Virtual Reality Development Server Platform :...

REP - OPENSIM - 001, APRIL 2009 1

Virtual Reality Development Server Platform : OpenSimulator

지승현

Ji SeungHyun

부산대학교 컴퓨터공학과[email protected]

ABSTRACT

본 보고서는 3차원 가상현실 제작 툴인 OpenSimulator(이하 OpenSim)에 대하여 알아 본다.OpenSim은 가상현실 Server 개발 프로그램으로써, 현재 상용 서비스 중인 SecondLife와 연동되어 실행 되며, 일반적인 Contents 개발 및 3차원 가상현실을 제작 할 수 있는 개발자를 위한다양한 API를 제공하고 있다. 많은 연구자들이 OpenSim을 기반으로 3차원 가상현실 연구에사용하고 있으며, 본 보고서에서는 앞으로 3차원 가상현실 시스템 개발에 앞서 OpenSim의 개요 및 구조 등을 설명한다. 또한 OpenSim을 편리하게 사용하기 위한 필요한 다양한 Utility에대해서 알아본다. OpenSim은 Window와 Linux 그리고 MAXOSX 운영체제를 지원하며, C#기반으로 개발 되었다. Source Code를 수정하기 위해서는 Visual Studio 2005 또는 2008 IDE를 사용해야 한다.

KEYWORDS Virtual Reality, SecondLife, OpenSim, Wonderland

1 OpenSimluation 소개

OpenSim은 3차원 가상공간을 제작 할 수 있는 open source server platform이다. 현재 상용 서

비스 중에 3차원 가상 현실 커뮤니케이션 시스템인 SecondLife(이하 SL)의 lib를 이용하여 제작되

었으며, open source로써 BSD license 규약을 따르고 있다. Cross-platform으로써 Window, Linux,

MaxOS에서 사용가능하다. OpenSim은 3차원 가상공간내의 Contents 개발을 위한 다양한 기능과 응

용프로그램 개발을 위한 개발자용 API를 제공하며, Plug-in modules를 사용하여 확장이 용이하도록

제작되었으며, 많은 개발자들이 이러한 module를 개발, 공개하고 있다. 또한 현재 많은 연구, 개발에

서 OpenSim를 이용하여 시스템 개발 및 Simulation 연구 등이 진행 중에 있으며, 상업적으로도 이를

기반으로 한 다양한 제품들이 제작되어 출시되고 있다. OpenSim의 특징은 아래와 같다.

1. 하나의 서버에 Multi Client와 다양한 Protocol로 동시 접근이 가능하다. OpenSim은 3차원 가

상현실 Server로써 이에 접속하기 위해서는 Viewer를 이용한다. 대표적으로 가상현실 시스템인

SL Client(Viewer)와 연동 되며, 이 외에도 전용 Viewer등을 이용하여 접속 가능하다.

2. 가상공간 내에 Real-Time으로 다양한 Contents를 생성, 추가할 수 있다. 3차원 오브젝트 제작

Tool은 3DS Max, Blender등에서 제작된 오브젝트를 쉽게 Import할 수 있는 building tool을

지원한다.

Copyright © Graphics Application Lab. Pusan National University


3. Texture, Sound 등의 리소스를 관리하며, WFRM(Write Few Read Many) database를 기초로

하고 있다.

4. 응용프로그램 개발을 위한 다양한 프로그램 언어를 지원한다. SL의 전용 Script 언어인 LSL/OSSL

을 비롯하여 C#, JScript, VB.NET 언어를 지원한다.

5. 추가적인 기능으로써 Open 물리엔진인 ODE, Physx, Bullet을 지원한다.

2 OpenSim의 구조 및 기능

OpenSim Server는 주요 5가지의 Server(UGAIM)로 구성되어 있다.

1. UserServer : 접속하는 User의 session를 생성 관리한다.

2. GridServer : Grid방식일 경우 각각의 Grid를 관리한다. GridServer는 각각 3차원 가상공간을

2차원의 Grid Map에 Mapping하는 형태로 관리 한다.

3. Texture, Sound 등의 리소스를 관리하며, WFRM(Write Few Read Many) database를 기초로

하고 있다.

4. InventoryServer : 가상공간 내 Agent Avatar가 생성한 Object들을 관리하는 기능.

5. MessageingServer : User간의 Interaction과 채팅등 Message 교환을 관리하는 기능.

위와 같은 서버들을 통하여 전체 서버가 구성되며, 구성된 하나의 서버 (하나의 가상 현실)을 OpenSim

에서는 Region이라고 하며, Region는 Grid 방식의 가상공간을 구성할때 하나의 가상공간 (Server)라

고 할 수 있으며, Grid 방식은 아래에서 다시 설명한다. 그림 1는 위에서 언급한 UGAIM Class간의

Diagram과 이들을 통한 Login Sequece를 보여준다.

(a)UGAIM간 Class Diagram (b)Login Sequence

그림 1. UGAIM Class간 관계도 및 Login 과정.



2.1 Development Mode

OpenSim은 두가지의 Mode로 개발 가능하다. Local의 개념으로 Stand-alone Mode와 Web을 통하

여 다른 Region과 연결하는 Grid Mode이다. 다시 말해서 Stand-alone Mode는 쉽고 간단하게 독

립적인 가상공간을 개발할 수 있는 Mode를 말하며, 광범위한 스케일의 가상공간이 아닌 소규모 스

케일의 가상공간 개발에 사용한다. 일반적으로 간단한 Simulation 혹은 자신만의 가상공간을 개발하

는데 이용되며, Stand-alone Mode는 소수의 사용자만을 수용할 수 있다. Grid Mode는 범용적인 가

상공간을 만들기 위한 방식을 말한다. 기본적으로 Stand-alone와 같은 방식으로 OpenSim Server를

구성하게 되지만, 이를 독립적으로 운영하는 것이 아니라 범용적으로 사용하는 것을 말한다. 즉, Grid

란 개념은 하나의 가상공간을 제작하여 이를 다른 사용자들도 접근 가능한 Public 공간으로 구성하는

것을 말한다. Grid Mode의 개발을 위해서는 일반적으로 OSGrid(http://osgrid.org/)룰 사용한다.

Grid Mode로 개발된 OpenSim Server를 OSGrid를 통하여 등록 Public Grid(가상공간)로 만들어

누구나 접속 가능하게 하며, 이러한 Grid들을 하나의 형태로 만들어 광범위한 가상공간을 제작하는

방법이다. SL Server 또한 이러한 방식을 사용하며 OSGrid에 대해서는 다음 섹션에서 설명한다.

2.2 Viewer

OpenSim은 3차원 가상공간의 Server만을 위한 Platform으로써 Client는 다양한 Viewer를 통하여

접근 가능하며, 아래와 같은 Viewer들이 있으며, 그림 2는 각 Viewer의 장면들이다.

1. SecondLife Viewer : 현재 대표적인 상용 3차원 가상현실 시스템인 SecondLife의 Client를 말

한다. OpenSim에서는 SL Client의 실행파일에 OSGrid에 접속하는 옵션 값을 주어 SL Server

가 아닌 OpenSim의 Server에 접속, Login화면에 Public Grid의 목록과 최신 OSGrid News

등을 보여준다. 그림 2 (a)는 SecondLife Viewer를 보여준다.

2. Hippo OpenSim Viewer : OpenSim 전용 Viewer로써 SL Viewer를 수정, 보완하여 만든 전용

Viewer이다. SL Viewer에서의 제한적인 부분 (건물의 크기, 접속자 수)을 수정, 보완하였으며

SL Viewer에서는 제공하지 않는 Stand-alone Mode Server(Local Server)에 접속하는 기능과

그 외 Grid Manager등 다양한 기능들이 추가되어 있다. 그림 2 (b)는 Hippo OpenSim Viewer

를 보여준다.

OpemSim에서는 가상현실 개발을 위한 다양한 API를 제공하는데, 개발자는 OpenSim Server의

API와 SL Viewer에서 제공하는 Client API 두가지를 사용하여 개발 할 수 있다. 각각의 기능은 아

래와 같다.

1. OpenSim은 Server 개발을 위한 다양한 API를 제공한다. API는 크게 ApplicationPlugins, Data,

Framework, Grid, Region, ScriptEngine 등으로 분류 되어있으며, 다시 세부적으로 나뉜다. 위

의 각 API는 Plug-in개발, SQL등의 Data관리, Framework개발, Grid시스템 개발 및 관리,

Avatar의 행동 (이동, 제스쳐, 주시) 및 전반적인 Scene 구성, Script언어를 개발 등을 담당한다.

이 외에도 Server를 개발하기 위한 다양한 API를 제공한다.(http://docs.opensimulator.org/index.html)



(a)SecondLife Viewer (b)Hippo Viewer

그림 2. OpenSim과 연동되는 Client Viewer.

2. OpenSim을 이용한 Server 개발 이외에도 간단한 가상공간은 제작은 Server를 수정하지 않고

가능하다. 이는 OpenSim의 Default공간을 기반으로 하여 Client(Viewer)의 수정을 통하여 가

능하며, 이를 위해 SL에서는 Client를 위한 API를 제공한다. 이 API 주로 Object를 로드하는

등의 Scene의 구성과 Avatar의 행동 등에 대한 것으로써, SecondLife 개발자 홈페이지에서 참

조 가능하다.(http://lib.openmetaverse.org/wiki/Main Page)

이 밖에도 효율적인 가상현실 개발을 위한 물리엔진 기능을 지원하고 있으며, 특히 가상현실에서 직접

제작한 3차원 Object를 저장하고, 다음에 접속시 해당 Object를 유지, 로딩시키기 위하여 DBMS(MySql

,PostgreSQL)과의 연동을 매우 잘 지원한다.

3 OpenSimulator관련 Utility 및 사용법

본 섹션에서는 OpenSim을 사용하기 위한 관련된 Utility 및 그 사용법에 대하여 알아본다. Op-

neSim은 많은 연구 단체에서 개발 되고 있기 때문에 OpenSim자체에서 뿐만 아니라 많은 연구 단

체에서 OpenSim관련 프로그램들을 개발한다. 그 중 본 섹션에서는 기본적인 OpenSim개발을 위한

환경 설정 및 Grid Mode를 개발하기 위한 OSGrid에 대하여 설명하고, OpenSim 가상현실을 꾸미기

위하여 모델링 된 모델을 가상현실에 쉽게 추가할수 있는 Prim Composer에 대하여 알아본다.

기본적으로 OpenSim은 Stand-alone Mode로 개발 된다. 이는 위에서 설명한바와 같이 Local에

서 실행 되는 모드라고 생각하면 된다. OpenSim Server를 개발하기 위해서는 먼저 가장 최신 버젼

의 OpenSim Source Code를 다운로드 받는다. 다음으로 OpenSim은 C#으로 개발 되었기 때문에

C#을 editing 할 수 있는 IDE가 필요하다. OpenSim은 Window에서 Visual Studio 2005와 2008

버전을 지원하고 있으며, 먼저 앞의 두 프로그램 중 하나가 깔려 있어야 한다. 다음으로 OpenSim

은 C# 프로그램을 편리하게 해 주는 Microsoft Visual C# 2008 Express Edition을 추천한다. 앞의

프로그램은 MS홈페이지에서 무료로 다운로드 받을 수 있으면, 앞에서 말한 Visual Studio가 먼저

설치되어 있어야 한다. 마지막으로 최신 버전으로 다운 받은 OpenSim Source Code 압축 파일을

풀어보면 내부에 많은 파일이 존재하는데 그중에서 가장 먼저 “runprebuild.bat”(VS2005사용자) 또



는 “runprebuild2008.bat”(VS2008사용자)를 더블클릭하여 실행한다. 앞의 파일를 실행하면 Visual

Studio버전에 맞는 Build Source로 전체 소스가 Converting되고, 새롭게 “Compile.bat”파일이 생

성되는데 이것을 마지막으로 실행하면, Server를 개발하기 위한 모든 작업이 끝나게 된다. 폴더 내

“OpenSim.sln”(C# Solution File)를 위에서 설치만 C# IDE에 넣으면 전체 Project가 생성되고, De-

bug Mode로 실행하면 Server가 동작한다. 이때 주의 해야 하는 사항은 OpenSim은 최초 bin폴더

내의 OpenSim.inp(초기 설정값)파일를 읽어 실행하는데 가정 처음 실행 할때는 이 파일이 존재하지

않고 “OpenSim.inp.example”파일이 존재한다. 이를 example만 지워서 OpenSim.inp파일로 바꾸면

기본적인 설정값으로 서버가 동작하게 된다. 다음은 부가적인 OpenSim관련 Tool에 대해서 알아본다.

3.1 OSGrid

OsGrid는 OpenSim을 이용하여 Grid형태로 개발한 Server를 웹상에 등록하여, 하나의 거대한 가

상공간을 만들 수 있도록 지원해주는 통합 웹서버라고 할 수 있다. OSGrid는 무료로 운영되고 있으

며, 간단한 가입 절차를 통하여 자신이 개발한 OpenSim Server를 등록할 수 있으며, 현재 많은 량의

Grid들이 등록 되어 있으고, Viewer를 통하여 다양한 OpenSim Server(가상공간)에 접근 할 수 있다.

OSGrid에서는 이러한 기본적인 Grid방식과 모든 Grid를 HyperLink를 통하여 연결한 HyperGrid

방식을 제공한다. 그림 3는 HyerGrid의 개념을 잘 보여준다.

그림 3. HyperGrid의 기본 구조.

위와 같이 Map과 같은 형태로 나열 될 수도 있고 다양한 형태 예를 들면 하나의 Grid의 어느

Region내에 다른 Grid를 삽입 할 수도 있으며, 그 외 다양한 형태로 Grid를 연결할 수 있으며, Grid

Mode로 개발된 Server뿐만 아니라 Stand-alone Mode에서 개발된 Server 또한 Hypergrid를 사용

하면, Grid Mode의 Server에 연결, 이동 할 수 있다. 그림 4는 HyerGrid의 사용 예를 보여준다.

위 그림은 HyperGrid를 사용 방법에 대한 예제이다. 4 (a)는 Stand-alone(Local)영역에서 다른

Grid를 HyperLink를 통하여 다운로드하여 자신의 Local영역에서 실행하는 방식. 4 (b)는 Stand-

alone와 Public Grid를 서로 연결하여 하나의 Community Region을 형성하는 방식. 4 (c)Grid Mode

에서 외부에서 접근하지 못하는 영역을 설정하는 방식. 4 (d) 단순 Grid 형식은 멀리 떨어져 있는 공간

을 가기 위해서는 여러 Region을 거쳐야하지만, Hyperlink를 이용하여 바로 이동하는 방식 (Teleport)

이다.



(a)Type 1 (b)Type 2

(c)Type 3 (d)Type 4

그림 4. HyperGrid를 이용한 다양한 Type의 개발 Grid방식.

3.2 Prim Composer와 MaxPort

Prim Composer는 3DS Max에서 실행 되는 PlugIn 프로그램이다. Prim Composer를 사용하는

이유는 OpenSim에서는 외부에서 제작된 모델을 XML형태로 Import할 수 있는데, Prim Composer

는 3DS Max에서 제작된 모델을 OpenSim에 맞는 XML형태로 Export 시켜 준다. Prim Composer

는 http://liferain.com/에서 다운로드 받을 수 있으며, 설치 방법은 압축을 푼 뒤 생성되는 폴더 내

에 있는 PrimComposer 폴더를 3DS Max 9의 stdscripts 폴더 내에 붙여 넣으면 설치가 완료 된다.

설치가 끝나고 3DS Max를 실행 하면 Menu에 Prim Composer가 나타난것을 확인할 수 있으며, 우

측 디자인 모드에서도 Prim Composer가 있으며, 3DS Max에서 모델링 후 PrimComposer 메뉴의

Export로 XML형태의 모델로 Export할 수 있다.

다음은 위와 같은 방법으로 Export한 XML파일을 Prim Composer에서 제공하는 MaxPort를 사

용하여 실제 OpenSim Server에 Import하는 방법은 매우 간단하다. MaxPort는 OpemSim Server

에 모델을 Import하는 프로그램으로 무료로 제공되며, PrimComposer를 다운로드 하면 내부에 존

재한다. 실행은 cmd를 통하여 실행한다. 명령어는 maxport -flp test user test -u http://127.0.0.1 -i

”example.xml” 와 같다. 명령어에서 옵션인 -flp에서 f는 사용자의 First Name l은 Last Name p는

Password를 말하며, 다음 옵션인 -u는 OpenSim Server의 url 마지막 i는 XML파일의 파일경로를



적어준다. 이렇게 하면 해당 XML을 OpenSim Server에 Import시키고 Viewer를 통하여 접속하면

실제 해당 모델이 가상공간에 loading된 모습을 볼 수 있으면 그림 5와 같다. 여기서 유의해야 하는

사항은 Maxport는 한글을 지원하지 않기 때문에 Modeling할때 Model의 Label을 한글로 주게 되면,

PrimComposer로 생성된 Xml파일에서 한글명이 기입되고 Maxport에서 이를 Parsing할때 Error를

발생시킨다.

그림 5. MaxPort를 이용하여 기본 가상공간에 Object를 Load한 장면.

4 Wonderland Platform과 비교 분석

본 섹션에서는 현재 연구에 사용하고 있는 Wonderland Platform과 OpenSim과의 성능 비교 분

석에 대하여 알아본다. Wonderland는 전 Technical Report에서 그 기능 및 사용방법을 볼 수 있다.

Wonderland는 간단하게 설명하면 Java3D을 기반으로 한 SUN사의 자체 3차원 가상현실 platform

개발 Project이며, 상용 서비스 보다는 연구 목적의 Project이다. OpenSim과 차이점은 OpenSim은

실제 상용 서비스에서 성공한 SecondLife의 API를 사용한 Platform이기 때문에 그 기능 및 안전성

이 뛰어나다고 할 수 있다. 또한 Java3D로 개발된 Wonderland는 3차원 Object의 랜더링이 원활히

처리 되지 않기 때문에 실시간 움직임에 대해서는 많은 끊김이 생기게 된다. 가장 큰 차이점이라고

할 수 있는 것은 프로그램 전반적인 구조이다. Wonderland 또한 개발자를 위한 다양한 JAVA API

와 편리한 Source Code 관리를 위한 Package단위의 Class로 관리 되어지고 있지만, Server보다는

Client를 수정해야한다는 문제점이 있다. 이는 Wonderland Platform Server는 기본적으로 필요한

데이터 전송, 유저 관리 등의 공통적인 기능만을 담당하고, 실질적인 모델링 추가 및 3차원 Object

추가,랜더링은 Client에서 담당한다. OpenSim의 경우에는 따로 Client를 수정하지 않고 Server에서

가상공간을 꾸며 놓으면 유저는 단지 Viewer를 통하여 가상 공간의 정보를 받아서, 화면에 출력하는

반면, Wonderland는 수정된 Client 자체를 배포해야 한다는 문제가 있다. 이는 Client Version꽌리

문제 뿐만 아니라, Client에 너무 많은 부담을 가지게 된다. 이렇듯 많은 부분에서 Wonderland와

OpenSim은 차이를 보이고 있으면, 간략하게 정리 한다면 아래 표 1과 같다.

위와 같은 비교 분석 결과 각각의 platform마다 장점은 존재하지만, OpenSim이 지금까지는 보기

좋은 가상현실을 제작하기 위해서는 더 나은점이 많이 존재한다고 판단된다. 그러나 OpenSim의 경우



OpenSim Wonderland

Platform 기반 다양한 프로그래밍 언어 지원

(C#,LSL..).

Java,Java3D.

Graphic Texture를 이용하여 현실감 있

는 그래픽 제공.

이미지처리의 어려움으로 현실

감 부족.

API OpenSim Server Api와 SL

Client(viewer) Api 지원.

기본적인 Java SDK Api와

Java3D Api 사용.

Modeling tool 3ds Max,Blender 지원 (별도

PrimComposer 필요).

Blender 지원.

Motion 상용 SecondLife Avatar의 다

양한 Motion제공.

제한적인 Motion 제공.

Data Management DMBS와 연동 데이터 관리. 없음.

개발 Scale Grid Mode를 이용한 광범위

한 가상공간 제작 가능.

하나의 가상공간 제작.

확장성 Plug-in Module를 사용하여

확장성 용이.

Plug-in Moudlue를 사용하여

확장성 용이.표 1. Wonderland platform와 opensim platform 비교 분석.

정교한 프로그래밍을 위해서는 C#뿐만 아니라 다른 스크립트 언어 또한 사용해야 한다는 문제점이

존재한다.

5 결론

본 보고서에서는 쉽게 가상현실을 제작할 수 있는 Server Platform인 OpenSim에 대하여 알아

보았다. OpenSim은 상용 서비스에서 성공을 거둔 SecondLife의 Server API를 사용하여 만든 Plat-

form으로써, 그 기능 및 안전성이 매우 높다고 할 수 있다. 또한 C#으로 개발 되어 랜더링 면에

서 자연스러운 모션을 볼 수 있으며, 개발을 위한 다양한 관련 Tool이 나와 있는 상태이다. 그리고

http://liferain.com 홈페이지를 통하여 다양한 Video Tutorial를 통하여 설치 및 개발 방법을 쉽게

설명해 놓았다.

앞으로 진행 될 연구는 현재까지 개발 된 시스템에서, Sensor Data를 이용한 Simulation이 추가

될것이다. 또한 이러한 Simulation에서 있어서 Avatar의 이동 Direction문제 혹은 이동 하지 않을때

Avatar가 주시 하는 행동등이 문제는 해결해야 할 이슈로 남아 있다. Wonderland 또한 많은 연구에

서 사용되고 있는 Platform이지만, 모션 (제스쳐)이나 애니메이션에서는 OpenSim이 월등한 성능을

보이기 때문에 지금까지 개발한 커뮤니케이션 시스템을 OpenSim으로 Import하고, 또한 앞으로 진행

될 연구는 OpenSim에서 진행하는 것이 더욱 효과적이라고 판단된다. 그림 6는 앞으로 연구 진행 될

OpenSim을 이용한 Sensor Simulator의 구조를 보여준다.



그림 6. OpenSim(SL)를 이용한 Sensor Simulator 시스템 구조.

참고 문헌

1. OpenSimulator, http://opensimulator.org/wiki/Main Page, 2009.

2. liferain, http://liferain.com/, 2009.

3. OSGrid, http://osgrid.org/, 2009.

4. lg3d wonderland, https://lg3d-wonderland.dev.java.net/, 2009.

5. Trevor J. Dodds and Roy A. Ruddlea, “Using mobile group dynamics and virtual time to improveteamwork in large-scale collaborative virtual environments,” Computers and Graphics, pp. 130–138, 2009.

6. Sebastian Ullrich Brandherm and Helmut Prendinger, “Simulation of sensor-based tracking in secondlife,” AAMAS ’08: Proceedings of the 7th international joint conference on Autonomous agents and multiagentsystems, pp. 1689–1690, 2008.


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