증강 현실(AR)과 가상 현실(VR)은 1990년대에 소개된 이후로 많은 발전을 이루었습니다. 오늘날, AR과 VR은 가족 엔터테인먼트의 원천으로, 가상 투어를 수행하거나 공무원, 의사, 조종사 등을 위한 교육 프로그램으로 활용되며 게임 산업과 기타 환경에서 다시 부상하고 있습니다. 현재 AR/VR의 수익은 2024년에 728억 달러(2020년 120억 달러에서 증가)에 이를 것으로 예상됩니다. 이 수익의 약 80%는 게임에서 직접 발생합니다.
그러나 소비자들이 AR/VR 기술에 대해 항상 그렇게 흥분한 것은 아닙니다. AR/VR에 대한 초기의 열정은 빠르게 사라졌었습니다. 좋은 사용자 경험을 지원하는 기술이 아직 존재하지 않았기 때문에 많은 사람들은 그것을 나쁜 타이밍과 불운의 조합으로 보았습니다. AR/VR을 지원하는 주요 기술인 아이 트래킹(Eye tracking) 기술을 소개합니다.
아이 트래킹은 사람의 눈이 어디를 응시하는지와 동공 크기를 추적할 수 있는 눈 활동을 측정하는 것입니다. 눈 깜빡임, 물체 추적, 자극에 대한 반응과 같은 눈 활동은 모두 AR/VR 사용자 경험에 가치가 있는 것으로 간주됩니다.
인간의 시선이 어떻게 모든 것을 변화시키고 있는가
구글, 페이스북, 애플, 마이크로소프트와 같은 플랫폼들이 AR/VR과 아이 트래킹을 추구하는 이유는 이해하기 어렵지 않습니다. 아이 트래킹(EYE은 개발자가 사용자의 관심사를 분석하고 다음 움직임을 예측할 수 있도록 도와 플랫폼이 응답 시간을 단축할 수 있도록 합니다. 그것은 또한 AR/VR에 의해 생성된 디지털 환경에서의 사용자 경험을 향상시키고 있습니다. 오늘날, 오큘러스 리프트, 홀로렌즈 2, 매직 리프, HTC 바이브를 포함한 많은 AR/VR 장치는 이미 시스템 광학을 더욱 향상시키기 위해 아이 트래킹 시스템을 포함하고 있습니다.
시선 추적 데이터는 다양한 방식으로 AR/VR 시스템 개발을 주도하고 있습니다. 사람의 눈은 날카로운 중심 시력을 담당하는 눈의 영역인 5개 주변에서만 높은 해상도를 가지고 있고 넓은 각도에서 볼 때 낮은 해상도를 가지고 있기 때문에, 이러한 정보는 작은 영역에서 세부 정보를 생성하기 위한 계산 자원을 절약하고 다른 콘텐츠가 표시할 수 있는 해상도를 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다.
결과적으로, 계산될 자원의 요구사항이 적으면 전력 소비와 발열이 감소하며, 이는 전반적인 사용자 편의성 측면에서 상당히 중요합니다. 열 방출은 AR/VR 애플리케이션에서 부피와 무게의 원인 중 하나이기 때문입니다. 이와 관련하여, 아이 트래킹은 보다 편안한 AR/VR 헤드 기어 디자인과 전반적인 사용자 경험으로 이어지는 보다 자연스러운 경험을 포착할 수 있습니다.
입체 이미지를 더 선명한 초점으로 가져오기
AR/VR 시스템의 일반적인 문제는 VAC(vergence-accommodation conflict)입니다. 가상 물체의 거리와 필요한 초점 거리 사이의 시각적 단서가 뇌에서 잘못 정렬될 때 발생합니다. 이 시나리오에서 입체 이미지를 보면 초점 문제, 눈의 피로 및 시각적 피로가 발생할 수 있습니다.
초점 거리를 사용하여 가상 이미지를 조정하면 VAC가 완화되고 AR/VR 사용자가 더 나은 경험을 할 수 있습니다. 이렇게 하려면 올바른 초점을 얻기 위해 사용자가 정확히 어디를 보고 있는지 광학 시스템에 알리기 위해 시선 추적이 필요합니다. 이 정보를 사용하여 눈과 올바른 초점면 사이의 수렴 지점을 정확하게 캡처하도록 시스템을 조정하면 이러한 영향을 상쇄할 수 있습니다.
흥미롭게도 인간의 눈은 AR/VR 장치를 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 Microsoft HoloLens 2에서 사용자의 시선 입력은 자신의 홀로그램 경험에 영향을 미치고 형성할 수 있는 상황별 입력 신호를 빠르고 쉽게 전달할 수 있습니다.
효율적인 단일 워크플로우에서 확인해야 할 사항
AR/VR 헤드셋이 작아질수록 시선 추적 시스템을 위한 공간이 줄어듭니다. 특정 AR/VR 디자인 유형의 경우, 아이 트래킹 카메라와 사람의 눈 사이의 거리를 좁히고, 동일한 화질로 필요한 시야를 확대합니다.
Ansys는 어떻게 하나의 효율적인 워크플로우에서 AR/VR을 고려하는 분야를 연결하여 이러한 광학적 과제를 해결할까요? 전체 AR/VR 광학 모듈에 포괄적인 소프트웨어 솔루션을 제공함으로써 다음과 같은 이점을 제공합니다
Ansys Speos 광학 설계 및 검증 소프트웨어를 사용하여 시스템의 시야 및 대비 비율을 시뮬레이션하여 라이트 엔진의 유형과 적합한 시야를 결정할 수 있습니다.
포토닉스용 Ansys Lumerical FDTD 및 Ansys Lumerical STACK 광학 박막 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 AR/VR 시스템 디스플레이 동작 및 센서 성능을 시뮬레이션할 수 있습니다.
AR 도파관 설계의 경우 Ansys Lumerical 시뮬레이션 및 설계 소프트웨어를 사용하여 Ansys Optical Studio 광학 워크플로우 및 설계 소프트웨어와 함께 그레이팅 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 전체 시스템을 통해 이미지를 시뮬레이션할 수 있습니다.
VR 팬케이크 디자인의 경우, 루머릭을 사용하여 곡선 편광판과 4분의 1파 플레이트를 시뮬레이션할 수 있습니다.
Optical Studio는 고스트 영상을 감지하는 데도 사용할 수 있습니다.
시스템 성능이 사양에 도달하면 Speos 광학 설계 및 검증 소프트웨어의 역 레이 트레이싱 기능은 미광과 AR/VR 시스템을 통해 인간의 눈이 다른 위치에서 인식하는 이미지를 시뮬레이션할 수 있습니다.
"눈 추적 시스템은 보통 광원, 렌즈, 그리고 센서의 세 부분으로 구성되어 있습니다. 설계 워크플로우에 Ansys Zemax Optical Design Software를 도입하면 사용자에게 최적화 및 시스템 내구성 측면에서 분명한 이점을 제공할 수 있습니다."라고 Ansys Optical 그룹의 수석 애플리케이션 엔지니어인 Michael Cheng은 말합니다. "이 소프트웨어는 눈 추적 시스템을 위한 현실적인 시뮬레이션을 제공하여 제조 단계에서 광학 시스템 성능을 정확하게 예측하여 비용이 많이 드는 생산 오류를 방지할 수 있습니다."
AR/VR용 Ansys 소프트웨어 솔루션에 대한 자세한 내용은 Ansys 홈페이지 광학 및 포토닉스 페이지를 참조하십시오.
The Future of AR/VR is in Your Eyes
ANSYS BLOG / APRIL 1, 2024
Author: Kerry Herbert / Product Marketing Manager, Ansys
https://www.ansys.com/blog/future-of-ar-vr-is-in-your-eyes
AR/VR의 미래는 당신의 눈에 있습니다
증강 현실(AR)과 가상 현실(VR)은 1990년대에 소개된 이후로 많은 발전을 이루었습니다. 오늘날, AR과 VR은 가족 엔터테인먼트의 원천으로, 가상 투어를 수행하거나 공무원, 의사, 조종사 등을 위한 교육 프로그램으로 활용되며 게임 산업과 기타 환경에서 다시 부상하고 있습니다. 현재 AR/VR의 수익은 2024년에 728억 달러(2020년 120억 달러에서 증가)에 이를 것으로 예상됩니다. 이 수익의 약 80%는 게임에서 직접 발생합니다.
그러나 소비자들이 AR/VR 기술에 대해 항상 그렇게 흥분한 것은 아닙니다. AR/VR에 대한 초기의 열정은 빠르게 사라졌었습니다. 좋은 사용자 경험을 지원하는 기술이 아직 존재하지 않았기 때문에 많은 사람들은 그것을 나쁜 타이밍과 불운의 조합으로 보았습니다. AR/VR을 지원하는 주요 기술인 아이 트래킹(Eye tracking) 기술을 소개합니다.
아이 트래킹은 사람의 눈이 어디를 응시하는지와 동공 크기를 추적할 수 있는 눈 활동을 측정하는 것입니다. 눈 깜빡임, 물체 추적, 자극에 대한 반응과 같은 눈 활동은 모두 AR/VR 사용자 경험에 가치가 있는 것으로 간주됩니다.
인간의 시선이 어떻게 모든 것을 변화시키고 있는가
구글, 페이스북, 애플, 마이크로소프트와 같은 플랫폼들이 AR/VR과 아이 트래킹을 추구하는 이유는 이해하기 어렵지 않습니다. 아이 트래킹(EYE은 개발자가 사용자의 관심사를 분석하고 다음 움직임을 예측할 수 있도록 도와 플랫폼이 응답 시간을 단축할 수 있도록 합니다. 그것은 또한 AR/VR에 의해 생성된 디지털 환경에서의 사용자 경험을 향상시키고 있습니다. 오늘날, 오큘러스 리프트, 홀로렌즈 2, 매직 리프, HTC 바이브를 포함한 많은 AR/VR 장치는 이미 시스템 광학을 더욱 향상시키기 위해 아이 트래킹 시스템을 포함하고 있습니다.
시선 추적 데이터는 다양한 방식으로 AR/VR 시스템 개발을 주도하고 있습니다. 사람의 눈은 날카로운 중심 시력을 담당하는 눈의 영역인 5개 주변에서만 높은 해상도를 가지고 있고 넓은 각도에서 볼 때 낮은 해상도를 가지고 있기 때문에, 이러한 정보는 작은 영역에서 세부 정보를 생성하기 위한 계산 자원을 절약하고 다른 콘텐츠가 표시할 수 있는 해상도를 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다.
결과적으로, 계산될 자원의 요구사항이 적으면 전력 소비와 발열이 감소하며, 이는 전반적인 사용자 편의성 측면에서 상당히 중요합니다. 열 방출은 AR/VR 애플리케이션에서 부피와 무게의 원인 중 하나이기 때문입니다. 이와 관련하여, 아이 트래킹은 보다 편안한 AR/VR 헤드 기어 디자인과 전반적인 사용자 경험으로 이어지는 보다 자연스러운 경험을 포착할 수 있습니다.
입체 이미지를 더 선명한 초점으로 가져오기
AR/VR 시스템의 일반적인 문제는 VAC(vergence-accommodation conflict)입니다. 가상 물체의 거리와 필요한 초점 거리 사이의 시각적 단서가 뇌에서 잘못 정렬될 때 발생합니다. 이 시나리오에서 입체 이미지를 보면 초점 문제, 눈의 피로 및 시각적 피로가 발생할 수 있습니다.
초점 거리를 사용하여 가상 이미지를 조정하면 VAC가 완화되고 AR/VR 사용자가 더 나은 경험을 할 수 있습니다. 이렇게 하려면 올바른 초점을 얻기 위해 사용자가 정확히 어디를 보고 있는지 광학 시스템에 알리기 위해 시선 추적이 필요합니다. 이 정보를 사용하여 눈과 올바른 초점면 사이의 수렴 지점을 정확하게 캡처하도록 시스템을 조정하면 이러한 영향을 상쇄할 수 있습니다.
흥미롭게도 인간의 눈은 AR/VR 장치를 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 Microsoft HoloLens 2에서 사용자의 시선 입력은 자신의 홀로그램 경험에 영향을 미치고 형성할 수 있는 상황별 입력 신호를 빠르고 쉽게 전달할 수 있습니다.
효율적인 단일 워크플로우에서 확인해야 할 사항
AR/VR 헤드셋이 작아질수록 시선 추적 시스템을 위한 공간이 줄어듭니다. 특정 AR/VR 디자인 유형의 경우, 아이 트래킹 카메라와 사람의 눈 사이의 거리를 좁히고, 동일한 화질로 필요한 시야를 확대합니다.
Ansys는 어떻게 하나의 효율적인 워크플로우에서 AR/VR을 고려하는 분야를 연결하여 이러한 광학적 과제를 해결할까요? 전체 AR/VR 광학 모듈에 포괄적인 소프트웨어 솔루션을 제공함으로써 다음과 같은 이점을 제공합니다
"눈 추적 시스템은 보통 광원, 렌즈, 그리고 센서의 세 부분으로 구성되어 있습니다. 설계 워크플로우에 Ansys Zemax Optical Design Software를 도입하면 사용자에게 최적화 및 시스템 내구성 측면에서 분명한 이점을 제공할 수 있습니다."라고 Ansys Optical 그룹의 수석 애플리케이션 엔지니어인 Michael Cheng은 말합니다. "이 소프트웨어는 눈 추적 시스템을 위한 현실적인 시뮬레이션을 제공하여 제조 단계에서 광학 시스템 성능을 정확하게 예측하여 비용이 많이 드는 생산 오류를 방지할 수 있습니다."
AR/VR용 Ansys 소프트웨어 솔루션에 대한 자세한 내용은 Ansys 홈페이지 광학 및 포토닉스 페이지를 참조하십시오.
Ansys Optics Products Sales
담당자 (Direct) : 02-6096-5705
대표전화 : 02-2065-0726
E-mail: optical@radiantsolution.co.kr