[논문]실세계와 가상세계를 연결하는 새로운 상호작용 채널로서의 공간증강현실 기술

이주행

실세계와 가상세계를 연결하는 새로운 상호작용 채널로서의 공간증강현실 기술 원문보기

정보과학회지 = Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers, v.33 no.11, 2015년, pp.27 - 36

이주행 (한국전자통신연구원, 과학기술연합대학원대학교)

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문제 정의

의미를 갖는다다. 본고에서는 이러한 증강현실 기술 중에서도 특히 프로젝터를 통해 실세계 표면에 직접정보/ 인터페이스콘텐츠를 표시하는 공간증강현실 (SAR, spatial AR) 기술의 특징을 설명하고 주목할 만한관련 연구 및 최근 기술 동향을 소개하고자 한다
본고에서는 증강현실기술 (AR)의 한 분야로 프로젝터를 출력장치로 사용하는 공간증강현실 (SAR, spatial augmented reality) 기술의 의미와 연구개발 사례를 살펴 보았다. 특히, 실세계와 가상세계를 자연스럽게 연결하는 증강 상호작용 채널의 개념으로 공간증강현실의 역할과 장점을 설명하였다.
MIT Media Lab의 Fluid Interface Group의 Steve Mann이 1994년 부터 머리에 장착한제스쳐 인터페이스 장치로 개발하던 것을 Pranav Mistry가 발전시켜서 목걸이형으로 개발하였다. 손바닥에 전화 키패드를 프로젝션하여 이를 손가락으로전화를 건다는 데모는 개념구현 수준의 구현이지만큰 흥미를 불러 일으켰고 당시 등장하기 시작하던 피코 프로젝터의 착용형 장치로서의 가능성을 보여준연구였다. 현재 Pranav Mistry는 삼성전자의 임원으로차세대 상호작용 제품 개발을 이끌고 있다.
최근 프로젝터 장치의 소형화, 깊이 카메라의 대중화, 컴퓨터 비젼에서의 제스쳐/물체/환경 인식기술의 발전과결합하여 공간증강현실 기술은 실용적으로 발전하고있으며 흥미로운 공간증강현실 기반 사용자 상호작용연구들이 다양하게 제시되고 있다. 아래에서는 우선 프로젝터를 출력장치로 도입한 공간증강현실 기술의 특징을 증강된 상호작용 채널이라는 관점에서 살펴보고모바일 증강현실 기술과 비교해 보고자 한다.

제안 방법

그림 5(d). MIT Media Lab의 Fluid Interface Group의 Steve Mann이 1994년 부터 머리에 장착한제스쳐 인터페이스 장치로 개발하던 것을 Pranav Mistry가 발전시켜서 목걸이형으로 개발하였다. 손바닥에 전화 키패드를 프로젝션하여 이를 손가락으로전화를 건다는 데모는 개념구현 수준의 구현이지만큰 흥미를 불러 일으켰고 당시 등장하기 시작하던 피코 프로젝터의 착용형 장치로서의 가능성을 보여준연구였다.
탁구에 적용된 PingPongPlus처 럼탁구대 위에 프로젝터가 설치되어 있고 Kinect2 센서로큐의 움직을 인식한다. 결합된 콘텐츠는 Unity로 제작되어 당구대의 상황에 맞는 특수 효과를 재생하여 게임성을 배가한다. 2014년 SXSW에서 소개되어 많은 주목을받았고 Kickstarter를 통해 상용화가 추진된 바 있다.
2013년 TEI 에서 발표한 HideOut 은 기존의 종이책을 그대로 활용하면서 새로운 콘텐츠를 부가할 수 있는 기술을 선보인다 [23], 그림 7(b). 이 기술에서는 적외선 카메라를 프로젝터와 연동하고 책 표에는 눈에 보이지 않는 적외선 마커를인쇄하고 이를 적외선 카메라로 인식하여 프로젝터가비추는 위치를 파악할 수 있게 한다. 프로젝터의 위치에 의해 영상이 결정되므로 책 위를 걸어다니는 캐릭터와 콘텐츠를 구현할 수 있다.
그림 6(d). 이 연구에서 소개한 시나리오에서는 종이에 스케치를 할 때 3차원 밑그림을 프로젝터로 투사하게 되는데 이때 카메라와 조명의 위치를 손으로 제어하고 추가적인 메뉴 인터페이스를 프로젝터로 투사하는 공간증강현실 기반 상호작용의 예를 보여준다. 종이에 연필로 그림을 그리는 방식은 여러가지 이유에서 기술적인 방식으로 대체되기 어려운 자연스러운 행위이다.
특히 레고 장난감과 결합한 예는 가까운 미래에상품화 될 가능성이 높은 기술로 보인다. 이 예에서는놀이 공간에 장착된 RGB-D 카메라와 프로젝터를 통해 레고 블럭의 상태를 이해하여 관련된 영상을 투사하는 스토리를 구현하였다. 용에서 불이 나오고, 집에화재가 발생하고, 소방차가 불을 끄고, 기차 길을 손으로 책상위에 그리는 등의 상호작용은 장난감과 결합한 가상 콘텐츠의 가장 좋은 예로 볼 수 있다.
이때 공간증강현실 기능과 로봇 기술을 접목하는 시도를하였는데, 두대의 프로젝터-카메라 쌍을 팬-틸트 모터에 각각 부착하여 상황에 맞게 프로젝터-카메라 쌍을이동하며 적당한 투사면을 찾아 인터페이스와 콘텐츠를 실세계에 디스플레이할 수 있도록 하였다. 현재에도관련 요소 기술의 고도화와 응용의 확장으로 연구가 계속되고 있다 [31, 32].

성능/효과

역시 중요하다. 소개된 사례들에서 프로젝터가 회의실 밖을 나와 다양한 공간에 설치되고 사용자가 휴대하고 착용하는 새로운 상호작용 장치로 변모하는모습을 볼 수 있었다. 이러한 흐름에서 휴대형 프로젝터는 더 밝아지고 전력 소비가 더 줄어들고 있는 추세이다.

후속연구

유사한 맥락에서 안경형 장치나 모바일 장치를사용자에게 제공하는 것만으로 해결되는 것이 아니다. 사용자가 처한 현재 상황에 대한 이해, 맥락에 맞는 정보와 인터페이스의 선택과 증강 표현은 다양한요소기술과 IT 인프라의 도움을 받아야 가능할 것이다. 따라서 기술의 융합도가 매우 높다고 볼 수 있다.

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