서론
어떤 제품이든 구매하게 된다면 뭐가 더 나은지, 뭐가 더 좋은건지 알고싶은게 당연할 겁니다.
VR의 경우에는 트래킹 성능, 디스플레이, 렌즈, 성능, 배터리, 편의성, 무게가 있겠습니다.
개인적으로는 트래킹 성능이 중요하다고 생각하는데, 그것은 제가 CV1, HTC VIVE, 삼성 오딧세이 WMR을 경험하면서 느꼈던 점입니다.
CV1은 아웃사이드 - 인
HTC VIVE는 인사이드 - 아웃
삼성 오딧세이는 인사이드 - 아웃
(HTC VIVE에 관한 이야기는 하단에 다룹니다.)
이렇게 적을 수 있습니다.
아웃사이드 - 인
인사이드 - 아웃
간단히 풀어보면
밖에서 - 안
안에서 - 밖
이렇게 적을수 있겠습니다.
인사이드 아웃 트래킹과 아웃사이드 인 트래킹 구분법
좌측은 인사이드 아웃의 예시, 우측은 아웃사이드 인의 예시입니다.
대충 보시면 아시겠지만 카메라 (센서) 가 어디에 위치하느냐의 이야기입니다.
인사이드 아웃은 유저의 HMD에서 외부를 인식하고
아웃사이드 인은 외부의 카메라에서 내부를 인식합니다.
인사이드 아웃의 장점이라면 편의성입니다.
장소를 옮기게 되면 아웃사이드 인의 경우, 외부의 카메라들을 싹다 옮기고 다시 설치해야합니다. 또한 카메라와 트래킹 대상 사이에 물체가 존재하게 되면 카메라의 시야를 가리게 되어 트래킹이 불가능합니다.
하지만 인사이드 아웃은 그런거 없이 비교적 어디서나 사용 가능합니다. 헤드셋만 이동하면 됩니다. 그렇기에 스마트폰, AR, VR 모든 환경에서 사용되는 방식입니다.
또한 아웃사이드 인의 경우 넓은 영역을 커버하긴 힘들지만 인사이드 아웃은 비교적 자유롭습니다.
인사이드 아웃의 단점
인사이드 아웃의 단점이라면 트래킹 범위입니다.
HMD의 카메라가 커버가능한 범위를 벗어나게 되면 트래킹이 불가능합니다. 게다가 센서에 너무 가까워도 트래킹이 안됩니다.
누가 손가락 몇개를 펼쳤냐고 묻는데 그걸 눈 바로앞에서 보여주면 안보이죠. 어느정도 거리가 있어야만 합니다.
그 결과 다양한 문제가 발생합니다.
FPS 게임을 할 경우 견착이 힘들어집니다.
IR LED가 센서에 너무 가까워서 센서가 IR LED를 보지 못합니다.
그렇기 때문에 현실과는 달리 예시의 이미지에서 하단처럼 조금 더 멀리 손을 위치해서 견착합니다.
인사이드 아웃 트래킹과 아웃사이드 인 트래킹의 원리
아웃사이드 - 인은 기준점이 확실하게 있습니다. 센서를 기준으로 멀어지면 먼 위치인거고, 가까우면 가까운 위치죠. 마치 누가 원거리에서 카메라로 찍고 있는 것이라고 생각하면 되죠.
그렇다면 인사이드 - 아웃은 어떻게 추적을 할까요?
간단히 말해서 주변 환경에 가상의 마커 또는 기준점을 찍습니다.
심도 및 RGB 컬러를 분석해서 주변 환경 정보를 수집한 뒤 수 많은 가상의 마커중에 어떤 마커가 어느 위치인지 분석해서 상대적인 위치를 발견합니다.
오큘러스 퀘스트 2를 사용하다보면 룸 설정을 잃어버리는 경우가 종종 있습니다.
사용자가 어떤 물건의 어느 부분이 마커로 역할하는지 모르기도 하고 마커의 위치가 바뀌기라도 하면 엉망진창이 됩니다.
이는 구현 방식의 한계입니다.
이를 마커리스 트래킹이라고 부릅니다.
마커리스 트래킹에 영향을 주는 변수는 다음과 같습니다.
물체의 모양과 재질: 이 변수에 의해서 트래킹의 난이도가 달라집니다. 독특하고 유니크 할수록 쉽습니다.
물체의 배경: 물체와 배경을 분리해야하는데, 배경과 물체를 구분하기 쉬울수록 트래킹이 쉽습니다.
방의 조명: 조명의 강도에 따라서 트래킹에 방해가 됩니다.
빛의 반사: 반사에 의해서 물체를 트래킹하는데 방해가 됩니다.
빛의 유형과 위치: 연구에 따르면 빛의 종류에 따라서 난이도가 달라진다고 합니다. 전구식보다는 형광등과 같은 집중 조명방식이 좋다고 하네요.
대강의 요약
- 아웃사이드 인을 사용하는 오큘러스 리프트 CV1
대충 이해는 하셨을 겁니다.
아웃사이드 인은 비교적 정확하고 커버리지가 넓은 대신 불편하고 설치가 불편합니다.
인사이드 아웃은 비교적 불편하고 커버리지가 좁은 대신 편리하고 그냥 들고다니면 됩니다.
하지만 이 분류법은 정확하게 트래킹 방식의 특성을 분류하지 못합니다.
인사이드 아웃, 아웃사이드 인 트래킹 구분법의 한계
실제로 아웃사이드 인을 사용하는 기기로는 오큘러스 리프트 CV1 (DK 포함) 및 플레이 스테이션 VR이 있습니다.
HTC VIVE를 비롯한 SteamVR의 라이트 하우스 (베이스 스테이션) 트래킹을 사용하는 기기는 왜 아웃사이드 인이 아닐까요?
위에 말한대로 외부 기기가 필요한 시스템인데요?
우선 베이스 스테이션은 센서가 아닙니다.
센서가 아니라 일종의 마커로써 작동하며, X축, Y축으로 빛을 훑어준 다음
컨트롤러와 HMD에 파여있는 홈에 있는 포토다이오드가 인식하는 방식입니다.
밸브의 라이트 하우스 (베이스 스테이션)의 구조와 원리에 관하여 - https://arca.live/b/vrshits/96133117
모터가 충격에 약하기 때문에 고장나기 쉽습니다.
또한 빛을 쏘는 기기이기때문에 진동에 취약합니다. 만일 베이스 스테이션을 고정한 물체에 선풍기를 달아버리거나 베이스 스테이션 위에 선풍기를 놓게되면 선풍기의 진동에 의해 트래킹이 제대로 되지 않습니다.
한편으로는 베이스 스테이션의 고장을 분석할때 카메라로 찍어서 LED가 제대로 작동하는지 확인할 수 있기때문에 하드웨어 고장 판별법은 비교적 쉬운 편입니다.
한편으로는 베이스 스테이션이 X축, Y축으로 훑어야 하기때문에 레이턴시가 존재합니다.
트래킹 성능 - 오큘러스 퀘스트 2 > 베이스 스테이션? 그리고 6 DOF - https://arca.live/b/vrshits/37279300
오른쪽이 라이트 하우스 방식인데, 너무 빨리 움직이는 바람에 베이스 스테이션의 트래킹 속도가 못따라가는 결과로 이어집니다.
결론?
추세는 인사이드 - 아웃 트래킹이 주류가 되어가고있습니다.
아무래도 편리하기도 하거니와 위에 작성한 게시글 처럼 별도의 센서를 통해 보정하는게 어느정도 꽤 괜찮다는거죠.
하지만 기존 1~2년전까지만 해도 풀 바디 트래킹을 위해, 혹은 트래커를 사용하기 위해서 밸브의 베이스 스테이션 시스템이 애용되어 왔습니다.
그렇기때문에 정확한 트래킹 방식을 갖는 풀 바디 트래킹을 위해서는 베이스 스테이션 방식에 의존 할 수 밖에 없습니다.
앞으로 기대되는 풀 바디 트래킹 관련 제품은 다음과 같습니다.
Valve Deckard (루머) - 마커리스 트래킹 및 베이스 스테이션 트래킹 모두 지원
StonX - 특수한 마커를 몸에 부착하여 외부 트래킹 센서로 트래킹
SlimeVR Tracker - 6-DoF 센서를 내장한 트래킹 센서
그외 카메라 트래킹 방식 - 카메라를 이용합니다.
마커 및 마커리스 트래킹 구분법
이렇게 되면 아까 말했던 인사이드 아웃 트래킹의 단점인 트래킹 범위에 대한 이야기는 어떻게 되는걸까요?
밸브의 라이트 하우스 시스템은 전부 다 커버가 되는데요?
VDC에서 진행한 VR 트래킹 시스템 별 성능 수치화 - https://arca.live/b/vrshits/3661122
그렇기때문에 또 다른 분류법이 등장합니다.
마커리스 시스템이 그 주인공입니다.
마커가 있는 시스템이라면 밸브의 테스트 룸이 있습니다.
밸브, 프로토타입의 역사 (스압 장문 데이터 주의) - https://arca.live/b/vrshits/34709410
밸브와 오큘러스 사이에 있었던 VR 썰 - https://arca.live/b/vrshits/34709410
VR 썰은 뭐... 그냥 그런 루머 또는 이야기가 있다 쯤으로 받아들여주시면 됩니다.
외부에 명확한 마커가 존재하고 그것을 인식하는 방식입니다.
라이트 하우스 / 베이스 스테이션 방식 및 상단의 사진에 있는 시스템이 속합니다.
마커리스의 경우
아까 말씀드렸던 인사이드 - 아웃 방식에서 라이트 하우스 / 베이스 스테이션을 제외한 거의 모든 기술들이 포함됩니다.
그렇기에 단점 및 장점 모두 같습니다.
결국 뭐... 이런 저런 기술이 나오면서 구분법이라는게 바뀌는거죠.
애초에 딱딱 나눠버리는게 힘들기도 하구요.
이제와서는 모두들 마커리스 트래킹 및 인사이드 아웃 트래킹을 사용하기때문에 의미가 딱히 없습니다. :)
