VRpen은 일반 프로젝터 스크린을 화이트 보드 또는 터치 스크린처럼 활용할 수 있도록 변경하는 도구입니다. 건전지를 내장하고 두 개의 버튼(마우스의 오른쪽 버튼, 왼쪽 버튼)을 가지고 있으며, PC와는 무선으로 연결됩니다. 적외선 LED를 검출하기 위해 닌텐도사의 Wiimote를 사용하여 이 역시 무선으로 PC와 연결되어 설치 공간을 자유롭게 선택할 수 있습니다.


사용하기 전에 네 점 캘리브레이션을 수행하면 바로 스크린 상에 원하는 그림, 글씨를 쓸 수 있으며, 다양한 인터페이스를 구현할 수 있습니다. 위드로봇에서는 한국기술교육대 산하 가상현실센터 내에 CAVE 시스템을 개발하여 납품한 바 있습니다. 이 CAVE 시스템에서 소개하는 VRpen을 이용하여 다양한 교육용 컨텐츠를 강의할 때 사용하고 있습니다. 아울러 교육 내용 중에는 특정 3차원 물체를 원하는 방향으로 회전시켜가며 강의할 필요가 있는데 이를 위하여 3차원 물체를 확대, 축소, 회전 시키는 인터페이스도 같이 제작하였습니다.
아래 동영상에서 캘리브레이션, MS사의 PowerPoint Ink 기능, 3D 모델 컨트롤 시연을 확인해 보시기 바랍니다.

• 연구 목적
  • 여러 대의 XGA 해상도 프로젝터 영상을 결합하여 인간의 시야각을 채울 수 있는 하나의 고해상도 영상처럼 보이는 타일드 디스플레이 기법을 활용하여 가상 현실 기반 몰입형 시스템을 제작합니다.
  • 각 프로젝터의 출력 영상간의 연결 이음매가 두드러지지 않도록 심리스(seamless) 기법을 적용하여 관찰자의 높은 몰입감을 유지하도록 합니다.
  • 한 대의 PC에서 모든 작업을 수행할 수 있도록 시스템을 최적화하여 저가 시스템을 구축합니다.
  • 반도체 CMOS 제조 공정을 가상 현실에 구현하여 학습자의 이해를 돕는 교육용 컨텐츠를 구현합니다.
• 연구 기간
  • 2007.3 ~ 2008.2: 과제 기간 4년 중 첫 해
• 시스템 구성
  • 스크린: 굴곡형 스크린으로 한 면이 183cm x 137cm의 크기이며 가로 4면, 세로 2면으로 총 8면이 하나의 스크린을 구성합니다. 최대 해상도는 4096 x 1536 픽셀이며, 유효 해상도는 3200x 1200 픽셀입니다.

    

    

  • 프로젝터 배치: 천정에 4대, 바닥에 4대 배치하며 렌즈 쉬프트 기능을 이용하여 대강 배치한 후 스크린과 프로젝션 영상을 손쉽게 일치시킬 수 있습니다.

    

  • 8ch 리얼타임 랜더링 시스템: 1대의 PC에 2장의 그래픽 카드를 연결하고, 영상 분배기를 통해 총 8대의 프로젝트와 연결합니다. 한 대의 그래픽 카드에서는 2048 x 768 해상도의 영상을 실시간 랜더링합니다.

    

• 캘리브레이션
  • 캘리브레이션 수행 전에는 아래 사진과 같이 영상이 뒤틀려있습니다.

  

  • 기하학적인 보정 및 연결부분의 컬러 변화를 줄이기 위해 색상 보정이 필요하며 이를 캘리브레이션이라고 합니다. 아래 그림과 같이 검은색 실선으로 표시된 뒤틀어진 영상을 주황색 실선 부분처럼 만드는 것이 목표입니다. 이를 위해 각 영상 부분을 삼각형의 최소 단위로 분할한 후 각 삼각형의 변환 식을 찾는 방식으로 구현하였습니다.

  

  

  

• 구현
  • VSI(Virtual Silicon Island): 구현된 시스템을 이용하여 반도체 교육이 진행됩니다. 이를 위해 가상 반도체 섬(VSI)를 구현하였습니다. 섬에는 여러 건물이 있고, 각 건물에서는 반도체 제조 공정 교육을 참관할 수 있도록 되어 있습니다. 현재는 CMOS 제조 공정 교육 컨텐츠가 제작되었으며, 추후 플래시, 메모리 등의 제조 공정 교육 컨텐츠가 제작될 예정입니다. 아래 사진은 VSI의 전경입니다. 섬 중앙에 VSI 표지석이 보이고, 주변에 반도체 교육동이 배치되어 있습니다.

    

    반도체 교육동으로 진입하면 여러 반도체 제조 공정을 학습할 수 있습니다. 타일드 디스플레이의 장점임 넓은 스크린을 이용하여 제조 공정에 사용되는 마스크와 제조 공정 및 다음 제조 공정을 한 화면에 펼쳐놓고 학습할 수 있습니다.

    

    

    

• 동영상

• 관련 논문           

타일드 디스플레이 기술을 이용한 가상 현실 기반 기술 교육 시스템 개발.pdf