만약 컴퓨터 스크린이 모니터를 응시하는 사람들을 대신하여 안경을 가지게 된다면 무슨 일이 일어날까? 이 개념은 UC 버클리의 컴퓨터 및 비전 과학자들이 개발한 기술에 의해서 머지 않은 시기에 현실이 될 것이다. 

연구원들은 개인적인 시각 손상을 보상해줄 수 있는 컴퓨터 알고리즘을 개발하고 있다. 그리고 사용자들이 안경이나 콘택트 렌즈를 착용하지 않고도 글이나 영상을 볼 수 있도록 해주는 시력 교정 디스플레이를 만들고 있다. 이 기술은 스마트폰, 태블릿 및 컴퓨터를 사용하는데 교정용 렌즈를 필요로 하는 수십만 명의 사람들을 잠재적으로 도울 수 있을 것이다. 예를 들어, 한 가지 일반적인 문제점은 원시의 일종인 노안으로서 가까이에 있는 사물에 초점을 맞출 수 있는 능력이 노화에 의해서 눈의 렌즈가 탄력성을 잃어감에 따라서 서서히 감소하게 되는 것이다. 

더 중요한 것은 이 디스플레이가 높은 수차(aberrations)라고 알려진 더 복잡한 시각적인 문제를 가진 사람들을 도울 수 있을 것이다. 이것은 안경으로 교정될 수 없는 것이라고 Brian Barsky 교수가 말했다. 그는 UC 버클리 컴퓨터과학 및 비전과학과 교수이며, 검안시력대학의 소속 교수이다. 

“우리는 현재 유비쿼터스적인 디스플레이가 존재하는 세상에 살고 있으며, 디스플레이를 가지고 상호작용하는 것이 당연하게 여겨지고 있다. 더 높은 수차를 가진 사람들은 각막의 형태가 고르지 못하며, 이러한 고르지 못한 형태가 콘택트렌즈의 선택에 어려움을 주게 된다. 어떤 경우에, 많은 직장인들이 업무의 일부로서 스크린을 보아야 하는 필요가 있기 때문에 이러한 어려움은 직장을 갖는데 문제가 될 수 있다. 이러한 연구는 그들의 삶을 변화시킬 수 있을 것이며, 나는 이것에 대한 잠재성에 열의를 가지고 있다”고 Barsky가 말했다. 

UC 버클리의 연구원들은 MIT의 Gordon Wetzstein, Ramesh Raskar와 함께 연구팀을 구성하여 시력교정 디스플레이의 최신 프로토타입을 개발하였다. 아이팟 디스플레이의 영상 선명도를 향상시키기 위해서 두 개의 투명한 플라스틱 레이어 사이에 끼워진 프린트된 핀홀 스크린을 설정에 추가하였다. 매우 작은 핀홀은 75um이며, 그것들 간에는 390um의 간격이 띄워져있다. 

연구팀은 캐나다 밴쿠버에서 8월 12일에 열리는 SIGGRAPH(International Conference and Exhibition on Computer Graphics and Interactive Techniques)에서 이러한 컴퓨터적인 라이트필드 디스플레이(computational light field display)에 대하여 발표할 예정이다. 

“이 프로젝트의 중요성은 시력을 교정하려고 광학에 의존하는 것보다 컴퓨터를 사용하는 것에 있다. 이것은 다른 종류의 교정으로서 비침습적인 것”이라고 논문의 주저자인 Fu-Chung Huang가 말했다. 그는 UC 버클리에서 컴퓨터과학과 박사과정 논문을 위해 이 프로젝트에 참여하고 있다. 

UC 버클리에서 개발하고 있는 이 알고리즘은 사용자의 특별한 시각적인 손상에 기초한 영상에서 단일 픽셀로부터 발생한 빛의 각 방향에 대한 강도를 조정함으로써 동작하게 되는 것이다. 디콘볼루션(deconvolution)이라는 과정에서 빛은 사용자가 선명한 영상을 인식할 것이라는 방식으로 핀홀 어레이를 통과하게 된다. 

“우리가 개발한 기술은 특정한 사용자가 스크린을 바라보았을 때, 이 영상이 그를 위해서 선명하게 보여지게 되는 것이다. 그러나 어떤 다른 사람이 그 영상을 보게 된다면, 그것은 선명해보이지 않을 것”이라고 Barsky가 말했다. 

실험에서 연구원들은 카메라에 흐릿하게 보여지는 영상을 디스플레이하였다. 이것은 노안을 가진 사람을 시뮬레이션하기 위해서 설정된 것이다. 새로운 프로토타입 디스플레이를 사용하였을 때, 흐릿한 영상이 카메라 렌즈를 통해서 선명하게 보여지게 되었다. 

이러한 최신의 방법은 낮은 대비 영상을 결과로 보여주었던 초기의 시력교정 디스플레이 버전을 향상시킨 것이다. 새로운 디스플레이는 새로운 알고리즘을 가진 라이트 필드 디스플레이와 결합하였다. 

시애틀에서 근무하고 있는 MS의 소프트웨어 엔지니어인 Huang은 연구 프로토타입이 얇은 스크린 프로텍터(screen protector)로 쉽게 발전될 수 있을 것이라고 말했다. 그리고 계속 향상되고 있는 시선추적기술이 사용자의 머리 위치에 따라서 조정될 수 있는 디스플레이를 더 쉽게 만들 수 있을 것이라고 덧붙였다. 

“향후에 우리는 또한 이 애플리케이션을 공유된 디스플레이에서 멀티웨이 보정으로 확장될 수 있기를 바라고 있다. 그래서 다른 시각적 문제를 가진 사용자들이 같은 스크린을 볼 수 있고, 선명한 영상을 볼 수 있게 될 것으로 예상하고 있다”고 Huang이 말했다. 

이 연구는 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받고 있다.

출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』