멀티미디어 인터페이스 기술을 이용한 유아 대상의 체감형 게임 설계 : 신체 놀이 활동 중심 Interactive Game Designed for Early Child using Multimedia Interface : Physical Activities원문보기논문타임라인
본 논문에서는 유아를 위한 체감형 게임 개발에 필요한 요소로 콘텐츠, 디자인, 음향, 동작인식, 음성인식 기술을 제안하였다. 유아용 체감형 게임은 유아의 감성에 맞춘 교육적 요구가 반영된 콘텐츠와 밝고 친근감 있으면서 사용이 편리한 디자인 요소들이 반영되어야 하고 유아가 친숙하고도 쉽게 게임을 할 수 있게 유도할 수 있는 배경음악과 설명 대사가 사용되는 것이 좋다. 만약 동작 인식과 음성인식 시스템을 유아용 체감형 게임에 사용할 경우 게임 사용자의 연령에 맞는 동작 데이터와 음성 데이터를 사용해 인식률을 높여야 한다. 특히, 본 논문에서는 피부색과 유아 신체 모델을 사용하여 유아의 얼굴과 손을 인식한 후 그 위치를 고려하여 유아의 동작을 인식하였고 유아의 음성 데이터를 수집해 신경망을 이용한 음성인식 기술을 게임에 적용해 신체 놀이 중심 활동의 줄넘기 게임인 '신나게 폴짝'을 개발하였다.
본 논문에서는 유아를 위한 체감형 게임 개발에 필요한 요소로 콘텐츠, 디자인, 음향, 동작인식, 음성인식 기술을 제안하였다. 유아용 체감형 게임은 유아의 감성에 맞춘 교육적 요구가 반영된 콘텐츠와 밝고 친근감 있으면서 사용이 편리한 디자인 요소들이 반영되어야 하고 유아가 친숙하고도 쉽게 게임을 할 수 있게 유도할 수 있는 배경음악과 설명 대사가 사용되는 것이 좋다. 만약 동작 인식과 음성인식 시스템을 유아용 체감형 게임에 사용할 경우 게임 사용자의 연령에 맞는 동작 데이터와 음성 데이터를 사용해 인식률을 높여야 한다. 특히, 본 논문에서는 피부색과 유아 신체 모델을 사용하여 유아의 얼굴과 손을 인식한 후 그 위치를 고려하여 유아의 동작을 인식하였고 유아의 음성 데이터를 수집해 신경망을 이용한 음성인식 기술을 게임에 적용해 신체 놀이 중심 활동의 줄넘기 게임인 '신나게 폴짝'을 개발하였다.
This paper proposes interactive game elements for children : contents, design, sound, gesture recognition, and speech recognition. Interactive games for early children must use the contents which reflect the educational needs and the design elements which are all bright, friendly, and simple to use....
This paper proposes interactive game elements for children : contents, design, sound, gesture recognition, and speech recognition. Interactive games for early children must use the contents which reflect the educational needs and the design elements which are all bright, friendly, and simple to use. Also the games should consider the background music which is familiar with children and the narration which make easy to play the games. In gesture recognition and speech recognition, the interactive games must use gesture and voice data which hits to the age of the game user. Also, this paper introduces the development process for the interactive skipping game and applies the child-oriented contents, gestures, and voices to the game.
This paper proposes interactive game elements for children : contents, design, sound, gesture recognition, and speech recognition. Interactive games for early children must use the contents which reflect the educational needs and the design elements which are all bright, friendly, and simple to use. Also the games should consider the background music which is familiar with children and the narration which make easy to play the games. In gesture recognition and speech recognition, the interactive games must use gesture and voice data which hits to the age of the game user. Also, this paper introduces the development process for the interactive skipping game and applies the child-oriented contents, gestures, and voices to the game.
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문제 정의
유아용 체감형 게임 ‘신나게 폴짝’은 유아에게 기본적인 운동능력, 지각운동능력, 감성교육, 창의성교육, 사회성교육, 협동심 등 유아기에 배워야 할 내용을 디지털 기술로 자연스럽게 학습할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다. 또한 기본적인 동작을 통한 신체적 조절 능력, 대근육 발달, 공간에 대한 판단 능력을 향상시키는 유아 실내 체육활동을 지원하는 것을 활동의 목표로 삼았다.
본 논문에서는 유아에게 친숙한 ‘꼬마야 꼬마야’ 노래에 맞추어 미션과 함께 줄넘기를 진행하게 하였다.
본 논문에서는 유아용 체감형 게임 설계 시 고려해야할 요소들을 제안한다. 유아용 체감형 게임의 콘텐츠는 교육적 요소와 오락성을 모두 고려한 친근하고 편리한 인터페이스를 설계할 수 있어야 하고 디자인에서는 색상이나 아바타 등을 유아의 시각에 맞추어 디자인해야 한다.
또한 유아 대상의 체감형 게임에서는 유아가 5세부터 운동조절이 가능해지고 6세부터 운동 능력이 성인과 비슷해지는 것을 고려한 동작인식과 어렵지 않은 낱말을읽는 것이 가능한 5세에서 7세를 고려한 음성인식을 고려하는 것이 좋다[11]. 본 논문에서는 유아의 행동패턴, 유아의 감성에 맞춘 콘텐츠, 디자인, 음향, 동작, 유아의 음성 정보를 이용한 음성인식 등 유아용 체감형 게임 개발에 필요한 요소들을 제안한다.
본 논문에서는 유아중심의 콘텐츠, 디자인, 음향, 동작인식, 음성인식을 기반으로 한 유아용 체감형 게임모델을 제시하고자 한다. 유아 대상으로 개발된 유아용 체감형 줄넘기 게임 ‘신나게 폴짝’은 만 3~5세 유아를 위한 게임으로, 유아의 실내 체육활동을 지원하기 위해 유아의 감성에 맞춘 디자인, 음향, 유아의 움직임과 신체비율을 고려한 동작 인식, 유아의 음성 정보를 이용한 음성 인식 기술을 사용하여 개발되었다.
본 논문에서는 이러한 유아의 다양한 동작 패턴을 최대한 고려하여 동작 인식을 설계하였다. 점프동작은 유아가 일정 높이 이상을 뛰면 인식할 수 있게 하였고 ‘점프하면서 팔 벌리기’ 동작은 팔을 완전히 벌렸거나 일정정도 이상만 벌려도 인식하도록 하였다.
제안 방법
본 논문에서는 사람의 데이터를 이용하여 동작 인식을 하기 위해 배경에서 사람을 추출한 후 사람의 머리위치와 발의 위치를 찾아 피부색과 유아의 체형 모델을 사용해 얼굴, 오른손, 왼손을 구분했다. 유아의 머리를찾아 머리의 위치 값을 이용하여 머리의 위치가 일정값 이상 내려가면 ‘앉았다 일어나기’ 동작으로 보았고손이 얼굴의 위치보다 일정 값 이상 올라가면 ‘한손 들고 양쪽으로 흔들기’ 동작으로 보았다.
본 논문의 ‘신나게 폴짝’에서는 유아의 근지구력, 순발력, 민첩성, 유연성을 향상시키는 줄넘기를[24] 이용 하여 메뉴화면(Shell interface)에서 동작 인식과 음성 인식 기술을 사용하고 게임 내부 사용자 인터페이스 (In-game user interface)에서는 ‘점프’동작을 기본 동작으로 하여 ‘점프하면서 팔 벌리기’, ‘점프하면서 만세’ 동작을 이용해 게임을 진행할 수 있도록 개발하였다.
수집한 ‘예’, ‘아니오’라는 두 개 단어의 유아 음성을 이용하여 인트로, 시작, 선택 화면에서 ‘Skip', ‘취소’, ‘시작’, ‘선택’의 기능을 유아가 음성으로 제어할 수있게 해 게임을 조작할 수 있게 하였다.
유아 대상으로 개발된 유아용 체감형 줄넘기 게임 ‘신나게 폴짝’은 만 3~5세 유아를 위한 게임으로, 유아의 실내 체육활동을 지원하기 위해 유아의 감성에 맞춘 디자인, 음향, 유아의 움직임과 신체비율을 고려한 동작 인식, 유아의 음성 정보를 이용한 음성 인식 기술을 사용하여 개발되었다.
유아 음성인식에 최적화시키기 위하여 게임의 대상에 맞는 유아 음성 데이터를 수집해 이 데이터를 이용하여 음성인식 시스템을 게임 초반부의 메뉴화면에 적용했다. 수집한 ‘예’, ‘아니오’라는 두 개 단어의 유아 음성을 이용하여 인트로, 시작, 선택 화면에서 ‘Skip', ‘취소’, ‘시작’, ‘선택’의 기능을 유아가 음성으로 제어할 수있게 해 게임을 조작할 수 있게 하였다.
체감형 줄넘기 게임 ‘신나게 폴짝’에서는 다층 신경망 (MLP : Multi-Layer Perceptron)을 이용한 음성인식 기술을 사용하였다. 음성 특징 추출은 현재의 신호는 이전의 신호들의 조합으로 알 수 있다는 선형예측계수 (LPC : Linear Predictive Coefficient)를 사용했고 이 특징 데이터를 사용해 시간에 따라 길이가 달라지는 음성의 동적 특성을 고려하여 시간 축에서의 차이를 보상하는 DTW(Dynamic Time Warping)를 사용해 음성을 인식하고 매칭했다.
체감형 줄넘기 게임 ‘신나게 폴짝’에서는 다층 신경망 (MLP : Multi-Layer Perceptron)을 이용한 음성인식 기술을 사용하였다.
대상 데이터
캐릭터는 유아의 재미와 흥미를 위해 인간형으로 하기 보다는 [그림 9]와 같이 ‘알’ 모양을 의인화하여 캐릭 터를 선정하였고 각각 2명씩의 남자, 여자 아바타를 사용하였다.
성능/효과
또한 음악에 맞추어리듬감 있게 활동할 수 있는 환경을 제공할 수 있게 만들어 졌다. 이 게임을 수행함으로써 유아는 실내에서 안전하게 게임 활동을 수행할 수 있고 신체의 움직임을조절하는 능력을 기를 수 있다.
후속연구
앞으로는 인식 가능한 동작과 음성의 개수를 늘려 더욱 다양한 콘텐츠를 사용하고 고정된 카메라뿐만 아니라 움직이는 카메라를 이용하여 게임의 사용자가 카메라를 직접 들고 다니며 즐길 수 있는 게임을 개발하는 것이 필요하다. 또한 카메라뿐만 아니라 센서, RFID 칩등의 다양한 디바이스들을 이용하여 몸을 움직여서 게임을 조작하는 것은 물론, 사용자가 굳이 게임의 화면을 보지 않고도 즐길 수 있는 다양한 체감형 게임의 개발도 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
녹음되거나 합성된 음성, 효과음, 배경음 등의 청각적인터페이스는 무엇인가요?
녹음되거나 합성된 음성, 효과음, 배경음 등의 청각적인터페이스는 사용자와 컴퓨터가 ‘소리’로 상호작용하는 것이다. 이 청각적 인터페이스는 일시적이고 지속력이 없기 때문에 사용자가 게임의 내용을 기억할 수 있도록 디자인되어야 하고 속도와 크기가 조절되어야 하는데 이런 청각적 요소는 감각적인 요소에 더 잘 반응하는 유아들에겐 더욱 효과적이다[19].
다양한 컴퓨터 인터페이스 장치와 센서 등의 다양한 디바이스를 사용하는 게임인 체감형 게임의 대표적인 예는 무엇인가요?
현재까지 개발된 체감형 게임은 대부분 전 연령을 대상으로 하고 있으며, 대표적인 예로 Nitendo ‘Wii'[1], 'EyePet'[2], 'Healthy Online'[3] 등이 있다. 특정 연령 대상으로는 노인을 대상으로 한 ‘체감형 게이트볼 게임’[4] 등이 있지만, 상대적으로 유아, 아동, 노인, 장애인 등 다양한 신체 유형이나 대상에 대한 체계적인 연구가 미흡한 상태이다.
체감형 게임이란 무엇인가요?
체감형 게임이란 기존의 키보드나 마우스만을 이용 하는 조작의 한계를 벗어나 다양한 컴퓨터 인터페이스 장치와 센서 등의 다양한 디바이스를 사용하는 게임이 다. 체감형 게임은 사람 자신이 직접 컨트롤러가 되어온 몸으로 게임을 즐길 수 있기 때문에 손만을 사용해 조작하는 게임들보다 더 큰 즐거움을 느낄 수 있으며 신체 활동을 장려하고 여럿이서 함께함으로써 사회 상호작용을 증가시킬 수 있다.
현재까지 개발된 체감형 게임은 대부분 전 연령을 대상으로 하고 있으며, 대표적인 예로 Nitendo ‘Wii'[1], 'EyePet'[2], 'Healthy Online'[3] 등이 있다.
‘Wii’는 각도와 움직임을 감지하여 3개의 축을 인식하는 모션센서가 부착된 컨트롤러와 2개의 저울을 이용하여 무게 중심의 변화를 인식하는 보드를 이용하는 게임기이고[1], ‘EyeToy’와 ‘EyePet’은 카메라를 이용한 실시간 영상처리 기술을 이용한 게임이며 ‘Move'는 3축 자이로 센서, 3축 가속센서, 지자기센서를 이용하여 위치나 방향, 속도, 느린 움직임, 손목의 비틀림까지 감지한다[2].
현재까지 개발된 체감형 게임은 대부분 전 연령을 대상으로 하고 있으며, 대표적인 예로 Nitendo ‘Wii'[1], 'EyePet'[2], 'Healthy Online'[3] 등이 있다.
‘Wii’는 각도와 움직임을 감지하여 3개의 축을 인식하는 모션센서가 부착된 컨트롤러와 2개의 저울을 이용하여 무게 중심의 변화를 인식하는 보드를 이용하는 게임기이고[1], ‘EyeToy’와 ‘EyePet’은 카메라를 이용한 실시간 영상처리 기술을 이용한 게임이며 ‘Move'는 3축 자이로 센서, 3축 가속센서, 지자기센서를 이용하여 위치나 방향, 속도, 느린 움직임, 손목의 비틀림까지 감지한다[2].
한국콘텐츠진흥원, 문화기술(CT) 심층리포트 5호: 체감형 콘솔 게임의 기술 및 시장동향, 2010.
순발력을 길러주는 점점 빨라지는 색깔 지시를 들으며 패스하는 모드, 기억력 향상을 위한 성공할 때마다 패스해야 하는 색깔이 하나씩 늘어나는 모드, 스무 고개 형식으로 숨겨진 비밀 코드를 맞혀가며 추리하는 모드의 3개의 게임 모드가 있고 게임이 끝났을 때의 최종 점수와 모드 별 최고 점수를 알려주기 때문에 유아의 흥미를 유발과 동시에 만족감 역시 준다[6].
한 유아를 위한 게임 콘텐츠는 문자 중심의 단편적인 정보가 아닌 그래픽 중심의 멀티미 디어 요소가 조화된 입체적 콘텐츠로 전환되어야 하며, 인터페이스 측면의 고려와 질적으로 우수한 콘텐츠를 유아에게 제공하기 위한 독자적이고 전문적인 평가준거 및 도구 제작이 필요하고[13], 유아교육 기관이나 부모의 요구가 충분히 반영되어야 한다.
정형원, 교육용 게임을 위한 게임요소의 분석 및 연구, 상명대학교 석사학위 논문, 2005.
본 논문의 ‘신나게 폴짝’에서는 유아의 근지구력, 순발력, 민첩성, 유연성을 향상시키는 줄넘기를[24] 이용 하여 메뉴화면(Shell interface)에서 동작 인식과 음성 인식 기술을 사용하고 게임 내부 사용자 인터페이스 (In-game user interface)에서는 ‘점프’동작을 기본 동작으로 하여 ‘점프하면서 팔 벌리기’, ‘점프하면서 만세’ 동작을 이용해 게임을 진행할 수 있도록 개발하였다.
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