Microsoft HoloLens 검토 - AR과 VR 간의 격차 해소

Microsoft는 매력적인 기술 데모를 통해 상대적으로 둔한 제품 발표를 장식하는 오랜 전통을 가지고 있으며 Windows 10 발표도 예외는 아닙니다. 이 소프트웨어 대기업은 이 기회를 이용해 증강 현실(AR)의 미래를 엿볼 수 있는 미래형 헤드셋인 HoloLens에 대해 상당한 소문을 일으켰습니다. 그러나 마이크로소프트는 또한 발머 체제하에서 절정에 달했던 화려한 하드웨어 실패의 전통을 가지고 있습니다. Kin 전화를 기억하십니까? 나도 아니다.

HoloLens의 도입은 여러 가지 이유로 실패하지 않을 것입니다. 우선 HoloLens가 상업적으로 실행 가능한 장치가 되기까지는 아직 갈 길이 멉니다. 몇 분기 또는 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 둘째, 그 이면의 개념은 건전하며 웨어러블 기술 및 가상 현실(VR) 헤드셋과 같은 몇 가지 유망한 신흥 산업 트렌드를 기반으로 합니다. HoloLens는 많은 기능을 단일 장치에 번들로 제공하여 다소 차이를 보이려고 하지만 이 Microsoft HoloLens 검토에서는 이미 나와 있는 것과 작업 중인 것을 살펴볼 것입니다.

이것은 VR 전문가 및 기타 엔지니어를 위해 설계된 엔지니어링 블로그이므로 "HoloLens란 무엇입니까?"라는 질문에 답하는 데 많은 시간을 할애하지 않겠습니다. AR과 VR의 차이점을 설명합니다. 증강 현실 기술은 다양한 산업 분야에서 잠재적인 응용 범위가 넓지만 엔터테인먼트 분야에서는 응용 분야가 제한적입니다. 가상 현실은 일부 전문 응용 프로그램도 있지만 엔터테인먼트에 더 적합합니다.

두 기술 모두 여전히 많은 한계가 있으며 대중 시장에서 어필하기 위해서는 수많은 기술적 과제를 극복해야 합니다. 이것은 몇 달이 아니라 몇 년이 걸릴 점진적인 과정입니다. 큰 비용을 들이지 않고 그러한 제품을 만드는 데 필요한 기술은 아직 준비되지 않았지만 서서히 그 수준에 도달하고 있습니다.

무엇이 있고 무엇이 빠져 있는지 살펴보겠습니다.

하드웨어 제한 - Google Glass 대 Oculus Rift 대 Microsoft HoloLens

Google Glass는 2012년 초에 발표되었으며 1년 후 $1,500의 가격으로 출시되었습니다. 높은 가격표는 Google의 PR 및 마케팅 기계에서 "탐색자"로 묘사되는 얼리 어답터와 같은 아주 작은 틈새 시장을 위해 예약되었음을 의미했습니다. 이 장치는 제한된 AR 기능을 제공했으며 구식 프로세서로 구동되는 640x360 픽셀 해상도의 소형 프리즘 프로젝터를 포함했습니다.

한동안 대중의 마음을 사로잡았지만 Google Glass는 성공이라고 말하기 어렵습니다. 유행에 뛰어들고 싶어했던 앱 개발자들은 몇 달 만에 유행을 극복한 것처럼 보이는 "탐험가"와 함께 흥미를 잃기 시작했습니다. 최신 루머는 내부에 Intel 실리콘이 포함된 Google Glass의 새 버전을 가리키므로 사망 기사를 내기에는 너무 이릅니다. 어느 쪽이든 구글 글래스는 아무리 봐도 큰 성공을 거두지 못했다.

오큘러스 리프트는 아마도 현재 VR 시스템에 대해 가장 많이 이야기되고 있지만 Google Glass와 달리 아직 출시되지 않았습니다. 오큘러스 VR은 수년 동안 이 장치를 작업해 왔으며 그 과정에서 회사는 2세대 개발 키트를 거쳤습니다. 소비자 버전은 수정된 사양으로 2015년에 출시될 예정입니다. 2014년 3월 Oculus VR은 현금과 Facebook 주식으로 20억 달러 이상에 Facebook에 인수되었습니다.

Samsung의 Gear VR은 내장 화면 대신 Galaxy Note 4 패블릿을 활용하기 때문에 다른 접근 방식을 제공하지만 Oculus에서 개발한 일부 기술에 의존합니다. 다른 공급업체의 다양한 모바일 장치에 유사한 접근 방식을 적용하여 사용자가 새 전화를 받을 때마다 하드웨어를 효과적으로 업그레이드할 수 있기 때문에 모듈식 개념이 흥미롭습니다. Qualcomm의 Vuforia 플랫폼은 모바일 장치 및 잠재적인 AR/VR 애플리케이션을 위한 몇 가지 유망한 기능을 자랑합니다.

그래서, 무엇이 빠졌습니까? 간단한 대답은 처리 능력일 수 있지만 그보다 조금 더 복잡합니다.

두 개념의 문제는 그들이 여전히 시대를 앞서고 있으며 기술이 여전히 따라잡을 필요가 있다는 것입니다. Microsoft의 HoloLens는 동일한 치아 문제를 겪을 수밖에 없지만 Microsoft의 개념은 다소 다르기 때문에 이러한 문제 중 적어도 일부는 극복할 수 있는 가능성이 있습니다.

Google Glass는 경량 웨어러블로 설계되어 여러 가지 타협이 있었습니다. 이 장치는 사용자의 오른쪽 눈 앞의 두꺼운 프리즘에 단일 디스플레이를 특징으로 했습니다. 시야(FOV)를 감안할 때 해상도는 매우 제한적이었습니다. 예를 들어, 스마트워치 디스플레이는 사용자 시야의 몇 도만 차지하는 장치에 대해 유사한 수직 해상도를 특징으로 하는 경향이 있습니다. Google Glass는 구식 SoC(System on Chip)를 기반으로 했으며 배터리 수명이 제한적이었습니다.

모바일 장치를 설계하는 것은 쉬운 일이 아니며 항상 많은 절충안이 수반됩니다. 고해상도 디스플레이는 더 많은 GPU 전력을 필요로 하므로 더 높은 부하에서 작동하는 더 강력한 GPU와 함께 더 큰 SoC를 사용해야 하므로 더 큰 배터리 등이 필요합니다. 이는 균형을 잘 잡는 동작이며 AR 헤드셋은 고해상도 태블릿에 사용되는 것과 같은 대용량 배터리를 수용하기에는 너무 작습니다.

언뜻보기에 Oculus Rift는 배터리 수명과 휴대성을 위해 타협하지 않기 때문에 하드웨어 측면에서 유사한 단점을 겪지 않는 것처럼 보입니다. 통합 SoC에 의존하지 않으며 1080p 디스플레이가 바람직합니다. 그러나 실제로는 포토리얼리즘에 거의 충분하지 않습니다. 이 장치는 FOV가 매우 크고 픽셀 밀도가 여전히 충분하지 않습니다.

이 문제를 극복하기 위해 VR 장치는 미래의 어느 시점에서 더 높은 해상도의 4K/UHD 디스플레이 또는 8K 디스플레이를 사용해야 합니다. 기술은 거의 존재하지만 값이 싸지 않고 휴대가 간편합니다.

가능한 가장 높은 세부 설정으로 4K 디스플레이에서 최신 AAA 게임을 실행하려면 두 개의 고급 개별 그래픽 카드가 필요합니다. 예를 들어, 플래그십 Maxwell 및 하와이 세대 GPU를 기반으로 하는 Nvidia 및 AMD 카드. 프레임 티어링(Nvidia의 G-Sync 또는 AMD의 FreeSync와 유사한 기술 사용)을 제거하려면 더 많은 전력이 필요하고 양쪽 눈에 적절한 3D를 수행하려면 더 많은 GPU 전력이 필요합니다.

결론은: 현재 사용 가능한 기술을 사용하여 4K VR 장치에 전원을 공급하려면 CPU와 나머지 시스템을 제외하고 350W에서 500W의 전력을 소비하고 28nm에서 총 120억~140억 개의 트랜지스터가 있는 GPU가 2개 이상 필요합니다. . 이것은 현재 사용 가능한 GPU와 CPU를 기반으로 한 보수적인 추정치입니다. 두 개의 4K 화면에 한 눈에 하나씩 전원을 공급한다는 아이디어에 대해서는 논의조차 하지 않겠습니다.

Nvidia의 최신 모바일 SoC인 Google Nexus 9에 사용되는 Tegra K1 64비트는 더 효율적인 Maxwell이 아닌 Kepler 아키텍처를 기반으로 하는 192개의 CUDA 코어를 특징으로 합니다. 회사의 현재 주력 개별 그래픽 카드는 모바일 Tegra SoC의 Kepler 코어보다 더 높은 클럭에서 실행되는 2048 Maxwell CUDA 코어를 자랑합니다.

사실적인 그래픽이 포함된 휴대용 VR 기기는 분명히 앞으로 몇 년 동안 사용할 수 없으며 Oculus Rift와 같은 유선 기기도 갈 길이 멉니다. 전체 플랫폼 비용은 또 다른 문제입니다. 1080p에서 재생 가능한 프레임 속도를 펌핑할 수 있는 게임용 PC는 메인스트림 GPU가 작업을 수행하기에 충분히 빠르기 때문에 상대적으로 저렴합니다. 그러나 2160p에서는 더 많은 메모리와 더 빠른 CPU가 지원하는 4배의 GPU 근육이 필요합니다.

이 문제를 해결하는 또 다른 방법이 있으며 나중에 설명하겠습니다.

마이크로소프트는 무엇을 옳았습니까?

앞서 언급한 Facebook의 Oculus Rift 거래를 기억하십니까? 발표된 지 며칠 만에 Microsoft가 Osterhout Design Group(ODG)에서 증강 현실 및 웨어러블 컴퓨터와 관련된 지적 재산권(IP) 자산을 구입한 것으로 나타났습니다. 일부 특허는 부분적으로 투과되는 광학 요소가 있는 "투명 근안 디스플레이 안경"에 적용되었습니다.

즉, 마이크로소프트는 홀로렌즈를 만드는 데 필요한 IP를 구입했다. 그리고 이 거래는 진행 중인 수십 개 이상의 특허 출원을 포함하여 수십 개의 ODG 특허를 포함하는 것으로 알려졌다. 한편 오큘러스 VR은 '가상현실 헤드셋'을 모호하게 기술한 특허가 단 한 건에 불과한 것으로 알려졌다.

Microsoft는 일반적으로 VR 장치와 관련된 넓은 FOV와 AR 애플리케이션에 적합한 투명 디스플레이 표면이라는 두 가지 장점을 모두 활용하려고 노력하는 것으로 보입니다. 이 접근 방식을 통해 HoloLens는 VR 장치보다 훨씬 적은 처리 능력을 활용하는 동시에 넓은 FOV 덕분에 더 많은 기능을 제공할 수 있습니다. 사실적인 콘텐츠를 렌더링하는 대신 HoloLens는 표시된 콘텐츠의 제한된 불투명도로 인해 약간 더 낮은 해상도와 이미지 품질로 벗어날 수 있습니다. 현실의 환상을 만들 필요가 없으므로 관련된 하드웨어 오버헤드가 훨씬 적습니다. 많은 기성 기술을 통해 HoloLens는 앨리어싱을 줄이거나 제거하고 배경이 이미 있기 때문에 멋진 합성물을 생성할 수 있습니다.

이 사실은 진정한 VR 헤드셋과 달리 엔터테인먼트 틈새 시장에서 HoloLens의 매력을 제한합니다. 그러나 엔지니어링 및 의료에서 ​​건축 및 방위에 이르기까지 다른 산업에서 많은 가능성을 열어줍니다. HoloLens는 의료 전문가, 엔지니어, 산업 기계 운영자, 군인 및 법 집행을 지원하는 데 사용할 수 있습니다.

그러나 HoloLens는 여전히 소비자 영역에서 응용 프로그램을 보유하고 있습니다. Microsoft의 Phil Spencer는 HoloLens는 성공적인 독립형 제품이 되어야 하며 회사는 이미 PC 및 Xbox One 콘솔과 함께 사용하는 방법을 찾고 있다고 덧붙였습니다. 이 장치는 게이머를 위한 헤드업 디스플레이(HUD) 역할을 하거나 체육관에서 피트니스 애호가를 위한 역할을 할 수도 있습니다.

HoloLens 하드웨어 수수께끼

Microsoft는 정확한 하드웨어 사양을 공개하지 않았으므로 여전히 무엇을 기대해야 하는지 잘 모릅니다. 디스플레이 해상도, GPU GFLOP, 연결성 또는 배터리 수명에 대한 언급은 없습니다. 이것은 기술 언론이 열 인치와 클릭 베이트로 채우게되어 기쁩니다. 그러나 아직 공식적인 것은 아무것도 없습니다.

내가 말했듯이 HoloLens는 Oculus Rift 및 유사한 VR 제품만큼 GPU 성능이 거의 필요하지 않아야 합니다. 그러나 이것이 마이크로소프트가 모바일 제품에 일반적으로 사용되는 것과 같은 저렴한 SoC로 벗어날 수 있다는 것을 의미하지는 않습니다. Microsoft는 현재 다양한 공급업체의 칩을 사용하고 있습니다. 휴대폰용 4G/LTE가 통합된 Qualcomm Snapdragon SoC, Surface Pro 태블릿용 Intel 칩(단종된 Surface RT 제품의 Nvidia SoC와 함께), Xbox One의 맞춤형 AMD APU .

전력 고려 사항으로 인해 가장 확실한 선택은 Lumia 휴대폰에 사용되는 것과 유사한 Snapdragon SoC입니다. 그렇다고 HoloLens가 Google Glass만큼 성능이 떨어지는 것은 아닙니다. HoloLens는 더 큰 배터리를 위한 공간이 있는 훨씬 더 큰 장치입니다. 최신 Snapdragon SoC는 Google Glass에 사용되는 칩셋보다 훨씬 강력합니다(스마트워치에 사용되는 칩보다 훨씬 느림). 초기 벤치마크에 따르면 Snapdragon 810과 같은 Qualcomm의 곧 출시될 주력 SoC에 사용되는 Adreno 430 GPU는 4K 해상도를 처리하고 1080p에서 비교적 복잡한 3D 콘텐츠를 렌더링할 수 있는 강력한 성능을 제공합니다.

단순한 렌더링 성능이 아닙니다. GPU는 많은 컴퓨팅 잠재력을 제공하며 게임보다 훨씬 더 많은 용도로 사용될 수 있습니다. Google은 자동화, 무인 자동차 등 AR 또는 VR 장치에 매우 유용할 수 있는 여러 기술도 다루는 Project Tango에 Tegra K1을 사용했습니다. 나는 이미 Vuforia에 대해 언급했고 GPU 업계에는 다른 플레이어가 있지만 Nvidia는 CUDA 코어를 사용하는 이점이 있습니다. Nvidia는 수년간 전문 그래픽 및 GPGPU 컴퓨팅 시장에서 시장 리더였습니다.

그러나 우리는 "저 밖에 있는 것"이라는 사고방식에 얽매여서는 안 됩니다. HoloLens가 판매되기까지는 시간이 걸리며 다음 세대에는 훨씬 더 강력한 하드웨어가 탑재될 것입니다. Intel의 새로운 14nm Atom이 곧 출시될 예정이며 ARM 기반 14nm 및 16nm SoC는 몇 분기 후에 출시될 예정입니다. 새로운 비평면 노드는 와트당 더 많은 성능을 허용하여 배터리 수명에 무리를 주지 않으면서 전반적인 성능을 크게 향상시킵니다.

대안으로 스트리밍

앞서 언급한 대안도 있습니다. 클라우드 컴퓨팅 및 스트리밍을 사용하여 복잡하고 리소스 집약적인 3D 콘텐츠를 표시할 수 있습니다. 최신 SoC는 고해상도 스트리밍에 충분한 802.11ac 무선 및 고속 LTE 모뎀을 갖추고 있습니다. 이 접근 방식, 특히 LTE의 단점은 지연입니다.

추가 콘텐츠가 PC 워크스테이션 또는 Xbox One에서 로컬로 렌더링되는 경우 지연은 제한되어야 하지만 원격 클라우드 렌더링은 문제가 될 수 있습니다. 예를 들어 Nvidia는 지연 시간이 짧은 게임 스트리밍으로 가장 큰 시장을 커버하기 위해 전략적 위치에 GRID 서버를 설치하여 이 문제를 해결하려고 합니다. 몇 밀리초의 추가 지연으로 AR 애플리케이션의 사용자 경험이 손상될 수 있습니다.

모바일 SoC는 Skype 및 일부 제한된 증강 현실 응용 프로그램과 같은 대부분의 일상적인 작업에 충분해야 합니다. 그러나 건축가가 건설 현장에 들어가 증강 현실을 사용하여 완성된 건물이 어떻게 보이는지 확인하려는 경우 HoloLens는 더 많은 하드웨어를 지원해야 합니다. 수십만 또는 수백만 개의 폴리곤, 고급 조명 효과 등으로 복잡한 장면을 렌더링합니다.

장점은 HoloLens가 고해상도 비디오 스트리밍, 브라우징, 캐주얼 게임과 같은 많은 일상 작업을 처리할 수 있는 비교적 강력한 통합 GPU를 통해 즉시 사용할 수 있는 많은 기능을 제공할 수 있다는 것입니다. 반면에 전문가는 802.11ac 또는 LTE를 사용하여 원격으로 렌더링되는 보다 복잡한 콘텐츠를 스트리밍할 수 있습니다.

마이크로소프트는 가정 사용자와 전문가를 위해 실질적으로 동일한 하드웨어 플랫폼을 사용할 수 있으며, 후자는 더 고급 리소스 집약적 작업을 위해 로컬 또는 클라우드 스트리밍을 사용합니다.

HoloLens의 사용 사례와 시장이 있습니까?

Microsoft는 다양한 시나리오에서 HoloLens를 선보였습니다. 데모는 매우 흥미로웠지만 새 장치에 대한 현실적이고 상업적으로 실행 가능한 사용 사례를 정확히 설명하지는 않았습니다.

HoloLens가 마음에 드는 점은 Google Glass와 같은 진정한 웨어러블과 Oculus Rift와 같은 유선 VR 솔루션의 중간이라는 점입니다. HoloLens는 거리에서 착용할 수 있을 만큼 가볍고 휴대할 필요가 없지만 동시에 컴퓨터나 외부 전원에 연결할 필요가 없습니다. 두 세계의 장점입니다. 나는 또한 마이크로소프트가 따르기보다 앞서가기로 선택했다는 사실을 좋아합니다. HoloLens는 기존 개념 및 제품과 다릅니다. 혁신적이고 미래적이며 독창적입니다. Redmond의 신선한 공기를 마실 수 있습니다.

그러나 이 접근 방식은 또한 HoloLens의 사용 사례와 시장 규모에 대해 여러 가지 중요한 질문을 제기합니다. VR 솔루션처럼 디스플레이를 대체할 수는 없지만, 부피와 외관 때문에 일상적인 상황에서는 사용할 수 없습니다. 스마트 안경을 사용하는 통근자와 운동 선수를 볼 수 있지만 HoloLens 헤드셋을 착용한 스키어나 조깅하는 사람은 보지 못할 것입니다.

주류 사용자는 HoloLens로 무엇을 할 수 있나요? 어떤 종류의 소프트웨어 플랫폼과 운영 체제가 지원됩니까? 전문 응용 프로그램은 어떻습니까? HoloLens 플랫폼 간 기능, 하드웨어 사양, 소매 가격 및 BOM(자재 명세서)은 어떻습니까?

여전히 많은 질문에 답해야 하며 Microsoft가 모든 정보를 공개하려면 시간이 좀 걸릴 것입니다.

Microsoft는 동일한 하드웨어로 주류 시장과 전문 시장을 동시에 공략해야 합니다. 가격과 BOM에 따라 Microsoft는 Xbox 사용자 기반과 PC 게임 시장을 활용하여 HoloLens 제품을 주류 사용자에게 제공할 수 있습니다. 가격이 너무 높으면 그러한 제품을 마케팅하는 것이 쉽지 않을 것이지만 사용자 기반이 거기에 있고 새로운 장치에 기꺼이 많은 돈을 쓸 의향이 있습니다. 주류 시장 접근 방식은 또한 더 많은 개발자를 참여시켜 생태계를 확장하고 새로운 사용 사례를 만드는 데 도움이 됩니다.

그러나 HoloLens 제품이 주류 시장에 맞게 가격이 책정되어야 한다면 Microsoft는 어떻게 전문 시장을 공략하고 그 과정에서 돈을 벌까요?

몇 년 전 나는 오프라인 3D 그래픽으로 생계를 꾸리곤 했으며 HoloLens에서 많은 잠재력을 볼 수 있습니다. 많은 3D/CAD 사용자가 있으며 그들 중 다수가 동의할 것입니다. 이것은 모든 디자이너가 주류 시장에 적합한 가격의 HoloLens 장치를 선택하여 업무에 사용할 수 있음을 의미합니까? 가능하지만 아마도 아닐 것입니다.

이 공간에서 제품을 마케팅하는 다른 방법이 있습니다. 저는 몇 년 동안 GPU 분야를 다루었고 그 동안 업계가 어떻게 작동하는지에 대해 한두 가지를 배웠습니다. 게이머를 위한 고급 그래픽 카드가 모든 헤드라인을 장식하지만 Nvidia 및 AMD의 실제 현금소는 전문 그래픽 및 컴퓨팅 솔루션입니다. 그들은 이 듀오폴리의 이름 없는 영웅들입니다. 일반 소비자용 카드와 동일한 GPU를 기반으로 하는 전문가용 카드의 BOM은 거의 동일하지만 전문가용 카드는 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. 낮은 전체 볼륨에도 불구하고 엄청난 마진을 제공하고 많은 수익과 이익을 창출합니다. 자세한 내용은 Nvidia 분기별 수익 보고서를 확인하세요.

마이크로소프트도 비슷한 접근 방식을 사용할 수 있습니다. HoloLens는 두 시장에 동일한 하드웨어를 사용하고 소비자 모델의 기능을 제한하며 다양한 라이선스 계층을 통해 전문 제품으로 확장할 수 있습니다.

물론, 이것은 현시점에서 모두 추측일 뿐입니다. 그러나 이것이 이 시장이 작동하는 방식입니다. Microsoft는 바퀴를 재발명할 필요가 없습니다.