가상현실시스템(CAVE)을 활용한 문화 Content의 복원 과정을 통한 CAVE활용 방안에 대한 연구 Research about CAVE Practical Use Way Through Culture Content's Restoration Process that Utilize CAVE원문보기
80, 90년대의 영화에서만 보아오던 가상현실이 과학 및 컴퓨터 기술의 비약적인 발전을 바탕으로 우리에게 가까이 다가오고 있다. 다양한 가상현실 시스템 (VRML, HMD, FishTank, Wall Type, CAVE Type)의 개발과 함께 그 시스템의 발전으로 더욱 현실감 있는 가상현실 구현이 가능해지고 있다. 몰입감이 높은 가상 현실은 이로써 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 그 환경에 들어와 있는 것처럼 보여주고 조작할 수 있게 해주는 것이다. 가상현실의 응용분야로는 교육, 고급 프로그래밍, 원격조작, 원격위성 표면탐사, 탐사자료 분석, 과학적 가시화(scientific visualization)등을 들 수 있다. 구체적인 예로서, 탱크 및 항공기의 조종법 훈련, 가구의 배치 설계, 수술 실습, 게임 등 다양하다. 이런 가상현실 시스템에서는 인간 참여자의 실제조작과 가상 작업공간이 하드웨어로 상호 연결된다. 이렇게 상호 연결된 하드웨어로 인간의 오감을 적절하게 자극하여 몰입감을 더하여 준다. 아직 많은 부분이 모자라지만 많은 연구와 노력으로 빠른 시간 안에 거의 인간이 느낄 수 있는 느낌을 가상현실에서도 현실과 같이 느낄 수 있을 것이다. 이 논문에서는 가상현실시스템의 기본적인 정의와 개념 그리고 종류를 알아보고 그 중에서 몰입감이 뛰어난 CAVE형의 가상현실시스템에 대하여 개념분석을 하였고 다음으로 2003년 KISTI(한국과학기술정보연구원)에서 만들어진 경복궁(문화 원형 Content)을 가상현실시스템에서 복원 과정을 Design process를 거쳐 제작되는 과정을 통해 가상현실시스템에서의 VR프로그래밍 방법과 모델링 방법을 제시하였다. 이러한 과정을 통해 몰입형 가상현실 시스템의 활용성에 대해 알아보았고 지금 시점에서 이러한 CAVE형 가상현실 시스템의 활용방안에 대하여 연구해 보았다. 끝으로 가상현실시스템을 활용한 문화재 복원 과정에서 나타난 문제점에 대하여 서술 하고 가상 현실 시스템의 활용 방안을 제시한다.
80, 90년대의 영화에서만 보아오던 가상현실이 과학 및 컴퓨터 기술의 비약적인 발전을 바탕으로 우리에게 가까이 다가오고 있다. 다양한 가상현실 시스템 (VRML, HMD, FishTank, Wall Type, CAVE Type)의 개발과 함께 그 시스템의 발전으로 더욱 현실감 있는 가상현실 구현이 가능해지고 있다. 몰입감이 높은 가상 현실은 이로써 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 그 환경에 들어와 있는 것처럼 보여주고 조작할 수 있게 해주는 것이다. 가상현실의 응용분야로는 교육, 고급 프로그래밍, 원격조작, 원격위성 표면탐사, 탐사자료 분석, 과학적 가시화(scientific visualization)등을 들 수 있다. 구체적인 예로서, 탱크 및 항공기의 조종법 훈련, 가구의 배치 설계, 수술 실습, 게임 등 다양하다. 이런 가상현실 시스템에서는 인간 참여자의 실제조작과 가상 작업공간이 하드웨어로 상호 연결된다. 이렇게 상호 연결된 하드웨어로 인간의 오감을 적절하게 자극하여 몰입감을 더하여 준다. 아직 많은 부분이 모자라지만 많은 연구와 노력으로 빠른 시간 안에 거의 인간이 느낄 수 있는 느낌을 가상현실에서도 현실과 같이 느낄 수 있을 것이다. 이 논문에서는 가상현실시스템의 기본적인 정의와 개념 그리고 종류를 알아보고 그 중에서 몰입감이 뛰어난 CAVE형의 가상현실시스템에 대하여 개념분석을 하였고 다음으로 2003년 KISTI(한국과학기술정보연구원)에서 만들어진 경복궁(문화 원형 Content)을 가상현실시스템에서 복원 과정을 Design process를 거쳐 제작되는 과정을 통해 가상현실시스템에서의 VR프로그래밍 방법과 모델링 방법을 제시하였다. 이러한 과정을 통해 몰입형 가상현실 시스템의 활용성에 대해 알아보았고 지금 시점에서 이러한 CAVE형 가상현실 시스템의 활용방안에 대하여 연구해 보았다. 끝으로 가상현실시스템을 활용한 문화재 복원 과정에서 나타난 문제점에 대하여 서술 하고 가상 현실 시스템의 활용 방안을 제시한다.
Virtual reality that we have seen from the movies in 80's and 90's is hawing near based on the rapid progress of science together with a computer technology. Various virtual reality system developments (such as VRML, HMD FishTank, Wall Type, CAVE Type, and so on) and the advancement of those systems...
Virtual reality that we have seen from the movies in 80's and 90's is hawing near based on the rapid progress of science together with a computer technology. Various virtual reality system developments (such as VRML, HMD FishTank, Wall Type, CAVE Type, and so on) and the advancement of those systems make for the embodiment of virtual reality that gives more sense of the real. Virtual reality is so immersive that makes people feel like they are in that environment and enable them to manipulate without experiencing the environment at first hand that is hard to experience in reality. Virtual reality can be applied to the spheres, such as education, high-level programming, remote control, surface exploration of the remote satellite, analysis of exploration data, scientific visualization, and so on. For some connote examples, there are training of a tank and an aeroplane operation, fumiture layout design, surgical operation practice, game, and so on. In these virtual reality systems, the actual operation of the human participant and virtual workspace are connected each other to the hardware that stimulates the five senses adequately to lend the sense of the immersion. There are still long way to go, however, before long it will be possible to have the same feeling in the virtual reality as human being can have by further study and effort. In this thesis, the basic definition, the general idea, and the kind of virtual reality were discussed. Especially, CAVE typed in reality that is highly immersive was analyzed in definition, and then the method of VR programming and modeling in the virtual reality system were suggested by showing the restoration process of Kyongbok Palace (as the content of the original form of the culture) that was made by KISTI(Korea Institute of Science and Technology Information) in 2003 through design process in virtual reality system. Through these processes, utilization of the immersive virtual reality system was discussed and how to take advantage of this CAVE typed virtual reality system at the moment was studied. In closing the problems that had been exposed in the process of the restoration of the cultural property were described and the utilization plan of the virtual reality system was suggested.
Virtual reality that we have seen from the movies in 80's and 90's is hawing near based on the rapid progress of science together with a computer technology. Various virtual reality system developments (such as VRML, HMD FishTank, Wall Type, CAVE Type, and so on) and the advancement of those systems make for the embodiment of virtual reality that gives more sense of the real. Virtual reality is so immersive that makes people feel like they are in that environment and enable them to manipulate without experiencing the environment at first hand that is hard to experience in reality. Virtual reality can be applied to the spheres, such as education, high-level programming, remote control, surface exploration of the remote satellite, analysis of exploration data, scientific visualization, and so on. For some connote examples, there are training of a tank and an aeroplane operation, fumiture layout design, surgical operation practice, game, and so on. In these virtual reality systems, the actual operation of the human participant and virtual workspace are connected each other to the hardware that stimulates the five senses adequately to lend the sense of the immersion. There are still long way to go, however, before long it will be possible to have the same feeling in the virtual reality as human being can have by further study and effort. In this thesis, the basic definition, the general idea, and the kind of virtual reality were discussed. Especially, CAVE typed in reality that is highly immersive was analyzed in definition, and then the method of VR programming and modeling in the virtual reality system were suggested by showing the restoration process of Kyongbok Palace (as the content of the original form of the culture) that was made by KISTI(Korea Institute of Science and Technology Information) in 2003 through design process in virtual reality system. Through these processes, utilization of the immersive virtual reality system was discussed and how to take advantage of this CAVE typed virtual reality system at the moment was studied. In closing the problems that had been exposed in the process of the restoration of the cultural property were described and the utilization plan of the virtual reality system was suggested.
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문제 정의
또한 입체 영상은 CrystalEyes사의 셔터글라스를 이용하여 체험할 수 있으며 이는 적외선 신호를 사용함으로써 렌더링 컴퓨터와의 동기를 맞추게 되어 있다. 그리고 셔터글라스위에 부착되어 있는 트래킹장비를 통해 사용자의 위치와 시점 등의 정보를 주고받음으로써 영상을 사용자의 위치에 최적화시켜서 보여주게 된다.
사례로써는 2003년 KISTI(한국과학기술정보연구원) 에서 경복궁('1868년 흥선 대원군이 중건 )을 가상현실시스템인 CAVE에서 복원[4]한 과정을 소개하기로 한다. 마지막으로 이러한 시스템을 이용함으로써 얻어지는 효과와 함께 이러한 시스템의 활용방안에 대하여 언급하려고한다.
가상현실 시스템 중 가장 몰입감이 뛰어난 CAV疋는 고도의 가상현실 능력을 가지고 있는 시스템 이다. 이러한 시스템을 통하여 문화 Content# 가상현실에서 표현함으로써 이 분야에서도 몰입형 가상현실시스템인 CAVE의 활용방안을 모색하려한다. 1.
제안 방법
가상현실상에서 문화 Content를 복원하면 현존하는 많은 문화재들이 제대로 보존되지 않고 있고 점점 회손 되어가고 있는 실정, 또는 이미 훼손이 되어 원형을 알아볼 수 없게 된 문화유산들에 대해서 지금까지 개발된 그 무엇보다도 사실적 이고 현실감 있게 표현해 낼 수 있고 여러 사람이 함께 경험을 할 수 있다는 점을 특징으로 하여 또 다른 CAV也의 활용방안을 3가지의 분류로 나타내었다. 3가지 분류로 나타낸 것 중에는 지금 현재 진행 중인 연구도 있을 것이다.
2 연구 방법이 논문에서는 다음과 같은 방법으로 몰입형 가상현실 시스템(CAVE)의 활용 범위 중 문화 Content분야에 어떻게 활용이 될 것인지를 하나의 예를 들어 말하고자 한다. 그 첫번째 단계로써 가상현실에 대한 이해와 함께 디지털 가상현실 시스템의 분류와 이러한 시스템들이 국내외적으로 어디서 어떻게 사용되는지 사용 사례에 대해 조사하고 이 논문에서 초점이 되는 몰입형 가상현실 시스템인 CAVE의 개요에 대하여 간단하게 알아본다. 두 번째로는 실제 사례를통하여 문화 Content의 CAVE에서의 활용 예를 들어 보기로한다.
그 영역은 그림[그림 4]와 같다. 근정전을 중심으로 하여 위치하고 있는 근정문, 흥례문 그리고 광화문으로 정하였고 이 영역을 바탕으로 하여 역사적인 고증을 거쳐 모델링 작업을 시작하였다. 경복궁 모델링 작업은 3D MAX 로 만들어진 데이터를 MultiGen파일 형식인 .
여기서 IRIS Performer는 SGI에서 개발한 실시간 비주얼 시뮬레이션을 위한 그래픽 라이브러리이다. 또한 CAVE:라는 특수한 장비의 제어 및 가상현실 시스템과의 상호작용을 구현하기 위하여 CAVELibTM을 사용하여 프로그램을 구현하였다.
이러한 CAVE 시스템을 과학 분야만이 아닌 일반 사용자들이 쉽게 사용하기 위해서는 게임과 같은 폭넓은 사용자들을 확보하고있는 콘텐츠로의 활용이 가능할 것이다. 본 연구자는 아래와 같이 CAVE활용방안을 연구하여 보았다.
지금까지 가상현실시스템(CAVE)을 활용하여 문화 Content의 하나인 가상 경복궁의 복원과정을 살펴보았고 CAVE의 활용방안에 대하여 알아보았다. 가상현실상에서 문화 Content를 복원하면 현존하는 많은 문화재들이 제대로 보존되지 않고 있고 점점 회손 되어가고 있는 실정, 또는 이미 훼손이 되어 원형을 알아볼 수 없게 된 문화유산들에 대해서 지금까지 개발된 그 무엇보다도 사실적 이고 현실감 있게 표현해 낼 수 있고 여러 사람이 함께 경험을 할 수 있다는 점을 특징으로 하여 또 다른 CAV也의 활용방안을 3가지의 분류로 나타내었다.
대상 데이터
고종5년(1鮑)년에 중건된 경복궁(景輻宮)을 모델로 하여 경복궁 전체가 아닌 일부인 근정전(勤政殿), 근정문(勤 政門), 흥례문, 광화문(光化門)을 선정하여 고증작업을 통하여 중건 당시의 원형을 복원한 건물을 콘텐츠로 활용하였다.
두 번째로는 실제 사례를통하여 문화 Content의 CAVE에서의 활용 예를 들어 보기로한다. 사례로써는 2003년 KISTI(한국과학기술정보연구원) 에서 경복궁('1868년 흥선 대원군이 중건 )을 가상현실시스템인 CAVE에서 복원[4]한 과정을 소개하기로 한다. 마지막으로 이러한 시스템을 이용함으로써 얻어지는 효과와 함께 이러한 시스템의 활용방안에 대하여 언급하려고한다.
이 CAV生시스템은 스크린 5개, 프로젝터 5개로 구성된 몰입형 가상현실 시스템으로써 SGI의 Onyx3400을 렌더링에 사용하였다. KISTI의 Onyx3400은 400Mhz의 MIPS R12000 CPU를 20개를 人}용하고, 그래픽 파이프라인 5개를 사용해서 한 파이프라인이 한 스크린에 대한 렌더링을 전담하게 구성되어 있다.
이 시스템은 아직 문제점도 많고 보완해야할 것도 많지만 사용자의 입장에서는 아주 자유로운 사용방법으로 인하여 많은 가능성이 있다고 할 수 있다. 제3의 가상현실 시뮬 레이터의 예로는 방송국의 선거방송, 일기예보[9] 둥이다
이론/모형
그리고 이러한 일련의 어플리케이션을 구현하는데 에는 C++ 프로그래밍 언어를 사용하였고, 그래픽 에 대한 렌더 링 부분에서는 SGI의 IRIS Peiformei{15]를 사용하였다. 여기서 IRIS Performer는 SGI에서 개발한 실시간 비주얼 시뮬레이션을 위한 그래픽 라이브러리이다.
본 논문에서 제작한 프로그램을 구현하는데 사용한 가상현실 시스템은 한국과학기술정보연구원(Kisn)에서 활용하고 있는 CAVE시스템 이다.
후속연구
또한 군사적으로 많이 사용하고 있는 3D 시뮬레이션을 이용한 게 임은 현재 상용화되어 있는 부분도 많다. 3D 시뮬레이션의 환경은 전투기면 전투기 , 탱크면 탱크와 같이 정교한 내부 표현을 함으로써 더욱 몰입감을 느낄 수 있을 것이다.
또한 몰입의 정도는 시각적 상상력에 의해서 영향을 받는다. CAVE의 3D영상 표현 기술을 사용함으로써 몰입감과 현실감 그리고 사실감의 증대 를 가져오고그 결과 가상 박물관과 같은 가상 서계에서 그림 및 조각과같은 작품들을 보다 가깝고 자세하게 관찰할 수 있고 또한외국의 박물관과 같은 멀리 떨어져 있는 곳의 작품들도 마치 자기가 있는 곳에서 보는 봐와 같은 느낌을 가져다 줄 것이다. 현재 가상박물관이라고 칭하고 있는 대부분의 사이트들은 VRMI기술을 이용하여 단순히 Scan 받거나 카메라로 찍은 작품의 사진을 단순히 보여주는 것에 지나지 않는다.
현실감 있고 몰입감이 뛰어나다. 이러한 CAVE 시스템을 과학 분야만이 아닌 일반 사용자들이 쉽게 사용하기 위해서는 게임과 같은 폭넓은 사용자들을 확보하고있는 콘텐츠로의 활용이 가능할 것이다. 본 연구자는 아래와 같이 CAVE활용방안을 연구하여 보았다.
이렇게 3D와 음향효과를 이용하여 복원된 문화재나 유명한 거리나 건물 등을 CAV상에서 표현한다면 그 몰입감은 현실과 거의 흡사하게 될 것이다. 이러한 기술을 이용하여 가상 문화재 탐방 혹은 가상 도시 투어 등의 프로그램을 개발한다면 좋은 결과를 가져오리라 생각한다.
지금까지 알아본 바와 같이 CAVE를 활용하려면 많은 부분에서 사용이 가능할 것이다. 지금도 많은 업체와 연구기관에서 CAVE를 많은 분야에서 활용할 수 있게 하기 위한연구와 개발이 계속되어지고 있다.
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