* 이전 포스팅을 하고나니 차세대 Display 포스팅 중에 Volumetric Display부분이 없는 거 같아 보충하는 차원에서 올립니다.

Volumetric Diaplay는 3D Display의 일종으로 눈의 착시 현상을 이용한 Stereoscopic Display와는 달리 실제 공간에 빛을 쏘아 입체적인 빛의 흐름을 만드는 장치이다. 따라서 별도의 안경을 써야할 필요가 없으며, 시청자들이 움직임과 관계없이 모든 시점에서 관찰이 가능하다. 예를 들자면, 짧은 치마의 여성 컨텐츠를 보면 본능적(?)으로 몸을 숙여 아래서 위를 보려고 할때, 기존 디스플레이는 아무것도 더(?) 볼 수 없지만 Volumetric Display는 물체의 모든 정보를 가지고 있기 때문에 볼 수 있다는 차이라고 보면 되겠다. 이 방식은 앞서 포스팅에서 말한 것과 같이 대중화가 힘든데, 일단 기술들이 초보적인 수준에 머물러있고 입체로 보이는 공간이 폐쇄적이거나 기계의 덩치가 너무 크기 때문이다. 하지만, 연구용이나 기업 홍보용으로 쓰기엔 서서히 물이 오르기 시작하고 있다. 현재까지 알려진 상용화 가능 제품을 위주로 리뷰를 해 보았다.

1. Perspecta Spatial 3D


영국의 Actuality System이 개발한 Perspecta Spatial 3D.
마법수정 같은 구체에 회전하는 디스플레이를 입혀서 Volumetric 3D Diaplay를 구현하였다. 원리는 원판형 768x768 디스플레이를 회전하여 198 slice/360°라는 단위로 쪼게어 다른 시점별로 랜더링하는 방식이다. 초당 1회 회전한다면 198 프레임을 뿌려줘야 한다. 디스플레이는 빠르게 회전하기 때문에 폐쇄구조를 가지고 있으며 크기에 제약이 있어보이지만, 퀄리티에 있어선 최고수준이다. 회사도 의약분야를 주타겟으로 삼고 있다.

2. Interactive 360° Light Field Display


상용제품은 아니고 USC의 ICT(Institute for Creative Technologies)가 Sony의 스폰서를 받아 제작한 것으로 기본 원리는 Perspecta Spatial 3D와 다르지 않다. 원판 디스플레이 대신 45°거울을 사용하며 특이한 점은 화상통화등의 응용연구를 하고 있다. 실시간으로 만들기 위해선 모든 회전각에 대한 촬영을 하거나 아니면 3D 스캐닝을 통하여 Mesh정보를 받고 Face Detection과 Tracking을 통하여 얼굴의 움직임을 3D상에서 변화시켜주면서 랜더링하는 방법을 쓰는 것 같다. (화면을 보면 가끔 입이 돌아가거나 Vextex가 튀는 장면이 목격된다.)

3. HoloVizio


헝가리 벤쳐회사인 Holografika는 VOXEL방식을 통하여 Volumetric 효과를 구현하는 HoloVizio 128WLD와 720RC를 판매중이다. 이 방식은 액정을 3D로 만드는 방식이라고 보면 된다. 3차원 Array로 LED를 쌓아올려 Z축이 다른 픽셀은 시청자의 시점이동시 다르게 움직임으로 심도를 느끼게 한다. 이 방식은 스크린에 투영되어 보이기 때문에 시청각에 한계가 있다. 4개의 DVI-D를 통해 각각 다른 Layer의 디스플레이판넬에 정보를 전달한다. OLED 3D Array 제조공정 기술이 개발된다면 현실적으로 대중화가 가능한 기술로 평가된다.

4. VisualCube


HoloVizio와 흡사한 3D Array의 이 제품은 상대적으로 저렴한 가격($789USD)로 Volumetric 3D를 구현한 제품이다. 6x6x6의 다소 부족한 픽셀을 가지고 있지만, 이를 Array로 묶어서 쇼윈도우나 무대장치에 활용해볼만한 가치가 있어 보인다.

5. Cheoptics 360


덴마크의 벤쳐회사인 Vizoo에서 개발한 이 디스플레이는 어떤 원리인지 감을 잡기 힘들다. 다만, 4면으로 45° 각도의 투명유리가 역 피라미드 형태로 놓여있는 것으로 보아 4면에 각각 영상을 쏘아 각도에 따라 보여지는 것을 예측된다. (따라서 엄밀히 말하자면 Volumetric Display는 아니다.) 하지만, 다소 저렴할 듯한 기계와 소스제작의 간편함(이 경우 4개의 카메라만 있으면 큰 무리없이 제작이 가능)이 기업에서 사용하기에 적절해 보인다.

Volumetric Display가 상용화되는데는 큰 걸림돌이 있는데, 그것은 바로 컨텐츠 제작의 어려움이다. 일반적인 영상 컨텐츠의 경우, 적합한 스테이지를 제작하고 시간에 따라 다양한 카메라워크에 따라 소스를 만들고 편집하면 끝이다. 하지만, Volumetric 컨텐츠의 경우 언제나 모든 시점의 정보를 가지고 있어야 하기 때문에 무대설치시 모든 시점에 빈틈없이 무대를 설치해야하고, 촬영장비를 잘 숨겨야만 하게 된다. 또한, 3D 스켄을 통하여 무대와 배우 모두 3D 상태를 유지해야하기 때문에 기존의 방송장비는 모두 무용지물이 된다. 또한, 스타들의 정확한 3D정보가 컨텐츠에 저장되기 때문에 다양한 저작권위법 사례가 나올 수 있다. 흔히 말하는 포샵질을 통한 연예인합성 문제는 Volumetric 컨텐츠에선 새발의 피가 된다. 남자 배우 대신 내가 대신 주인공이 되어 영화에 출연할 수 있으며, 스타들의 모션데이터를 조작하여 수많은 복합적인 조작이 가능하다. (새로 영화를 만들 수도 있다.)

하지만, Volumetric Display는 근 미래가 Stereoscopic Display로 상용화가 이루어진다해도 언젠가는 최후의 디스플레이로서 발전되어 사용될 것이 분명하다.

* 관련 이전 포스팅
- 차세대Display : nVidia Geforce 3D Vision
- 차세대Display : LUMUSVISION
- 차세대Display : HDR Display

CES 2009에서 n당이 발표한 Geforce 3D Vision은 입체영상을 볼 수 있는 고글과 자사의 VGA카드의 병합제품으로 다양한 $199의 저렴(?)한 가격으로 3D게임을 입체로 볼 수 있게 해준다. 신기술이라고 하는데 많이 갸우뚱해지는 부분이 많다. 비슷한 제품을 바로 10년전에 본적이 있기 때문이다. 가산전자라는 그때 잘 나가던 VGA 디스플레이 업체에서 만들었던 WinXPerfect이라는 제품이었는데, VGA카드에 부착된 안경으로 CRT를 보면 입체로 보이는 완벽하게 유사한 제품이었다. 그렇다면, 왜 n당은 구시대의 유물 같은 이 기술을 들고나와 신기술이라고 주장하는 것일까? 여기서, 간단하게 Stereoscopic 3D 디스플레이의 유형과 장단점을 짚고 넘어가자. Stereoscopic 3D란?

인간이 입체를 보는 원리를 이용하는 방식으로, 양 눈에 다른 화면을 보여줌으로서 입체를 느끼게 한다. 하지만, 자연의 섭리상 양쪽 눈에 다른 화면을 보여주려면 폐쇄구조나 특수한 트릭을 써야만 한다.

1. HMD(Head Mount Display)

폐쇄된 구조로 양눈에 다른 화면을 보여주는 방식으로, 시중에는 다양한 HMD장비들이 있지만 3D를 지원하는 장비는 몇 되지 않는다. 대부분의 제품이 하나의 소스를 양쪽 눈에 제공하는 2D제품이 대부분이며 저해상도에 조악한 스펙을 가지고 있다. 제대로된 3D 고글이라면 최소한 800x600이상의 해상도의 LCD를 양눈에 장착한 제품이 되어야하며, 이러한 제품들로 3D 게임을 하기 위해서는 별도의 프로그램을 사용하거나, n당의 3D stereo같은 드라이버를 제공받아야 한다. 장점으로는 최상의 Stereographic환경으로 리얼한 3D효과를 느낄 수 있다는 점과 폐쇄된 구조로 인한 높은 몰입도를 들수 있다. 단점은 역시 폐쇠된 구조로 인한 답답함과 여러사람이 같이 볼 수 없다는 점이 제품 대중화의 방해요소이다. 다만 OLED와 같이 백라이트 없는 구조의 디스플레이와 연계한다면, 안경처럼 개방/폐쇄를 병행할 수 있는 차세대 제품이 나올 수 있는 가능성이 있다.
2. Parallax Illumination
LCD 뒷면에 백라이트를 정면을 향하지 않고 세로로 향하게 만드는 기술로서, 좌우관측지점에서 보이는 내용이 서로 다르게 나오게 할 수 있는 기술이다. 모 자동차의 중앙 디스플레이에서 좌우 탑승자가 다른 화면을 보는 기능으로 응용되기도 하는데, 이 기술의 장점은 안경 없이 대형화면에서 3D효과를 느낄 수 있다는 것이다. 단점은 관측지점을 임의로 LRLRLR 이런식으로 나눠놓기 때문에 입체로 보이는 지점이 정해져있다. (L지역이 내 왼쪽눈에, R지역이 내 오른쪽눈에 있을때에만 입체로 보임) 그나마, 불편한 안경없이 볼 수 있기 때문에 삼성, 샤프, 도시바등 가전업체들에서 상용화가 진행중이다. (원 특허는 DTI3D라는 회사가 가지고 있는듯) 3. 시분할

안경이 필요한 방식으로, 이 경우는 안경에 화소없이 빛을 차단하는 필터만 필요하다. 또한, 기존 디스플레이가 필요하며, 디스플레이에서 프래임 별로 다른 그림을 보내주면 안경에서 양쪽 눈을 번갈아 차단, 개방하면서 3D효과를 내는 기술이다. 장점으로는 가격이 저렴하며, 안경이 개방형이라 다른 일과의 병행이 가능하고, 따라서 여러사람이 하나의 디스플레이를 각자의 안경으로 보며 3D효과를 낼 수 있다. 단점은, 차단되는 만큼 빛과 프레임을 보지 못하기 때문에 디스플레이의 1/2의 밝기와 1/2의 프레임만을 볼 수밖에 없다.

4. 색분할

누구나 알만한 빨강, 파랑의 셀로판지를 이용하여 하나의 화면에 2장의 그림정보를 기록하는 방식이다. 이미 상용화되어있고, 간단한 셀로판지 안경만으로 3D를 볼 수 있지만, 그만큼 색정보가 손실되는 단점이 있다.
5. 편광분할

색분할과 유사한데, 편광필터안경를 사용하여 2개의 프로젝션에 가로/세로의 편광필터를 부착하여 3D효과를 내는 방식으로, 색손실은 적지만 역시나 편광으로 인하여 빛손실이 존재한다. 또한, 프로젝션에서만 작동 가능하며, 2개의 프로젝션이 있어야 한다. 가정용으로는 꽝인 형태.

본론으로 돌아가서, 지금 소개된 Geforce 3D Vision은 3번 시분할 방식으로 구성되어 있다. 재밋는 사실은 왜 이 제품이 HD의 새로운 3D기술로 소개되고 있냐는 점인데, 10년전 이 기술이 한참 상용화물결을 타고 있을때는 바야흐로 CRT의 전성기였다.

삼성 17GLi(17인치 CRT모니터) 같은 제품이 nerd들의 기호품으로 각광받던 시대였다. 그 당시 CRT는 발전에 발전을 거듭해서 당시 최고해상도인 1024x768에서 80hz, 100hz의 Frame Rate를 가지고 있었다. 따라서, 시분할을 하게되면 40~50frame이 나올 수 있었다. WinX Perfect을 가지고 있던 친구집에서 DOS용 디센트1을 패치해서 3D로 플레이했었는데, 화면은 놀라웠지만 고장난 형광등 아래서 게임한 것처럼 머리가 아팠던 기억이 난다. 이후 LCD의 시대로 오면서 늦은 반응속도와 잘해야 60hz정도의 Frame Rate로 시분할 기술은 설 곳을 잃고 동면기를 겪게 된다.

하지만, HDTV의 대중화, 3D기술의 발전으로 스테레오 랜더링에 필요한 충분한 하드웨어의 등장과 풀HD LCD제품 이후 120hz제품의 대중화에 힘입어 시분할은 60프레임으로 보여주는 3D HD화면이라는 새로운 기술로 승화하게 된 것이다. 개인적 견해차가 있겠지만, 120hz LCD는 일반 사용자들이 공감할 만한 차이점을 만들지 못하고 있다. 따라서, 이같은 시분할 3D 기술은 컨슈머가 갸우뚱하는 120hz제품에 새로운 활용방법을 부여하는 기술로서 환영할 만하다. 또한, 기존에는 유선으로 구성되었던 안경이 무선으로 돌아왔다. CES 데모영상에 의하면 1시간 충전에 40~50시간 사용이라니 그정도면 제품으로서 나쁘지 않은 느낌이다.
다만, 과거 nVidia의 3D Stereo 드라이버 지원 태도(모든 그래픽카드가 지원하는 것이 아니고, 표준 드라이버가 불안정했다. 다만, 이번엔 CUDA지원 하드웨어에 한해 지원하게 됨.)와 전용 120hz 모니터의 필요, 그리고 컨텐츠의 부재가 대중화의 걸림돌이 되겠지만 매력적인 제품임은 분명하다.

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90년대말 미래의 키워드로 자리잡았던 VR은 싸구려 VR 헤드셋의 크고 조악한 룩앤필로 말미암아 지금은-제대로 실현된 적도 없지만-계륵처럼 여겨지고 있다. ICUITI의 iWear처럼 그나마 작고 세련된 제품이 나오긴 했지만, 대부분의 사람은 길거리에서 앞이 안보이는 헤드셋을 쓰고 다닐 용기를 가지고 있지 않다.

이스라엘의 벤쳐회사인 Lumusvision에서는 일본의 모 만화에서나 나오던 스카우터 형식의 디스플레이 제품을 준비하고 있다.

LUMUS PD-20는 일반 안경에 LCD Microdisplay를 부착한 형태로 이동중에 화면을 볼 수 있으며, 화면을 끈 상태에선 일반 안경으로 사용이 가능하다.
원리는 전투기의 HMD와 유사한데, 다만 렌즈에 이미지를 안구에 굴절하도록 보정하는 광학장치가 장착되어 있다. 이것은 Light-guide Optical Element(LOE)라고 부르는 이들의 핵심 기술인것으로 보인다. PD-20의 경우 해상도가 QVGA수준이라 아쉽지만, PD-10의 경우는 SVGA(800x600)까지 지원한다.
양쪽에 장착하면 3D Stereo display도 가능하리라 생각된다. 이 업체와 메이저 가전사, 그리고 명품 안경 브랜드를 조인하면 고기술, 고가격의 명품 디스플레이 개발이 가능하리라 생각된다.

The Future is Bright!

게임업계에서 보통 HDR이라고 하면 HDR 쉐이더를 떠올리게 된다. HDR은 High Dynamic Range의 약자로서 우리의 눈이 볼 수 있는 빛의 한계가 유한함에 따라 발생하는 여러가지 효과와 기술을 포괄적으로 의미한다. 의학에는 문외한이지만 인간의 시각세포가 볼 수 있는 한계를 14단계로 나눴을때 우리는 5단계 이상을 볼 수 없다고 한다. 때문에 망막의 조리개와 시각세포들이 현재 밝기에 따라 명도/조도를 조절하는 것이다. 게임의 HDR은 이 중에서 갑자기 밝은 것을 보았을때 빛이 번지는 효과를 일반적으로 지칭한다. (Scene의 전체 밝기에 따라 눈과 같은 속도로 변화하는 HDR 데모가 있기는 하다.)

최근 게임들은 HDR을 적용하는 것이 대세이다. 이를 적용하면 어떤 그래픽이건 뽀샵얀 효과를 먹고 들어간다. (너무 중구난방으로 많이들 써대서 이젠 질린다.) 중요한건 HDR이란 원래는 이펙트가 아니라 시신경이 실제로 느끼는 부분이기 때문에 HDR이 적용된 게임의 밝은 부분을 봐도 눈이 부시진 않는단 점이다.

눈이 부시려면 어떻게 되야할까? 외부 환경에 따라 다르지만, 현재 LCD들의 밝기인 400cd/m²의 10배(4000cd/m²)는 되어야 하며, 인간이 볼 수 있는 5단계의 높은 부분과 낮은 부분의 차이(컨트라스트비)인 200,000:1 (일반 LCD가 1000:1이 안된다)는 되어야 한다니 아무리 현재의 고급디스플레이라도 눈이 부시는건 거의 불가능하다.

최근 이러한 HDR Display에 도전한 제품이 있는데 바로 BrightSide DR37-P이다. 생긴 모습은 여느 LCD TV와 비슷하지만 일반 백라이트가 아닌 LED를 발광체로 사용하며, 더더욱이 그것은 각 픽셀당 광량을 조절할 수 있도록 되어 있다.
한마디로 RGB인 기존 픽셀의 정의에 광량을 넣어 RGBL(Red, Green, Blue, Light)가 된 것이다. 같은 색의 픽셀이라도 광량에 따라 다른 느낌이 나는 것이다. 해가 떠오르는 장면이라면 해의 색에는 최대의 광량이 부과되고 앞을 가린 나무가지는 최소 광량이 부과되어 눈에서 실제로 태양이 빛나는 것을 느낄 수 있다고 한다.

이같은 HDR Display는 LCD와 LED의 대중화 추세에 맞게 기존 LCD Product에 합쳐질 가능성이 높다. 또한, 이를 통한 새로운 시장(이를테면 HDR지원 매체, 기존 영화의 HDR Post Production 등)이 생길 수 있다.


아직은 어설픈 3D Display보다 현실적인 차세대 디스플레이 기술이다.