증강현실 (Augmented Reality)

실세계에 3차원 가상물체를 겹쳐 보여주는 기술. 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 미국·일본을 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.

증강현실은 실세계를 인식하는 사용자의 오감에 가상현실의 정보를 겹쳐 전달하는 것입니다.  증강현실의 기본 구성요소는 "가상 인터페이스" 스마트 안경입니다. : 이 안경에는 컴퓨터, 디지털카메라, 영상 표시 디스플레이,  시각 인지 소프트웨어, 휴대용 모뎀, 골유도 스피커(bone-induction speaker)가 장비되어 있습니다.  이 장치들은 모두  일반적으로 NAI, 혹은 LAI와 같은 정보체에 의해 통제됩니다.

증강현실 시스템은 사용자의 얼굴 및 주변의 물체와 상황을 인식하고, 음성 메시지나 사용자의 시각 필드에 텍스트 박스를 띄우는 방식 등으로 그 환경에 가장 적합한 정보를 연속적으로 제공합니다. 

사용자는 음성인식이나 사용자 앞에 투사되는 가상 현실 화면(필요하다면, 가상 현실 키보드)를 이용하여 정보에 접속할 수 있습니다.  대부분의 사용자들은 그냥 AI에게 어떤 일을 하라고 명령하거나, 아니면 AI가 스스로 사용자가 원하는 것을 미리 짐작하고 작업을 합니다.  그러나 증강현실 시스템의 카메라는 사용자의 손가락 움직임을 파악하여 사용자로 하여금 허공에 타자를 치거나 물건을 옮기고, 가상의 마우스나 트랙볼 혹은 다른 조작기구를 움직일 수 있게 합니다.  이러한 가상현실로 인하여 2100년에는 실제 키보드와 단말기 등이 시대에 뒤떨어진 물건이 되었습니다.  적절한 프로그램만 있다면 사용자는 그래픽 이미지를 마음대로 조작할 수 있으며, 심지어는 그의 손을 펜이나 그림붓처럼 쓸 수도 있습니다.  정보체(AI와 정신 모방체)들은 가상 인터페이스 없이 증강현실을 사용할 수 있습니다.

증강현실은 1세기 동안 발전되어, 2100년에는 고도로 발달된 기술이 되었습니다.  증강현실은 아직 "유비쿼터스"의 단계까지는 이르지 못했으나, 최근 기술을 통해 좀더 영리한 AI가 나오고 있으며, 착용식 컴퓨터는 점차 두뇌 이식물로 바뀌어가고 있습니다.  가장 인기있는 증강현실 어플리케이션들은 다음과 같습니다.

기억 강화(Memory Augmentation)

일반적인 AR(기억증강) 프로그램 중 하나는 "명함 사진(mug shot)" 데이터베이스입니다.  이 데이터는 일반적인 유명인 사진부터 특정 직업을 위한 데이터베이스까지(예를 들어, 경찰들은 범죄자들의 사진 데이터베이스를 가지고 있습니다) 무료 웹 접속, 혹은 상용으로 다양하게 존재합니다.  대부분의 사람들은 자신들이 만나거나 만날 사람, 직장 동료 등 주위 사람들의 정보를 모은 개인 데이터베이스를 축적하고 있습니다.  만일 가상 인터페이스의 카메라(사용자가 두뇌 이식물을 쓰고 있다면 사용자의 눈)가 데이터베이스에 있는 인물의 얼굴을 포착하면, 프로그램은 자동적으로 사용자의 시각 필드에 그 사람의 이름과 간략한 신상명세를 제공합니다.  (선택에 따라 기능을 끌 수도 있습니다.)  미술품 감정, 야생 관찰, 차량 확인 등에 쓰이는 비슷한 종료의 기억 관리 프로그램과 데이터베이스도 구입할 수 있습니다. 

증강현실은 지속적인 문맥 관련 웹데이터 수집 프로그램과 함께 사용하여 사용자의 현재 상황에 적합한 내용의 정보를 제공하는데에도 사용할 수 있습니다.  이러한 프로그램은 현재 존재하는 기억 관리 데이터베이스를 좀더 증가시켜줍니다.  예를 들어 사용자가 그의 데이터베이스에 없는 이방인과 만날 경우, 비록 사용자의 데이터에는 없을지라도 이방인의 사진과 다른 정보는 온라인화된 공공 파일에 존재할 확률이 높습니다.  진정한 익명성을 위해서는 변장을 하거나, 다른 수천명의 사람들과 거의 동일한 모습의 외모를 가져야 합니다.  (사이버쉘이나 바이오쉘을 가진 사람들에게는 매우 흔한 일입니다.)

비디오 및 감각 처리(Video and Sensory Processing)

증강현실을 통해, 사용자는 자신이 보는 영상을 더욱 향상시키는 디지털 처리과정을 실시할 수도 있습니다.  예를 들어 어떤 물체의 외곽선을 강화시킨다면 얼굴 확인을 하는 데에 도움을 줄수 있습니다.   이는 사용자가 보고 듣는 것을 대체하는 데에도 사용되어 사용자를 가상 현실에 몰입하게 만들 수도 있습니다.

개인 네비게이션(Personal Navigation)

증강현실은 위성항법장치(GPS)나 지역 내 송신기를 이용하여 사용자의 시각 필드에 주변의 지도와 현재 위치를 전송할 수 있습니다.  이 기능은 지구 내 모든 도시지역과 대부분의 전원 및 우주 식민지, 기지 등에서 사용이 가능합니다.  옥외 지도(혹은 실시간 위성 영상)은 웹에서 접속이 가능합니다.  쇼핑몰이나 관공서와 같은 커다란 건물에 들어갈 때는 건물 내부 지도가 자동으로 전송됩니다.  (허가받은 인물에게만 내부 지도를 전송하는 보안 장치를 설치할 수도 있습니다.)

가상 꼬리표, v-태그(Virtual Tags)

증강현실을 통해 어떤 장소, 물건, 심지어는 사람에 가상의 "꼬리표"(v-태그라고 불리는)를 다는 것도 가능합니다.  v-태그 파일은 보통 지방 네트워크에 저장이 되어 있는데, 실제 세계의 특정 장소에서 나타나도록 되어 있습니다.  꼬리표가 달린 목표의 위치는 초소형 GPS나 지방 네트워크와 연결되어 있는 라디오 주파수 탐지기에 의해 지속적으로 업데이트됩니다.  증강현실 시스템을 장비한 사용자가 꼬리표가 달린 목표에 접근할 때,  사용자의 가상 인터페이스는 목표와의 물리적 거리를 계산합니다.  만일 사용자가 목표를 확인하게 되고, 목표의 일정 범위내에 접근하게 되면 그의 인터페이스는 가상 꼬리표에 저장된 정보를 다운로드받을 수 있게 되며, 사용자는 그 정보를 "보게" 됩니다.  간단히 말해, v-태그는 가상 표지판입니다.

v-태그를 만드는 건 쉽습니다 : 제작자는 단순히 적합한 파일을 업로드하기만 하면 됩니다.  사람들은 벽이나 문, 동료 등 시스템 안에 코드화가 된 곳이라면 그 어디든지 가상의 그림이나 쪽지 등을 붙일 수 있습니다.  이와 유사한 v-태그들은 박물관, 가게, 자연공원, 광고 게시판, 창고 등에 쓰입니다.

모든 종류의 제조품 역시 제품의 성분, 사용법, 안전수칙 등의 온라인 데이터를 확인할 수 있는 가상의 라벨이 붙습니다. 

몇몇 물건은 물품의 상태를 파악할 수 있도록, 예를 들어 우유의 부패여부를 확인하든지, 정밀기계 내의 미세응력을 관찰하는 등의 작업을 위해 v-태그를 감지 장치에 연결시키기도 합니다.  이러한 감지 장치에서 나온 정보는 지속적으로 업로드되며, v-태그를 통해 확인할 수 있습니다.  모든 물품이 위치 파악 정보를 전송하기 때문에, 귀중품의 경우 허가없이 옮겨진다면 그 물품의 현재 위치에 대한 지속적 정보와 함께 관계자나 감시 소프트웨어에 경계신호를 발송합니다.  최소한 신호가 막히거나 발신기가 제거되기 전까지는 말입니다.

가상 교사(Virtual Tutors)

하나의 조립제품을 구성하는(차 엔진이나 조립식 주택 등 어떤 거든지) 몇 십개의 부품(혹은 몇 백, 몇 천개)에는 부품 하나하나마다 v-태그와 유사한 초소형발신기와 위치 감지기가 붙어있습니다.   부품내의 구성 데이터베이스는 각 부품의 위치와 사용자의 손동작을 파악하여 조립, 분해, 준비 및 정비를 하는데 도움을 줍니다.  예를 들어, 수리 기술자가(인간이든 기계든) 파손된 장비를 고치려 하면, 장비 내 부품의 발신기는 기술자의 가상 인터페이스에 장비 진단서를 전송합니다.  가상 인터페이스의 증강현실 프로그램은 목표 장비의 모습을 3차원적으로 파악하여, 기술자가 따라야 할 실시간 단계별 지침을 덧붙여 보여줍니다.  하나하나의 부품마다(그리고 작업도구도) 압력정도, 유출량 등을 감지하는 감지기와 함께 가상 꼬리표가 달려있기 때문에 각 부품 고유의 "가상 수리 메뉴얼"은 기술자가 부품을 잘못 조립하거나 분해할 때, 혹은 제품에 내부 결함이 있을 때 경고를 해 줍니다.

이와 같은 기술은 집을 짓거나 엔진을 수리하는 등 특정한 절차와 제품을 사용하는 기계적 방식이 필요한 모든 분야에 적용할 수 있습니다.  각각의 소형 부품, 벽돌, 파이프, 모듈 등에 설치된 칩과 감지기는 그 부품이 어디에 어떻게 설치되어야 하는지를 스스로 알고 있습니다.  이런 증강현실 기술의 응용은 훈련되지 않은 일반인들도 복잡한 작업을 수행하도록 도와줌으로써, 비숙련 노동이 다시 부활하게 되는 계기가 되었습니다.