조선대학교 CAVE 가상현실 시스템 구축 (제안) 1999. 2. 2 VR특화 사업 준비 위원회

목차 1. 동기 2. 목적 3. 가상현실 VR( Virtual Reality ) 4. 가상세계 5. Human Interface 6. 인간의 커뮤니케이션 7. 지각 사이클 8. 가상화한 지각 사이클 9. CAVE 10. UIC의 CAVE 11. 자매결연 12. CAVE 지원 가능 내용 13. CAVE VR System 응용분야 14. 국내현실 15. 외국현황 16. 조선대학교 실정 17. CAVE VR System 활용방안 18. 기구조직 19. 공간배치 20. CAVE Purchase Prices 21. CAVE 가상환경 초기 구축재원확보 방안 22. 추진일정 23. 기대효과 목차

1. 동기 대학 교육이념 실현의 새로운 탐색 교육 : 인재양성 眞 美 연구 : 인간 가치 창조 善 봉사 : 사회환원 感性 知性 인간성 회복 창조성 개발 전문성, 다국적 ………………… 感性 知性 진리탐구 생명존중 眞 美 聖 연구 : 인간 가치 창조 기초학문 회복 지식산업 개발 생명산업 개발 ………………. 善 봉사 : 사회환원 인류, 국가, 지역 산학협력, 재교육 벤쳐창업지원 …………… 사랑실천 意志

2. 목적 21세기 대학의 비젼 제시 Global 知識,생명산업 첨단기술

3.가상현실 VR( Virtual Reality ) 자연세계 나(我) 현실 상호작용 (지적 감각 기능) + 가상현실 인공현실 가상세계 나(我) II 증강현실

4. 가상세계 Virtual Reality 정보통신망 첨단기술장비 H/W : Computer 인공지능 Algorithm 미래 잠재산업 인공지능 Algorithm (意識) S/W : 5감 실현 Algorithm ( 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각 )

: 정치, 경제, 사회, 문화, 교육, 연구, Sport, 레져, 의용 등 5. Global 인간의 동적지식 정보처리 Modeling Simulator Global : 인간의 모든 삶의 활동공간에 적용됨 : 정치, 경제, 사회, 문화, 교육, 연구, Sport, 레져, 의용 등

6. 인간의 커뮤니케이션 감성정보 : 음악, 회화 창조 감상 감성 수신 발신 지성 인지 일 지식정보 : 언어, 도형 근육계 피부 눈 코 혀 귀 감각계 발 손 얼굴 성대 몸통 도구 기능 도구 기능 수신 발신 지성 인지 일 지식정보 : 언어, 도형 물리 정보 : 에너지, 물질

7. 지각 사이클 손 힘 제어정보 근육 자극 촉각정보 물체 뇌 신경 반력 역각정보 시각정보 실영상 눈 인간 외계

8. 가상화한 지각 사이클 위치계측장치 근육 가상물체 처리계 뇌 신경 촉각생성장치 역각생성장치 눈 영상표시장치 실공간 가상공간 손 조작 위치정보 제어정보 위치계측장치 근육 가상물체 촉각정보 처리계 자극 뇌 신경 촉각생성장치 역각생성장치 변형 역각정보 힘 제어정보 이동 실영상 눈 영상표시장치 시각정보 CG등 입체영상 영상정보 실공간 가상공간 인간 외계

9. CAVE Cave Automatic Virtual Environment 1. 세계에서 가장 성공적인 VR 시스템 ( 동굴형 자동 가상환경 ) 1. 세계에서 가장 성공적인 VR 시스템 2. 1992년 Siggraph에 최초발표 3. UIC의 EVL에서 개발( 책임자 : T. DeFanti )

9-1. CAVE의 정의 CAVE는 서라운드 스크린과 서라운드 음향을 이용한 빔 프로젝션 기반 공간 몰입형 가상현실 시스템이다. 사용자들을 완전하게 둘러싸고 있는 3개의 스크린(10' x 10' x 9')에 3차원 그래픽이 디스플레이 되어 공간 몰입의 효과를 만들어 낸다. 또 사용자들은 머리와 손의 추적장치로부터 정확한 3차원 스테레오 원근감을 가질 수 있으며, 3차원 입력장치를 이용하여 자신들의 위치와 방향 정보를 3차원 스테레오 그래픽에 반영한다. 따라서 입방체 모양을 구성하는 3개의 스크린이 만들어 낸 가상공간에서 사용자들은 이동하며, 3차원 입력장치를 이용하여 가상물체를 만지거나 잡을수 있게된다.

9-2. CAVE 초기구축목적 Visualization : CAVE는 수치데이터의 가시화를 위한 유용한 툴로써 개발되었으며, EVL의 연구 목적은 고성능 워크스테이션의 높은 해상 도와 색표현 성능을 이용하여 수치데이타를 가시화 시켜 과학적인 연구 결과를 보다 빠르게 직감적으로 얻을 수 있도록 하는데 있었다. Networking : 무엇보다 가장 중요한 것은, CAVE 시스템은 고속 정보통신망을 이용하여 다른 컴퓨터에 존재하는 데이타 소스와 슈퍼 컴퓨터 그리고 과학 및 공학 측정장비 데이타와 연결할 수 있었다. Communication : EVL은 NCSA(National Center for Super computing Applications) 와 ANL(Argonne National Laboratory) 과 연대적으로 CAVE System을 활용하고 있었다.

9-3. CAVE System 구성 (1) 3D Graphics 생성 System. - 미국 Silicon Graphics사제 ONYX / Infinite Reality또는 (Reality Engine2) - 구성： 합계４개의 그래픽 파이프라인 2 ONYX rack, 4 IRs, 4 RM64's등 (2) 입체 프로젝션 시스템 ELECTROHOME Marquee 8500/3D - 고휘도 : 1150 루멘 - 고분해능：수평해상도 2500x2000 lines - 주파수：수평15~130KHz, 수직 38 ~180Hz - 주파수 대응 : 100MHz (3) 스크린, 반사미러, 스크린 프레임 - 전면, 양측면스크린 : 3050 X 3050 mm - 상면 스크린 : 3050 X 3050 mm - CAVE베이스 시스템 스크린 설치 프레임 - CAVE Back Set 프로젝터 프레임／반사 미러 장치 - Computer. Interface

(4) 3D 스테레오 안경 - 미국 StereoGraphics사제　액정셔터안경 CrystalEYES - 미국StereoGraphics사제　적외선 에미터 ELR (5) Head Tracking - 미국 Pyramid Systems사제　Tracking I/O 서브 시스템 - PSI Wand / Tracking (6) 3D 오디오 시스템 점유면적 약 4,000mm(H) X 9,500mm(W) X 6,500mm(D)

Facilities ● VR system : Two 4 screen CAVE, Two ImmersaDesk(one with DUOVIEW option), One ImmersaDeks2, One graphic pipe Infinity-Wall ● Computer - 2 Onyx Racks each with 512Mbps of RAM, 4xR1000 processors, 2 Infinite Reality each with 2 RM6s, Audio-Serial Option, SIRIUS video option - One Onyx rack with 3 Reality Engine2 each with 2RM5s, 14R4400 processors, 512MB of RAM, SIRIUS video option, Audio Serial option - 1 Onyx Deskside with 512 Mbytes of RAM, 4R10000 Processors, 1 Infinite Reality with 2RM6s, 1 SIRIUS vidio option - 7 Maximum IMPACT Indigo2s : 1R4400 processor, 6R10000 processors - 1 High IMPACT Indigo2 : 1R10000 - Other Computers : 2 Sun Sparc Systems, 4 Macintosh Systems, 6 PC Systems ● Networking : Ethernet and ATM connectivity to the Internet and vBNS ISDN, ATM teleconferencing system ● Media Production - 2 Hi-8 industrial cameras, Light Kit, Betacam A/B roll edit suite with effects, Hi-8 editing system, Access to VHS 3/4 inch formats, Access to a D1 suite at NCSA - DAT recorder, Microphones, Anechoic chamber, Audio Racks, Genelec Enginreering speakers for CAVE, ImmersaDesk and video room, Vega Wireless system with Isomax Countryman microphone in CAVE or ImmersaDesk, Serial audio options / sound server support, 2CD-ROM recorders

9-4. VR의 시스템 구성도 128 node IBM SP-2 Silicon Graphics ONYX IBM PC IBM HSC (TB2) Ethernet ATM OC-3c HIPPI NSC HIPPI Switch Silicon Graphics ONYX ATM R4400 SGI Serial Reality Engine ONYX Shared Memory IBM PC M8000 Front Wall Wand Head Tracker Left Wall RS6K IBM Vulcan

CAVE 시스템 구성도 SGI Onyx2 IR 입체영상 Source Projector 면적 : 3×3 m 이상 Sync Signal Emitter Speaker CrystalEyes 2 Glove Tracker Joystick CAVE 시스템 구성도 Speaker 면적 : 3×3 m 이상 System 실 : 2 × 2 m 이상 Projection Room : 3 × 6 m 이상

 9-5. CAVE 개발 소프트웨어 (1) CAVETM 라이브러리 - CAVE용 어플리케이션을 작성하는 소프트웨어 라이브러리 - 다양한 입출력 디바이스 / 프로젝션의 동기 컨트롤, - 다면 스크린에서의 Stereo계수 등등, CAVETM용어플리케이션 작성용에 필요한 기능을 가진 라이브러리를 다양하게 제공. (2) CAVETM 시뮬레이터 - CAVE의 환경／Object를 구축하기 위한 개발 툴이다. - CAVE어플리케이션에서의 계산을 정의하고 인터렉션 실행 테스터를 하는등의 일을 한다. - CAVE시뮬레이터에서의 개발환경 : IRIS GL, OpenGL을 사용.

10. UIC의 CAVE CAVE의 내부 CAVE의 외형

11. 자매 결연 김기삼 총장 방문 조선대학교 UIC 김미자 부총장 방문 자매결연 협정체결 CAVE System Branch 설치 제안

12. CAVE 지원 가능 내용 System H/W :  SGI ONYX2 / IR2 MultiRack  대형 스크린  Projector( Marquee )  주변장치 및 컴퓨터 S/W :  CAVE Library  CAVE Simulator  Application Programs

기술지원 전문교수 : System Management, 시스템 구축기술, Program 운영기술, 연구개발 지원 기술요원 : System 활용기술, Programming 기술

13. VR System 응용분야 1. 교육 (Education) 2. 과학 (Science) 3. 의학 (Medicine) 4. 오락 (Entertainment) 5. 레저 (Leisure) 6. 예술 (Art) 7. 군사 (Military) 8. 스포츠 (Sports) 9. 원격 존재감 (Tele-existence) 10. 건축과 설계 (Architecture and Design)

13-1. CAVE의 어플리케이션 과학현상 시뮬레이션 데이터의 가시화 분자구조역학, 유류역학, 지진학, 해양학, 천문학, 　 분자구조역학, 유류역학, 지진학, 해양학, 천문학, Geometric Modelling등 　 [예］일리노이대학, 아르콘국립연구소, NCSA Engineering / Design 분야／Ｒ＆Ｄ 　 Prototype 설계, 상품 Design, 해석검토 　 [예］디트로이트 EDS사 조작 트레이닝 시뮬레이터 차량의 운전과 주행훈련 [예] 캐터필라사, FMC사, ARPA

의료분야 인체해부, 외과수술 시뮬레이션, 트레이닝 분자설계, 유전자해석, 감각정보와 심리학의 실험 시스템. 건축관계 인테리어 디자인등 거주공간 시뮬레이션, 도시나 경관의 시뮬레이션 기업의 홍보활동, 회사규모의 프리젠테이션 Tele-exisence, Robot의 Operating 룸 Computer Art Amusement, Game, 전시회(Virtual Theater)

13-2. CAVE 구축사례 미국 / 유럽 일리노이즈대 시카고교 3mx3mx2.7m EVL이 CAVE 최초개발 ＡＲＰＡ - 육군 훈련용 샌프란시스코ＦＭＣ사 ３面 3mx3mx2.7m 화물운반차량의 훈련용 아르콘 국립연구소 ３面 3mx3mx2.7m 아이오와 주립대 - 통계학적 수치의３차원분석 제너날 모터스 연구소 - 휴스턴대 - ARS Electronica Center - 유럽의 최초의 CAVE GMD:German National Research Center 3x3x2.7, ONYX/IR 독일

일 본 한 국 東京工業大學 VBL (1996/7/3 OPEN) CAVE-like system 4면 150inch ONYX/RE2 또는 PentiumPC 4대 실험, 연구환경 NTT ICC＜일반공개＞(1997/4/19 OPEN:5F 갤러리B 상설) 4면3mx3mx2.7m ONYX/Infinite Reality 체험형 박물관 東京大學　본향IML(Intelligent Modeling Laboratory)CAVE-like system (1997연말 완성） ５面　150inch묘사에는 i-station 5대를 사용 실험, 연구환경 한 국 조선대학교 도입시 한국최초 (현재 3개대학, 3개 기업체 도입 검토중)

14. 국내 현실 한국 전자통신 연구소(ETRI):가상현실 연구부(VR Center) 모션캡쳐 장착형 한국 과학기술 연구원(KAIST):영상 미디어 센터 (실감 스튜디오 ) 헬스 자전거 시뮬레이터 한국 원자력 연구소: 원격 작업용 입체영상 시스템 한국 항공 우주연구소 : 비행 시뮬레이터 한국 기계연구원 :운항 시뮬레이터

기업체 VR토피아 : “두치” 3차원 입체영상 게임 분야 오즈인터미디어 : “태울” 3차원 입체영상 게임 분야 우보전자 : 특수안경 또다른 세상 : 특수 안경, 인터넷 쇼핑몰제작 리얼타임 비주얼 : 가상 방송 스튜디오 구축 기초 분야별 시작단계 수입업체 : JSL, 제일정보통신, SGI(리얼리티센터)

환경과 기술의 조화 : 21세기의 “ 새로운 창조“는 여기서 시작된다. 15 외국현황 볼보 : 자동차 모델 시제품 시뮬레이터 보잉사 : 항공기 시제품 시뮬레이터 HP : 마더보드 실험 시뮬레이터 MIT : 미디어랩 NASA : 착용형 컴퓨터, 로보틱 특히 모의 수술 시뮬레이션 연구 활성화 VR Techno Japan: 일본 동경대학, 기후대학 공동 환경과 기술의 조화 : 21세기의 “ 새로운 창조“는 여기서 시작된다. 미 국립 연구위원회에서 1992년 “가상현실 개발 연구위원회” 발족, 국가 차원에서 기술 개발 유도

16. 조선대학교 실정 VR Laboratory : 공과대학 ( WTK, NT ) 디자인 특성화 사업 : 미술대학 ( O2, MAC ) 전자계산소 : 학사중심 업무 ( 연구, 교육보강 ) 각 단과대학 : WorkStation 수준( 개인교수 ) 산학협동 : 산학협력원( RRC, 테크노, 생기원, 창업)

17. CAVE VR System 활용방안 1. 교육 : 정규 교과과정 개발( 대학원, 학부 ) 2. 연구 : 기존 개인교수 연구지원 지적 신기술 개발지원 3. 봉사 : 산업 인력 재교육 산학협동 Project 사업 신기술 벤쳐 창업지원  대학 홍보 프리젼테이션

18. 기구조직 가상현실 기술원 기 획 부 사 무 국 교 육 개 발 부 연구개발부 산학 협력부 시스템 운영부

19. 공간 배치 1F 2F Refresh Corner 실험 연구실 제작실 기계실 암실 Shield Room 사무실 대학원생 교류실 계산기실 공용 실험실 Visual Studio Editing Room

3F 총 소요공간 120 평 × 3 층 = 360 평 실험 연구실 Visual Studio(Stairwell) 회의실 실험 연구실 Director’s Room Visual Studio(Stairwell) 공조기계실 총 소요공간 120 평 × 3 층 = 360 평

20. CAVE Purchase Prices 구 분 $ 원 ( 1$ = 1,200원 ) Asian Selling Price 구 분 $ 원 ( 1$ = 1,200원 ) Asian Selling Price 425,000 510,000,000 Audio Package 12,300 14,760,000 17,880,000 CAVE Library 14,900 13,000 (3년 기준) CAVE Annual Maintenance Prices 15,600,000 Total Prices 465,200 558,240,000

21. CAVE 가상현실 초기 구축재원확보 방안 CAVE System( H/W, S/W 포함 ) : 6억원 10억 20% 30% 10% 산학협력 산업디자인 특성화 재원 Illinois 지원 정부 특성화 사업비 대학 전체재원 CAVE System( H/W, S/W 포함 ) : 6억원 기술인수 및 교육 : 2억원 부대시설 : 2억원 합계 : 10억

22. 추진일정 추 진 내 용 기 간 비 고 VR 자료수집 1998.12. 1 ∼ 1999. 1.25 추진중 추 진 내 용 기 간 비 고 VR 자료수집 1998.12. 1 ∼ 1999. 1.25 추진중 CAVE VR 구축제안 1999. 1. 29 1999. 2. 2 처장단 회의 정보화 기획위원회 UIC와 지원 타진 1999. 2. 1 ∼ 2. 10 처장급 이상 1명 실무 교수 2명 1999. 2. 20 ∼ 2. 27 세부지원관계 논의차 UIC 방문 미국 UIC와 기술 및 연구 협약문 작성 1999. 3. 1 ∼ 4. 31 기술 이전 요원 파견, 현지교육 1999. 4. 1 ∼ 9. 31 전문 교수 2명 기술요원 3명 정부 및 지자제 프로젝트 계획서 작성 및 제출 1999. 4. 1 ∼ 5. 31 K-JIST 슈퍼컴퓨터 활용 추진 1999. 6. 1 ∼ 7. 31 VR 기술원 공간 확보 추진 1999. 2. 1 ∼ 3. 31 장비 구입 및 구축 1999. 6. 1 ∼ 12. 31

23. 기대효과 1. 고도 지식산업 사회의 인재양성 대학 교육기능을 활성화 2. 연구활동 활성화로 지적 신기술 개발 대학원 교육 활성화 3. 산학협동에 의한 고부가 신기술 산업육성 재교육, 창업지원 효과, 국가 경제발전 4. 21세기 조선대학교 비젼제시 대학 경쟁력 확보