[논문]적외선을 이용한 멀티 터치와 터치 인터페이스의 구현

유기선; 홍록지; 문일영

[국내논문] 적외선을 이용한 멀티 터치와 터치 인터페이스의 구현
Implementation of multi-touching and application based touch interface using Infrared 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.14 no.6 = no.45, 2010년, pp.928 - 934

유기선 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부) , 홍록지 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부) , 문일영 (한국기술교육대학교 컴퓨터공학부)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 적외선 빛을 이용하여 터치를 인식하고 어플리케이션을 구동할 수 있는 방법에 대하여 소개한다. 화면에 터치하면 그 곳의 빛을 적외선 카메라가 촬영을 하고, 촬영된 영상은 영상처리를 통해 ID, 좌표 등을 구한 후 TUIO Protocol로 Application에 통신 한다. 전달된 정보를 통해 Application에서 이벤트를 발생하여 구동하게 되는 원리이다. 본 논문에서는 터치를 이용한 Application은 Android Phone과 사진을 주고받을 수 있는 모바일 사진 관리 Application, 여러 사용자가 동시에 합주를 할 수 있는 음악연주 Application에 대해 설명한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the method introduce for touching signals and run the application on the multi touch environment using infrared light. When the user touches the screen, the infrared camera make a movie the light and the light which made through image processing communicate from TUIO(Tangble User Interface Object) protocol to Application. this Program is using the delivery informations which are occurred the event to Application. The Application which use the touch can exchange the Andoroid Phone between Mobile picture supervision Application also this equipment introduces about the musical entertainment Application which play a music many users at the same time.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

물론 대형 멀티 터치 기기로 MS의 Surface, 스페인 Pompeu Fabra 대학의 Reactable 등이 있으나 높은 가격으로 인해 보급되기에는 어려운 상황에 있다. 이에 넓은 화면에서 보다 많은 수의 터치를 동시에 인식하는 하드웨어를 국내에서 연구하여 터치 UX를 구현코자 하는 목적에서 본 논문을 연구하였다. 대형 화면의 멀티 터치 하드웨어를 제작하기 위해, 여러 가지 터치 방식 중에서 광 터치 방식이 효율적이며, 이러한 광 터치 방식에도 다양한 종류가 있지만 이에 맞는 광 터치 방식은 FTIR(Frustrated Internal Reflection)과 DSI(Diffused Surface Illumination)이다.
본 논문에서는 다중의 사용자가 터치를 이용해서컨트롤 할 수 있는 멀티 터치 환경을 구현하였다. 음악 연주 프로그램을 통해서 두 명의 사용자가 피아노 또는 기타를 합주를 통해서 아름다운 음악을 들려 줄 수 있도록 구현하였다.

제안 방법

본 연구 과정의 핵심적인 요소는 터치를 인식하는 하드웨어를 구성하고, 이 하드웨어에서 발생한 터치 입력을 소프트웨어 내에서 유효한 멀티 터치 이벤트로 연결하는 부분이다. 실제 구성은 아크릴 패널에서 발생한 터치 입력을 적외선카메라로 검출한 뒤, 이를 TUIO 프로토콜 통신을 통해 ID와 좌표를 부여하여 WPF 어플리케이션에 전달하고, 이 과정에서 일어나는 화면 갱신을 Project로 Rear Screen에 영사하는 형태로 되어있다.
본 연구 과정의 핵심적인 요소는 터치를 인식하는 하드웨어를 구성하고, 이 하드웨어에서 발생한 터치 입력을 소프트웨어 내에서 유효한 멀티 터치 이벤트로 연결하는 부분이다. 실제 구성은 아크릴 패널에서 발생한 터치 입력을 적외선카메라로 검출한 뒤, 이를 TUIO 프로토콜 통신을 통해 ID와 좌표를 부여하여 WPF 어플리케이션에 전달하고, 이 과정에서 일어나는 화면 갱신을 Project로 Rear Screen에 영사하는 형태로 되어있다. 어플리케이션에 전달된 터치 점의 ID 와 좌표 값의 변화를 토대로 내부적으로 구현된 터치 이벤트와 연결되며, 이 이벤트를 이용하여 어플리케이션의 제어가 가능하도록 하였다.
실제 구성은 아크릴 패널에서 발생한 터치 입력을 적외선카메라로 검출한 뒤, 이를 TUIO 프로토콜 통신을 통해 ID와 좌표를 부여하여 WPF 어플리케이션에 전달하고, 이 과정에서 일어나는 화면 갱신을 Project로 Rear Screen에 영사하는 형태로 되어있다. 어플리케이션에 전달된 터치 점의 ID 와 좌표 값의 변화를 토대로 내부적으로 구현된 터치 이벤트와 연결되며, 이 이벤트를 이용하여 어플리케이션의 제어가 가능하도록 하였다. 결과적으로 Windows 7 환경이 아니더라도 멀티 터치 이벤트를 사용할 수 있다는 특징이 있다.
본 연구는 두 명의 사용자가 피아노 또는 기타를 합주를 통해서 아름다운 음악을 연주하는 어플리케이션과 스마트폰과 이미지를 주고받으며 여러 사용자가 이미지를 확대, 축소 및 회전하면서 볼 수 있는 어플리케이션으로 구성 되어있다. 이는 고가의 장비를 통해서만 경험할 수 있었던 멀티 터치 환경을 적은 비용으로 대중화 하여 가정이나 음식점, 카페 등 우리 삶에서 더 가까운 곳에서 다용도 멀티미디어 장비로 활용 될 수 있을 것이다.
멀티터치 환경을 구현하기 위해 안드로이드와 하드웨어로는 DSI방식으로 테이블을 구현하였고, TUIO Protocol을 통하여 Application과 통신하여 멀티터치의 동작을 한다. 본 논문은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어져 있는데 그 내용은 다음과 같이 설명할 수 있다[3]-[5].
TBETA는 영상처리를 통한 터치 환경을 만들기 위해 개발된 소프트웨어이며 공개소프트웨어이다. 적외선 카메라를 통해 들어온 영상을 필터 값을 조정하여 원하는 터치가 잡힐 수 있도록 값을 수정한다. 이 프로그램에서는 영상을 필터링하고 추출하여 터치 좌표에 ID와 좌표, 속도, 가속도 등의 값을 TUIO 통신으로 전달해준다[6].
적외선 카메라를 통해 들어온 영상을 필터 값을 조정하여 원하는 터치가 잡힐 수 있도록 값을 수정한다. 이 프로그램에서는 영상을 필터링하고 추출하여 터치 좌표에 ID와 좌표, 속도, 가속도 등의 값을 TUIO 통신으로 전달해준다[6].
연주 시에는 건반이 눌리는 건반 모습, 눌린 건반의 해당 음원 재생, 애니메이션 효과가 동시에 일어난다. 애니메이션에 경우는 Timer와 DoubleAnimation를 사용하고 음원 재생에는 MediaElement를 이용하여 재생 시키는 방법을 사용 하였다. 음원을 건반 하나당 한번만 재생시키기 때문에 약간의 알고리즘이 필요하다.
또한 키보드의 음원을 피아노 음원과 기타 음원중 선택하여 연주가 가능도록 하였다. 자신이 원하는 음원을 선택하면 건반에 해당 음원이 세팅되어 선택한 음원으로 연주가 가능하다.
본 논문에서는 다중의 사용자가 터치를 이용해서컨트롤 할 수 있는 멀티 터치 환경을 구현하였다. 음악 연주 프로그램을 통해서 두 명의 사용자가 피아노 또는 기타를 합주를 통해서 아름다운 음악을 들려 줄 수 있도록 구현하였다. 모바일 사진 관리 프로그램을 통해서는 스마트폰과의 이미지를 공유 여러 사용자가 이미지를 확대 축소 및 회전을 하며 이미지를 확인하고 스마트폰 사용자에게 전송 한다.
본 논문의 모바일 사진 관리 프로그램은 단순히 단일 기기로서가 아니라 타 기기와의 연동을 통해서 종합 멀티미디어 플랫폼으로 거듭날 수 있는 가능성을 보여주었다. 그리고 기성세대들이 모바일을 사용하여 PC에 저장을 하고 싶었지만 프로그램을 설치하고 유선을 연결하고 프로그램 사용법을 익혀 사용을 해야만 했던 불편한 점을 개선 할 수 있는 방향을 제시하였다.

대상 데이터

시스템은 PROJECTOR > TABLE > 적외선 카메라> TBETA > TUIO > WPF > PROJECTOR로 구성되어 있다.
TABLE은 DSI방식을 이용해서 제작하였고 PS3 EYE 카메라에 인화된 필름을 사용해서 적외선 카메라로 개조하여 사용하였다. PROJECTOR는 OPTOMA 사의 ES526을 사용하였다.
TABLE은 DSI방식을 이용해서 제작하였고 PS3 EYE 카메라에 인화된 필름을 사용해서 적외선 카메라로 개조하여 사용하였다. PROJECTOR는 OPTOMA 사의 ES526을 사용하였다.
본 논문에서의 프로그램은 2가지 프로그램을 가진 소프트웨어이다. TUIO Protocol을 통해 전송된 값을 처리하여 이벤트를 구현하여 만들어졌다.

이론/모형

적외선 빛의 변화를 인식하는 방법에는 적외선 센서를 이용하는 방법과, 적외선 카메라를 통해 인식하는 방법이 있다. 여기서 우리는 멀티 터치 테이블을 만드는데 적합한 방법인 적외선 카메라를 이용한다. 적외선 카메라를 이용하여 광 터치를 구현하는 방법도 여러 가지 방법으로 나뉘는데 LLP, DI, FTIR, DSI, LED-LP 등의 방법이 있다.

성능/효과

특히 음악 연주 프로그램은 두 명의 사용자가 피아노나 기타 연주를 통해서 동시에 10개 점 이상을 인식 할 수 있는 다중 터치 환경을 보여주는 적절한 예라고 할 수 있다. 본 논문의 모바일 사진 관리 프로그램은 단순히 단일 기기로서가 아니라 타 기기와의 연동을 통해서 종합 멀티미디어 플랫폼으로 거듭날 수 있는 가능성을 보여주었다. 그리고 기성세대들이 모바일을 사용하여 PC에 저장을 하고 싶었지만 프로그램을 설치하고 유선을 연결하고 프로그램 사용법을 익혀 사용을 해야만 했던 불편한 점을 개선 할 수 있는 방향을 제시하였다.

후속연구

본 연구는 두 명의 사용자가 피아노 또는 기타를 합주를 통해서 아름다운 음악을 연주하는 어플리케이션과 스마트폰과 이미지를 주고받으며 여러 사용자가 이미지를 확대, 축소 및 회전하면서 볼 수 있는 어플리케이션으로 구성 되어있다. 이는 고가의 장비를 통해서만 경험할 수 있었던 멀티 터치 환경을 적은 비용으로 대중화 하여 가정이나 음식점, 카페 등 우리 삶에서 더 가까운 곳에서 다용도 멀티미디어 장비로 활용 될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정전식 터치 방식의 장단점은 무엇인가?	정전식 터치 방식은 터치 패널에 일정 전류가 흐르는데 사람의 손과 같이 전류가 흐르는 방향을 바꿀 수 있는 전도체를 이용하여 터치하게 되면 전류의 방향이 바뀌어 터치를 인식하는 방식이다. 이 방식은 높은 인식률과 부드러운 감도를 낼 수 있지만 비교적 고가의 정전식 터치 패널을 사용하기 때문에 20 inch 이상의 터치 모니터를 만드는데 많은 비용이 들어 사용하기 부적합하다.
	TABLE은 어떤 방식을 이용해서 제작하였는가?	TABLE은 DSI방식을 이용해서 제작하였고 PS3 EYE 카메라에 인화된 필름을 사용해서 적외선 카메라로 개조하여 사용하였다. PROJECTOR는 OPTOMA 사의 ES526을 사용하였다.
	터치 방식에는 어떤 방법들이 있는가?	터치 방식은 많은 방법이 있지만 대표적으로 감압식 터치, 정전식 터치, 광터치 방법이 있다. 감압식 터치 방법은 터치하는 부분의 압력의 변화를 체크하여 입력을 하는 방식이다.

참고문헌 (6)

이안그라피스 외1. PROGRAMMING WPF(사용자 경험(UX)을 바꾸는 기술), 한빛미디어, 2008.07.28
찰스 페졸드 저, 찰스 페졸드의 WPF (C#과 XAML을 이용한 .NET 3.0 윈도우 프로그래밍, 에이콘출판, 2007.10.01
김상형 저, 안드로이드 프로그래밍 정복, 한빛미디어, 2010.05.10
에드 버넷 저, 헬로 안드로이드 2.1판, 아이티씨, 2010.04. 19
김정훈 저, 안드로이드 프로그래밍, 성안당, 2009.04.28
TUIO - http://www.tuio.org/?cpp

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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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