3D 그래픽스 - 누구든지 하는 VR, AR 공간

 

공간이란?

공간(空間, 영어: space)은 어떤 물질 또는 물체가 존재할 수 있거나 어떤 일이 일어날 수 있는 장소이다. ( 참조 : 위키백과 )

 

3D 그래픽스에서 다루는 공간은 X, Y, Z 축이 존재하는 유클리드 공간이다.

 

유클리드 공간은 선형적인 축들로 이루어진 공간이며,

 

서로 다른 두 직선은 한 지점에서 만나거나 평행하게 이동한다는 사실에 근거하고 있다.

 

 

공간의 과거

고전물리학에서 설명하는 유클리드 공간에 반기를 들었던 수학자들이 많았는데,

 

1800년대 말, 많은 수학자들이 타원과, 쌍곡선 기하학에 근거하여 비유클리드 공간의 존재를 입증하였다.

 

 

위 그림에서 알 수 있듯이, 삼각형은 우리가 생각하는 내각의 합이 180도인 그런 것만 있는 것이 아니라는 것이다.

 

1900년대 초에는 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 통해 시공간에 대한 개념을 도출하였고, 

 

공간은 중력장으로 이루어져 있다는 가설을 내세우게 된다. ( 중력장 = 곡선 공간 = 비유클리드 공간 )

 

그리고 2015년에 중력파 검출 실험이 성공하면서 물리학계에 많은 파장을 일으켰다.

 

 

 

 

이를 통해 알 수 있는 것은 우리가 만든 평면은 실제로 평면이 아닐 가능성이 높으며, 만약 실제로 평면이라 하더라도 중력을 받는 힘이 중심부와 끝부분이 다르다는 것이다.

 

쉽게 설명해서, 우리가 만들고 있는 VR과 AR은 1900년대 이전 고전 물리학을 토대로 하여 만들어진 반쪽짜리 공간인 것이다.

 

 

하지만 공간 안에서 일어나는 일들을 표현하는데에 있어서는 꽤나 최근의 물리학을 근거로 표현되고 있다. ( 최근의 유체역학 같은거 )

 

 

* 물리학, 수학, 그리고 공간

 

어쨌든 우리는 유클리드 공간에서 사물을 표현해야 하는데 수반되는 지식들을 익혀야 한다.

 

(1) 고전물리학 : 뉴턴의 제 1법칙 - 제 3법칙까지

 

(2) 선형대수학 : 선형적인 공간을 표현해야하니... ( Vector, Matrix )

 

(3) 삼각함수 : 삼각함수는 선형대수에 포함되지 않는다. 딱 봐도 곡선 ( sin / cos / tan )

 

고등학교 때 배운거에 조금만 더 설명을 덧붙이면 앞의 내용들을 이해할 수 있다.

 

(수학을 왜 배우는지, 물리학을 왜 배우는지 이제서야 이해함)

 

 

* 좌표축이 3개라고 했지 방향이 어디라고 얘기 안했다. 

 

 

좌표축은 3개인데, 표현하는 사람에 따라서 축이 나타내는 방향이 다 다르다.

 

3Ds Max 라는 AutoDesk의 모델링 프로그램에서는 z축이 위 방향을 나타내고, 

 

그래픽스 라이브러리인 OpenGL과 DirectX는 y축이 위 방향을 나타내지만, z축의 방향이 서로 다르다.

 

Unity Engine은 X축이 OpenGL에 반대이다.

 

(내가 이거 때문에 초반에 애 좀 먹었다)

 

일반적인 시각에서 

 

평면에 높이를 표현해야하는 건축계에서는 Z축이 높이,

 

화면에 깊이를 표현해야하는 컴퓨터에서는 Z축이 깊이, 정도로 이해를 하면 될 것 같다. 

 

 

* 여기에서 설명이 필요한 단어나 용어들은 추후에 용어정리나, 링크를 통해서 전달하도록 하겠다.

 

* 공간에 대해서 모르겠다! 하시는 분들은 댓글 남겨주세요~~!

 

어느 부분이 더 필요한지 알아야 덧붙일테니...