NVIDIA 기술을 기반으로 “Mars-500”의 행성간 탐험에 실시간 가상 현실 구현

지난 2010년 6월 3일 출발해 2011년 2월, 새로운 목표 지점에 도착한 국제가상우주공간탐험대 “Mars-500”은 러시아와 유럽연합, 중국 등에서 모인 6명의 우주 비행사로 구성되었습니다. 이 탐험대는 작년 6월 IMBP (Institute of the Medical and Biological Problems of RAS)의 리서치 센터에서 화성 유인 비행을 시뮬레이션하는 520일간의 국제 탐험을 시작했습니다. 프로젝트의 주 목적은 탐험대 교육 뿐만 아니라, 실제 장기간 진행되는 행성간 탐험이 의료적, 생물학적, 심리학적, 기술적, 조직적 측면에 미치는 영향을 연구하는 것이었습니다.

복합적인 목적을 달성하기 위해 대용량 병렬 처리 기능을 갖춘 NVIDIA Quadro 전문가용 그래픽 솔루션이 요구되었습니다. 이 솔루션은 '화성' 비행 과정의 가상 현실을 모델링하고 디스플레이하는 중요한 구성요소가 되었습니다.

작년 6월에 비행을 시작한 이후 240일만에 이루어진 가상 탐험대의 착륙 단계는 이 프로젝트의 핵심 과정 중 하나입니다. 탐험대가 2월 12일 화성 궤도 근처에 도달했을 때 3명의 탐험 요원이 화성 표면에 착륙하기 위해 이착륙 슈트(Take-off and Landing Suite)로 이동했으며, 남은 기간 동안 이 행성에 대한 연구 조사를 수행하게 될 것입니

이번 프로젝트에 도움을 준 JCSI Group은 방송 애니메이션, 컴퓨터 그래픽 및 디지털 무비 서비스를 제공하는 러시아 최대 업체로 실시간 3D 가상 기술, 가상 현실 및 산업 디자인을 개발 및 배포하고 있습니다.

JCSI는 이륙 및 착륙을 완수하고 화성 표면에서 우주 비행사의 활동을 모델링하기 위해 화성의 표현을 3D 및 인터랙티브 방식을 이용해 10x10km 크기의 가상 모델로 만들었습니다. 가상 현실 모델링 시스템에 지구 실험 슈트(Terrestrial Experimental Suite) 모듈 중 하나가 탑재됩니다.

이 강력한 시스템으로는 NVIDIA Quadro 전문가용 GPU 한 쌍이 탑재된 전문가용 워크스테이션을 사용합니다. 이 워크스테이션은 인터랙티브하고 복잡한 그래픽 장면을 2개의 26인치 고해상도 모니터(1920*1200)에 실시간으로 렌더링합니다. 애플리케이션*에 따라 이륙 및 착륙 슈트, 자동유인 화성 탐사로봇, 우주인(우주 비행사)에 대한 3D 애니메이션 모델 등 움직이는 객체의 컨트롤 패널이 디스플레이됩니다. 뿐만 아니라 어두우면서도 자연스러운 빛, 모래 폭풍, 그 외에도 화성에서만 나타나는 대기 현상 등 화성의 주요 특징을 반영하는 외부 환경 정보들을 보여줍니다.

JCSI의 Evgeny Chernyakov 사장은 “3D 환경을 실시간으로 처리하고 가상화하는 복잡한 문제를 해결하기 위해 NVIDIA Quadro 전문가용 그래픽 처리 장치를 선택했습니다"라고 말합니다. 그는 또 “복잡한 풍경과 다양한 특수 효과(모래 폭풍, 운석우)를 동시에 렌더링하고, 화성 탐사 로봇과 같은 이동 객체를 정확하게 관리할 수 있도록 모델을 설계할 수 있었습니다"고 설명하면서, 결론적으로 “NVIDIA Quadro와 같은 최고의 가상화 솔루션이 있었기 때문에 이러한 문제들을 해결할 수 있었으며, 이것은 가상화의 한계를 극복한 위대한 결과를 달성한 것”이라고 평가했습니다.

NVIDIA Quadro 전문가용 그래픽 처리 장치가 사용된 워크스테이션은 사용자가 마치 우주함 내부에 있는 것처럼 느낄 수 있도록 해주는 ‘Head Attitude Position Sensor’를 갖춘 풀컬러 헬멧 디스플레이 시스템과 연결되어 있습니다. 그리고 2개의 다목적 조이스틱을 이용해 필수 도구 선택, 토양 시료 채취, 과학 실험 도구 필드 배치 등 다양한 인터랙티브한 작업들을 완수했습니다.

또한, NVIDIA 3D Vision 입체 기술을 이용해 궤도 상에 있는 우주 비행사들도 이 프로젝트의 화성 착륙에 참가할 수 있었습니다. 3D 가상 현실 모델을 위해 준비한 콘텐트 일부를 우주 비행사들의 노트북 PC로 복사했습니다. 이것은 연구 조사의 일환으로 정신 생리학적 스트레스의 필수 레벨을 제공하기 위해 고품질의 3D 입체 이미지를 제공하는 데 유용합니다.

*가상 현실, 자연 효과, 우주인(우주 비행사), 로봇 등에 대한 3D 모델을 만드는 데에는 Presagis, DI-Guy, CMLabs Vortex, DiSTI의 소프트웨어가 사용되었습니다.

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기타 유용한 참조 자료: http://mars500.imbp.ru/en/index_e.html http://mars500.jcsi.ru/