AR/VR
장벽을 허물다: 홀로그램을 진정으로 인터랙티브하게 만들다
홀로그램은 한때 공상 과학 소설에서만 볼 수 있었지만, 이제 연구팀에 의해 성공적으로 시연되었습니다. 이 팀은 실제로 최초의 터치 가능한 3차원 홀로그램을 만들었습니다.
이 3D 디스플레이 기술의 돌파구는 나바라 공립대학(UPNA) 연구원들에 의해 달성되었으며, 탄성 디퓨저와 고속 투사를 사용하여 가상 객체와 자연스러운 손 상호작용을 가능하게 합니다. UPNA의 주요 연구 저자인 엘로디 부즈빕 박사에 따르면:
“영화에서 보이고 우리가 홀로그램이라고 부르는 것은 일반적으로 부피 디스플레이입니다. 이는 공중에 나타나는 그래픽으로, 가상 현실 안경(또는 헤드셋)을 착용할 필요 없이 다양한 각도에서 볼 수 있습니다 있습니다.”
이러한 진정한 3D 그래픽을 “특히 흥미롭다”라고 부른 부즈빕은 이것이 “‘와서-상호작용‘ 패러다임을 가능하게 한다고 말했습니다. 이는 사용자가 장치에 간단히 다가가서 바로 사용할 수 있음을 의미합니다. 동일한 설명 비디오를 여기에서 확인할 수 있습니다:
이러한 방식으로 최신 혁신은 우리가 홀로그램을 경험하는 방식을 근본적으로 바꾸어 물리적 세계와 가상 세계 사이의 장벽을 허물고 진정으로 인터랙티브한 3D 디스플레이의 새로운 시대를 열어갑니다.
가상 상호작용의 새로운 시대
흥미롭게도 부피 디스플레이의 프로토타입이 이미 시장에서 상업적으로 이용 가능합니다.
Voxon Photonics는 VLED 기술을 사용하여 인터랙티브 부피 홀로그램을 만드는 회사 중 하나이며, 이 기술은 그래픽 처리 소프트웨어, 다중화, 압축, 전송, 공간 LED 매트릭스 이미지 렌더링 및 피드백의 조합입니다.
이 회사의 제품에는 표준 3D 파일 형식 및 워크플로와 호환되는 차세대 부피 홀로그램 기술인 VX2와, 시각적 선명도를 높이고 더 큰 디스플레이 영역을 제공하며 상업용으로 설계된 VX2-XL이 포함됩니다.
Brightvox는 사용자가 실제 공간에서 어느 각도에서든 3D 가상 콘텐츠를 즐길 수 있는 이미징 시스템을 제공하는 또 다른 회사입니다.
상업용 홀로그램 프로토타입이 이미 존재하지만, 이들 중 어느 것도 실제로 직접 상호작용을 허용하지 않습니다. 여기에는 손을 삽입하고 가상 객체를 잡는 능력이 포함됩니다.
직접 상호작용은 가상 존재와 상호작용하는 자연스러운 방식일 뿐입니다. 여기서 출력 공간인 렌더링된 그래픽은 입력 공간인 상호작용 영역과 정렬되어, 실제 세계에서 실제 물체와 상호작용하는 방식과 매우 유사합니다.
우리는 이미 멀티터치 평면 화면에서 이러한 유형의 상호작용을 보고 있습니다. 손가락으로 버튼을 눌러 아이콘을 이동하거나 객체를 회전시킬 수 있으며, 이는 실제 생활에서 하는 방식과 매우 유사합니다.
“우리는 휴대폰에서 직접 상호작용에 익숙합니다. 화면에서 손가락으로 버튼을 탭하거나 문서를 직접 끌어다 놓는 것이 인간에게 자연스럽고 직관적입니다.”
– 수석 연구원 Asier Marzo
부피 디스플레이는 실제 세계에서 인식하는 대부분의 시각 요소를 제공함으로써 동일한 작업을 가능하게 할 수 있습니다. 그러나 현재 기술로는 아직 홀로그램 내부에 손을 넣어 가상 객체와 직접 상호작용할 수 없습니다. 지금까지는 그렇습니다.
이 연구는 InteVol 프로젝트의 일환으로, 부피 디스플레이와의 상호작용 시스템을 개발 및 구현하는 데 초점을 맞추고 있으며, 사용자가 3D 그래픽과 자연스럽게 상호작용하고 3D 시각 및 조작에 대한 선천적인 능력을 활용할 수 있게 합니다.
진정한 3D 디스플레이가 모든 것을 바꾸다
우리 현실 세계에서는 모든 것이 3D이며, 우리는 이에 익숙합니다. 그러나 가상 세계는 같은 방식으로 작동하지 않습니다. 우리의 시각은 주변 공간을 해석하고, 손을 사용해 객체를 잡아 원하는 대로 조작합니다.
이와 달리 2D 화면에 렌더링된 그래픽은 가려짐(한 객체가 다른 객체를 시야에서 차단하여 가상 디스플레이에서 현실감을 시뮬레이션), 그림자, 거리-크기 관계를 제공하지만, 수렴, 양안 시차, 초점 조절을 표시할 수 없습니다.
Head-Mounted-Displays(HMD)와 같은 착용형 장치는 시각 정보를 직접 눈에 보여주며, 각 눈에 다른 이미지를 제시함으로써 깊이 단서를 제공합니다. 이는 양안 시차를 생성하지만, HMD는 일반적으로 수렴과 초점 조절을 제공하지 않아 사용자가 손과 근접 객체에 정확히 초점을 맞추기 어렵습니다.
고급 HMD는 현재 이러한 기능을 지원하기 위해 눈 추적 또는 근거리 홀로그램 디스플레이를 탐구하고 있습니다.
하지만 물론, 그 경우에도 사용자는 디스플레이를 착용해야 하며, 이는 한 명 또는 여러 사용자가 시스템에 다가가 바로 사용할 수 있는 능력을 제한합니다.
그러나 진정한 3D 디스플레이는 다양한 각도에서 볼 수 있는 그래픽을 렌더링합니다. 이러한 디스플레이는 사용자가 어떤 장치도 착용하도록 강요하지 않으면서도 2D 디스플레이가 제공하지 못하는 시각 단서를 제공합니다.
다양한 3D 기술 중에서 부피 디스플레이와 홀로그램은 모든 깊이 단서를 제공합니다. 연구에 따르면 부피 디스플레이는 볼륨 내 각 위치에서 빛 점을 방출하기 때문에 홀로그램보다 우수합니다. 반면 홀로그램은 클리핑 및 금지된 기하학과 같은 문제를 야기합니다.
현재 부피 디스플레이는 주로 세 가지 방식으로 분류됩니다:
- 솔리드
- 스윕
- 프리 스페이스
하지만 사용자는 이들에 손을 삽입할 수 없습니다. 가상 객체를 물리적으로 만지는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 그렇게 하면 부양 효과가 멈추고 디스플레이나 사용자가 손상될 수 있기 때문입니다.
이를 가능하게 하기 위해 연구자들은 기존의 강성 디퓨저를 스윕 부피 디스플레이로 교체할 것을 제안했습니다.
인체 내부에 인쇄할 수 있도록 하는 홀로그램 3D 프린팅에 대해 알아보려면 여기를 클릭하십시오.
자연스럽고 직관적인 가상 상호작용을 향하여
부피 디스플레이는 고속으로 동기식 이미지 투사를 수행합니다. 이러한 이미지는 디퓨저라고 불리는 빠르게 진동하는 시트에 투사됩니다. 이미지 투사는 서로 다른 높이에서 이루어지지만, 우리의 시각 지속성으로 인해 이를 완전한 부피로 인식하게 됩니다.
하지만 여기서 문제는 이러한 디스플레이가 사용하는 광학 디퓨저가 보통 강성이라는 점입니다. 진동 중에 손과 접촉하면 디퓨저가 파손되거나 부상을 입을 수 있습니다. 따라서 상호작용은 키보드나 3D 마우스를 사용해 간접적으로 수행됩니다.
그래서 연구자들은 이 문제를 해결하기 위해 FlexiVol 개념을 도입했습니다. 유럽 연구 위원회(ERC)의 지원을 받아, 연구에서는 강성 디퓨저 대신 탄성 디퓨저를 사용했습니다.
탄성 광학 디퓨저로 부피 디스플레이를 수정하면 디스플레이를 손상시키거나 사용자를 해치지 않으면서 변형이 가능해집니다. 이는 사용자가 렌더링 볼륨 내에 손을 삽입하고 공간적으로 겹쳐진 진정한 3D 그래픽과 직접 상호작용할 수 있음을 의미합니다. 이는 일관된 초점 조절을 제공하여 깊이 인식을 향상시킵니다.
이를 위해 연구자들은 기계적 및 광학적 특성을 가진 다양한 소재를 테스트했습니다. Elastane(스판덱스, 라이크라, Dorlastan 등으로도 알려짐)은 탄성 투사 스크린에 가장 많이 사용되는 소재이며, 연구의 출발점으로도 사용되었습니다.
탄성 소재의 과제는 그 자체가 탄성이라 변형을 일으키고 그 결과 이미지 보정이 필요하다는 점입니다. 따라서 연속적인 막 대신 팀은 손가락에 맞게 20mm 너비의 스트립 배열을 사용하기로 했습니다. 사용자가 스트립을 누르면 눌린 스트립만 변형됩니다.
연구에 사용된 모든 직물은 실리콘과 같은 재료를 아크릴 시트 위에 스페이서와 함께 원하는 두께로 경화시켜, 탄성 방향을 따라 200×20mm² 스트립으로 레이저 절단되었습니다.
터치 가능한 홀로그램에 대한 인간 반응 테스트
그 후 FlexiVol의 사용성을 평가하고 3D 마우스를 사용한 직접 상호작용과 비교하기 위해 사용자 연구가 수행되었습니다.
이 평가에서는 20~40세의 참가자 18명이 참여했습니다. 3D 마우스 경험이 있는 참가자는 두 명뿐이며, 몇몇은 조이스틱 경험이 있는 게임 애호가였습니다. 그 중 소수(다섯 명)는 부피 디스플레이에서 콘텐츠를 시각화했지만 3D 마우스를 통해 상호작용한 적은 없습니다.
사용자 연구는 FlexiVol의 설계 공간 타당성을 평가하기 위해 선택(Selection), 추적(Tracing), 도킹(Docking)이라는 세 가지 작업을 포함했습니다.
결과는 89%가 손을 통과하는 기술을 선호했으며, 3D 마우스 조건을 선택한 참가자는 두 명에 불과했습니다. 절반 이상이 자발적으로 ‘손가락으로 상호작용하는 것이 더 쉽고 자연스럽다’고 언급했습니다.
이에 대해 물었을 때, 네 명의 참가자는 ‘보다 직관적’이라고 답했으며, 두 명은 우리가 손으로 상호작용하는 것에 더 익숙하다고 덧붙였습니다. 대부분의 참가자는 디퓨저 안으로 손을 넣는 것이 재미있다고 생각했습니다.
우려에 대해서는, 모두가 다소 불편하거나 아플 것이라고 생각했지만 실제로는 그렇지 않았습니다. 실제로 거의 모든 참가자는 상호작용이 부드럽다고 언급했으며, 이는 처음에 딱딱하다고 생각했던 것과 대조적이었습니다.
사용자 연구는 또한 한 명을 제외한 모든 참가자가 손을 사용해 작업을 수행할 때 성능이 더 좋다고 믿는 것으로 나타났습니다. 3D 마우스로 더 정확하다고 느낀 사람은 여섯 명뿐이며, 손을 사용할 때 더 자신감이 생겼다고 느낀 사람은 열두 명이었습니다.
완료 시간은 손을 통과하는 방법이 3D 마우스보다 현저히 짧았지만, 연구는 완료 시간과 정확도 사이에 트레이드오프가 있음을 지적했습니다.
스크린을 넘어: FlexiVol의 미래적 영향
사용 사례에 대해 참가자들은 3D 계획을 시각화하고 친구와 협업하거나 수술, 영화 편집, 게임 등 의료 목적에 활용하는 데 관심을 보였습니다. 또한 전체 손을 볼륨 안에 넣어 객체를 잡고 싶다고 언급했습니다.
현재 탄성 디퓨저는 팀이 3D 그래픽과 상호작용하는 새로운 방식을 도입하도록 했습니다—자연스럽게 가상 객체를 잡고 조작할 수 있습니다. 예를 들어, 집게손가락과 엄지 사이에 큐브와 같은 가상 객체를 잡고 이동시킬 수 있습니다. 팀은 다음과 같이 언급했습니다:
“스크린 및 모바일 디바이스와 같은 디스플레이는 업무, 학습, 엔터테인먼트를 위해 우리 생활에 존재합니다. 직접 조작할 수 있는 3차원 그래픽은 교육에 활용될 수 있습니다—예를 들어 엔진 부품을 시각화하고 조립하는 경우와 같습니다.”
이 혁신은 가상 현실 헤드셋 없이도 다수 사용자가 협업적으로 상호작용할 수 있게 합니다. 현실 세계에서 이러한 부피 디스플레이는 특히 박물관에서 방문객이 콘텐츠에 접근하고 상호작용할 수 있어 유용합니다.
제한점으로는 장기적인 피로 및 마모 테스트, 상업용 FlexiVol 장치를 위한 고급 소재 테스트, 물리적 요구를 낮추기 위한 보다 인체공학적 레이아웃, 디스플레이 크기 및 해상도 개선이 필요하다고 연구는 언급합니다.
향후 작업에서는 탄성 나선형 디퓨저 설계, 사용자 터치에 반응하여 투사를 조정하는 적응형 렌더링 알고리즘 사용, 전체 볼륨에 촉각 피드백을 제공하는 햅틱 기술 추가, 디스플레이 볼륨에 다른 물체를 삽입하고 그 주위에 그래픽을 렌더링하는 기능 도입에 중점을 둘 예정입니다.
전반적으로 연구자들은 “이 간단하지만 중요한 부피 디스플레이 개선이 부피 디스플레이의 고유한 장점과 직접 손을 통과하는 상호작용을 탐구할 새로운 기회를 창출한다”고 믿고 있습니다.
혁신적인 기업들
Immersion Corporation (IMMR )
3D 디스플레이 기술, 증강 현실(AR), 가상 현실(VR) 분야에는 이 분야를 발전시키는 여러 기업이 있습니다.
예를 들어, Meta Platforms(META )와 Apple(AAPL )와 같은 기술 대기업은 각각 Oculus와 Vision Pro 헤드셋을 통해 이를 수행하고 있습니다. Microsoft Corporation(MSFT )도 부피 디스플레이에 투자하고 있으며, Alphabet Inc.(GOOGL )는 3D 시각화, ARCore 및 가상 경험에 관여하고 있습니다.
오늘은 햅틱 기술을 전문으로 하여 사용자가 촉각 피드백을 받을 수 있게 하는 Immersion Corporation에 대해 이야기하겠습니다. 이 기술은 웨어러블 디바이스, 자동차 시스템, 게임 및 VR에서 사용자 경험을 향상시키는 데 일반적으로 사용됩니다.
햅틱 기술은 성장하는 시장으로, 2024년 33억 달러에서 2032년에는 90억 달러 이상으로 성장할 것으로 예상됩니다.
Immersion은 디지털 디바이스를 작동할 때 사용자의 촉각을 완전히 자극하는 다양한 소프트웨어와 IP를 개발 및 라이선스합니다. 그 사업 부문에는 Immersion과 Barnes & Noble Education이 포함됩니다. 목표 적용 분야는 웨어러블, 모바일 디바이스, 가상 및 증강 현실, 콘솔 게임, 자동차, 의료입니다.
회사가 제공하는 제품에는 성능 향상을 위한 액추에이터 및 햅틱 드라이버 IC를 최적화하는 TouchSense Technology, 모션 센싱 및 스마트 제어 기술로 햅틱을 한 단계 끌어올리는 Active Sensing Technology, 그리고 새로운 사용자 경험을 위한 Kinesthetic 및 Force Feedback Technology가 포함됩니다.
Immersion의 목표는 디지털 세계 전반에 터치를 가능하게 하는 것입니다. 현재 30억 대 이상의 디바이스가 이 기술을 사용하고 있으며, 150개 이상의 라이선스 고객이 있습니다.
작년, 회사는 세 대기업과 라이선스 계약을 체결했습니다. 2월에 Immersion은 Meta와 라이선스를 체결하여 그들의 디바이스에 고품질 햅틱을 제공하도록 했습니다. 이 계약에 따라 Immersion은 마크 저커버그의 회사와 그 계열사의 하드웨어, 소프트웨어, VR 및 게임 제품에 특허를 제공하게 됩니다.
이는 Nintendo와의 라이선스를 갱신하여 비디오 게임 회사와 그 계열사에 Immersion의 특허를 계속 제공한 뒤의 일입니다. 지난해 5월, 햅틱 기술 개발자는 Samsung Electronics와의 라이선스를 갱신하여 고품질 터치 피드백 기술을 통해 한국 다국적 전자 기업의 디바이스 상호작용 및 소프트웨어 경험을 지속적으로 향상시켰습니다.
Immersion Corporation은 시가총액 2억 4천만 달러이며, 현재 주가는 7.41달러로 연초 대비 15% 이상 하락했습니다. EPS(TTM)는 2.06, P/E(TTM)는 3.60, ROE(TTM)는 33.11%이며, 배당 수익률은 2.43%입니다.
(IMMR
)
3월에 회사는 2025 회계연도 3분기 재무 결과를 보고했으며, 2025년 1월 31일 종료된 3개월 동안 총 매출은 4억 7,480만 달러였습니다.
GAAP 순이익(손실)은 1,550만 달러(희석 주당 0.47달러)였으며, 비GAAP 순이익(손실)은 2,080만 달러(희석 주당 0.63달러)였습니다. 한편 GAAP 영업비용은 7,960만 달러, 비GAAP 영업비용은 7,420만 달러였습니다.
이 기간 동안 회사는 배당 및 자사주 매입을 통해 900만 달러 이상을 주주에게 반환했습니다.
“Immersion은 이번 분기에 강력한 재무 성과를 달성했습니다. 우리는 비즈니스를 구축하고 장기적인 주주 가치를 창출하는 데 레이저처럼 집중하고 있습니다.”
– CEO Eric Singer
지난 여름, 회사는 Barnes & Noble Education(BNED )의 42%를 인수하여 Immersion이 임명한 5개의 이사회 의석을 통해 회사를 장악했습니다. 이 조치는 교육 분야에서 사업 및 다양성을 확대하기 위한 것이었습니다. 2025년 1월 31일 현재, 서점의 보통주를 비지배 주주에게 추가 발행함에 따라 Immersion의 주식 보유 비율은 32.3%로 감소했습니다.
Immersion Corporation 최신 소식
결론
홀로그램은 오랫동안 공상 과학 소설 속 존재였으며, 현실화하려는 여러 시도가 있었지만 직접적인 상호작용은 이루어지지 않았습니다. 사용자가 자연스럽게 가상 객체에 손을 넣고 조작할 수 있게 함으로써, 터치 가능한 홀로그램은 수동적인 3D 디스플레이에서 진정으로 인터랙티브한 경험으로 변혁적인 도약을 가능하게 합니다.
따라서 FlexiVol 연구는 직접 손을 통과하는 상호작용을 가능하게 함으로써 가상 인터페이스의 경계를 넓히고, 안전하고 자연스러운 손 상호작용을 위한 탄성 디퓨저의 실현 가능성을 입증합니다.
이 부피 디스플레이는 기본적으로 3D 상호작용 디자인의 새로운 표준을 구축하지만, 상업화와 창의성, 교육, 협업 작업을 재정의하기 위해서는 소재, 햅틱, 적응형 렌더링 분야의 추가적인 진보가 필요합니다. 교육, 엔터테인먼트, 의료 등 다양한 분야에서 강력한 가능성을 제공함으로써, 이번 진화는 디지털과 물리적 세계를 그 어느 때보다 매끄럽게 결합할 잠재력을 보여줍니다.
