2. 목차
HMD의 정의
HMD의 발전
HMD를 포함한 다른 DISPLAY 기술
HMD의 다기능
HMD의 장단점
HMD의 전망(의료부분)
HMD에 대한 나의생각
3. HMD 정의(1)
보안경이나 헬멧형 기기로 눈앞에 있는 스크린을 보는 영상 장치. 주
로 가상 현실감을 실현하기 위해 개발되었다. 양쪽 눈에 근접한 위치
에 액정 등의 소형 디스플레이가 설치되어 시차를 이용한 입체 영상
을 투영한다. 이용자의 머리를 향하고 있는 방향을 자이로 센서 등으
로 검출, 움직임에 대응한 영상을 강조함으로써 3차원 공간에 있는
것 같은 체험이 가능하도록 한 것도 있다. 미국 매사추세츠 공과 대학
(MIT)의 인공 지능(AI) 연구자 민스키(Marvin Minskey)가 1963년에
개발한 것이 최초의 것으로 알려져 있다. 현재는 우주 개발, 원자로,
군사 기관 및 의료 기관에서 사용하기 위한 것과 업무용이나 게임용
등 각종 개발이 진행되고 있다.
5. HMD 정의(2)
HMD는 Head Mounted Display의 머릿글자이다. Helmet
Mounted Display는 말 그대로 헬멧에 장착된 display이다. 이
것은 한 쌍의 안경으로 되어있거나 이미지를 만들어내는 작은
모니터가 사용자의 눈 앞쪽에 위치하도록 만들어진 헬멧으
로써, 착용자가 보는 이미지를 3차원적으로 나타내어 준다.
실제 HMD는 사용자의 머리 움직임과 회전을 추적하는 장비를
포함하고 있다. 다른 말로 하자면 사용자가 쳐다보는 위치를
추적하는 것, 대부분의 HMD들은 yaw, roll, pitch와 사용자의
머리 움직임 (Head Transla-tions) 즉 6가지 방향(6 degrees of
freedom(6DOF))을 추적한다. 또한 많은 수의 HMD들은 HMD
의 한 부분으로써 3D사운드 헤드셋을 내장하고 있다.
물체는 그 물체가 움직일 수 있는 6가지의 서로 다른 방향을 가
지고 있다. 하나의 물체는 앞으로 또는 뒤로, 위와 아래로, 왼쪽
과 오른쪽으로 움직이며 이것을 평행이동(Translations)라 부
른다. 또한 물체는 일정 축들을 중심으로 회전하기도 하는데
이것이 roll, yaw, pitch이다.
6. HMD의 발전
‘eye screen’-초기의 HMD는 착용이 불편하고 해상도나 광학계 등에서도
여러가지 문제점을 가지고 있었다. 또한 고가이면서도 낮은 성능으로 인하
여 실제 상품화 시도는 이루어지기 힘들었다. 하지만 근래에는 많은 연구
개발을 거쳐 전세계적으로 저렴한 상용 제품들이 출시되고 있다. 그 중의
하나가 eye screen이다.
보통 영상의 역사를 말할 때 1세대는 영화, 2세대는 TV, 3세대는 컴퓨터, 4
세대는 DMB 등 모바일 기기로 구분하게 되는데 2006년 초 영국에서 선보
인 ‘아이 스크린’은 대표적인 5세대 디스플레이로 평가받고 있다. 에든버러
대학의 산학 업체인 MED사가 개발한 ‘아이 스크린’은 사람 눈동자와 같은
5~6mm 크기의 스크린이다. 안경과 선글라스에 부착하는 방식이며, 영화
의 TV 등의 콘텐츠를 블루투스 송신기로부터 수신하게 된다. 이 아이스크
린의 장점은 주변의 다른 사람들이 사용자가 안경을 통해 무엇을 보고 있
는지 전혀 알 수 없으며, 일반 선글라스 용도로도 사용할 수 있다는 것이다.
7. 텔레글래스-일본에서 개발되었고, 안경에 초소형 스크린
을 부착해 걸어 다니면서 영상을 볼 수 있는 HMD로서
2006년 7월에 시판되었다. 0.24인치 크기의 LCD 스크린
과 이어폰, 휴대용 DVD 플레이어로 구성돼 있으며 안경
렌즈 한쪽에 스크린을 부착해 영상을 보는 방식이다. 실
제 화면 크기가 작긴 하지만, 스크린이 바로 눈 앞에 있기
때문에 1m 거리에서 14인치 텔레비전 화면을 보는 것과
같은 효과를 낸다고 한다.
8. HMD를 포함한 다른 DISPLAY
기술
- optical see-through : 광학합성기를 통해 실 세계를 직접 보면서, 컴
퓨터에서 투사하는 가상 영상을 동시에 보는 형식
- Video see-through : 실세계에 대한 영상정보를 얻기 위한 카메라가
별도로 설치되어 있어서 실세계에 대한 영상정보와 컴퓨터에서 생성
한 가상 영상을 합성하여 HMD에 있는 LCD와 같은 디스플레이에 보
여주게 된다. 이 때 컴퓨터에서 생성한 가상 영상과 카메라를 통해얻
은 실세계 영상을 합성하기 위한 비디오 합성기와 같은 부가 장치가
필요하다.
HMD를 착용함으로써 사용자의 불편이 가중될 뿐만 아니라 고가의
부가장치들이 추가되어야 하므로 자연스럽게 제작비용이 증가하게
된다. 이러한 점들을 해결하기 위해 Non-HMD가 사용된다.
9. Non-HMD
- 소형디스플레이 : 의료 분야와 같이 좋은 무거운 HMD를 착용할 수
없는 특수한 환경에서 사용된다.
- 대형디스플레이 : 1대 이상의 프로젝트 또는 CRT와 같은 모니터로
구성된 대형 스크린에 나타나는 3차원 오브젝트를 셔터 안경을 착용
한 사용자가 보는 방법으로 구성된다. 이러한 디스플레이 장치는 비
행 시뮬레이터,다중 참여 사무실과 같은 응용 분야에서 사용된다.
10. - Head held : 스마트폰뿐만 아니라 PMP, 휴대용 DMB, 휴대용 게임
기,PDA등 종류가 매우 다양하다. 또한 현재 사용되고 있는 스마트폰
은 대부분 카메라를 내장하고 있기 때문에 추가 장비 없이도 증강 현
실에 활용되기 좋은 조건을 가지고 있다.
- (모바일폰이라 말하고 -> 카메라 내장+증강현실 어플이 동작할 환
경)
현재는 HMD 및 Non-HMD를 사용하고 있지만, 사용자들의 이동성
증가와 간편성 요구의 증가로 인해 점차적으로 Hand held 형태의 디
스플레이로 발전될 것임을 알 수 있다.
11. HMD의 다기능
6백만불의 사나이 시력은 아니더
라도 미래 군용장비의 개발함에
있어서 야간,안개,연막탄 등으로
시야가 가려져 있다 하더라도 같
이 전투중인 병사와 화상 정보를
교환하거나 전방의 지도를 HMD
장비를 통해 전송 받으면서 부족
한 시야를 보충 할 수 있음.
HMD장비로 적군이나 목표까지
의 거리를 측정하고 줌 기능을 이
용하여 쌍안경을 대신하여 정밀
하게 적정을 살필 수 있는 장비로
장,단거리에 있는 어느 표적물이
라도 즉시 대응하고 교전하거나
상부에 적정보고를 하고 충실히
전투에 임 할수 있음.
노인성 녹내장, 낮은 시력을 가진
사람에게 사용가능하고 의료 수
술 시에도 사용 가능한 HMD 등장
3D 입체 상영관의 가상현실 속에
마치 들어가기라도 한 것처럼 실
감나게 느껴 지게하고 최근에는
운전면허학원에서도 가상운전을
통해 운전자의 운전 실력을 향상
시켜주고 있음.
13. HMD의 장단점
HMD의 경우 작은 크기의 장치로 대화면을 구
현할 수 있다는 장점 및 다른 방식들에 비해 상
대적으로 해상도 저하가 없다는 장점과 함께 무
엇보다 시야각의 제약이 없다는 장점이 있지만
부피가 큰 안경과도 같은 장치를 머리에 쓰고
있어야 하는데서 오는 불편함, 화면이 눈 가까
이에 있는 구조로 인한 피로도 문제, 작은 화면
으로 고해상도를 구현해야 하는 기술적 문제를
갖고 있다.
14. HMD의 전망(의료부분)
현실 세계에 가상의 디지털 물체와 정보를 겹쳐서 보여주는 증강현
실기술은 이제 생소하지 않다. 스마트폰 카메라로 길거리를 비추면
가까운 곳의 맛집 종보를 화면에 함께 보여주거나, 가상의 헬리콥터
를 조종해서 자신의 방 안을 날아다니는 게임 등이 대표적인 증강현
실 서비스. 현실과 가상을 넘나든다는 신선함 덕분에 큰 인기를 끌고
있다.
지금까지는 대부분 재미 추구나 정보 제공 위주였던 증강현실 서비
스가 최근 조금 더 진지한 방향으로 발전하기 시작했다. 스페인의 하
우메 I 대학 연구팀은 증강현실 기술을 ‘벌레 공포증’ 치료에 활용하
는 흥미로운 실험을 진행하고 논문을 발표했다.
16. 일반적으로 공포증을 치료할 때는 ‘노출 치료’ 방법이 많이 쓰인다.
이 치료법은 환자를 공포의 대상에서 서서히 노출시킴으로써 점차
익숙해지도록 하는 것이다. 하지만 노출 정도를 잘 조절하지 못하면
치료받는 사람이 중도에 포기하고 더 심한 공포증에 빠지는 부작용
도 많았다. 공포의 대상이 거미나 바퀴벌레 같은 생물체일 경우 마음
대로 컨트롤하기 힘들어 발생하는 문제였다.
이에 대한 대안으로 ‘가상현실’속에서 공포의 대상을 보여주는 방법
도 등장했지만 현실감이 떨어져 큰 효과를 보지는 못했다. 연구팀은
증강현실 기술을 활용, 마음대로 조종 가능한 가상의 생명체를 등장
시키면서 현실감도 유지하는데 성공했다.
17. 바퀴벌레 공포증에 시달리는 6명의 여성 환자들에게 HMD(헤드마운
트디스플레이)를 씌우고 눈 앞에서 컴퓨터 그래픽으로 탄생시킨 가
상의 바퀴벌레가 돌아다니도록 했다. 전통적인 가상현실 치료법과
다른 점은 HMD에 장착된 카메라로 현실환경을 그대로 촬영하면서
화면에 반영한다는 것이다. 즉 실제로 환자 앞에 존재하는 책상 위에
서 바퀴벌레들이 돌아다니는 것처럼 보이는 것이다. 환자가 책상에
손을 올려놓으면 바퀴벌레가 그 위를 지나가고 심지어 가상의 파리
채로 바퀴벌레를 때려 잡을 수도 있다. 자연스럽게 몰입감이 커질 수
밖에 없다.
18. 결과는 대성공. 처음에 바퀴벌레 1마리에서 시작해
서 나중에는 60마리까지 대거 등장시킴으로써 환
자들이 익숙해지게 만든 후에 실제 바퀴벌레가
들어있는 플라스틱 통에 손을 집어넣도록 하자 6
명 모두가 무리 없이 테스트를 통화했다. 연구팀
은 거미 공포증에 시달리는 환자들을 대상으로도
비슷한 실험을 진행해 역시 성공적인 결과를 낳
았다고 덧붙였다.
19. 스페인 연구팀의 이번 실험이 관심을 끄는 이유는 특별한 신기술을
사용하지 않고도 눈에 띄는 효과를 내기 때문이다.일반적으로 많이
사용하는 범용 HMD에 웹카메라를 장착하면 하드웨어는 준비 끝.여
기에 3D 모델링을 거친 바퀴벌레와 이를 컨트롤하는 운용 프로그램
만 개발해서 실험을 진행했다. 실제 의료 현장에서 누구나 쉽게 적용
할 수 있다는 점이 가장 큰 특징인 셈이다.업계 전문가들은 증강현실
기술이 의료 분야의 발전에 크게 기여할 것으로 전망한다. 당장 스페
인 연구팀이 실험한 ‘벌레 공포증’ 치료 방법을 조금만 응용해서 가상
의 낭떠러지를 구현하면 매우 안전한 방법으로 ‘고소 공포증’을 치료
하는데 활용할 수 있다. 또 난이도 놓은 외과 수술을 진행할 때 환자
의 피부에 정확한 절단 부위를 겹쳐서 표시해주는 것도 가능하다. 그
동안 기발한 응용력으로 일상에 즐거움을 안겨줬던 증강현실 기술이
우리의 건강을 책임질 날도 머지않아 보인다.
20. HMD의 관한 나의 생각
-3D산업육성에 선진국들은 어떻게 운영하고 있을까
90년대부터 산요전기, 캐논, 히타치제작소, 샤프 등이 관련 기술 개발을 해 온것도 큰 자산이
되고 있다.이미 일본에서는 안경없는 3D 디스플
레이 장치도 선보인 경험이 있다.미국은 나사,AT&T, MIT 등을 중심으로 항공우주, 방송통신,
국방의료 등 3D 기술을 응용하기 위한 ‘실감 3차
원다중매체’ 개발이 추진중이다. MIT미디어랩의 공간 이미징 그룹, 스탠포드 대학, 워싱턴 대
학 등에서 다분야입체기술 연구도 진행되고 있다.유
럽은 입체방송영상장치의 표준화, 입체 영상신호에 대한 부호화 및 전송기술, 다시점 비디오
기술 등 개발하고 있다. 현재의 디지털TV와 호환되
고 입체 깊이 정보를 추가로 전송하기 위한 연구도 진행하고 있다. 이 외에도 휴대폰 입체서
비스,입체장면 획득, 표현, 압축전송, 디스플레이 등 3D
TV를 위한 전반적인 기술개발에 매진하고 있다.
21. 국내에서도 3D 영상기술의 개발과 실용화가 활발하다. 이미 편광안경식 입
체영화나 디스플레이, 3D HMD 등의 제품화가 시작되었고 중소기업들이 관
련 시장에 다수 참여하면서 옥내,외 3D 입체광고, 게임용 3D 디스플레이, 3D
모니터 등을 중심으로 발전이 예상된다. 이처럼 3D TV 시장의 주도권을 잡
기 위한 국가별 전략이 치열하게 전개되고 있는데 이 중 일본의 움직임을 주
시할 필요가 있다. 일본은 당초 TV와 디스플레이 산업에서 한국에 앞섰으나
주도권을 빼앗긴지 오래인지라 그래서 3D를 통해 국면을 전환함으로써 다
시 시장 주도권을 되찾겠다는 전략이다. 타 선진국들 역시 HDTV와 호환되
는 무안경식 입체방송을 실용화하는 연구에 집중적으로 투자하고 있다. 이
처럼 많은 기술의 변화에 따라 세상을 바라보는 사람들의 시각도 점차 변화
되어가고 있다. 3D산업으로 부가가치를 창출하는 것도 무시할 만하지 못하
는 게 보시다시피 세계적으로 과학적인 힘을 쓰고있다. 앞으로의 발전가능
성은 무한한 산업이라 보면 의료, 군용, 게임, 스크린 등 다양한 목적으로 사
람들의 편의와 바로 엔터테인먼트(놀다)를 보장해 줄 것이다.
