XR 콘텐츠를 위한 3D 모델
XR(eXtendede Reality) : 확장 현실의 약어 입니다. 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR)을 모두 포함
디지털 기술을 통해 실제와 가상현실을 연결, 확장하는 모든 기술을 의미하빈다.
- 가상현실(VR) : HMD등의 화면을 통해 가상 공간을 눈 앞에 구현하는 기술입니다.
- 혼합현실(AR) : 현실의 배경을 부가적인 요소로 활용하고 현실과 가상의 정보를 융합해 기존보다 친화된 가상세계를 구현합니다
- 증강현실(MR) : 눈앞의 현실에 실시간으로 이미지 및 정보를 더해 시각화해 현실과 상호작용이 가능합니다.
추가적인 정보 전달에 효과적입니다.
그 예로 Apple Vision Pro가 있죠.
공간컴퓨터의 대중화를 목표로 2024년 초 Vision Pro 출시를 발표했습니다.
- 새로운 Spatial Framework를 제공하면서도 기존 애플 생태계(iOS)를 활용하였습니다.
- 독자적 반도체 칩(M2 + 실시간 처리용 R1)과 향상된 하드웨어를 사용했습니다.
XR과 3D 모델
사용자의 콘텐츠 몰입을 유도, 공간을 확장(현실 -> 가상, 현실 -> 가상 + 현실)
몰입도 높은 XR환경 제작을 위해서는 3D 모델 활용이 중요합니다.
3D 모델에 대한 전반적인 이해를 통해 다가올 XR 활용 미래 대비가 가능할 것입니다.
3D 모델 종류
1. 포인트 클라우드 : 3D 공간에 존재하는 점들의 집합으로 3D 모델을 표현.
각 점들은 위치 정보 (X,Y,Z)르 포함하고 추가적인 속성 정보를 포함 가능
3D 스캐너로 획득가능한 기본 데이터로 의미 있는 데이터 확보를 위해 전처리가 필수
2. 복셀 : Volume + Pixel의 합성어로 3D공간을 균일한 크기의 큐브로 나누어 3D 모델을 표현함
MRI, CT 등 의료 영상 처리에 적합하며 유명한 마인크래프트에 활용되었습니다.
3. 다각형 메쉬 : 다각형을 여러 개 모아 3D 모델의 표면을 구성하는 구조로 점, 선, 면이 결합해 하나의 다각형을 구성
대부분의 3D 모델링에서는 삼각 메쉬/사각 메쉬를 활용합니다.
예시로 Stanford Bunny가 있습니다.
3D그래픽스 분야에서 널리 사용되는 표준 테스트 모델로 1994년 스탠포드 대학 연구팀에 의해 토끼 장식품을 스캔했습니다.
약 7만 여개의 삼각형으로 구성되어있습니다.
와이퍼프레임 모델링 : 3D 모델을 표현하는 가장 기본적인 방법입니다.
점과 선으로만 표현하고 선은 서로 연결되어 와이어 구조 생성을 합니다.
전체 구조를 빠르게 표현하고 시각화 가능하여 초기 연구 단계에서 널리 활용되었습니다.
다각형 메쉬
XR 환경에서 가장 잘 활용할 수 있는 3D 모델표현법입니다.
- 다양성 : 점, 선, 면으로 구성할 수 있어서 다양한 3D 표현이 가능
- 정밀성 : 많은 수의 면을 이용해서 정밀하게 표현이 가능
- 효율성 : 그래픽스 하드웨어는 다각형 메쉬를 빠르게 처리하는데 설계 초점을 맞춤
하지만 한계도 존재합니다.
- 한계 : 정밀한 모델일수록 많은 수의 다각형이 필요하므로 메모리와 렌더링 속도에 영향을 미칩니다.
실시간 렌더링
그래픽스 출력 결과를 즉각적으로 계산하고 표시하는 과정입니다.
게임이나 인터랙티브 어플리케이션에서 주로 사용되고, 사용자의 입력에 따라 환경이 즉각 반응합니다.
XR 환경은 사용자와 3D 모델의 상호작용에 따라 끊임없이 변화, 실시간 렌더링이 필수입니다.
XR환경에서 3D 모델 최적화 방법
1. 다각형 수 축소 : 상황과 활용에 맞는 다각형 수 결정이필요
2. LoD(Level of Detail) 도입 : 3D 모델이 보여지는 크기에 따라 다양한 해상도의 모델을 사용하는 기법으로
멀어질 수록 더 적은 수의 단순한 모델로 교체하는 방법입니다.