[논문]증강현실 기반 제품 디자인을 위한 저작도구

하태진; 마크 빌링허스트; 우운택

증강현실 기반 제품 디자인을 위한 저작도구
Authoring Tool for Augmented Reality based Product Design 원문보기

컴퓨터그래픽스학회논문지 = Journal of the Korea Computer Graphics Society, v.13 no.2, 2007년, pp.23 - 29

하태진 (광주과학기술원 U-VR Lab) , 마크 빌링허스트 , 우운택 (광주과학기술원 U-VR Lab)

초록
AI-Helper

본 논문은 증강현실 기반 제품 디자인환경에서 전자 제품의 프로토타이핑 (prototyping)을 제작을 위한 저작 도구를 제안한다. 이 저작도구는 하드웨어에 관한 전문적인 지식이 없는 일반 저작자를 위한 것이다. 제안된 저작도구는 시/청/촉각 피드백 각각에 대한 저작을 동일 플랫폼에서 할 수 있는 환경을 제공하여 실질적인 제품 디자인이 가능하게 한다. 뿐만 아니라 모듈 각각에 대한 추상화된 속성 명시파일을 통해 사용자 인터페이스 재구성이 가능하여 특정 플랫폼에 독립적 구조가 가능하고 잦은 하드웨어 변경에 유연하게 대처할 수 있도록 한다. 마지막으로 제안된 사용자 인터페이스는 GUI 및 TUI 기반 저작 방법의 장점을 취합하여 GUI를 이용한 정밀한 조작과 TUI를 이용한 직관적인 저작이 가능하도록 한다. 제안된 저작 방법들은 전자 제품 프로토타이핑 저작뿐만 아니라 다감각 피드백을 사용할 수 있는 전시, 에듀테인먼트 콘텐츠와 같은 증강현실 응용프로그램의 저작의 경우에도 응용될 수 있다. 향후 연구로써 제안된 저작도구의 정량/정성적인 사용성 평가가 수행되어야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

We are suggesting an authoring tool can be used for prototyping in the augmented reality based product design environment. This tool is for authors without an engineering background to use. Our authoring tool can adjust the properties of visual, sound, and haptic feedback at the same time for more practical prototyping. Also the proposed modulated architecture can be applied flexibly to changes of platforms or hardware. Also user interfaces can be dynamically updated by changing just description files. finally, the suggested authoring methods exploit the advantages of both graphical and tangible user interfaces. Authors can intuitively make adjustments to many parameters using the TUI, and then they can do the same thing precisely using the GVI. The proposed authoring methods can be used for exhibition and entertainment contents using multi-sensory feedback in AR environment. As a future work, qualitative and quantitative usability test will be conducted.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문은 제품 프로토타이핑 과정에서 겪게 되는 문제, 요구사항 분석을 통해 다음과 같은 저작환경을 제안한다. 첫째, 제안된 저작도구는 시/청/촉각 피드백 각각에 대한 저작을 동일플랫폼에서 할 수 있는 환경을 제공한다.
본 논문은 증강현실 기반 제품 디자인환경에서 전자 제품의 프로토타이핑을 제작을 위한 저작 도구를 제안하였다. 이 저작도구는 하드웨어에 관한 전문적인 지식 없는 일반 저작자도 증강현실 기반 제품 디자인을 수행할 수 있도록 고려되었다.

가설 설정

촉각 피드백의 기술적 구현 (a) 감각형 객체의 내부. (진동모듈, 블루투스모듈, 제어모듈, 배터리 내장) (b) 자동차가 벽 또는 자동차와 충돌했을 경우 진동의 강도를 최대로 함.

제안 방법

이 저작도구는 하드웨어에 관한 전문적인 지식 없는 일반 저작자도 증강현실 기반 제품 디자인을 수행할 수 있도록 고려되었다. 기존의 GUI/TUI 기반의 저작도구들의 장점들을 취합하는 저작 기법들을 제안하였다. 또한 하드웨어의 변경에 유연하게 대응할 수 있는 저작 시스템 구조와 시/청/촉각 모듈에 대한 명시 파일을 이용하여 저작 도구의 사용자 인터페이스가 갱신 될 수 있도록 하였다.
기존의 GUI/TUI 기반의 저작도구들의 장점들을 취합하는 저작 기법들을 제안하였다. 또한 하드웨어의 변경에 유연하게 대응할 수 있는 저작 시스템 구조와 시/청/촉각 모듈에 대한 명시 파일을 이용하여 저작 도구의 사용자 인터페이스가 갱신 될 수 있도록 하였다.
이는 저작자가 동일한 사용자 인터페이스를 사용하기 때문에 발생하는 저작도구 사용 방법에 대한 추가적인 학습이 요구되지 않는 장점이 있다. 마지막으로 제안된 사용자 인터페이스는 GUI 및 TUI 기반 저작 방법의 장점을 취합하여 GUI를 이용한 정밀한 조작과 TUI를 이용한 직관적인 저작이 가능하도록 한다.
본 논문에서 고려하는 프로토타입핑 모델은 게임폰 모델이고, 상호작용적인 콘텐츠로써 자동차 경주 게임을 선택하였다. 이 게임에서 사용자는 게임폰을 상하좌우로 기울임 상호작용 기법을 이용하여 플레이어의 자동차를 제어할 수 있다.
본 논문에서 다루고 있는 햅틱 장치는 진동모듈로써, “ 조작기능을 위한 감각형 객체” 을 목업 모델 주변의 특정 위치함으로써 목업 모델 내부 좌우 측에 내장되어 있는 진동 모듈을 작동시킬 수 있고, 목업 모델과의 거리에 따라 진동 모듈의 강도를 제어할 수 있다. 또한 진동 모듈의 작동 시간을 조정하기 위해서 “ 조작 기능을 위한 감각형 객체” 를 목업 모델에 일정시간 가져간 후 지연 시간을 둠으로써 설정이 가능하다.
본 논문에서 사용된 목업 모델의 경우 내부 좌우 방향에 진동 모듈이 각각 하나씩 부착되어 있고, 자동차 경주 게임 시 벽 또는 다른 자동차와의 충돌에 따라 진동모듈이 작동된다. 이에 대한 요구사항으로, 진동모듈의 강도와 방향 그리고 작동 시간 등을 제어할 수 있어야 한다.
본 논문은 두 종류의 사용자 인터페이스 GUI 와 TUI 의장 점을 혼합하여 시/청/촉각 피드백을 각각을 정밀하고 직관적으로 저작할 수 있다. 순차적으로 우선 감각형 객체(Tangible object) 을 이용하고, 그 다음 마우스 또는 키보드를 사용하여 정밀한 조작을 한다.
이 게임에서 사용자는 게임폰을 상하좌우로 기울임 상호작용 기법을 이용하여 플레이어의 자동차를 제어할 수 있다. 또한 가상 제품 모델의 버튼을 누르기 위한 상호작용 기법 등이 필요하다.
제안한다. 첫째, 제안된 저작도구는 시/청/촉각 피드백 각각에 대한 저작을 동일플랫폼에서 할 수 있는 환경을 제공한다. 이것을 통해 실질적인 제품 디자인이 가능하다.

대상 데이터

초당 영상입력은 30번이고 영상의 해상도는 640*480픽셀이다. 게임폰 목업모델은 CNC 가공을 통해 제작되었고 3D 게임폰 모델은 3D 스캐너를 사용하여 획득하였다. 게임폰의 목업 모델 4면에는 3D 정보를 얻기 위한 ARToolKit [8] 에서 주로 사용되는 특징 (Fiducial) 마커가 부착되어있다.
사용된 라이브러리는 GUI 구성을 위한 wxWidget 라이브러리 [9] 와 Scene graph 구조의 ARToolKit 버전인 OSGART [10]를 사용하였다. 이들 라이브러리는 오픈 소스 라이브러리로써 여러 운영체제와 프로그램을 언어를 지원한다.

성능/효과

이것을 통해 실질적인 제품 디자인이 가능하다. 둘째, 제안된 사용자 인터페이스의 동적 재구성 구조를 통해 특정 플랫폼에 독립적 구조가 가능하고 잦은 하드웨어 변경에 유연하게 대처할 수 있다. 이는 저작자가 동일한 사용자 인터페이스를 사용하기 때문에 발생하는 저작도구 사용 방법에 대한 추가적인 학습이 요구되지 않는 장점이 있다.
래피드 프로토타이핑이란 제품개발 시간의 단축을 목적으로 전자 제품의 캐드(CAD) 의 3D 모델을 기반으로 3차원 형상의 시제품인 목업 모델 (Mock-up mod이s) 을 만들어내는 기술을 일컫는다. 이 기술을 이용하여, 개발자뿐만 아니라 사용성 평가자, 소비자로부터 시제품을 미리 경험할 수 있도록 하고, 이들로부터 얻은 피드백을 이용하여 기존의 제품 디자인을 개선할 수 있다. 그러나 제품 디자인 사이클이 짧아짐에 따라, 목업 모델의 반복적인 제작과정을 거치게 되고, 이는 많은 시간과 비용을 요구하게 된다.

후속연구

특수효과 음향를 제공할 필요가 있다. 또한 좀 더 사실적이고 몰입감있는 청각 피드백 콘텐츠 저작을 위하여 플레이어 자동차가 어느 쪽 방향에서 충돌이 일어났는가에 따라 음향의 방향성을 제어할 수 있는 방법이 요구된다. 그 밖에 게임 배경음 종류의 선택뿐만 아니라 폭발음과 같은 효과음 종류의 선택도 가능하여야 한다.
본 논문에서 언급되는 게임폰 프로토타이핑의 경우, 자동차 경주 게임 콘텐츠에서 발생되는 각각의 이벤트에 대하여 특수효과 음향를 제공할 필요가 있다. 또한 좀 더 사실적이고 몰입감있는 청각 피드백 콘텐츠 저작을 위하여 플레이어 자동차가 어느 쪽 방향에서 충돌이 일어났는가에 따라 음향의 방향성을 제어할 수 있는 방법이 요구된다.
제안된 저작 방법들은 전자 제품 프로토타이핑 저작뿐만 아니라 다감각 피드백을 사용할 수 있는 전시, 에듀테인먼트 콘텐츠와 같은 증강현실 어플리케이션의 저작의 경우에도 응용될 수 있다.
향후 연구로써 제안된 저작도구의 정량/정성적인 사용성 평가를 통하여, 어떤 작업이 어떤 저작 환경에서 효율적으로 수행될 수 있는지에 대한 연구가 필요하다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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