정보처리기사 필기 - 제1과목 소프트웨어설계 (2020 개정), VVVV와 TCP/IP 기반의 다면 영상 콘텐츠 구축 방법 연구- 아디다스'클라이마히트(ClimaHeat)'프로모션 콘텐츠 구축 사례를 중심으로
VVVV와 TCP/IP 기반의 다면 영상 콘텐츠 구축 방법 연구- 아디다스'클라이마히트(ClimaHeat)'프로모션 콘텐츠 구축 사례를 중심으로 요 약 근래에 각종 매장과 전시관에서 영상기반의 큰 이미지 연출을 위해 다수의 모니터를 연결하여 하나의 화면처럼 보이는 다면 영상 방식의 콘텐츠를 많이 볼 수 있다. 대부분 전문적인 디스플레이 장비와 화 면 분할 기능을 가진 전용 콘트롤러를 사용하여 구축을 하는데, 연출에 따라 다양한 크기의 디스플레이 를 혼합하여 사용하고 인터랙션과 같은 추가 기능이 필요한 경우도 있어서 프로그래밍을 통해 개발을 하 기도 한다. 2015 년 10 월에서 12 월까지 전시된 아디다스 ' 클라이마히트' 프로모션 콘텐츠는 크기가 다른 20 개의 HD 모니터와 LED 를 연동하고 관객의 움직임에 반응하는 6K 급 영상이 상영되는 콘텐츠 로, VVVV 를 바탕으로 개발하여 TCP/IP 연결을 통해 구현하였다. 본 논문에서는 기존의 전용 장비를 사용하지 않고 노드방식의 프로그래밍 언어를 사용하여 다양한 크기의 일반 모니터를 연동하는 방식을 연 구함으로써 저렴한 비용으로다양한 비정형 다면 영상 콘텐츠의 구축 방법을 제안한다. Keywords: TCP/IP, VVVV, Multi-display, Digital Signage, UHD 1. 서 론 1.1. 연구의 배경 각종 전시장, 디지털 사이니지, 이벤트 등의 분 야에서 2대 이상의 모니터, DID(digital information display) 등과 같은 평판 디스플레 이 (Flat-Panel Display)를 활용한 콘텐츠를 많 이 볼 수 있다. 여러 개의 화면을 구성하여 하나 의 콘텐츠를 표현하는 방식으로 다면 영상, 멀티 비젼, DID 등의 용어로 불리며 본 논문에서는 다 면 영상으로 통일 한다. 영상 면적의 확장을 위해 사용된 다면 영상 콘텐츠의 사용이 늘어나면서 , 다양한 크기와 형태를 가진 비정형적 공간 연출에 대응할 수 있는 다면 영상 구축방법의 필요성이 증가 되었고, 관객과 상호작용을 하는 인터랙션 기능을 필요로 하는 경우도 늘어났다. 이에 본 논 문은 비주얼랭귀지 기반의 프로그래밍 언어인 200 VVVV와 TCP/IP 기반의 다면 영상 콘텐츠 구축 방법 연구 VVVV를 이용하여 TCP/IP로 연동하는 다면 영상 콘 텐츠 구축 방법을 연구하고, 저렴한 비용으로 확 장 가능한 다면 영상 환경을 구축 할 수 있는 방 법을 제안하고자 한다. 1, 2장의 선행 연구를 바 탕으로 3장에서는 기존의 구현 사례를 비교하고 4 장에서 VVVV를 이용한 구체적인 구현 방법을 소개 한다. 5장에서는 최종 결론 및 향후 연구 계획에 대해 논한다. 1.2. 연구의 범위와 한계 본 논문은 2015년 10월부터 12월에 글로벌 스포 츠 브랜드 아디다스의'클라이마히트 (Climaheat)'프로모션을 위해 구축한 다면 영상 콘텐츠를 중심 사례로 연구하였다. 이것은 LED 조 명기와 함께 20개의 크기가 다양한 일반모니터를 연결하여 6K급 영상을 상영하는 인터랙티브 다면 영상 콘텐츠로, 전용 산업 장비를 사용하지 않고 VVVV로 개발하고 일반적인 인터넷 공유기만으로 연결한 사례이다. 다면 영상 콘텐츠를 위해 나온 전문 장비는 표준이 따로 없고 제조사에 따라 다 양한 규격으로 출시되어 이를 모두 비교하기보다 는, 비교적 많이 사용되는 전용 장비가 적용된 특 정 사례를 중심으로 비교를 진행하였으며, 국내외 사용 장비의 차이가 없어 국내 사례로 한정하였다. 양한 모습으로 연출되고 있다. 다수의 모니터를 사용하는 콘텐츠로 각 모니터 를 연동하는 방법과 초고해상도의 영상 제작이 필 요하다. 연출에 따라 다양한 배열의 형태가 나타 날 수 있어서 연결 방식 및 운용 방식도 다양하게 존재한다. 대부분 전용의 기능을 갖춘 산업 장비 를 이용하며 이러한 산업 장비들은 모니터 간 연 결, 영상 인풋 및 구동, 단일화면 구성 또는 다중 화면 구성을 통한 비정형 영상의 상영 기능을 수 행한다. 2.1. 다면 영상 콘텐츠의 산업 특성 1950년대 할리우드영화에서 시네마(Cinema)와 파노라마(Panorama)를 결합하여 시네라마라는 기 술을 선보였다. 이는 3대의 카메라로 촬영한 후 와이드스크린에 영사기 3대로 영상을 동시에 투사 하여 기존의 스크린보다 크고 넓은 화면을 제공하 는 기술이다.[1] 근래에 등장한 CGV의'스크린X' 도 이와 같은 3면을 이용한 다면 영사 방식으로 와이드 영상을 연출할 수 있을 뿐만 아니라 관객 의 몰입감을 높이는 역할을 한다. 일반적인 다면 영상 연출은 매장과 같은 전시공 2. 다면 영상을 이용한 콘텐츠와 기술 평판 디스플레이(Flat-Panel Display)를 이용 하는 다면 영상은 프로젝터를 사용하는 콘텐츠와 달리 밝기 제약이 크지 않으면서 대형 화면 구축 을 할 수 있고 배열을 달리하여 비정형의 영상 콘 텐츠를 연출할 수 있는 장점이 있다. 과거, 브라 운관이 사용되던 시기에는 대형화면을 만들기 위해 하우징(housing)이 없는 브라운관 모니터를 층층 이 쌓아 대형 멀티비전을 구축하였는데, 최근에는 디스플레이 장치들의 발전으로 'mm' 단위의 베 젤을 가진 산업용 DID 디스플레이를 이용하여 다 간과 이벤트 프로모션 공간에 대형 영상을 사용하 여 분위기를 능동적으로 조성하며 다양한 메시지 전달과 함께 이목을 끄는 역할을 한다. 이러한 콘 텐츠의 디스플레이 장치는 LED 전광판 또는 다면 영상 방식( 멀티비전 또는 DID)으로 구성하여 미 디어 월을 구성한다. 최근 프로젝션 맵핑으로 비 정형 미디어 월을 구축하는 사례가 증가 하였으나 프로젝터는 주변 조도에 자유롭지 못하고 장비의 내구성이 부족하여 여전히 의류 매장과 같이 밝고 상설 설치가 필요한 경우 모니터와 LED 전광판 타 입이 선호된다. LED 전광판은 LED 소자들 간의 일 정 간격이 존재하여 해상도의 한계를 가지고 있으 나 모니터는 개별해상도를 HD에서 4K급까지 초고 해상도 연출이 가능하여 보다 고품질의 영상 연출 이 가능하다.[2] 2016년 3개 학회 국제 공동 컨퍼런스 논문집 201 2.2. 다면 영상 콘텐츠의 제작 및 구축 다면 영상을 이용하는 콘텐츠는 모니터 배열 형 태에 따라 다양한 연출이 가능하다. 예를 들어, 아래 두 대의 모니터 위에 두 대의 모니터를 쌓아 올리면 4배 크기의 대형 모니터를 구성할 수 있으 며, 네 대의 모니터를 가로로 나란히 배치하게 되 면 와이드 모니터를 구성할 수 있다. 이렇게 구성 된 네 대의 모니터를 대형 모니터의 역할로 활용 하여 하나의 영상을 보다 넓은 모니터 영역에서 상영할 수 있고, 또는 네 대의 모니터를 각각 개별 운용하여 다양하고 화려한 영상 연출을 시도할 수 있다. [그림 2] 68주년 경찰의 날 기념행사 미디어월 삼성 올쉐어 캐스트 프로모션을 위해 설치한 다 면 영상 콘텐츠의 경우 클라이언트가 제공한 10대 의 TV 모니터를 피라미드식으로 배치하였고, 특정 이벤트 진행을 위한 인터랙티브 기술이 개발, 진 행되었다. 이는 다면 영상 구동을 위한 전용 장비 를 사용할 수 없는 상황으로, VVVV와 유사한 개발 비주얼 프로그래밍 도구인 Quartz composer를 기 반으로 TCP/IP 연결을 통해 모니터 동기화 및 인 터랙션이 구현되었다. [그림 1] 모니터 배열의 예시 2.3. 국내 구축 사례 비교-'68주년 경찰의 날 기념행사 미디어월'과'삼성 올쉐어 캐스트' 경찰의 날 행사장 로비에 구축한 미디어 월의 경우 10대의 모니터를 가로로 비정형 배치하여 연 출하였는데, 해당 형태를 고려한 고해상도 영상을 단일 파일로 제작하여 상영하였다. 다면 영상 전 용 모니터를 사용하여 각각의 모니터를 자체적으로 하나의 단일 모니터로 인식되도록 동기화하고, 비 율에 맞게 제작된 단일 동영상 파일을 PC에서재생 하는 방식으로 구현하였다. [그림 3] 삼성 올쉐어 캐스트 프로모션 3. VVVV와 TCP/IP를 이용한 아디다 스 '클라이마히트 (Climaheat)' 콘 텐츠 사례 연구 3.1. 콘텐츠의 개요 및 특징 명동 아디다스 매장에 설치된 다면 영상 콘텐츠는 '클라이마히트' 프로모션을 위해 2015년 202 VVVV와 TCP/IP 기반의 다면 영상 콘텐츠 구축 방법 연구 10월에 설치되어 약 두 달 동안 구동된 인터랙티브 전시 콘텐츠이다. 47인치까지 크기가 다른 20대의 모니터를 천정과 벽을 'ㄱ'자 형태로 비정형 배치하여 미디어 월을 구성하고, 이는 6K급 단일 영상을 상영한다. 이 시스템은 인체감지센서 범위 안에 고객이 들어오면 이를 감지하여 LED 패널의 색상을 바닥부터 순차적으로 변화시키고, 이와 동시에 음향을 비롯하여 20대의 모니터에 조각처럼 뿌려진 6K급 고해상도 영상을 변화시킨다. 21인치에서 연결만으로도 간단하게 세팅이 가능하고 비교적 안정적이다. [3] 3.3. 다면 영상 설계와 6K급 영상 제작 본 콘텐츠는 다양한 크기의 모니터를 산업용 DID가 아닌 일반 PC용 LED 모니터와 가정용 LED TV를 사용하여 배치하였고, 모니터와 관객과의 거리가 매우 가까운 상황 (최대 1m 이내 접근)이었다. 각각의 모니터는 모두 HD급 해상도를 가지고 있으며 관객 접근 시 영상과 음향 그리고, 마네킹의 LED 색이 동시에 바뀌어야 하고, 모든 모니터의 영상은 하나의 단일 영상으로 보여지도록 동기화 되도록 구현하게 되었다. 이러한 목표를 수행하기 위해 약 6K급 (1270*720(개별 모니터 해상도) * 20(모니터 수))의 해상도와 비슷한 6480x3840의 초고해상도 영상을 제작 하였고 이렇게 제작된 단일 영상을 각각의 모니터 별로 다시 분할하여 재생하였다. 이에 다수의 PC를 동기화 및 제어할 수 있도록 TCP/IP 네트워크 시스템을 개발하였다. 영상 제작은 3D 그래픽스 프로그램 '블랜더 [그림 4] 아디다스 클라이마히트 프로모션 3.2. VVVV와 TCP/IP 소개 VVVV는 실시간 비디오 합성 및 물리 인터페이 스, 실시간 모션 그래픽스, 오디오 및 비디오를 가 진 대규모 미디어 환경 프로그램에 특별한 초점을 맞춘 범용 도구이다.[2] VPL(Visual Programming Language) 방식의 프로그래밍 환경을 지원하며 주로 영상 기반의 미디어 콘텐츠 제작 및 구현에 사용된다. TCP/IP는 패킷 통신 방식의 인터넷 프로토콜인 IP (인터넷 프로토콜)와 전송 조절 프로토콜인 TCP (전송 제어 프로토콜)로 이루어져 있는데 Processing, MAX, VVVV와 같은 미디어 콘텐츠 개발 프로그램의 경우 이를 쉽게 사용할 수 있는 기능을 가지고 있다. 보통 공유기와 렌선 2016년 3개 학회 국제 공동 컨퍼런스 논문집 203 (blender)'를 이용하여 산과 동굴과 같은 중심 오브제를 모델링 하였고, '애프터이팩트(Adobe After Effects)'를 이용하여 배경과 합성 작업, 파티클 효과 추가와 브랜드 로고 모션 작업을 진행하였다. 영상 출력은 PNG 시퀀스로 1차 렌더링 후, 각 모니터 위치에 해당하는 영상을 2차 분할 렌더링 하였다. [그림 6] 시스템 구조도 3.5. VVVV 프로그래밍 분할된 영상들의 출력을 담당하는 Client PC와 [그림 5] 모니터 배치도 3.4. 하드웨어 구조 본 콘텐츠는 약 2달간, 24시간 연속 가동되었다. 적은 예산으로 장기 연속 운영을 위한 안정성을 확보해야하는 상황을 해결하기 위해 고가의 다면 영상 전용 장비들과 고성능PC 포기하고 일반적인 사양의 PC를 다수 사용하는 방법으로, 각각의 PC에 가해지는 부하를 줄이고 단순화시켜 안정성을 높이도록 하였다. 각 PC당 2대의 모니터만 할당하여 Server PC 1대로 Client PC 10대에 신호를 보내어 동기화를 이루는 구조로 LED 운영과 센서 처리를 모두 Server PC가 수행하여 영상 재생을 하는 Client에 별다른 부하가 없도록 구축하였다. 인체 감지 센서에서 들어오는 신호를 처리하여 LED와 Client PC를 제어하는 Server PC를 공유기를 통해 연결하였다. VVVV의 TCP/IP Node를 이용하여 Client PC의 IP를 받은 Server PC는 반복 재생되는 동영상의 끝나는 시간에 맞춰 정기적인 동기화 신호(reset)를 보낸다. 이러한 처리는 Client PC들을 항상 동기화시켜 PC 내·외부 요인으로 인해 발생 가능한 프레임 드롭 (Frame drop), 재생 지연 등의 오차를 줄일 수 있다. 인체감지 센서에서 들어온 신호는 Server PC를 통해 영상의 교체 및 LED 색상을 바꿔주는 신호로 Client PC에 전달된다. 센서 감지 후, 영상 구동 시간에 맞춰 일정 시간동안 교체된 영상이 재생되다가 관람객의 신호가 없을 경우 기본 영상으로 교체되어 loop 재생된다. 204 VVVV와 TCP/IP 기반의 다면 영상 콘텐츠 구축 방법 연구 [3] Jan Barth, Roman Stefan Grasy, Martin Lukas , Jochen Leinberger, Markus Lorenz Schilling, Prototyping Interfaces-Interacktives Skizzieren MIT VVVV, pp.16-39, Verlag Hermann Schmidt Mainz, 2013 [그림 7] 시스템 로직과 TCP 노드 4. 결론 VVVV에서 TCP/IP를 이용하여 다면 영상을 구축하는 법을 알아보았다. 이러한 구조로 다면영상 콘텐츠를 개발한다면 소개한 콘텐츠의 해상도인 6K급 이상의 초고해상도 영상도 운용도 전문적인 장비 없이 공유기와 간단한 프로그래밍으로 다양한 형태로 동기화된 다면 영상을 구축할 수 있을 것이다. TCP/IP는 Processing, Max 등의 다른 미디어 콘텐츠 저작 도구에도 사용할 수 있어, 어떠한 프로그래밍 언어도 유사한 방식으로 구축 할 수 있을 것이다. Client 역할을 했던 PC의 경우 라즈베리파이 (Raspberry Pi)와 같은 오픈소스기반의 저가형 PC를 이용한다면 더욱 저렴한 비용으로 구축도 가능할 것이다. 따라서 향후 연구는 오픈 소스 PC를 이용하여 더욱 저렴하고 손쉬운 확장성을 가진 방식으로 연구하고자 한다. 5. 참고 문헌 [1] 최양현, 조성민, 퓨쳐시네마, pp.25-32, 커뮤니케이션북스, 2015 [2] 나카무라 이치야, 이시도 나나코, 디지털 사이니지 혁명, pp.2~24, 커뮤니케이션북스, 2010 2016년 3개 학회 국제 공동 컨퍼런스 논문집 205