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연구개요
대용량 데이터의 초저지연(ultra-low latency) 송수신이 가능한 5G 통신망 실용화, 그리고 데이터의 안정적 공유와 고성능 GPU 연산을 지원하는 클라우드 컴퓨팅(cloud computing)이 일반화됨에 따라 고품질 실감 콘텐츠 제작 분야에도 새로운 형태의 분산 실시간 연동(distributed real-time cooperation) 콘텐츠 제작기술의 필요성이 제기되고 있음. 특히 전세계에 분산된 복수의 서버와 다양한 이기종 디바이스(heterogeneous devices) 기반 클라이언트를 연결하여 가

연구개요
대용량 데이터의 초저지연(ultra-low latency) 송수신이 가능한 5G 통신망 실용화, 그리고 데이터의 안정적 공유와 고성능 GPU 연산을 지원하는 클라우드 컴퓨팅(cloud computing)이 일반화됨에 따라 고품질 실감 콘텐츠 제작 분야에도 새로운 형태의 분산 실시간 연동(distributed real-time cooperation) 콘텐츠 제작기술의 필요성이 제기되고 있음. 특히 전세계에 분산된 복수의 서버와 다양한 이기종 디바이스(heterogeneous devices) 기반 클라이언트를 연결하여 가상세계 공유를 지원하는 실시간 상호 연동 확장현실 (XR: extented reality) 실감콘텐츠 제작의 가능성에 큰 관심이 집중되고 있는 상황임. 본 연구팀은 소규모 공간에서 가상현실(VR: virtual reality), 증강현실(AR: augmented reality), 혼합현실(MR:mixed reality) 디바이스들을 무선 공유기(wireless access point)로 연결하여 실시간 연동하는 콘텐츠를 제작하는 XR 프레임워크(framework) 기술을 개발하였음. 본 연구에서는 이를 고도화 하여 콘텐츠 개발과 구동 환경의 제약을 극복할 수 있는 핵심 세부 모듈들을 개발하여 편리한 상용 XR 콘텐츠 제작 기능을 제공하는 툴킷(toolkit)으로 구현하고, 이를 기반으로 일반인을 대상으로 전시 가능한 수준의 XR 콘텐츠를 제작하여 기술적 우수성을 실증하였음.

연구 목표대비 연구결과
[1차 년도] 상용 클라우드 서버와 원격 이기종 클라이언트 실시간 XR 연동 모듈 개발: 기존 PC에서 구동되던 서버 프로그램과 DB를 고성능 CPU와 GPU를 탑재한 상용 클라우드 시스템(Oracle Cloud)으로 이식하고, 5G망을 포함한 모든 통신망을 이용해 장소와 시간제약 없이 클라이언트들의 동시 접속을 지원하는 상용 XR 실감콘텐츠 제작 모듈을 개발함. 원격지에서 클라우드 서버에 접속한 이기종 디바이스를 사용하는 클라이언트들이 가상세계를 공유하면서 실시간 연동하기 위해서 필수적인 3D 좌표계(coordinate system) 공유문제 등을 해결하기 위한 모듈을 구현함.
[2차 년도] 복수 클라이언트-서버 환경에서 XR 통합 제어 모듈 개발: 하나가 아닌 복수의 XR 콘텐츠에 대한 서비스 제공을 위해서 여러 서버가 대기 중이고 다수의 원격 클라이언트가 제공 콘텐츠 가운데 하나를 선택적으로 구동하는 환경에서, 전체적인 클라이언트-서버 시스템의 접속 요청(request), 대기(wait), 실행(run), 종료(terminate) 상태를 모니터링하고 콘텐츠 별(content-wise), 세션 단위(session-wise)로 실시간 렌더링과 고품질 영상 스트리밍(streaming) 등의 제어를 통합 관리하는 모듈을 개발함. 또한 상용 클라우드 서버의 GPU 사용료가 상대적으로 높은 점을 감안하여 VR AR MR 클라이언트 디바이스의 GPU 성능을 고려하여 작업 부하(load)를 분산함으로써, 서버의 GPU 컴퓨팅 비용을 최소화 하는 에지 클라우드 컴퓨팅(edge cloud computing)기법을 설계 구현함.
[3차 년도] 3D 캡처 데이터 실시간 렌더링 및 압축 송수신 모듈 개발: 원격 클라이언트들이 XR 가상공간에 배치된 3D 그래픽 모델들을 공유하고 상호 연동하는 기본 기능과 함께, 저가의 범용 캡처 카메라를 사용하여 실시간 스캔닝 한 클라이언트의 3D 외모 (appearance)와 움직임(motion) 정보를 전달하고 이를 실시간 렌더링 할 수 있는 기능을 개발하여 훨씬 실감나는 상호작용을 지원함. 전송 효율을 높이기 위해 3D 캡처 데이터, 영상, 사운드 등을 효과적으로 처리하기 위한 연구도 수행함.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구팀은 전체 연구기간 동안 서로 다른 종류의 디바이스를 사용하는 원격 사용자들을 실시간 연결하고 인터랙션 하는 XR 콘텐츠 제작을 위한 핵심 툴킷을 개발하였음. 이 툴킷을 이용하면 원격지에서 3D 가상 공간을 공유하면서 실시간 상호작용 가능한 XR 콘텐츠를 효율적으로 제작할 수 있음. 구체적인 기술적 연구개발 내용을 논문으로 발표하였을 뿐만 아니라, 특별히 설치된 전시 공간(한국과학기술정보연구원 CAVE 시스템, 서울특별시교육청 과학전시관 남산분관)에서 일반인을 대상으로 체험 서비스 진행이 가능한 수준으로 XR 콘텐츠 제작에 활용하여 연구개발의 효용성을 실증하였음. 향후 본 연구 성과들은 클라우드 서버 기반 원격 클라이언트들의 실시간 연결과 GPU 컴퓨팅이 필수적인 XR 실감 콘텐츠 제작 관련 ICT 산업 발전에 기여할 수 있을 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2) 2차년도 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3) 3차년도 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 27