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미디어몽크의 테크니컬 디렉터가 측정과 적용, 보정 과정을 통해 실제 세계를 가상 공간과 매핑시키는 방법에 대해 공유했다.
2017년 2월, 세계 자연 기금(WWF), 아트사이언스 뮤지엄(ArtScience Museum), 구글 주(Google Zoo), 미디어몽크(MediaMonks)는 싱가포르에 '인투 더 와일드(Into The Wild)'라는 대형 혼합현실(mixed reality) 환경을 개소했다. 싱가포르 사람들이 자연 파괴와 비삼림화의 영향을 체험하고, 멸종 위기종과 서식지에 대한 지식을 넓히는 데 도움을 주기 위한 목적으로 열린 공간이었다.
이 곳에서는 세계 최초의 탱고 지원 스마트폰인 레노보 팹(Lenovo Phab) 2 프로를 사용해 개인화된 디지털 어드벤처로 방문객을 안내 및 인도한다. 전시장 1층에서 AR로 시작해 100% VR 환경으로 넘어간다. 그리고 가상으로 식목을 할 수 있는 4층에 도달하면 AR로 되돌아가 여정이 끝나게 된다.
미디어몽크를 포함한 개발진은 싱가포르 아트사이언스 뮤지엄의 1,000여 제곱미터 공간을 가상의 인터랙티브 열대 우림으로 바꿨다. 세계 최대의 AR 환경이며, 구글 탱고를 사용해 개발한 두 번째의 AR 박물관 환경이다.
개발이 쉽지는 않았다. 기술적인 관점에서, 우리는 가상의 열대 우림을 실제 박물관 공간에 정확히 구현하는 과정에서 큰 도전에 직면했다. 벽을 나무로, 복도를 숲의 길로 구현해야 했다. 박물관의 전시 공간과 층 구조를 감안해 가상 환경을 실제 환경으로 옮겨야 했다.
구현 방법
실제 세상을 가상 객체로 증강하기 위해 가장 먼저 할 일은 '보고 있는 것'을 렌더링 하는 장치(스마트폰과 모니터, CAVE, 헤드 마운트 장치 등)가 실제 세상에서 자신의 위치를 정확히 인식하도록 만들어야 한다. 즉, 장치는 3D 공간에서의 방향과 위치를 알아야 한다.
카메라 입력값 피드를 통해 증강이 이뤄지는 탱고의 경우, 렌더링 장치의 위치와 방향(회전 값)은 실제 세상의 좌표가 되어야 한다. 탱고 장치의 위치와 방향을 빨리 정확히 보고해야 적절히 증강 현실을 구현할 수 있다.
구글 탱고가 이 일을 아주 ‘쿨’하게 처리해 준다. 개발자는 이를 통해 자신만의 가상 세계로 실제 세상을 증강할 수 있다. 토끼 귀를 머리에 증강하는 식의 스냅챗 방식의 AR과는 차별화된다. 실제 세상을 연결한 증강을 이용할 때는 랜드마크에 기반을 둔 공유형 AR경험을 창조하는 것도 가능해진다.
우리는 아트사이언스 뮤지엄을 가상의 열대 우림으로 바꿀 수 있었다. 사용자는 박물관을 탐험하는 것처럼 생생하게 열대 우림을 탐험할 수 있다. 가상 세계의 모든 길과 장애물이 실제 세상인 박물관의 길, 장애물과 일치하기 때문이다.
구글 탱고 좌표
가상 세계를 창조하는데 이용된 도구는 유니티3D(Unity3D)였다. 우리는 유니티 개발자들에게 얼라인먼트(정렬)는 걱정할 필요 없으며, 척도만 충실하다면 자유롭게 원하는 위치와 방향을 사용해 가상 세계를 디자인하라고 말했다.
GIS(Geographic Information Systems)에 친숙한 개발자들은 이른바 '데이텀(Datums, 원점)'으로 불리는 좌표계가 많다는 사실을 잘 알고 있다. 그 동안 많은 기관이 각자 자신의 좌표계를 개발했었다. 그러나 GPS가 도입된 후, 미국은 현재 상업용 장치에서 가장 많이 사용되는 WGS84를 개발했다.
이 좌표계의 장점은 '직교'(Cartesian), '미터법 사용', '지구의 중심을 원점으로 사용하는 것'이다. 이것이 중요한 이유는 (올바르게 매핑된 환경에서) 구글 탱고가 지구에서의 정확한 위치와 방향을 WGS84 좌표계로 제공할 수 있기 때문이다. 구글 탱고는 이 좌표를 ecef 좌표라고 부른다. (이 글에서도 ecef라고 부르도록 하겠다.)
올바른 접근법을 결정
다음 단계는 유니티 세상을 실제 세상과 겹치게 만들어, 증강 현실을 구현하는 것이었다. 두 가지 접근법으로 이 문제를 해결할 수 있다는 판단이 들었다.
1. 첫째, 유니티 세상을 박물관 ECEF 좌표 위로 이동 및 회전시켜 변환한다.
2. 둘째, ECEF 탱고 장치 좌표를 유니티 세계의 좌표로 이동 및 회전시켜 변환한다.
둘 모두 가상(유니티)에서 실제 좌표(ECEF)로의 변환을 계산해야 하기 때문에 80% 정도 동일한 접근법이다. 그러나 차이점도 있다. 첫 번째 접근법은 가상 세계를 실제 세상으로 옮기는 것이고, 두 번째 접근법은 실제 카메라를 가상 세계로 이동시키는 것이다.
우리는 가장 적합한 접근법을 결정하기 위해, 실제 사용 사례에 대입해 좌표를 검토해야 했다. 다음은 유니티 좌표를 적용했을 때의 보기이다.
Object A: [10.000, 63.250, -11.990]
Object B: [-92.231, 33.253, -62.123]
다음은 이에 대비되는 ECEF 좌표의 보기 2개이다.
Hilversum MediaMonks HQ 2nd floor near the elevator: [3899095,5399920414; 353426,87901774078; 5018270.6428830456]
Singapore ArtScienceMuseum in front of cashier shop: [-1527424,0031555446; 6190898,8392925877; 142221,77658961274]
ECEF 좌표의 숫자가 훨씬 더 방대하다. 이 경우, Float(Single-precision floating points)에 큰 문제가 있을 것으로 판단된다.
Float가 아주 자세하지 않은 경우, 106 주변의 수로 10-6 주변의 수를 계산하면 정확성을 크게 상실된다.
또 많은 3D 프로그래밍이 10-3에서 103에 기준을 두고 있다(예, 변환, 모델, 뷰, 프로젝션 매트릭스 등). 따라서 이를 극복할 방법이 없다.
이 부분을 더 자세히 이해하려면 링크된 비디오를 시청하기 바란다. 이 점을 정확히 설명하고 있다. 원점 [0; 0; 0]에서 전투기가 이륙을 했으며, 카메라가 그 뒤를 따르고 있다. 위치가 계속 커진다(카메라 위치 역시 마찬가지). 그러면서 부동 소수점(Floating Point) 계산이 덜 정확해진다.
카메라 좌표가 위의 ECEF 좌표 같은 오차가 발생한 경우를 상상해보자. 확대된 회전 값을 아주 큰 이동 값과 합칠 것이다. 이 경우, 오차가 훨씬 더 커질 것이다.
증강 작업이 정확하지 못 하다면 AR은 재미 있는 존재일 수 없다.
여기에 더해 Float를 지원하기 위해 유니티를 '하드 코딩'(Double-precision floating point 대신)한다는 사실, 또 AR에서 큰 오차를 허용할 수 없다다 사실을 감안해야 한다. 따라서 첫 번째 접근법을 적용할 수 없다는 점이 분명히 드러났다. 측정 오차를 피하기 위해 카메라를 원점에 가깝게 위치시켜야 하기 때문이다.
이에 ECEF 탱고 장치 좌표를 유니티 세계의 좌표로 변환하는 두 번째 접근법을 채택했다.
변환
3D 그래픽의 좌표계 변환을 위해 통상 이동(Translation 또는 Positional, 위치), 방향(Orientation, 회전), 축적(Scaling, 배율) 값을 찾아야 한다.
3D 공간에서는 이 3가지가 필요하다. 3축(x, y, z)에서 각각 이동, 회전, 배율을 설명할 수 있어야 한다. 즉 찾아야 하는 값은 9개다.
Surfshark
VPN (가상 사설 네트워크, Virtual Private Network)은 인터넷 사용자에게 개인 정보 보호와 보안을 제공하는 중요한 도구로 널리 인정받고 있다. VPN은 공공 와이파이 환경에서도 데이터를 안전하게 전송할 수 있고, 개인 정보를 보호하는 데 도움을 준다. VPN 서비스의 수요가 증가하는 것도 같은 이유에서다. 동시에 유료와 무료 중 어떤 VPN을 선택해야 할지 많은 관심을 가지고 살펴보는 사용자가 많다. 가장 먼저 사용자의 관심을 끄는 것은 별도의 예산 부담이 없는 무료 VPN이지만, 그만큼의 한계도 있다. 무료 VPN, 정말 괜찮을까? 무료 VPN 서비스는 편리하고 경제적 부담도 없지만 고려할 점이 아예 없는 것은 아니다. 보안 우려 대부분의 무료 VPN 서비스는 유료 서비스에 비해 보안 수준이 낮을 수 있다. 일부 무료 VPN은 사용자 데이터를 수집해 광고주나 서드파티 업체에 판매하는 경우도 있다. 이러한 상황에서 개인 정보가 유출될 우려가 있다. 속도와 대역폭 제한 무료 VPN 서비스는 종종 속도와 대역폭에 제한을 생긴다. 따라서 사용자는 느린 인터넷 속도를 경험할 수 있으며, 높은 대역폭이 필요한 작업을 수행하는 데 제약을 받을 수 있다. 서비스 제한 무료 VPN 서비스는 종종 서버 위치가 적거나 특정 서비스 또는 웹사이트에 액세스하지 못하는 경우가 생긴다. 또한 사용자 수가 늘어나 서버 부하가 증가하면 서비스의 안정성이 저하될 수 있다. 광고 및 추적 일부 무료 VPN은 광고를 삽입하거나 사용자의 온라인 활동을 추적하여 광고주에게 판매할 수 있다. 이 경우 사용자가 광고를 보아야 하거나 개인 정보를 노출해야 할 수도 있다. 제한된 기능 무료 VPN은 유료 버전에 비해 기능이 제한될 수 있다. 예를 들어, 특정 프로토콜이나 고급 보안 기능을 지원하지 않는 경우가 그렇다. 유료 VPN의 필요성 최근 유행하는 로맨스 스캠은 인터넷 사기의 일종으로, 온라인 데이트나 소셜 미디어를 통해 가짜 프로필을 만들어 상대를 속이는 행위다. 이러한 상황에서 VPN은 사용자가 안전한 연결을 유지하고 사기 행위를 방지하는 데 도움이 된다. VPN을 통해 사용자는 상대방의 신원을 확인하고 의심스러운 활동을 감지할 수 있다. 그 외에도 유료 VPN만의 강점을 적극 이용해야 하는 이유는 다음 3가지로 요약할 수 있다. 보안 강화 해외 여행객이 증가함에 따라 공공 와이파이를 사용하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 공공 와이파이는 보안이 취약해 개인 정보를 노출할 위험이 있다. 따라서 VPN을 사용하여 데이터를 암호화하고 개인 정보를 보호하는 것이 중요하다. 서프샤크 VPN은 사용자의 개인 정보를 안전하게 유지하고 해킹을 방지하는 데 유용하다. 개인 정보 보호 인터넷 사용자의 검색 기록과 콘텐츠 소비 패턴은 플랫폼에 의해 추적될 수 있다. VPN을 사용하면 사용자의 IP 주소와 로그를 숨길 수 있으며, 개인 정보를 보호할 수 있다. 또한 VPN은 사용자의 위치를 숨기고 인터넷 활동을 익명으로 유지하는 데 도움이 된다. 지역 제한 해제 해외 여행 중에도 한국에서 송금이 필요한 경우가 생길 수 있다. 그러나 IP가 해외 주소이므로 은행 앱에 접근하는 것이 제한될 수 있다. VPN을 사용하면 지역 제한을 해제해 해외에서도 한국 인터넷 서비스를 이용할 수 있다. 따라서 해외에서도 안전하고 편리하게 인터넷을 이용할 수 있다. 빠르고 안전한 유료 VPN, 서프샤크 VPN 뛰어난 보안 서프샤크 VPN은 강력한 암호화 기술을 사용하여 사용자의 인터넷 연결을 안전하게 보호한다. 이는 사용자의 개인 정보와 데이터를 보호하고 외부 공격으로부터 사용자를 보호하는 데 도움이 된다. 다양한 서버 위치 서프샤크 VPN은 전 세계 곳곳에 여러 서버가 위치하고 있어, 사용자가 지역 제한된 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 해외에서도 로컬 콘텐츠에 손쉽게 접근할 수 있음은 물론이다. 속도와 대역폭 서프샤크 VPN은 빠른 속도와 무제한 대역폭을 제공하여 사용자가 원활한 인터넷 경험을 누릴 수 있도록 지원한다. 온라인 게임, 스트리밍, 다운로드 등 대역폭이 필요한 활동에 이상적이다. 다양한 플랫폼 지원 서프샤크 VPN은 다양한 플랫폼 및 디바이스에서 사용할 수 있다. 윈도우, 맥OS, iOS, 안드로이드 등 다양한 운영체제 및 디바이스에서 호환되어 사용자가 어디서나 안전한 인터넷을 즐길 수 있다. 디바이스 무제한 연결 서프샤크 VPN은 무제한 연결을 제공하여 사용자가 필요할 때 언제든지 디바이스의 갯수에 상관없이 VPN을 사용할 수 있다.