠올라 여행 안내책자의 역할을 대신해주는 여행가이드 애 플리케이션이다. LG전자는 위키튜드와 협력해 자사 ‘옵티머스 3D(Optimus 3D)’ 에 3D 증강현실 서비스를 제공한다고 5월 10일 밝혔다. 위키튜드는 1,000여 개의 업체로부터 받은 정보를 기반으로 전 세계 1억 개 이상의 사물 및 장소에 대한 정보 를 제공하고, 현재 12개 언어를 지원한다. 국내 해외
  52. 52. AR, 증강현실 사례 파나소닉 비에라 시뮬레이터|파나소닉에서 3DTV 브랜드 VIERA(비에라) 홍보 용 애플리케이션을 출시하였다. 이는 아이폰 사용자가 카메라를 통해 VIERA 제품 을 시뮬레이션해 볼 수 있는 기능의 애플리케이션이다. 증강현실을 실현하기 위해 서 제품의 이미지로 보일 'AR Maker'을 사용하는 형식이다. 파나소닉 3D TV를 배 치하고 싶은 공간에 인쇄한 ‘AR Maker’를 위치시키고, 사용자가 카메라로 촬영하 면 AR Maker를 인식하여 3D TV 이미지가 보인다. 화면에서 버튼을 탭 하면, 시 리즈별로 제품 이미지를 보고 선택할 수 있고, 사용자 공간에 맞도록 사이즈를 변경 할 수 있다. 또한, 3D TV가 설치된 공간의 이미지를 사진으로 찍어서 친구들에게 전달할 수 있도록 제공한다. 제품을 구매하기 전 사용자의 공간과 매치해 볼 수 있 는 기회를 제공한다는 점에서 긍정적인 평가를 받는 브랜드 애플리케이션이다. 국내 해외
  53. 53. AR, 증강현실 사례 2010 이케아 인터랙티브 카탈로그|스페인 IKEA 社에서 출시한 2010 인터랙티 브 이케아 카탈로그는 증강현실을 활용한 무료 애플리케이션이다. 이것은 이케아 가구를 선택하여 자신의 방이나 거실 등 생활공간에 배치하면 증강현실로 볼 수 있 게 시뮬레이션이 가능하도록 만들어졌다. https://youtu.be/fKBYdv4s20k 국내 해외
  54. 54. AR, 증강현실 전망 가트너(Gatner)26) 그룹은 IT 분야의 신기술 트렌드와 비즈니스에의 영향력, 수용 상황, 미래에 대한 예측을 가늠할 수 있는 과대광고곡선(hype cycle) 보고서를 매년 발표하고 있다.
  55. 55. AR, 증강현실 전망
  56. 56. AR, 증강현실 전망 증강현실 관련 특허|지난해까지 총 280건이 출원됐다. 가장 많은 비중을 차지한 것은 기업체로 전체의 33.2%에 해당하는 93건의 특허를 냈다. 대학·연구기관·외 국인 등이 뒤를 이었다. 기업체 특허 건수는 특히 2004년(8건)부터 2007년(11건) 까지 매년 1건씩 증가하던 것이 2008년엔 18건, 2009년30건을 기록하는 등 최근 들어 큰 폭의 증가세를 보이고 있다. 한국전자통신연구원|가상현실 연구팀 최진성 팀장은 "현재 활용되고 있는 증강현 실 기술은 완성도 면에서 50% 정도의 기술을 응용하는 수준"이라며 "최종 목표는 기기가 대상 물체의 특징을 추출·분석해 인식하도록 하는 것으로, 스마트폰의 확산 으로 기술이 비약적으로 발전하고 있어 3∼4년 안에 가능할 것으로 본다."라고 말했다.
  57. 57. 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 Idea 아이디어
  58. 58. 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 Idea 아이디어 구현 : 스마트폰 어플리케이션 성격 : 엔터테인먼트, 게임 아이디어 : 포켓몬고와 같이 gps기반의 오락성 게임 예를 들어, 강아지 키우기 게임을 AR로 구현
  59. 59. 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 Idea 아이디어 구현 : 스마트폰 어플리케이션 성격 : 예술, 교육 아이디어 : 박물관 미술관에서 AR 구현을 통해 직접 체험하고 느낄 수 있는 어플리케이션
  60. 60. 엔터테인먼트 예술 및 문화 공공서비스 Idea 아이디어 구현 : 스마트폰 어플리케이션 성격 : 공공성, 공익, 사회 개선 아이디어 : 아프리카 어린이들의 참상을 AR로 체험 후 후원률 늘리기
  61. 61. AR, 참고문헌 증강현실(AR) 디스플레이의 UI 구조 설계에 관한 연구 국민대학교 디자인대학원, 이상균, 2012 증강현실 모바일 어플리케이션에서 나타난 감성디자인에 대한 연구 -브랜드 애플리케이션을 중심으로- 서울과학기술대학교 산업대학원, 김성찬, 2012 증강현실 기반 체험형 전시 디자인 시나리오 연구 서울과학시술대학교 일반대학원, 최수민, 2015 논문
  62. 62. Augmented Reality Research Papers 숙명여대 시각영상디자인과 1510598 박수진 감사합니다.

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