[IT강의실] 가상현실에 한 걸음 더, HMD

[용어로 보는 IT 2015 개정판] 인간이 다른 매체를 통해 세상을 볼 때, 실제와 비슷하게 보려는 욕구는 끊임없이 커져 왔다. 르네상스 시대 이후 '투시 원근법'이라는 기법이 탄생하면서 3차원인 세계를 2차원인 옮길 때 조금 더 사실적으로 옮길 수 있게 됐다. 1800년대 중반에는 다게레오타입, 칼로타입 등의 사진 현상/인화 기술이 탄생하면서 안료나 잉크 대신 새로운 매체로 세상을 기록하기 시작했다.

디지털 세계로 넘어오면서, 인간은 과거보다 더 생생한 방법으로 세상을 볼 수 있게 됐다. 이미지 센서의 발달로 실제와 다름없는 디지털 파일을 만들 수 있으며, 심지어 입체감 있는 3D 사진이나 동영상도 제작할 수 있다. 디지털 파일을 표시해주는 디스플레이 기기 역시 함께 발전하면서 인간의 욕구를 채워주고 있다.

오늘날 디스플레이 기기의 르네상스는 HMD(Head Mounted Display)라고 할 수 있다. HMD는 이름 그대로 머리에 쓰는 형태의 디스플레이 기기다. 책상이나 거실에 놓는 TV/모니터, 영화관에서나 볼 수 있는 대형 스크린과 달리, 작은 디스플레이가 부착된 장치를 머리에 쓰면 눈앞에 있는 화면을 통해 마치 거대한 화면을 보는 듯한 효과를 낸다.

최초의 HMD는 1960년대에 등장

사실 HMD라는 개념은 50여 년 전부터 등장했으며, 오늘날 등장하는 HMD는 이 개념에 다양한 기술을 접목해 정교화한 장치라고 할 수 있다. HMD 시스템을 처음으로 제시한 사람은 GUI(Graphic User Interface, 오늘날 윈도 운영체제처럼 그래픽을 기반으로 한 컴퓨터 사용 환경)의 선구자로도 알려진 이반 서덜랜드(Ivan Sutherland)다.

이반 서덜랜드는 하버드 대학교에서 1965년부터 1968년까지 근무한다. 이 기간에 그의 제자인 밥 스프로울(Bob Sproull)과 함께 HMD 형태의 가상현실 기기와 증강현실 기기를 개발했다. 당시 이 기기는 너무 무거워 천장에 부착하지 않으면 사용하기 어려웠으며, 상당히 원시적인 형태의 장비였기 때문에 현실감이나 몰입도도 떨어졌다. 하지만 당시에는 획기적인 아이디어였다. 다음 동영상을 보면 작동하는 모습을 확인할 수 있다(참고 동영상: https://youtu.be/NtwZXGprxag).

<이반 서덜랜드가 개발한 HMD 장치. 출처: 튜링 상 홈페이지>

게임을 위해 태어난 상용 HMD

HMD가 주로 쓰였던 곳은 군사장비 분야, 특히 조종사를 위한 장비다. 이 경우 머리(Head)가 아닌 헬멧(Helmet Mounted Display)이라는 단어를 사용하는데, 사실 헬멧 자체가 머리에 쓰는 장비기 때문에 개념이 크게 다르지 않다. 조종사의 헬멧에 디스플레이를 부착하고, 각종 정보를 보여주는 형태다. 조만간 이러한 기술은 일반 보병에게도 보급될 전망이다.

<전투기 조종사가 사용하는 HMD, 출처: 위키백과>

일반 사용자가 HMD를 접하게 된 것은 게임 분야로, 닌텐도가 제작한 '버추얼 보이'가 대표적이다. 닌텐도가 1995년 발표한 이 기기는 눈을 갖다 대는 디스플레이 장치와 디스플레이 장치를 지지하는 받침대, 게임 조작을 위한 패드 등으로 구성돼 있다. 휴대용이라는 콘셉트로 제작된 기기였지만, 무게가 2kg이나 달해 책상 위에 놓고 사용하거나 누워서 사용하는 형태다. 특히 양안시차(왼쪽 눈과 오른쪽 눈이 사물을 바라보는 각도의 차이. 우리가 사물일 입체적으로 볼 수 있는 것은 이 양안시차 때문이다)를 이용해 입체 영상을 구현했다는 점이 인상 깊다. 하지만, 적색 LED만을 사용했기 때문에 다양한 색상 표현이 어려웠으며, 3D 초점이 잘 맞지 않아 두통을 유발한다는 지적도 나왔다. 이런 이유에서인지 발매 1년 만에 역사 속으로 사라졌다.

<닌텐도가 개발한 버추얼 보이, 출처: 위키백과>

오늘날 HMD는?

과거 등장했던 HMD가 단순히 눈앞에 모니터를 붙여놓았던 수준에 불과했다면, 오늘날 HMD는 다양한 센서 기술과 무선 기술을 통해 한 차원 높은 기기로 발전했다. 대표적인 기기가 오큘러스VR(현재는 페이스북의 자회사다)이 만든 오큘러스 리프트다. 오큘러스 리프트는 기존의 HMD와 달리 센서를 통해 사용자의 움직임을 인식하고 화면에 이를 반영한다. 예를 들어 사용자가 고개를 왼쪽으로 돌리면 화면에 표시되는 장면도 왼쪽으로 움직인다. 즉 사용자의 머리 움직임을 콘텐츠 조작에 반영할 수 있다. 이러한 기술은 특히 게임 콘텐츠의 몰입감과 현실성을 높여주는 데 일조한다.

<머리의 동작을 인식해 반영하는 HMD 오큘러스 리프트, 출처: 오큘러스VR 홈페이지>

소니가 공개한 모피어스는 오큘러스 리프트와 유사한 기기다. 즉 HMD가 출력장치임과 동시에 사용자 동작을 인식해 반영하는 입력장치다. 모피어스는 소니의 비디오 게임기 플레이스테이션4와 연결해 사용할 수 있다. 즉 기존 HMD와 비교해 더 많은 콘텐츠를 확보한 셈이다. 뿐만 아니라 플레이스테이션4의 다양한 입력장치를 이용해 사용자 몸의 움직임까지 인식할 수 있으며, 오큘러스 리프트가 놓친 소리의 움직임까지 구현할 수 있는 것이 특징이다.

<시점이 바뀔 때 소리의 이동까지 고려한 모피어스, 출처: 소니 홈페이지>

앞서 소개한 두 가지 HMD가 가상현실 중심의 기기였다면, 마이크로소프트가 발표한 '홀로렌즈'는 증강현실을 이용한 HMD다. 즉 실제 세상 위에 그래픽을 입히고, 사용자가 이 컴퓨터 그래픽과 상호작용한다는 콘셉트다. 예를 들어 홀로렌즈를 착용하고 벽을 바라보면 문서 파일이 나타나고, 이 문서를 손으로 스크롤하는 등의 작업도 가능하다. 게임에도 활용할 수 있다. MS의 콘셉트 영상을 보면 활용도는 무궁무진하다. 예를 들어 3D 디자이너는 허공에 3D 모델을 띄워놓고, 이를 손으로 돌려가며 구석구석을 살피고 작업을 할 수 있다. 게임 역시 말 그대로 '신세계'다. 콘셉트 영상에서는 한 남자가 홀로렌즈를 쓰고, 자신의 거실을 마인크래프트 공간으로 바꾸고, 게임 속 주인공이 된 것처럼 행동한다(참고 동영상: https://youtu.be/aThCr0PsyuA).

<마이크로소프트가 공개한 홀로렌즈의 콘셉트, 출처: 마이크로소프트>

HMD, 모바일 기기와 만나다

이제는 디스플레이조차 필요 없는 HMD도 등장하기 시작했다. 디스플레이를 탑재하는 대신, 사용자의 스마트폰을 디스플레이로 활용하는 것이다. 스마트폰은 고해상도 디스플레이, 무선 통신 장치, 각종 센서를 갖춘 장치다. 콘텐츠를 보관하기 위한 저장장치도 있으며, 콘텐츠를 구매할 수 있는 앱 장터도 존재한다. 즉 HMD에 필요한 부품과 기능을 대부분 갖췄다.

삼성전자는 지난해 오큘러스VR과 손잡고 자사의 스마트폰 갤럭시 노트4를 결합해 사용하는 기어VR을 선보였다. 핵심 부품과 디스플레이는 갤럭시 노트4로 대체하고, 머리에 쓰는 장치 등은 기어VR을 이용하는 방식이다. 기어VR은 기존에 등장했던 오큘러스 리프트와 비교하면 몇 가지 장점이 있다. 우선 해상도다. 오큘러스 리프트의 경우 풀HD 콘텐츠 화면을 절반으로 나눠, 오른쪽과 왼쪽 디스플레이에 960 x 1,080씩 보여주는 방식이다. 이와 달리 갤럭시 노트4의 기본 해상도는 QHD며, 이 화면을 절반으로 나눠 각 눈에 1,280 x 1,440씩 보여줄 수 있다.

<삼성전자가 내놓은 기어VR. 삼성전자는 향후 갤럭시S6 전용 제품도 내놓을 계획이다>

또 다른 장점은 선이 필요 없는 것이다. 기존 오큘러스 리프트의 경우 소스 기기(PC, 콘솔 등)와 연결해 영상 정보를 받을 수 있는 케이블이 필요하다. 이와 달리 기어VR은 갤럭시 노트4에 저장된 콘텐츠를 직접 실행하기 때문에 별도의 케이블이 필요 없는 것이 특징이다.

LG전자는 올해 초 '카드보드'를 활용해 LG G3 전용 HMD인 VR for G3을 선보였다. 카드보드는 구글이 공개한 저가형/보급형 가상현실 기기다. 20달러 정도의 재료비와 손재주가 있다면 설계도를 내려받아서 직접 제작할 수 있다. 일반적으로 종이상자를 사용하지만, VR for G3의 경우 LG전자가 플라스틱으로 제작해 G3 구매자에게 무료로 제공한 바 있다.

<구글 카드보드를 기반으로 제작한 VR for G3>

오큘러스 리프트처럼 각종 센서를 내장하지는 않았지만, 스마트폰에 있는 자이로 스코프나 가속도계 등으로 이를 대체한다. 이를 착용하면 구글 스트리트뷰를 터치나 마우스가 아닌, 고개를 돌려가며 직접 볼 수 있고, 유튜브 등의 동영상 스트리밍 서비스에 접속하면 가상공간에 떠 있는 여러 동영상을 바라볼 수 있다. 특히 구글이 관련 애플리케이션 개발 환경을 공개했기 때문에, 향후 이를 활용한 앱도 다수 등장할 것으로 보인다.

글 / IT동아 이상우(lswoo@itdonga.com)

※본 기사는 네이버캐스트(http://navercast.naver.com/)의 '용어로 보는 IT' 코너에도 함께 연재됩니다

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