증강현실(增強現實, 영어: augmented reality, AR)은 가상현실(VR)의 한 분야로 실제로 존재하는 환경에 가상의 사물이나 정보를 합성하여 마치 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다. 디지털 미디어에서 빈번하게 사용된다.^{[1] [2]} 세계 최초의 AR폰 '팹2 프로'는 구글의 AR 플랫폼이 적용된 스마트폰이다.^[3]

개요

기존의 가상 현실은 가상의 공간과 사물만을 대상으로 하고 있었다. 증강현실은 현실 세계의 기반위에 가상의 사물을 합성하여 현실 세계만으로는 얻기 어려운,또는 마켓팅의 목적으로 전달 하는 부가적인 정보들을 보강해 제공할 수 있다.

완전한 가상세계를 전제로 하는 가상현실과는 달리 현실(Reality)을 기반으로 정보를 증강(Augmented) 제공하는 기술로, 가상의 대상을 결합시켜 현실의 효과를 더욱 증가시키는 것이다. 즉, 가상 현실에 현실 세계의 실제 모습이 추가된 것이다. 물리적 공간에 컴퓨팅 파워를 가진, 정보화된 인공물(information artifacts)이 가득 채워지게 되면 물리적 공간의 성격 자체가 변화하게 된다.

이러한 특징 때문에 단순히 게임과 같은 분야에만 한정된 적용이 가능한 기존 가상 현실과 달리 다양한 현실 환경에 응용이 가능하다. 특히, 유비쿼터스 환경에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 각광받고 있다.

유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 증강현실을 통해 일상적인 사물(object)과 장소(place)가 정보처리와 정보교환을 수행하게 된다. 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 컴퓨팅 파워가 적용되는 ‘대상(objects)’ 또는 ‘사물(things)’에는 기존 생활설비, 나아가 일상적인 제품과 사물까지 포함된다. 이때 유비쿼터스 IT가 적용되는 대상이나 사물은 특정한 위치(또는 장소)에 고정되어 있는 것이든 지속적으로 움직이는 것이든 관계없다.하지만 아직까지는 기술의 한계로 움직이는 대상으로 하는 것은 한정적이다.

정의

증강현실은 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(mixed reality, MR)이라고도 한다. 현실환경과 가상환경을 융합하는 복합형 가상현실 시스템(hybrid VR system)으로 1990년대 후반부터 미국을 중심으로 연구·개발이 진행되고 있다.

현실세계를 가상세계로 보완해주는 개념인 증강현실은 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 가상환경을 사용하지만 주역은 현실환경이다. 컴퓨터 그래픽은 현실환경에 필요한 정보를 추가 제공하는 역할을 한다. 사용자가 보고 있는 실사 영상에 3차원 가상영상을 겹침(overlap)으로써 현실환경과 가상화면과의 구분이 모호해지도록 한다는 뜻이다.

가상현실기술은 가상환경에 사용자를 몰입하게 하여 실제환경을 볼 수 없다. 하지만 실제환경과 가상의 객체가 혼합된 증강현실기술은 사용자가 실제환경을 볼 수 있게 하여 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다. 예를 들어 스마트폰 카메라로 주변을 비추면 인근에 있는 상점의 위치, 전화번호 등의 정보가 입체영상으로 표기된다.

원격의료진단·방송·건축설계·제조공정관리 등에 활용된다. 최근 스마트폰이 널리 보급되면서 본격적인 상업화 단계에 들어섰으며, 게임 및 모바일 솔루션 업계·교육 분야 등에서도 다양한 제품을 개발하고 있다.

증강현실을 실외에서 실현하는 것이 착용식 컴퓨터(wearable computer)이다. 특히 머리에 쓰는 형태의 컴퓨터 화면장치는 사용자가 보는 실제환경에 컴퓨터 그래픽·문자 등을 겹쳐 실시간으로 보여줌으로써 증강현실을 가능하게 한다.

따라서 증강현실에 대한 연구는 착용컴퓨터 개발이 주를 이룬다. 개발된 증강현실시스템으로 비디오방식과 광학방식 등의 HMD(head mounted display)가 있다.

이반 서덜랜드가 see-through HMD를 발전시킨 것을 시초로 하여 연구되기 시작한 증강현실은 가상 현실의 한 분야로서 가상 현실과는 또 다른 의미를 가진다. 가상현실 기술은 일반적으로 사용자가 가상의 환경에 몰입하게 하므로 사용자는 실제 환경을 볼 수 없는 반면, 증강현실 기술에서는 사용자가 실제 환경을 볼 수 있으며, 실제 환경과 가상의 객체가 혼합된 형태를 띤다. 다시 말하면, 가상 현실은 현실 세계를 대체하여 사용자에게 보여 주지만 증강현실은 현실 세계에 가상의 물체를 중첩함으로써 현실 세계를 보충하여 사용자에게 보여 준다는 차별성을 가지며, 가상 현실에 비해 사용자에게 보다 나은 현실감을 제공한다는 특징이 있다. 무엇보다 중요한 것은 증강현실이 현실에는 부재하는 속성을 가상 현실을 통해서 현실 사물에 내재시킴으로써 증강된 현실을 보여 준다는 것이다.

로널드 아즈마(Ronald Azuma)의 증강현실에 대한 정의가 그 특징을 가장 잘 설명해 주고 있다. 거기에서 그는 증강현실의 목적에 대한 몇 가지 요소를 거론하는데 그것을 통해서 전체적인 증강현실의 의미를 파악할 수 있다. 아즈마의 정의에 따르면, 증강현실 시스템이란,

• 현실(Real-world elements)의 이미지와 가상의 이미지를 결합한 것.
• 실시간으로 인터랙션(interaction)이 가능한 것.
• 3차원의 공간 안에 놓인 것.

으로 여겨진다.

이 정의들은 이제 종종 리서치 보고서 등에서 사용되고 있다 (Azuma, 1997).

증강현실(AR)과 가상현실(VR)의 구분

1. 가상현실 - 현실에서 존재하지 않는 환경에 대한 정보를 디스플레이 및 렌더링 장비를 통해 사용자로 하여금 볼 수 있게 한다. 그리고 이미 제작된 2차원, 3차원 기반을 사용하므로 사용자가 현실감각을 느낄 수는 있지만 현실과 다른 공간 안에 몰입하게 된다.
2. 증강현실 - 가상현실과는 달리 사용자가 현재 보고 있는 환경에 가상 정보를 부가해준다는 형태이다. 즉 가상현실이 현실과 접목되면서 변형된 형태 중 하나이다. 사용자가 실제 환경을 볼 수 있으므로 가상의 정보 객체(예: 기후정보, 버스노선도, 맛집 길 안내)가 현실에 있는 간판에 표시되기도 한다.

디스플레이를 통해 모든 정보를 보여준다면, 이는 가상현실이며, 음식점 간판에 외부 투영장치를 통해 현재 착석 가능한 자리 정보를 제공한다면 이는 증강현실이라 말할 수 있다.

증강현실 개념이 자리잡게 된 배경

증강현실의 역사를 기술하기 위해서는, 인간의 자연 세계에 대한 의미 부여의 역사를 같이 기술해야 한다.

• 15,000 BC : Lascaux 동굴 벽화는 어두운 동굴 속에서도 현실 세계의 의미를 덧붙이려는 "가상"의 이미지들을 보여 준다.
• 1849 : Richard Wagner 는 어두운 공연장 안에서의 이미지와 소리를 이용해 관객들에게 몰입의 경험을 소개했다.
• 1938 : Konrad Zuse는 Z1라고 불리는 첫 번째 디지털 컴퓨터를 개발했다.
• 1948 : 노버트 위너는 사이버네틱스라는 과학분야를 만들었다. 그 분야의 목적은 인간과 기계 간의 메시지 전달이다.
• 1962 : 영화 촬영기사였던 morton Heilig는 Sensorama라 불리는 오토바이 시뮬레이터를 개발했는데, 그것은 영상과, 소리, 진동 그리고 냄새까지 이용했다.
• 1966 : 이반 서덜랜드 는 가상 세계로 안내하는 창(Window)이 될 것이라고 제안하면서, HMD를 개발했다.
• 1975 : Myron Krueger는 처음으로 사용자로 하여금 가상의 물건들과 인터랙션을 가능하게 했던 Videoplace를 만들었다.
• 1989 : Jaron Lanier는 가상 현실이라는 신조어를 만들었고, 첫 번째로 가상 세계를 이용한 수익 창출 모델을 고안했다.

• 1990: Tom Caudell은 보잉사가 작업자들에게 항공기의 전선을 조립하는 것을 돕기 위한 과정에서 증강현실이란 용어를 만들었다.

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