2. 목차
1. HMD의 정의
2. HMD의 발전
3. HMD를 포함한 다른 DISPLAY 기술
4. HMD의 다기능
5. HMD의 장단점
6. HMD의 전망(의료부분)
7. HMD에 대한 나의생각
3. HMD 정의(1)
보안경이나 헬멧형 기기로 눈앞에 있는 스크린을 보
는 영상 장치. 주로 가상 현실감을 실현하기 위해 개
발되었다. 양쪽 눈에 근접한 위치에 액정 등의 소형
디스플레이가 설치되어 시차를 이용한 입체 영상을
투영한다. 이용자의 머리를 향하고 있는 방향을 자이
로 센서 등으로 검출, 움직임에 대응한 영상을 강조
함으로써 3차원 공간에 있는 것 같은 체험이 가능하
도록 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 기관에
서 사용하기 위한 것과 업무용이나 게임용 등
각종 개발이 진행되고 있다.
4. HMD 정의(2)
HMD는 Head Mounted Display의 머릿글자이다. Helmet Mounted
Display는 말 그대로 헬멧에 장착된 display이다. 이것은 한 쌍의 안
경으로 되어있거나 이미지를 만들어내는 작은 모니터가 사용자의
눈 앞쪽에 위치하도록 만들어진 헬멧으로써, 착용자가 보는 이미지
를 3차원적으로 나타내어 준다.
실제 HMD는 사용자의 머리 움직임과 회전을 추적하는 장비를 포함
하고 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 추적
한다. 또한 많은 수의 HMD들은 HMD의 한 부분으로써 3D사운드 헤
드셋을 내장하고 있다.
물체는 그 물체가 움직일 수 있는 6가지의 서로 다른 방향을 가지고
있다. 하나의 물체는 앞으로 또는 뒤로, 위와 아래로, 왼쪽과 오른쪽
으로 움직이며 이것을 평행이동(Translations)라 부른다. 또한 물체는
5. HMD의 발전
‘eye screen’-초기의 HMD는 착용이 불편하고 해상도나 광
학계 등에서도 여러가지 문제점을 가지고 있었다. 또한 고
가이면서도 낮은 성능으로 인하여 실제 상품화 시도는 이루
어지기 힘들었다. 하지만 근래에는 많은 연구개발을 거쳐
전세계적으로 저렴한 상용 제품들이 출시되고 있다. 그 중
의 하나가 eye screen이다.
보통 영상의 역사를 말할 때 1세대는 영화, 2세대는 TV, 3세
대는 컴퓨터, 4세대는 DMB 등 모바일 기기로 구분하게 되
는데 2006년 초 영국에서 선보인 ‘아이 스크린’은 대표적인
5세대 디스플레이로 평가받고 있다. 에든버러 대학의 산학
업체인 MED사가 개발한 ‘아이 스크린’은 사람 눈동자와 같
은 5~6mm 크기의 스크린이다. 안경과 선글라스에 부착하
는 방식이며, 영화의 TV 등의 콘텐츠를 블루투스 송신기로
6. 텔레글래스-일본에서 개발되었고, 안경에
초소형 스크린을 부착해 걸어 다니면서 영
상을 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. 실제 화면 크기가
작긴 하지만, 스크린이 바로 눈 앞에 있기
때문에 1m 거리에서 14인치 텔레비전 화
면을 보는 것과 같은 효과를 낸다고 한다.
7. HMD를 포함한 다른 DISPLAY기술
HMD
- optical see-through : 광학합성기를 통해 실 세계를 직접 보면서, 컴퓨
터에서 투사하 는 가상 영상을 동시에 보는 형식
- Video see-through : 실세계에 대한 영상정보를 얻기 위한 카메라가 별
도로 설치되어 있어서 실세계에 대한 영상정보와 컴퓨터에서 생성한
가상 영상을 합성하여 HMD에 있는 LCD와 같은 디스플레이에 보여
주게 된다. 이 때 컴퓨터에서 생성한 가상 영상과 카메라를 통해얻은
실세계 영상을 합성하기 위한 비디오 합성기와 같은 부가 장치가 필
요하다.
HMD를 착용함으로써 사용자의 불편이 가중될 뿐만 아니라 고가의
부가장치들이 추가되어야 하므로 자연스럽게 제작비용이 증가하게
된다. 이러한 점들을 해결하기 위해 Non-HMD가 사용된다.
8. Non-HMD
- 소형디스플레이 : 의료 분야와 같이 좋은 무거운 HMD를 착용할
수 없는 특수한 환경에서 사용된다.
- 대형디스플레이 : 1대 이상의 프로젝트 또는 CRT와 같은 모니
터로 구성된 대형 스크린에 나타나는 3차원 오브젝트를 셔터
안경을 착용한 사용자가 보는 방법으로 구성된다. 이러한 디스
플레이 장치는 비행 시뮬레이터,다중 참여 사무실과 같은 응용
분야에서 사용된다.
가볍고 이동성이 부가된 Hand-held형이 있다.
9. - Head held : 스마트폰뿐만 아니라 PMP, 휴대용 DMB,
휴대용 게임기,PDA등 종류가 매우 다양하다. 또한
현재 사용되고 있는 스마트폰은 대부분 카메라를 내
장하고 있기 때문에 추가 장비 없이도 증강 현실에
활용되기 좋은 조건을 가지고 있다.
- (모바일폰이라 말하고 -> 카메라 내장+증강현실 어플
이 동작할 환경)
현재는 HMD 및 Non-HMD를 사용하고 있지만, 사용
자들의 이동성 증가와 간편성 요구의 증가로 인해 점
차적으로 Hand held 형태의 디스플레이로 발전될 것
10. HMD의 다기능
6백만불의 사나이 시력은 아니
더라도 미래 군용장비의 개발함
에 있어서 야간,안개,연막탄 등
으로 시야가 가려져 있다 하더
라도 같이 전투중인 병사와 화
상 정보를 교환하거나 전방의
지도를 HMD장비를 통해 전송
받으면서 부족한 시야를 보충
할 수 있음.
HMD장비로 적군이나 목표까
지의 거리를 측정하고 줌 기능
을 이용하여 쌍안경을 대신하여
정밀하게 적정을 살필 수 있는
장비로 장,단거리에 있는 어느
표적물이라도 즉시 대응하고
교전하거나 상부에 적정보고를
하고 충실히 전투에 임 할수 있
음.
노인성 녹내장, 낮은 시력을 가
진 사람에게 사용가능하고 의료
수술 시에도 사용 가능한 HMD
등장
3D 입체 상영관의 가상현실 속
에 마치 들어가기라도 한 것처
럼 실감나게 느껴 지게하고 최
근에는 운전면허학원에서도 가
상운전을 통해 운전자의 운전
실력을 향상 시켜주고 있음.
11. HMD의 장단점
HMD의 경우 작은 크기의 장치로 대
화면을 구현할 수 있다는 장점 및 다른
방식들에 비해 상대적으로 해상도 저
하가 없다는 장점과 함께 무엇보다 시
야각의 제약이 없다는 장점이 있지만
부피가 큰 안경과도 같은 장치를 머리
에 쓰고 있어야 하는데서 오는 불편함,
화면이 눈 가까이에 있는 구조로 인한
피로도 문제, 작은 화면으로 고해상도
12. HMD의 전망(의료부분)
현실 세계에 가상의 디지털 물체와 정보를 겹쳐서 보여주는 증강현실기
술은 이제 생소하지 않다. 스마트폰 카메라로 길거리를 비추면 가까운
곳의 맛집 종보를 화면에 함께 보여주거나, 가상의 헬리콥터를 조종해서
자신의 방 안을 날아다니는 게임 등이 대표적인 증강현실 서비스. 현실
과 가상을 넘나든다는 신선함 덕분에 큰 인기를 끌고 있다.
지금까지는 대부분 재미 추구나 정보 제공 위주였던 증강현실 서비스가
최근 조금 더 진지한 방향으로 발전하기 시작했다. 스페인의 하우메 I 대
학 연구팀은 증강현실 기술을 ‘벌레 공포증’ 치료에 활용하는 흥미로운
실험을 진행하고 논문을 발표했다.
13. 일반적으로 공포증을 치료할 때는 ‘노출 치료’ 방법이 많이 쓰인다. 이 치료법은 환자를 공포의 대
상에서 서서히 노출시킴으로써 점차 익숙해지도록 하는 것이다. 하지만 노출 정도를 잘 조절하지
못하면 치료받는 사람이 중도에 포기하고 더 심한 공포증에 빠지는 부작용도 많았다. 공포의 대상
이 거미나 바퀴벌레 같은 생물체일 경우 마음대로 컨트롤하기 힘들어 발생하는 문제였다.
이에 대한 대안으로 ‘가상현실’속에서 공포의 대상을 보여주는 방법도 등장했지만 현실감이 떨어
져 큰 효과를 보지는 못했다.
연구팀은 증강현실 기술을 활용, 마음대로 조종 가능한 가상의 생명체를 등장시키면서 현실감도
유지하는데 성공했다.
바퀴벌레 공포증에 시달리는 6명의 여성 환자들에게 HMD(헤드마운트디스플레이)를 씌우고 눈 앞
에서 컴퓨터 그래픽으로 탄생시킨 가상의 바퀴벌레가 돌아다니도록 했다. 전통적인 가상현실 치
료법과 다른 점은 HMD에 장착된 카메라로 현실환경을 그대로 촬영하면서 화면에 반영한다는 것
이다. 즉 실제로 환자 앞에 존재하는 책상 위에서 바퀴벌레들이 돌아다니는 것처럼 보이는 것이다.
환자가 책상에 손을 올려놓으면 바퀴벌레가 그 위를 지나가고 심지어 가상의 파리채로 바퀴벌레
를 때려 잡을 수도 있다. 자연스럽게 몰입감이 커질 수밖에 없다.
결과는 대성공. 처음에 바퀴벌레 1마리에서 시작해서 나중에는 60마리까지 대거 등장시
킴으로써 환자들이 익숙
해지게 만든 후에 실제 바퀴벌레가 들어있는 플라스틱 통에 손을 집어넣도록 하자 6명 모
두가 무리 없이 테스트를 통화
14. 스페인 연구팀의 이번 실험이 관심을 끄는 이유는 특별한 신기술을 사
용하지 않고도 눈에 띄는 효과를 거뒀기 때문이다.
일반적으로 많이 사용하는 범용 HMD에 웹카메라를 장착하면 하드웨어
는 준비 끝.
여기에 3D 모델링을 거친 바퀴벌레와 이를 컨트롤하는 운용 프로그램
만 개발해서 실험을 진행했다.
실제 의료 현장에서 누구나 쉽게 적용할 수 있다는 점이 가장 큰 특징인
셈이다.
업계 전문가들은 증강현실 기술이 의료 분야의 발전
에 크게 기여할 것으로 전망한다. 당장 스페인 연구
팀이 실험한 ‘벌레 공포증’ 치료 방법을 조금만 응용
해서 가상의 낭떠러지를 구현하면 매우 안전한 방법
으로 ‘고소 공포증’을 치료하는데 활용할 수 있다.
또 난이도 놓은 외과 수술을 진행할 때 환자의 피부
에 정확한 절단 부위를 겹쳐서 표시해주는 것도 가능
15. HMD의 관한 나의 생각
-3D산업육성에 선진국들은 어떻게 운영
하고 있을까
90년대부터 산요전기, 캐논, 히타치제작소, 샤프 등이 관련 기술 개발을 해
온것도 큰 자산이 되고 있다.
이미 일본에서는 안경 없는 3D 디스플레이 장치도 선보인 경험이 있다.
미국은 나사,AT&T, MIT 등을 중심으로 항공우주, 방송통신, 국방의료 등에
3D 기술을 응용하기 위한 ‘실감
3차원 다중매체’ 개발이 추진 중 이다. MIT 미디어랩의 공간 이미징 그룹,
스탠포드 대학, 워싱턴 대학 등
에서 다분야입체기술 연구도 진행되고 있다.
유럽은 입체방송영상장치의 표준화, 입체 영상신호에 대한 부호화 및 전송
기술, 다시점 비디오기술 등을 개
발하고 있다. 현재의 디지털TV와 호환되고 입체 깊이 정보를 추가로 전송
하기 위한 연구도 진행하고 있
다. 이 외에도 휴대폰 입체서비스, 입체장면 획득, 표현, 압축전송, 디스플레
16. 국내에서도 3D 영상기술의 개발과 실용화가 활발하다. 이미 편광안경식 입체영화나
디스플레이, 3D HMD 등의
제품화가 시작되었고 중소기업들이 관련 시장에 다수 참여하면서 옥내,외 3D 입체
광고, 게임용 3D 디스플레이, 3D
모니터 등을 중심으로 발전이 예상된다.
이처럼 3D TV 시장의 주도권을 잡기 위한 국가별 전략이 치열하게 전개되고 있는데
이 중 일본의 움직임을 주시할 필
요가 있다. 일본은 당초 TV와 디스플레이 산업에서 한국에 앞섰으나 주도권을 빼앗
긴지 오래인지라 그래서 3D를 통해
국면을 전환함으로써 다시 시장 주도권을 되찾겠다는 전략이다. 타 선진국들 역시
HDTV와 호환되는 무안경식 입체방
송을 실용화하는 연구에 집중적으로 투자하고 있다.
이처럼 많은 기술의 변화에 따라 세상을 바라보는 사람들의 시각도 점차 변화 되어
가고 있다. 3D산업으로 부가
가치를 창출하는 것도 무시할 만하지 못하는 게 보시다시피 세계적으로 과학적인 힘
을 쓰고있다. 앞으로의 발전가능성
