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문제 정의
- 이에 본 논문에서는 키보드 후킹을 통해 특정 키 값이 입력을 통해 가생 색 오버레이와 겹쳐진 창의 포커스 이동이 가능하도록 하여 위에서 설명한 복잡한 기능의 구현이 없이 마우스 조작 및 키보드 입력 등의 이벤트를 필요로 하는 창을 사용자가 선택하여 제어할 수 있도록 하였다. 특정키의 조합은 다른 프로그램의 키 사용과 충돌을 피하기 위해 Ctrl, Shift, [, ] 키의 조합으로 구성하였다.
- 본 연구에서는 기존의 가상 오버레이가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해 창간 이동이 용이하고 색 표현이 좀 더 자세한 가상 색 오버레이를 구현하였고, 시험을 통하여 그 기능과 성능을 검증하였다. 창간 이동의 용이성 확보를 위하여 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 이용하였으며, 자세한 색 표현을 위하여 기존의 필름 오버레이를 사용한 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩을 모두 구현하였다.
제안 방법
- 본 논문에서는 창간 이동 문제를 해결하기 위하여 가상색 오버레이 창과 겹쳐지는 창간의 포커스 제어를 위하여 키보드를 사용하는 방식 대신에 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 통해 창간 이동을 하는 방식을 사용하였다. 구현상의 문제를 해결하기 위해 임상 효과가 검증된 실제 필름 색 오버레이 중 하나인 Intuitive overlays[15]를 분광측색계를 사용하여 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩의 색상 정보와 투과율을 계측하였고, 측정된 값을 가상 색 오버레이의 색과 알파 값[13, 14]을 추정하는데 사용하였다.
- 본 논문에서는 창간 이동 문제를 해결하기 위하여 가상색 오버레이 창과 겹쳐지는 창간의 포커스 제어를 위하여 키보드를 사용하는 방식 대신에 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 통해 창간 이동을 하는 방식을 사용하였다. 구현상의 문제를 해결하기 위해 임상 효과가 검증된 실제 필름 색 오버레이 중 하나인 Intuitive overlays[15]를 분광측색계를 사용하여 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩의 색상 정보와 투과율을 계측하였고, 측정된 값을 가상 색 오버레이의 색과 알파 값[13, 14]을 추정하는데 사용하였다. 색의 제한성 문제를 해결하기 위하여 WRRT(Wilkins Rate of Reading Test)에 사용되는 모든 색상을 가상 색 오버레이에 구현하였다.
- 구현상의 문제를 해결하기 위해 임상 효과가 검증된 실제 필름 색 오버레이 중 하나인 Intuitive overlays[15]를 분광측색계를 사용하여 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩의 색상 정보와 투과율을 계측하였고, 측정된 값을 가상 색 오버레이의 색과 알파 값[13, 14]을 추정하는데 사용하였다. 색의 제한성 문제를 해결하기 위하여 WRRT(Wilkins Rate of Reading Test)에 사용되는 모든 색상을 가상 색 오버레이에 구현하였다. 색 선택의 복잡성을 피하기 위하여 색 메뉴를 단일색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩으로 분류하여, 가상 색 오버레이를 사용하여 컴퓨터에서 WRRT를 수행할 때도 시험의 각 단계에 부합할 수 있도록 하였다.
- 색의 제한성 문제를 해결하기 위하여 WRRT(Wilkins Rate of Reading Test)에 사용되는 모든 색상을 가상 색 오버레이에 구현하였다. 색 선택의 복잡성을 피하기 위하여 색 메뉴를 단일색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩으로 분류하여, 가상 색 오버레이를 사용하여 컴퓨터에서 WRRT를 수행할 때도 시험의 각 단계에 부합할 수 있도록 하였다. 기존의 가상 오버레이는 인접 색을 구현한 경우가 없다.
- 기존의 가상 오버레이는 인접 색을 구현한 경우가 없다. 구현된 오버레이를 한글문서, e-Book, 웹 브라우저, 그래픽 객체를 포함한 게임, 동영상 콘텐츠에 적용하여 그 기능과 성능을 시험하였다.
- 본 논문에서 구현한 가상 색 오버레이는 다이얼로그 기반의 윈도우 프로그램으로, 오버레이 창, 메뉴 바, 트랙 바로 구성되었다. 오버레이 창은 타이틀 바, 윈도우 경계, 상태 바를 제거하여 플라스틱 필름과 유사한 모양이 되도록 구성하였다. 메뉴 바에는 가상 색 오버레이의 색상 및 크기 변경, 트랙 바 위치 조절 등의 오버레이 제어 및 상태변경을 위한 메뉴들을 배치하였다.
- 가상 색 오버레이의 이동은 오버레이 창에 마우스를 놓고 클릭하고, 끌어서 이동할 수 있도록 하여 편리성을 제공하였으며, 메뉴 바는 가상 색 오버레이가 투명화 해제 상태일 때 마우스가 오버레이의 상단에 위치하였을 때만 나타나도록 하여 최대한 플라스틱 필름과 유사한 모양을 유지하도록 하여 사용하는데 거부감이 없도록 하였다.
- 본 논문의 가상 색 오버레이는 윈도우 운영체제에서 동작하는 다이얼로그 기반의 윈도우 응용 프로그램으로써, 알파 블렌딩 기법을 이용하여 투명한 오버레이 효과를 구현하였다. 알파 블렌딩을 이용하여 투명한 오버레이 효과를 나타내기 위해서는 적절한 RGB 색상 정보가 필요하며, 다음과 같은 과정을 통해 필요한 RGB 값을 구하였다.
- 본 논문의 가상 색 오버레이는 윈도우 운영체제에서 동작하는 다이얼로그 기반의 윈도우 응용 프로그램으로써, 알파 블렌딩 기법을 이용하여 투명한 오버레이 효과를 구현하였다. 알파 블렌딩을 이용하여 투명한 오버레이 효과를 나타내기 위해서는 적절한 RGB 색상 정보가 필요하며, 다음과 같은 과정을 통해 필요한 RGB 값을 구하였다.
- 분광측색계를 이용하여 Wilkins의 Intuitive Overlays의 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩의 색 정보와 투과율을 측정하였다. 분광측색계는 Konica Minolta사의 CM-3600d를 사용하였다.
- 1%이내이다. 측정 방법은 장치를 보정한 다음, 오버레이 필름을 장치의 수광부 입구에 위치시키고, 좀 더 우툴두툴한 면(시각 면)으로 광을 투과시켜 오버레이의 색과 투과율을 측정하였다. 측정한 색 정보는 CIE-L*ab 값으로 표시되며, 측정값은 <표 3>과 같다.
- 이 RGB 색상은 Wilkins의Intuitive Overlays의 RGB 색상으로 가상 색 오버레이에 알파 블렌딩을 적용하여 오버레이 효과를 구현하였을 때 나타날 색상 정보이다. 실제 필요한 RGB 정보는 알파 블렌딩을 적용하기 전의 원(Source) 색상 정보가 필요하며, 이는 알파 블렌딩 알고리즘을 역변환하여 구하였다.
- 그 이유는 Sr 값이 -74라는 것은 R 성분이 74만큼 적어야 한다는 것을 의미하는데, R 성분의 최소 표현 값은 0이므로 74만큼 적음을 표현할 수 없다. 따라서 다른 성분, 즉 G, B 성분인 Sg, Sb 값을 74/2 만큼 증가시킴으로써 비슷한 효과가 나타나도록 하였다. 위에서 열거한 과정을 통해 산출된 원 RGB 값은 <표 5>와 같다.
- 특정키의 조합은 다른 프로그램의 키 사용과 충돌을 피하기 위해 Ctrl, Shift, [, ] 키의 조합으로 구성하였다. 또한, 포커스 이동을 위한 특정키를 모르거나 잊어버렸을 경우를 대비하여 트레이 아이콘을 통해서도 포커스 이동을 제어할 수 있도록 구현하여 사용자 편의성을 제공하였다. (그림 5)은 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 통한 창간 포커스 이동의 흐름을 나타낸다.
- 측정 값은 CIE Yxy 좌표값의 차이인 ΔYxy로 표시되어, 이 값을 (식 5)에 대입하여 차이 값의 전체 크기(ΔE)를 산출하였다.
- 트레이 아이콘을 이용한 창간 포커스 이동은 컨텍스트 메뉴에서 투명화 메뉴를 선택하면 되며, 투명화 설정과 해제는 메뉴를 선택할 때마다 토글이 되도록 하였으며, 투명화 설정 상태이면 메뉴에 체크 표시가 나타나도록 하였다.
- 구현된 가상 색 오버레이 색도의 타당성 검증을 위하여 LCD모니터의 백색 배경 화면에 가상 색 오버레이를 적용한 것과 필름 색 오버레이를 부착하여 적용한 것에 대한 색도 비교 측정시험을 수행하였다. 색도 측정은 Konica Minolta사의 CS-100A란 휴대용 색도계(Chroma meter)를 사용하였고, 사용된 LCD 모니터는 삼성전자의SyncMaster CX701N이다.
- CS 100A의 초점거리는 1014mm～무한대이기 때문에 화면의 색도를 측정할 때 LCD화면과의 거리는 120cm로 한정하였다. 색도 측정은 측정의 절대 값이 모니터의 감마값과 설정 상태에 따라 달라질 수 있어, 상대적 차이로 측정하였다. 측정 값은 CIE Yxy 좌표값의 차이인 ΔYxy로 표시되어, 이 값을 (식 5)에 대입하여 차이 값의 전체 크기(ΔE)를 산출하였다.
- 색도계를 사용한 가상 색 오버레이의 색 측정 장면을 (그림 7)에 표시하였다. 실제 측정에서는 주변 조명을 모두 끄고, 모든 빛을 차단한 후에 실시하였다.
- 구현한 가상 색 오버레이의 색 선택 기능을 시험하였다. 가상 색 오버레이를 실행한 후 메뉴 바의 색상변경버튼을 눌러 색의 변화를 확인하고, 단일 중첩 색 체크박스와 (그림 8)에서와 같이 인접 색 중첩 체크박스를 각각 선택한 후에 색상변경버튼을 눌러 색의 변화를 확인하였다.
- 구현한 가상 색 오버레이의 색 선택 기능을 시험하였다. 가상 색 오버레이를 실행한 후 메뉴 바의 색상변경버튼을 눌러 색의 변화를 확인하고, 단일 중첩 색 체크박스와 (그림 8)에서와 같이 인접 색 중첩 체크박스를 각각 선택한 후에 색상변경버튼을 눌러 색의 변화를 확인하였다. 단일 색 중첩과 인접 색 중첩은 서로 옵션관계로써 하나를 선택하면, 나머지 체크박스는 선택할 수 없게 구현하였다.
- 본 논문에서 개발한 가상 색 오버레이를 실행하여 마우스로 오버레이와 겹쳐진 창의 객체를 제어하는 시험을 수행하였고, 오버레이와 겹쳐진 창과 오버레이간의 포커스 이동이 (그림 9)에서와 같은 동작 순서가 지켜지는 지를 검사하였다. 가상 오버레이는 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 설치하기 위해 콜백을 호출하여 투명화를 위한 초기화 작업을수행하며, 투명화는 해제 상태로 초기화 된다.
- 기존의 가상 오버레이는 마우스의 조작을 오버레이가 겹쳐진 상태에서 게임 프로그램에 전달할 수 없기 때문에 이런 종류의 게임에 적용할 수 없다. 가상 색 오버레이 사용 중 가상 색 오버레이의 크기와 색상을 변경하기 위해 오버레이로 포커스를 이동해야 할 경우 Ctrl+Shift+] 키의 조합을 통해 투명화 해제를 하여 크기와 색상의 변경이 가능하였다. 기존의 가상 색 오버레이는 동영상의 경우 동영상 플레이어의 영상 출력 방식 설정에 따라 (그림 13)과 같이 가상 색 오버레이와 중첩된 부분의 영상이 보이지 않는 경우가 발생하였다.
- 본 연구에서는 기존의 가상 오버레이가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해 창간 이동이 용이하고 색 표현이 좀 더 자세한 가상 색 오버레이를 구현하였고, 시험을 통하여 그 기능과 성능을 검증하였다. 창간 이동의 용이성 확보를 위하여 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 이용하였으며, 자세한 색 표현을 위하여 기존의 필름 오버레이를 사용한 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩을 모두 구현하였다. 가상 오버레이의 정확한 원 색도와 알파 값을 결정하기 위하여 분광측색계를 사용하여 기존의 필름 오버레이인 Intuitive Overlays의 색 정보와 투과율을 측정하고, 투과율과 알파값의 관계 설정을 통하여 가상 색 오버레이에 적용할 알파값을 추정하고, 색 변환과 비선형 색 지정을 통하여 오버레이의 원 색도를 결정하여 가상 색 오버레이를 구현하였다.
- 창간 이동의 용이성 확보를 위하여 키보드 후킹과 트레이 아이콘을 이용하였으며, 자세한 색 표현을 위하여 기존의 필름 오버레이를 사용한 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩을 모두 구현하였다. 가상 오버레이의 정확한 원 색도와 알파 값을 결정하기 위하여 분광측색계를 사용하여 기존의 필름 오버레이인 Intuitive Overlays의 색 정보와 투과율을 측정하고, 투과율과 알파값의 관계 설정을 통하여 가상 색 오버레이에 적용할 알파값을 추정하고, 색 변환과 비선형 색 지정을 통하여 오버레이의 원 색도를 결정하여 가상 색 오버레이를 구현하였다. 색도계를 사용하여 LCD 모니터에서 가상 오버레이의 색도를 측정한 결과 필름 오버레이를 사용한 경우와 거의 일치하였다.
대상 데이터
- 본 논문에서 구현한 가상 색 오버레이는 다이얼로그 기반의 윈도우 프로그램으로, 오버레이 창, 메뉴 바, 트랙 바로 구성되었다. 오버레이 창은 타이틀 바, 윈도우 경계, 상태 바를 제거하여 플라스틱 필름과 유사한 모양이 되도록 구성하였다.
- 분광측색계를 이용하여 Wilkins의 Intuitive Overlays의 단일 색, 단일 색 중첩, 인접 색 중첩의 색 정보와 투과율을 측정하였다. 분광측색계는 Konica Minolta사의 CM-3600d를 사용하였다. CM3600d의 측정파장 범위는 360-740nm로 가시광선 영역을 모두 측정할 수 있고, 측정파장 간격은 10nm이며, 재현성은 표준편차 0.
- 구현된 가상 색 오버레이 색도의 타당성 검증을 위하여 LCD모니터의 백색 배경 화면에 가상 색 오버레이를 적용한 것과 필름 색 오버레이를 부착하여 적용한 것에 대한 색도 비교 측정시험을 수행하였다. 색도 측정은 Konica Minolta사의 CS-100A란 휴대용 색도계(Chroma meter)를 사용하였고, 사용된 LCD 모니터는 삼성전자의SyncMaster CX701N이다. CS-100A는 밝기와 색도를 측정할 수 있으며, 밝기 정밀도는 ±2%이며, 색도 정밀도는 ±0.
- 004이다. CS 100A의 초점거리는 1014mm～무한대이기 때문에 화면의 색도를 측정할 때 LCD화면과의 거리는 120cm로 한정하였다. 색도 측정은 측정의 절대 값이 모니터의 감마값과 설정 상태에 따라 달라질 수 있어, 상대적 차이로 측정하였다.
- 시험 대상은 과 같은 한글문서, e-Book, 웹 브라우저, 그래픽 객체를 포함한 게임, 동영상 콘텐츠에 적용하여 그 기능과 성능을 시험하였다.
성능/효과
- 읽기 속도 시험 결과 Eye level Reading Rulers를 사용한 그룹은 분당 평균 74.7개의 단어를 정확하게 읽어, 오버레이를 사용하지 않았을 때의 75.7개 단어읽기 속도에 비하여 전혀 읽기 속도의 증가가 없었던 반면에 직관적 오버레이를 사용한 그룹은 80.5개의 단어를 읽어 평균 읽기 속도가 증가하였다.
- Smith등은 시각적 스트레스 증상을 가진 각각 48명의 학생들을 대상으로 Intuitive Overlays와 Eye level Reading Rulers를 사용하여 색 선택 시험과 읽기 속도 시험을 수행하였다. 두 그룹의 시각적 스트레스 증상 수의 평균은 각각 1.00(SD 1.19)와 1.04(SD 1.49)로 거의 같았다. 시험 결과 (그림 2)와 (그림 3)과 같이 두 그룹에서 선택한 색이 차이가 있었다.
- 구현된 가상 색 오버레이는 기존의 가상 색 오버레이에 비하여 광학적 특성이 보다 필름 색 오버레이와 유사하여 졌으며, 과 같이 10가지의 단일 색과 단일 색의 중첩에 의한 10가지 색상과 인접 색의 중첩을 통한 9가지의 색상을 사용하여 단일 색만을 사용하는 기존 가상 오버레이보다 오버레이 색상의 선택에 있어 좀 더 세밀한 선택이 가능하다.
- 인접 색 중첩은 회색을 제외한 일반 색의 근접 일반 색과의 중첩을 의미하며 총 9개 색이다. 시험결과 총 39개의 색을 메뉴 바를 조작하여 선택할 수 있었다. 따라서 구현한 가상 오버레이는 기존의 가상 오버레이에 없던 인접 색 중첩의 9가지 색을 더 표현할 수 있으며, Intuitive Overlays를 사용한 WRRT의 결과로 얻어지는 색 선택을 컴퓨터에서 이 가상 오버레이에 그대로 적용할 수 있다.
- 시험결과 총 39개의 색을 메뉴 바를 조작하여 선택할 수 있었다. 따라서 구현한 가상 오버레이는 기존의 가상 오버레이에 없던 인접 색 중첩의 9가지 색을 더 표현할 수 있으며, Intuitive Overlays를 사용한 WRRT의 결과로 얻어지는 색 선택을 컴퓨터에서 이 가상 오버레이에 그대로 적용할 수 있다.
- 시험 결과, 웹 브라우저의 경우 기존의 가상 색 오버레이는 (그림 10)과 같이 오버레이 창 뒤에 있는 웹 브라우저의 주소창에 주소를 입력할 수 없으나, 개발된 오버레이는 Ctrl+Shift+[ 키의 조합으로 투명화 설정 명령을 수행하여(그림 11)과 같이 주소창에 주소를 입력할 수 있다. (그림 11)의 굵게 표시한 사각형 안에 나타나듯이 오버레이가 투명화 설정상태가 되어, 키보드나 마우스의 조작이 오버레이와 겹쳐져 보이는 NAVER의 홈페이지 창으로 전달됨을 알 수 있다.
- 색도계를 사용하여 LCD 모니터에서 가상 오버레이의 색도를 측정한 결과 필름 오버레이를 사용한 경우와 거의 일치하였다. 구현한 가상 색 오버레이를 한글문서, e-Book, 웹 브라우저, 그래픽 객체를 포함한 게임, 동영상 콘텐츠 등에 적용하여 잘 동작함을 확인하였다. 다만 동영상의 경우 동 영상 플레이어의 영상 출력 방식이 Overlay Mixer와 같이 그래픽카드의 오버레이를 사용하는 방식으로 설정되어 있는 경우 영상이 표시되지 않는 문제가 발생하였는데, 이는 영상 출력 방식의 설정을 변경함으로써 해결할 수 있었다.
- 구현된 오버레이는 기존의 가상 오버레이로 할 수 없는 컴퓨터 게임과 같이 그래픽 객체를 마우스로 조작하는 응용 프로그램에 사용될 수 있으며, 전자상거래와 같은 텍스트 입력, 리스트 박스 선택과 버튼 제어가 복잡하게 결합된 웹 브라우저 응용 환경에서 사용하기가 편리하며, WRRT의 시험 결과로 선택된 색을 직접적으로 사용할 수 있다.
후속연구
- 본 논문에서 개발한 가상 색 오버레이는 난독증을 가진 학생들의 시각적 정보처리 결함을 완화하는데 사용될 수 있으며, e-learning환경에서 사용하기가 편리하다. 향후, 사용자의 편의성을 제공하기 위해 동영상 플레이어의 영상 출력 방식을 확인하여 가상 오버레이를 적용할 수 있는 출력 방식으로 자동 설정이 되도록 구현할 필요가 있다.
- 본 논문에서 개발한 가상 색 오버레이는 난독증을 가진 학생들의 시각적 정보처리 결함을 완화하는데 사용될 수 있으며, e-learning환경에서 사용하기가 편리하다. 향후, 사용자의 편의성을 제공하기 위해 동영상 플레이어의 영상 출력 방식을 확인하여 가상 오버레이를 적용할 수 있는 출력 방식으로 자동 설정이 되도록 구현할 필요가 있다.
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