액손VR, 엔비디아 피직스(PhysX)로 가상현실에 생생한 촉감을 구현하다

by NVIDIA Korea

6개월 전만 해도, 대부분의 사람들은 “햅틱스(haptics)”라는 단어를 들으면 사전을 찾아봤을 겁니다. 이제 햅틱스(haptics)는 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 세계에서 모든 이들의 입에 오르내리는 말이 되었습니다.

그런데 과연 햅틱스는 실제 무엇을 의미할까요? 또, 햅틱스를 새로운 종류의 VR 경험에 접목하면 어떻게 될까요?

실감나는 VR

햅틱(haptic) 기기들은 촉감을 이용하여 VR및 AR 환경에서의 몰입감을 강화시킵니다. 햅틱 피드백으로는 촉감, 진동, 온도, 물리력 4가지의 유형이 있습니다.

액손VR(AxonVR)은 첨단 햅틱 기술을 통해 실감나는 촉각을 디지털 경험에 접목시킵니다. 액손VR 플랫폼의 중심인 햅트엑스(HaptX)는 사용자들이 햅틱 직물로 가상 오브젝트의 텍스처, 모양, 움직임, 진동, 온도 등을 포함한 물리적 성질을 느낄 수 있게 하지요.

햅트엑스는 어떠한 표면에서든 촉감을 구현할 수 있습니다. 햅트엑스는 장갑이나 바디수트에도 통합 가능한데, 이 웨어러블 기기들은 햅트엑스 스켈레톤(HaptX Skeleton)과 짝을 이룰 수 있습니다.

가벼운 외골격계로 이루어진 햅트엑스 스켈레톤은 착용자의 신체에 물리적인 힘을 적용하지요. 이와 같은 기술들이 함께 했을 때 전례 없는 디지털 경험을 실제로 구현할 수 있습니다.

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촉감의 물리학

액손VR팀은 지난 4년간 햅트엑스 플랫폼의 원천 기술을 개발해왔습니다. 가장 큰 난관 중 하나는 햅틱 인터랙션의 물리학을 실시간으로 정확하게 시뮬레이션하여 구현하는 방법이었습니다. 본질적으로, 햅틱 시뮬레이션이 물리학의 문제였기 때문이지요

햅틱 시뮬레이션에 요구되는 정확도와 세밀함을 표현하기에는 일반적인 물리 엔진의 수준으로는 부족했습니다. 오브젝트를 시각적으로도, 촉감으로도 제대로 구현해야 했기 때문입니다

그리하여 액손VR은 엔비디아 피직스(PhysX)로 햅틱 엔진을 구축했습니다. 피직스는 최고 수준의 정확도, 안정성, 효율성으로 강체 시뮬레이션(rigid body simulation)을 제공합니다. 그리고 피직스로 구동된 GPU 가속은 극도로 복잡한 실시간 햅틱 시뮬레이션까지 가능하게 했습니다.

액손VR은 엔비디아 피직스를 지오메트리(geometry) 관리, 강체역학(rigid-body dynamics), 충돌 포착(collision detection) 등에 이용합니다. 그에 따라 액손VR 소프트웨어는 햅틱스 관련 연산을 자유롭게 처리할 수 있습니다.

 

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엔비디아의 GPU 강체 데모는 보행 생물체의 다리에 사용되는 가동관절과
같은 피직스 피처 세트를 전부 지원합니다.

 

액손VR은 엔비디아 피직스의 정보를 이용하여 다른 오브젝트와 충돌 시 특정 오브젝트에 작용되는 물리력의 피드백 효과를 연산합니다. 그러면 피부에 닿는 오브젝트의 표면 지오메트리에 관한 보다 상세한 정보가 나옵니다. 이 세부적인 정보는 부드러운 곡선에서부터 육안으로는 볼 수 없는 마이크로 텍스처까지 포함하고 있습니다.

이러한 데이터에 기반하여 액손VR의 소프트웨어는 표면 접촉 시 피부가 어떻게 변형되는지 모델링하고 촉각적, 진동촉각적 피드백을 산출합니다. 최종적으로, 소프트웨어는 피부와 해당 표면간의 열전이 모델을 구축하여 피드백을 도출하지요.

액손VR이 제공하는 햅트엑스 SDK을 통해 개발자들은 햅틱의 특성과 효과를 콘텐츠에 쉽게 추가할 수 있습니다. 햅트엑스 SDK에는 대표적인 게임 엔진용 플러그인이 포함되어 있기 때문에 콘텐츠 창작자들은 별다른 코드 없이도 실제와 같은 촉감을 그들의 프로젝트에 더할 수 있지요. 대개의 경우, 개발자들은 최소한의 변동 사항 없이 기존의 3D 자산을 이용할 수 있습니다.

 

홀로덱(Holodeck)의 도래

액손VR의 햅트엑스 기술과 엔비디아의 GPU 기술인 피직스와 VR웍스(VRWorks)의 결합으로 테마파크, 아케이드, 멀티플렉스 등 위치기반 엔터테인먼트는 새로운 차원으로 진화할 예정입니다. 이러한 기술들은 플레이어들을 그들이 좋아하는 영화나 게임 속으로 들어가 몰입하게끔 합니다. 플레이어들은 자신들이 좋아하는 캐릭터들을 손으로 만져볼 수도 있고, 현실처럼 느껴지는 판타지 세계와 상호작용할 수도 있습니다.

하지만 이런 기술들이 단순히 흥미거리만을 위한 것은 아닙니다. 국방, 의학, 스포츠, 모의 훈련 역시 이 기술들의 중요한 활용 영역입니다. 어떠한 경우에는 사람의 생명이 걸려 있기도 합니다. 다만 안타깝게도 연습에서 실제 상황을 재현하는 것은 불가능하거나 지나치게 위험하거나 비용 부담이 너무 큰 경우가 많습니다.

엔비디아의 GPU 기술과 액손VR의 햅트엑스 플랫폼은 이와 같은 산업 부문의 트레이닝에 있어서 진정성, 안전성, 그리고 비용 효율성을 한 차원 더 높일 수 있습니다.

또한, 햅트엑스는 제품 디자인을 가속화하는 것이 가능합니다. 오늘날 디자이너와 엔지니어들은 견본을 만들기 전에는 제작물과 물리적인 상호작용을 할 수 없습니다.  햅트엑스와 엔비디아의 쿼드로(Quadro) 비주얼 컴퓨팅 솔루션을 통해 디자이너들은 그들이 만들어내는 3D 모델을 디자인 과정에서 지각할 수 있습니다. 이 과정은 CAD 소프트웨어의 정확성과 클레이 조소의 직접적 친밀성의 결합이나 다름없습니다.

위치기반 엔터테인먼트, 시뮬레이션, 트레이닝, 디자인, 제조 외에도 VR속의 생생한 촉감으로부터 파생될 수 있는 산업은 무궁무진합니다. 이들 산업은 현실과 가상의 경계를 무너뜨리는 몰입감이 뛰어난 가상세계인 홀로덱 플랫폼을 향한 첫 이정표라 할 수 있겠습니다.

아직 홀로덱은 SF 속 이야기로만 여겨질 수도 있습니다. 하지만 액손VR의 햅트엑스 기술과 엔비디아의 혁신 덕분에 이것의 현실화 또한 점점 가까워지고 있습니다.

 

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