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2017. 2. 20. 19:00 대덕밸리과학소식/KAIST

요즘 적용범위가 급격하게 늘고 있는 증강현실.

실제를 바탕으로 구현되는 증강현실은 그 자체만으로도 신기한데요.

그런데 증강현실에 나타나는 캐릭터를 사용자가 자유롭게 움직이고 변화시킬 수 있다면 어떨까요?

그것도 간단하게 스마트폰 앱으로 말이죠.

증강현실 속 캐릭터 실시간 조작기술 개발

현재 가장 널리 사용되는 증강현실 콘텐츠는 PC환경에서 특화된 저작 툴을 이용하거나 전문 프로그래밍 언어로 가상의 객체를 선택하고 조작해야합니다.

때문에 당연히 프로그램언어나 툴에 대한 전문지식이 필요하고요. 여기에 복잡한 과정과 만만치 않은 비용도 불가피하고요.

우운택 KAIST 교수(KI IT융합연구소 증강현실연구센터) 연구팀이 현실공간에 존재하는 가상 객체의 이동경로를 안경을 통해 간편하게 설정할 수 있는 기술을 개발했습니다.

이번에 개발한 기술의 핵심은 홀로렌즈 같은 투과형 증강현실 안경을 착용한 사용자가 스마트폰을 이용해 현실공간에서 직관적으로 동물같은 가상 객체를 조작하면서 이동경로를 실시간으로 설정 및 변경할 수 있다는 것인데요.

연구팀은 기존의 특수 입력장치 대신 자체 개발한 앱을 구동시켜 홀로렌즈가 부착된 안경형 디스플레이 장치와 연동하는 방법을 적용했습니다.

안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술 개념도


개발한 앱은 스마트폰에 내장된 3축 자이로센서의 정보와 화면의 터치 상태를 입력된 정보와 결합하는데요.

이런 방식으로 가상현실 캐릭터를 선택하고나 크기를 조절할 수 있고, 또 캐릭터의 이동경로를 현실공간에 적용시켜 즉각 구현하는 것입니다. 

안경 기반 증강현실 콘텐츠 저작기술은 스마트 폰만 있으면 누구나 콘텐츠를 현장에서 직관적으로 저작할 수 있도록 지원하는데요.

향후 추가될 증강현실 저작 도구를 통해 누구나 포케몬과 같은 가상 캐릭터가 현실공간을 돌아다니며 상호작용하도록 만들 수 있고요. 

또 소셜미디어 등을 활용해 다양한 증강현실 경험을 타인과 공유할 수 있는 것도 가능해집니다.


안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술' 을 활용하여 증강현실 환경을 구성하는 실제 화면안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술' 을 활용하여 증강현실 환경을 구성하는 실제 화면


이번 연구는 유정민 연구교수가 제1저자로 참여했고요. 연구 결과는 최근 ‘한국 인간-컴퓨터 상호작용 학회(HCI)’에서 시연된 바 있습니다.

연구 논문은 ‘2017년도 국제 인간-컴퓨터 상호작용 학회(HCI International 2017)’에 발표될 예정입니다.



 용 어 설 명


투과형 증강현실 안경 디스플레이 

안경처럼 착용하여, 시야에 보이는 현실에 부가정보를 갖는 가상세계 혹은 가상객체를 합쳐 하나의 영상으로 보여주는 증강현실을 보여주는 디스플레이


가상객체 이동경로 저작 

현실공간에 배치된 가상 객체의 동적 움직임을 부여하기 위해 객체가 이동하는 경로를 설정하는 행위


연 구 개 요


1. 연구배경


○  현재 가장 널리 사용되고 있는 증강현실 저작은 PC환경에서 특화된 저작 툴을 이용하거나 전문적인 프로그래밍 언어로 가상의 객체를 선택하고 조작해야한다. 

○  이러한 저작 방법은 프로그램 언어나 툴에 대한 전문지식이 없는 사람들이 사용하기에 어려움이 있어, 일반 사용자도 현장에서 증강현실 안경을 쓰고 스마트폰을 이용하여 직관적으로 증강현실 콘텐츠를 저작할 수 있는 기술이 필요하다. 


2. 연구내용


○  KI IT융합연구소 증강현실 연구센터에서는 증강현실 체험을 위한 ‘안경형 디스플레이기반 가상 객체의 이동경로를 저작하는 기술’을 개발했다.

○  개발된 저작 기술은 홀로렌즈와 같은 투과형 증강현실 안경을 착용한 사용자가 스마트폰을 이용하여 현실공간에서 직관적으로 가상 객체를 선택하고 조작하면서 이동경로를 실시간에 저작할 수 있도록 지원하는 기술이다.  

○  개발된 기술의 특징은 별도의 특수한 입력장치를 사용하는 대신 스마트폰을 투과형 안경형 디스플레이 장치와 연동하여 가상 객체의 이동을 현실 공간에서 직관적으로 저작할 수 있게 하는 점이다. 

○  자체 개발한 앱을 일반 사용자들의 스마트폰에서 구동하면, 투과형 안경형 디스플레이 장치와 연동하여 3차원 마우스와 같은 입력장치로 사용할 수 있다. 사용자가 스마트폰 터치 스크린의 입력 정보와 내장된 3축 기울기 센서로 부터 획득한 스마트폰의 자세 정보를 이용하여 가상 객체를 선택/취소 하거나 크기 등을 조절을 하고, 가상 객체의 이동경로를 현실공간에 바로 설정하거나 수정할 수 있다. 

○  이러한 기능은 투과형 증강현실 안경을 착용하고 현실 공간에서 가상 객체의 이동을 직관적으로 저작할 수 있도록 하여 다양한 동적 증강현실 환경을 현장에서 바로 구성할 수 있도록 하는 핵심 기술이다.  

  

3. 기대효과

○  개발된 안경 기반 증강현실 콘텐츠 저작기술은 스마트 폰만 있으면 누구나 콘텐츠를 현장에서 직관적으로 저작할 수 있도록 지원한다.

○  향후 추가 개발될 증강현실 저작도구를 통해 누구나 포케몬과 같은 가상 캐릭터가 현실공간을 돌아다니며 상호작용하도록 만들고 또 소셜 미디어를 통해 다양한 증강현실 경험을 친구들과 공유할 것으로 기대한다.

○  누구나 쉽게 사용할 수 있는 저작도구는 다양한 증강현실 콘텐츠 즉각적 생산과 체험의 일상화를 가능하게 하며, 향후 새로운 증강체험 관련 산업의 형성과 관련 생태계구축 및 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.  


□ 우운택 교수


○ 소  속 : KAIST 문화기술대학원/ 

         KAIST KI ITC 연구소 증강현실연구센터  


□ 학    력

○ 1985 - 1989 : 경북대학교 학사

○ 1989 - 1991 : 포항공과대학교 석사

○ 1993 - 1998 : 미국 University of Southern California 박사


□ 경    력

○ 1991 - 1992 : 삼성 종합기술원 연구원

○ 1999 - 2001 : 일본 ATR 연구소 연구원

○ 2001 - 2012 : 광주과학기술원 교수

○ 2005 - 2012 : 광주과학기술원 문화기술연구소 소장

○ 2012 - 현재 : KAIST 문화기술대학원 교수  

○ 2014 - 현재 : KAIST 전기전자공학과 겸임교수  

○ 2016 – 현재 : KAIST KI ITC 연구소 증강현실연구센터 센터장


□ 대외활동

○ 2017 – 현재 : 대한전자공학회 증강휴먼연구회 위원장

○ 2008 - 현재 : 한국 컴퓨터그래픽스학회 부회장

○ 2010 - 현재 : 한국 정보과학회 CGI 소사이어티 부회장

○ 2011 - 현재 : 한국 차세대컴퓨팅학회 부회장

○ 2014 - 2016 : 한국 HCI 학회장 (현 명예회장)



posted by 글쓴이 과학이야기

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2012. 3. 6. 22:59 대덕밸리과학소식/ETRI


□ 영화 '터미네이터4'에서
반 기계인간이 대형 투명 유리판으로 된 모니터를 통해 각종 데이터를 보는 장면이 나옵니다.
다른 SF 영화에서도 투명 모니터를 종종 볼 수 있습니다.

□ 우리 일상에서 이와 비슷한 것으로 요즘 BMW를 비롯한 최신 차량에 적용되는 HUD(Head Up Display) 시스템이 있습니다.


그러나 HUD는 엄밀히 말하면 투명 디스플레이가 아니라, 빛의 일부를 투과시키고 일부는 반사시키는 특수 유리의 성질을 이용한 일종의 반사체 입니다.

이는 1950년대부터 시야 확보가 중요한 전투기 등에 적용되다가 최근 들어 일반화되고 있는 것입니다.


그러나 엔지니어가 꿈꾸는 궁극의 시스템은 HUD가 아니라 바로 유리 자체가 모니터가 되는 투명 디스플레이 입니다. 

이런 투명 모니터를 실제로 만들 수 있게 됐습니다.

□ ETRI(한국전자통신연구원)가 차세대 디스플레이의 대표 분야인 투명 디스플레이 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 핵심 원천기술인 투명 AMOLED(능동형 유기발광다이오드)를 개발했습니다.

이번 개발은 지난해 ETRI가 개발한 '투명 디스플레이'의 후속 연구개발 성과로서, 배경이 어두운 밤에는 디스플레이가 잘 보이지만, 배경이 밝은 낮에는 잘 보이지 않는 현상을 개선한 것입니다.

새로 개발된 고화질 투명 디스플레이 기술은 주변 환경에 따라 투과도 조절이 가능해 대조비를 170배 향상시켰습니다.

기존에 개발된 투명 디스플레이의 활용도를 높이기 위해서는 밤과 낮, 밝은 곳과 어두운 곳 등 주위 밝기에 따라 투과도가 가변되어야 합니다.
 
ETRI는 디스플레이의 뒷면에 자체 개발한 플렉시블 LCD기술을 적용, 0.02%까지 빛의 투과도를 조절함으로써 빛의 투과를 막을 수 있습니다.

또 핵심기술은 투명 디스플레이 평판기술중 LCD가 아닌 OLED(유기발광다이오드)기술을 채택함으로써 응용 가능성의 폭을 획기적으로 넓혔다는 점입니다.

ETRI는 기존 많이 사용하던 실리콘 재료가 아닌, 산화물 TFT를 이용, 투과도 조절도 성공했습니다.

산화물 TFT개발 성공은 향후 고해상도 3DTV의 보급과 세계 1위 TV수출국 유지에도 큰 역할을 할 전망입니다.




□ 이에 따라 향후 건물의 유리창을 디스플레이로 이용하는 시대가 더욱 빨리 올 전망입니다.

유리창 디스플레이를 이용해 TV를 볼 수 있고, 회의 등에서 필요한 정보를 전달할 수도 있어 기존 스크린을 대체할 수 있습니다.

이는 자동차 앞 유리로 투영되는 네비게이션, 스마트 쇼 윈도우, 스마트 미러, 증강현실 디스플레이, 투명 단말기 등에 널리 사용될 예정입니다.

투과도 조절 투명디스플레이를 차량 앞유리창을 이용 내비게이션에 적용한 모습



한편 ETRI는 공동연구 업체인 주성엔지니어링㈜, 네오뷰코오롱㈜, ㈜나노신소재(ANP) 등과 해외 업체에 기술이전을 통해 총 18억 원의 기술료 수입을 달성했습니다.
 

 용  어  설  명

AMOLED :

능동형 유기발광다이오드(
Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)

증강현실(Augmented Reality) :

사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체 및 정보를 겹쳐 보여주는 기술로 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주는 기술

TFT(Thin Film Transistor) :
박막 트랜지스터. TFT-LCD나 AMOLED 화소 하나 하나에 붙어 표시를 제어함. 고화질 화면을 대면적에서 구현 가능하게 하는 장점이 있지만, 제조 비용이 고가임.

<연 구 개 요>

이번 연구는 ▲고안정성 산화물 TFT 제조 ▲어레이(array) 설계기술 ▲고투명 전극 소재 기술 ▲투명도조절 소자 기술을 집적하여 개발한 세계최초 기술이다.

투명 TFT-LCD는 투과도가 15% 정도로 아직 낮은 수준이며 역광(backlight) 사용 제한으로 한정된 용도로만 사용이 가능하고 투명 AMOLED는 외광이 밝은 환경에서는 패널의 투명성으로 검정색 구현이 어려워 대조비가 현저히 떨어지는 한계가 지적되어 왔다. 
ETRI는 명암비를 향상시킨 고화질 투명 디스플레이의 특성을 이용해 기존 IT단말기 스크린을 포함해 유리창이 TV로 변하고, 자동차 앞 유리창이 내비게이션으로 활용 되는 등 주변 환경에 따라 투명도 조절이 가능해 대조비를 향상시킨 기술이다.
이에 따라 우리의 기술이 포화된 현행 디스플레이의 대체 시장에 진입하는데 어려움이 있었으나 이번 기술 개발로 인하여 이같은 문제를 일시에 해소하는 계기가 되었다.
또한 투과도 변조 소재/소자 핵심기술의 확보로 우리나라는 미국, 일본 등과 같이 차세대 디스플레이 기술경쟁에서 우위를 점하는 쾌거를 이루게 되었다.
ETRI는 투명 디스플레이 기술개발을 통해 해외 SCI급 논문 153편, 해외 특허도 12건 출원한 바 있다.
투명디스플레이 기술은 우리나라에서도 대기업을 중심으로 TFT-LCD를 이용한 대면적 투명 윈도우, OLED를 이용한 중소형 디스플레이 개발이 활발하게 진행되고 있다. 
본 기술은 지금까지 개발된 적이 없는 세계에서 유일한 기술로 디스플레이 강국 IT코리아를 전 세계에 다시 한 번 더 알리게 되었고, 핵심 원천기술 확보를 위해 유리한 고지를 선점할 전망이다.

 

posted by 글쓴이 과학이야기

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