가상현실(Virtual Reality)의 응용분야는 지금까지의 연구성과로 인하여 연구와 활용분야가 다양해지고 있을 뿐만 아니라 지금도 많은 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그러나 통신의 발달로 인해 네트워크 사용이 생활화됨으로써 더이상 VRML(Virtual Reality Modeling Language) 이 Netscape Navigator Microsoft Internet Explorer같은 웹 브라우져상에서 단순한 3차원 오브젝트만을 보여주는 시기는 지났다. 사용자들은 3차원 오브젝트를 사용해서 공간적, 지역적으로 멀리 떨어져있는 상대방과의 실시간 대화는 물론 상대방의 행위를 보고 그에 대한 자신의 행위를 보여중으로써 현실감을 느끼고 싶어한다. 더욱이 가까운 미래에 수많은 사용자들은 3D를 기반으로 자신을 분신인 아바타를 사용하여 하나의 가상세계를 공유하고 가상 이벤트를 사용하여 하나의 가상세계를 공유하고 가상 이벤트에 참석을 하게 될 것이다. 이러한 종류의 어플리케이션을 제공하기 위해서는 3D그래픽스처리와 사용자 인터페이스 및 네트워크 환경을 제공해야만 한다. 이에 본 논문에서는 기존의 다중사용자용 VRML브라우저중의 하나인 OZ Virtual의 여러가지 비능에 대해서 살펴보고, VRML이 어떻게 대화식, 분산, 다중사용자 가상 세계에 적합하게 확장될 수 있는지를 두중사용자용 VRML시스템의 구조를 통해서 증명해 본다.
최근 인터넷상에서 삼차원 가상세계를 기술하기 위한 VRML(Virtual Reality Modeling Language) 문서의 효율적인 작성을 위해 다양한 VRML 저작도구들이 개발되어지고 있다. 이러한 기존의 VRML 저작도구들을 실세계에 존재하는 모든 객체들에 대한 다양한 형태의 가상세계를 저작할 수 있는 범용 저작도구들이다. 하지만, 특정의 특성을 가지는 삼차원 객체들로만 구성된 가상세계를 저작하는 경우에는 더욱더 편리한 저작도구를 개발할 수 잇다. 가상 건축물의 경우 외형이 주로 직선적이고, 모든 구성 객체들을 레이어(layer)로 쌓음으로써 구현할 수 있는 특성을 지닌다. 따라서, 본 논문에서는 건축물 객체가 가지는 특성을 이용하여 전문가가 아닌 일반인도 웹 상에서 삼차원 가상 건축물을 쉽게 저작할 수 있는 저작도구를 설계하고 구현한다.
미분방정식은 많은 학문에서 현실 세계의 대상을 모형화하고 시뮬레이션하는 데에 매우 유용하게 사용되는 도구이다. 그 중에서도 현실 세계에서 적용되는 물리적 법칙에 근거해서 가상 세계를 만드는 컴퓨터 애니메이션이나 과학적 가시화등의 분양에서는 미분방정식으로 다루고자하는 대상을 모형화하고 시뮬레이션을 통해서 필요한 자료를 추출하는 과정이 필수적이다. 본 연구에서는 현실 세계에 근거한 가상세계를 만들기 위해서 요구되는 물리적 시뮬레이션을 수행하기 위한 방법을 연구하고, 그 소프트웨어를 개발한다. 현실세게를 모형화하는데에 많이 쓰이는 물리학적 방법은 역학에 근거한 미분방정식들이다. 그 중에서도 연립 상미분방정식의 형태로 많이 나타나는 Newton 방정식은 거시적인 물체들간의운동ㅇㄹ 표현하는데에 많이 사용도니다. 그리고 편미분방정식의 형태로 나타나는 Lagrange 방정식은 Hamilton의 원리를 운동방정식에 적용하여 얻은 것으로 Newton 방정식과 관계가 없는 광버무이한 물리적 현상을 표현하는데에 사용된다. 본 연구에서 개발하는 시물레이션 소프트웨어는 연립 상미분방정식으로 모형화되는 대상을 시뮬레이션할 수 있는 방법과 2c, 편미분방정식으로 모형화되는 대상을 시뮬레이션 할 수 있는 방법을 제공한다.
본 논문에서는 시공간 그래프를 이용하여 가상세계의 구성요소인 상황들에 역사적 맥락을 부여하고, 온톨로지를 사용하여 상황의 구성요소인 객체와 관계 및 사건에 관한 체계적 표현이 가능하게 하였다. 이를 위해 시간적 측면에서 과거, 현재 뿐 아니라 미래까지 포괄적으로 표현하고, 공간을 효율적이면서도 직관적으로 표현할 수 있는 방법을 개발하였다. 이 표현구조는 전체적으로 물리적 계층, 논리적 계층 그리고 개념적 계층들로 구성하되 계층들 간의 상호연관성을 종합적으로 표현하여 각 계층에 상응하는 세계들 속의 사건들을 역사적으로 의미있게 시뮬레이션할 수 있게 한다. 이러한 지식표현구조는 가상세계를 이루는 상황들을 시뮬레이션하는 바탕으로 사용하는 동시에, 가상세계 거주자들이 상황을 판단하고 평가를 내리는데 필요한 개별적인 지식을 구현하는데도 사용한다. 다층적 구조의 가상세계에다 시간적 변화를 추가로 수용할 수 있는 다차원의 복합지식구조를 개발함으로써 역사 속에서 상황의 다양성을 극대화 할 수 있는 가상세계 시뮬레이션의 기본 토대가 마련되게 된다.
영화 '매트릭스(Matrix)'는 보는 이로 하여금 가상 현실이라는 것에 대해 한번쯤 생각하게한다. 주인공 네오를 비롯한 시온의 전사들은 소위 '매트릭스'라 불리는 가상 현실 컴퓨터 군단을 상대로 첨단 액션을 선보이면서 맞서 싸운다.
디지털로 이루어진 매트릭스의 세상과 유기물로 이루어진 인류 최후의 조직체인 시온의 대결. 영화의 결말을 보기 위해서는 올해 말까지 기다려야 하는 상황이지만, 여기에는 재미있는 개념을 발견할 수 있다. 영화 매트릭스에서 가상의 세계와 현실의 세계를 연결하는 통로는 바로 '전화'라는 것이다.
건축은 우리 실제 삶 가운데 존재하지만, 영화·게임 등의 가상세계 속 세상에서도 배경이 되어 다채로운 빛깔을 드러냅니다. 가상세계 속이지만 그럼에도 익숙함에 지나칠 수 있었던 건축물을 학생기자의 눈에서 해석해 보려 합니다. 영화와 게임, 애니메이션의 공간 속에서 어떤 건축이 존재하는지 이야기해 보겠습니다.
웹에서 3차원 인터페이스를 제공하는 가상현실 공간을 구축하기 위해 VRML이 등장하였다. 또한 웹과 가상현실을 접목하고자 하는 과정에서, 3차원 가상환경을 사용자들이 네트워크를 통해 서로 공유하며 실시간으로 서로의 움직임을 인지하고 의사 전달을 하며 공동 작업을 수행하기 위한 분산 가상현실이라는 분야가 등장하였으나, 아직까지 실세계와 유사한 분산 가상현실을 지원하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 논문에서는 YRML 언어로 표현된 3차원 가상공간을 분할하여 관리하기 위한 가상세계 서버와 참여자들간의 상호작용 이벤트를 중계하고 공간 데이터를 클라이언트에 전송하기 위한 중계 서버, 기리고 이들 서버와 통신하는 가상세계 클이언트를 설계하였다. 특히 본 시스템에서는 가상공간을 분할증간 단위로 세분하여 이 단위로 서버가 클라이언트에게 전송하는 방법을 제시하였으며, 아바타의 행위 정보를 타 참여자에게 전송 분할공간 개념을 이용하여 같은 분할공간에 속한 참여자에게만 전송함으로서 불필요한 통신 부하를 줄이고 사용자 네비게이션 환경을 개선하였다.
기존의 많은 가상현실시스템은 단일 사용자를 위한 단일 시스템으로 개발되었다. 그러나 최근의 증가 되는 인터넷등 통신망의 이용가치로 인해 많은 사람들이 분산 가상 현실- 네트워크를 통해 다수의 참여자가 상호작용을 공유하는 가상 환경- 기술에 큰 관심을 가지게 되었다. 본 연구에서는 LAN상에서 가상환경과 상호작용을 공유하기 위해서 3차원 가상세계표현화 네트워크 모델에 관한 연구를 하였다. 상호작용이 가능한 3차원 가상세계표현은 멀티유저 환경을 지원하도록 확장한 VRML을 기반으로 하였고 네트워크 모델은 IP멀티캐스트 환경하에서 멀티유저와 상호작용을 지원하고 3차원 가상 세계를 공유하도록 하는 구조와 프로토콜로 구성되었다.
본 논문에서는 가상협업환경에서의 텔레프레센스를 제공하기 위하여 실사 기반 사용자 모습을 가상세계에 투영하여 가상객체와 함께 보여주는 사용자 미러링 기법을 제안한다. 가상협업환경 구축 시 널리 이용되는 $CAVE^{TM}-like$ 시스템과 같은 프로젝션 기반 가상환경에서는 스크린으로 투사되는 빛의 변화로 인하여 강건한 사용자 영역 정의가 쉽지 않다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 적외선 반사 영상을 이용하여 사용자 영역을 정의하고 이 영역의 텍스처 정보를 칼라 카메라 영상을 통해 제공할 수 있도록 하였다. 제안 기법을 이용하면 가상환경 내에 존재하는 사용자를 상대측 가상세계에 미러링 하여 보여줄 수 있으므로 효과적인 텔레프레센스를 제공이 가능하다. 제안된 기법은 이화여자대학교 컴퓨터 그래픽스/가상현실 연구센터에 설치된 $CAVE^{TM}-like$ 시스템 상에서 실험하여 검증하였다.
컴퓨터 음향발생에 관한 연구는 컴퓨터 음악, 인간-컴퓨터 상호작용, 데이터 청각화등의 분야에서 오랫동안 진행되어 왔지만, 최근 들어 컴퓨터 애니메이션이나 가상세계등에서 시각적 효과와 함께 보다 입체감 있고 현실감 있는 가상환경을 제공하기 위해 더욱더 중요한 문제로 떠오르고 있다. 지금까지 음향발생을 위해 음향의 모델링이나 합성등 음향 자체에 대한 요소 기술들에 관해서는 많은 연구가 진행되었으나 컴퓨터 애니메이션, 가상세계등과 같이 영상내 동작 내지 사건과 음향이 서로 밀접하게 연관된 분야에서 필수적인 음향을 영상내 동작과 통합 처리할 수 있는 기술에 대한 연구는 초보적인 단계에 머무르고 있다. 최근 들어, 음향의 입체감과 임장감을 강화하기 위하여 3차원 음향이라는 개념이 도입되고 있고 이의 구현에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 여기서는 컴퓨터 애니메이션이나 가상현실등에서 영상내 물체의 움직임이나 사건 그와 동기된 음향의 자동생성 및 이의 3차원 음향효과 발생 기술 원리를 사이버음향(CyberSound)이라는 개념으로 묶어서 소개하면서, 이의 전망을 기술하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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