HMD(Head Mounted Display)의 개념과 구성 원리

HMD는 Head Mounted Display의 약자입니다. 가상현실(AR)과 증강 현실(VR) 그리고 모든 기술의 총합체인 확장현실(XR) 경험을 생성하여 사용자의 눈에 이미지를 투사하는 웨어러블 장치입니다. 이번 포스팅에서는 HMD의 기본 원리와 개념을 정리해 보도록 하겠습니다.

애플 비전프로

 

1. HMD(Head Mounted Display) 

HMD는 일반적으로 머리 뒤쪽과 귀를 감싸는 스트랩과 함께 머리에 착용합니다. 그들은 각 눈에 하나씩 두 개의 화면과 장치가 사용자의 머리 움직임을 추적할 수 있는 추적 시스템을 가지고 있습니다.

HMD는 게임, 엔터테인먼트, 교육, 훈련 등 다양한 용도로 사용됩니다. 또한 유지 보수 및 수리와 같은 일부 산업 응용 분야에서도 사용됩니다. 일부 인기 있는 HMD에는 Oculus Rift, HTC Vive 및 Sony PlayStation VR이 포함됩니다.

 

 

(1) HMD(Head Mounted Display) 장점

모니터나 프로젝터와 같은 다른 기술보다 더 몰입감 있는 VR 또는 AR 경험을 제공

실내 및 실외를 포함한 다양한 환경에서 사용 가능.

넓은 시야각이 확보되기 때문에 몰입감이 상승.

1인의 시점 변화 가능 하기 때문에 헤드 트레킹이 가능.

 

(2) HMD(Head Mounted Display) 단점

부피가 크고 무거워 장시간 착용하기 불편

1인1기기 사용

눈의 피로와 두통을 유발

화면 밖 상황 인지가 떨어 짐

 

2. HMD(Head Mounted Display)의 원리 

 HMD의 기본 원리는 카메라 2대로 피사체 촬영 하는것을 기본으로 합니다. 

HMD원리

HMD는 크게 두가지 방식이 존재합니다.

카메라로 촬영한 영상위에 정보를 보여주는 방식과 실제 영상위에 정보를 합성해 주는 방식 두 가지로 나뉩니다. 

HMD 방식 두 가지

 

 

 

3. MPEG-I 단계에 따른 VR 구현 방식 

MPEG-I 단계의 VR 구현

 

 

 

4. 화질 향상을 위한 기술 

HMD기술의 최대 단점은 근거리 화상 재현에 있어 화질이 떨어 진다는 점입니다. 이 부분의 개선을 위해 다양한 방법의 기술들이 개발되고 있는데 그 중 하나가 VTM 기술 입니다. 

VTM 방식

 

(1) ALF(Adaptive Loop Filter) Wiener

필터 기반의 적응적인 루프 필터 기술

(2) 어파인 변환 기반 움직임 예측 기술 (Affine Motion Prediction)

카메라나 객체의 평행이동 이외에 회전, 확대, 축소와 같은 움직임을 보상

(3) 디코더 측 모션 벡터 개선(Decoder-side Motion Vector Refinement)

인코더에서 전송한 움직임 정보에 기반하여 디코더에서 추가로 움직임을 보정하는 기술

(4)다중 변환 기술(Multiple Transform Set)

DCT(Discrete Cosine Transform)-2 DST(Discrete Sine Transform)-7과 DCT-8을 변환 커널로 사용

 

 

5. 6Dof 개념 

6 Dof 구현을 위해서는 다양한 프로세스를 거쳐야 합니다. 

8K 초기 영상을 다운 샘플링 후 철하여 용량을 줄이는 것이 포인트입니다. 

 

 

 

6DoF+시스템구성도

 

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기술은 계속 발전하고 있으므로 HMD가 할 수 있는 일에는 몇 가지 제한이 있습니다. 전반적으로 HMD는 우리가 컴퓨터 및 주변 세계와 상호 작용하는 방식을 혁신할 수 있는 잠재력을 지닌 유망한 기술입니다. 기술이 계속 발전함에 따라 HMD가 더 저렴하고 편안하며 강력해질 것으로 기대할 수 있습니다.