3D 입체공간에서 재미와 학습요소가 가미된 해양생물 문화콘텐츠를 개발하고, 도서해양 생물자원의 증강현실 콘텐츠 개발과 체험학습의 활용 방안을 제안한다. 증강현실 저작도구는 위지윅(WYSIWYG) 기반의 저작도구로 Node 구조와 Drag & Drop을 통해 저작도구를 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 해양생물 문화콘텐츠는 marker를 통한 애니메이션 효과, 모델링 데이터의 변화 등의 이벤트 요소를 추가하고, 해양생물 내레이션(narration)으로 실감 체험학습을 지원한다. 해양생물 AR Book은 50여종의 해양생물 증강현실 콘텐츠를 바탕으로 초등학교 수업 교재로 활용이 가능하며, 증강현실을 활용한 3D 입체영상 교육으로 실재적 관찰, 다양한 사고, 최대의 몰입감을 부여하여 학습효과를 높여준다.
3D 입체공간에서 재미와 학습요소가 가미된 해양생물 문화콘텐츠를 개발하고, 도서해양 생물자원의 증강현실 콘텐츠 개발과 체험학습의 활용 방안을 제안한다. 증강현실 저작도구는 위지윅(WYSIWYG) 기반의 저작도구로 Node 구조와 Drag & Drop을 통해 저작도구를 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 해양생물 문화콘텐츠는 marker를 통한 애니메이션 효과, 모델링 데이터의 변화 등의 이벤트 요소를 추가하고, 해양생물 내레이션(narration)으로 실감 체험학습을 지원한다. 해양생물 AR Book은 50여종의 해양생물 증강현실 콘텐츠를 바탕으로 초등학교 수업 교재로 활용이 가능하며, 증강현실을 활용한 3D 입체영상 교육으로 실재적 관찰, 다양한 사고, 최대의 몰입감을 부여하여 학습효과를 높여준다.
The marine life culture contents added with fun and learning factors are created in a 3D space, and the development of augmented reality contents concerning marine life resources in islands and the utilization method of experience-based learning are proposed. As a WYSIWYG-based authoring tool, an au...
The marine life culture contents added with fun and learning factors are created in a 3D space, and the development of augmented reality contents concerning marine life resources in islands and the utilization method of experience-based learning are proposed. As a WYSIWYG-based authoring tool, an augmented reality authoring tool was made to easily use a authoring tool through a node structure and drag & drop. Marine life contents add the animation effect through a marker and event factors such as the change of modeling data, and also, they support real experience-based learning with the narration of marine life. Based on around 50 species of marine animals augmented reality contents, a marine animal AR book can be utilized as a textbook for elementary school classes, and as a 3D image education utilizing augmented reality, it enhances a learning effect by allowing realistic observation, various ways of thinking, and the maximum flow.
The marine life culture contents added with fun and learning factors are created in a 3D space, and the development of augmented reality contents concerning marine life resources in islands and the utilization method of experience-based learning are proposed. As a WYSIWYG-based authoring tool, an augmented reality authoring tool was made to easily use a authoring tool through a node structure and drag & drop. Marine life contents add the animation effect through a marker and event factors such as the change of modeling data, and also, they support real experience-based learning with the narration of marine life. Based on around 50 species of marine animals augmented reality contents, a marine animal AR book can be utilized as a textbook for elementary school classes, and as a 3D image education utilizing augmented reality, it enhances a learning effect by allowing realistic observation, various ways of thinking, and the maximum flow.
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문제 정의
“매직북 POP 생태동화”는 컴퓨터와 책을 서로 연결하여 다양한 동ㆍ식물들을 관찰하고 체험할 수 있다. 동화로 각색된 신기한 생물의 생태를 3D로 재현하여 실감 있는 콘텐츠를 제공한다. 일반 그림책과는 달리 3D입체 영상을 통해 아이들의 상상력과 창의력 향상은 물론, 흥미와 재미를 선사하여 집중력 및 사물 관찰의 과학적 통찰력을 향상시키는데 도움이 되는 학습 교재이다[12].
본 연구에서는 이러한 불편함을 해소하기위하여 GUI 기반 저작환경과 Drag & Drop으로 노드를 구성하고 노드의 연결만으로도 증강현실 콘텐츠 제작이 가능한 저작도구를 개발하고 이를 이용한 해양생물 증강현실 콘텐츠를 개발한다.
본 연구에서는 이러한 불편함을 해소하기위하여 GUI 기반 저작환경과 Drag & Drop으로 노드를 구성하고 노드의 연결만으로도 증강현실 콘텐츠 제작이 가능한 저작도구를 개발하고 이를 이용한 해양생물 증강현실 콘텐츠를 개발한다. 이에 일반인과 디자이너에게 손쉬운 저작 환경을 지원하는 증강현실 저작도구를 개발하고, 3D 입체공간에서 재미와 학습요소가 가미된 해양 생물 문화콘텐츠를 개발과 체험학습의 활용 방안을 제시하고자한다.
제안 방법
AR 저작도구는 기존의 가상현실 저작도구에 Plug-in 하여 사용할 수 있게 개발하였다. 본 연구에서는 국산 가상현실 저작도구인 WAVE 3D를 대상으로 하였다.
해양생물 AR Book은 해당페이지의 해양생물을 음성으로 소개해준다. Sound Effect 인터렉션 이벤트 구현은 KeyState 노드를 이용하여 녹음된 Wave 파일을 로드하여 내레이션을 실행한다.
해양생물 AR Book은 체험학습과 함께 바다와 해양생물을 체험 할 수 있는 증강현실 교재로 개발하였다. 기존 콘텐츠와 차별화된 소재인 바다와 해양생물을 체험하고 바다의 특수한 환경과 바다생물의 유형을 애니메이션으로 체험하게 하였다. 해양생물의 생김새, 특성, 먹이, 서식 등의 정보와 해마, 새우, 대게, 해파리, 뱀장어, 홍어, 쥐가오리 등의 유영의 특징, 무리지어 다니는 고등어, 멸치, 꽁치 등의 군집 유영을 체험할 수 있게 하였다.
노드의 시작부분인 “EventFrame”을 기점으로 하여 렌더링(AR Node), 마커, 오브젝트, 공간좌표 관련 매트릭스, 벡터 노드의 순차적 연결을 통한 하나의 콘텐츠를 구현한다.
멀티 인식을 통한 인터렉티브 체험형 학습 콘텐츠 개발을 위해 Interaction(상호작용) 모듈을 적용하고 사용자와 콘텐츠간의 상호작용 발생시, 이벤트를 부여 할 수 있게 한다.
본 연구에서는 증강현실 저작도구와 해양생물 증강 현실 콘텐츠를 개발하였으며, 해양생물 AR Book을 통해 실감 체험학습을 제공하였다. 증강현실 저작도구는 프로그래밍이 어려운 개발자에게 디자이너 지향의 직관적 GUI를 구성하여 보다 쉬운 제작 환경을 지원하였고, 증강현실 모듈을 쉽게 접근할 수 있도록 Multi 인식 증강현실 모듈을 노드화하였으며, 실시간 3D 렌더링을 위한 고품질 리얼타임을 지원하였다.
위지윅(WYSIWYG) 기반의 저작도구로 Node 구조와 Drag & Drop을 통해 저작도구를 쉽게 사용할 수 있는 GUI를 개발한다.
연구방법과 연구 내용은 다음과 같다. 증강현실 저작도구 개발은 카메라 영상을 프레임 단위의 이미지로 변환시키고, 해당 이미지를 이미지 프로세싱하여, 저장 된 패턴 값과 일치하는 마커를 인식하는 Multi 인식 증강현실 모듈을 개발한다. 프레임 단위의 이미지에서 마커를 인식하고 해당 마커 패턴을 저장하는 모듈과 한 프레임 이미지에서 여러 개의 마커 패턴을 분류하는 모듈과 인터렉션 이벤트 모듈을 개발한다.
증강현실 저작도구는 기존의 가상현실 저작도구에 Plug-in 형태의 AR 노드로 제공하기위하여 AR 마커를 노드화하였다[그림 15]. [그림 16]은 AR 노드 속성창으로 웹캠 정보에 대한 파일을 연결하여 AR 노드 속성창에 이미지 정보를 등록한다.
증강현실 저작도구 개발은 카메라 영상을 프레임 단위의 이미지로 변환시키고, 해당 이미지를 이미지 프로세싱하여, 저장 된 패턴 값과 일치하는 마커를 인식하는 Multi 인식 증강현실 모듈을 개발한다. 프레임 단위의 이미지에서 마커를 인식하고 해당 마커 패턴을 저장하는 모듈과 한 프레임 이미지에서 여러 개의 마커 패턴을 분류하는 모듈과 인터렉션 이벤트 모듈을 개발한다. 해양생물 증강현실 콘텐츠의 구현은 컴퓨터와 연결된 카메라를 통해 마커가 추출이 되고, 마커에 해당하는 해양생물의 모델링 및 애니메이션 데이터를 로딩하여 영상 위에 보여준다.
기존 콘텐츠와 차별화된 소재인 바다와 해양생물을 체험하고 바다의 특수한 환경과 바다생물의 유형을 애니메이션으로 체험하게 하였다. 해양생물의 생김새, 특성, 먹이, 서식 등의 정보와 해마, 새우, 대게, 해파리, 뱀장어, 홍어, 쥐가오리 등의 유영의 특징, 무리지어 다니는 고등어, 멸치, 꽁치 등의 군집 유영을 체험할 수 있게 하였다. 해양생물 AR Book의 표지 및 세부 페이지의 대표적인 내용은 다음과 같다.
해양생물은 50여종의 폴리곤 모델링과 맵핑 데이터를 불러들여 해저환경에서 움직이는 애니메이션과 내레이션으로 구성되었다. 해저환경 구축 및 해양생물 애니메이션으로 증강현실 콘텐츠를 개발하였으며, 해양생물의 유영(헤엄치는 동작)의 특성을 적용한 애니메이션을 제작하였다. 특정키 입력을 통해 해양생물의 유영 애니메이션을 반복적, 선택적으로 구현 할 수 있다.
대상 데이터
AR 저작도구는 기존의 가상현실 저작도구에 Plug-in 하여 사용할 수 있게 개발하였다. 본 연구에서는 국산 가상현실 저작도구인 WAVE 3D를 대상으로 하였다. 시스템의 구조와 프로세스는 다음과 같다.
페이지를 넘기면 해당 페이지의 내용을 연속적으로 체험 할 수 있다. 해양생물 AR Book 내용은 표지 포함 28페이지로 구성되었다. [표 2]는 해양생물 AR Book의 페이지 구성을 보여준다.
성능/효과
본 연구에서는 증강현실 저작도구와 해양생물 증강 현실 콘텐츠를 개발하였으며, 해양생물 AR Book을 통해 실감 체험학습을 제공하였다. 증강현실 저작도구는 프로그래밍이 어려운 개발자에게 디자이너 지향의 직관적 GUI를 구성하여 보다 쉬운 제작 환경을 지원하였고, 증강현실 모듈을 쉽게 접근할 수 있도록 Multi 인식 증강현실 모듈을 노드화하였으며, 실시간 3D 렌더링을 위한 고품질 리얼타임을 지원하였다. 해양생물 증강현실 콘텐츠는 살아 움직이는 해양생물을 통해 재미와 흥미를 가지고 실감나는 3D 입체영상을 체험 할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
증강현실이란 무엇인가?
증강현실이란, 실세계와 가상 세계를 이음새 없이 (Seamless) 실시간으로 혼합하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 보다 향상된 몰입감과 현실감을 제공하는 기술이다[3]. 가상현실 기술이 실재 환경을 컴퓨터가 생성한 환경과 대체하는 기술임에 반해, 증강현실 기술은 사용자의 환경에 정보를 증강함으로서 실감성을 향상시키는 기술이다.
증강현실이 본격적으로 연구가 시작된 배경은 무엇인가?
1960년대 van Surtherland가 최초의 see-through HMD를 개발한 것이 증강현실 연구의 시작점이라고 본다. 증강현실 관련 기술연구가 본격적으로 시작된 것은 1990년대 초 보잉사가 'Augmented Reality'라는 신조어를 등장시키면서이다. 이러한 연구는 1990년대 초반에서 중반까지는 실내 환경에서 정확한 위치 추적 기술연구를 통해 활성화되었고, 후반 이후로는 실재 환경에 증강된 가상 객체와의 상호작용을 위한 기술, 실외 환경을 위한 기술에 관련된 연구가 계속되어지고 있다[1].
증강현실 도구인 AR ToolKit은 일반인이 활용하기 어려워 무슨 기반의 도구가 개발되고 있는가?
그러나 프로그래밍이 어려운 일반인이나 디자이너가 활용하기에는 어려움을 가지고 있다. 이러한 어려움을 해결하기 위하여 GUI 기반의 증강현실저작도구를 개발하고 보다 쉬운 환경의 저작 기반을 제공하려는 저작도구의 개발이 이루어지고 있다. DART는 사용자가 프로그래밍 언어에 대한 지식이 없이도 콘텐츠를 제작할 수 있도록 도와준다.
참고문헌 (18)
김정현, "증강현실(Augmented Reality)기반의 체험형 학습콘텐츠 개발 및 현장적용 연구", 한국교육학술정보원, 2005.
김영선, 증강현실 컨텐츠를 위한 저작도구 설계, 고려대학교대학원 컴퓨터전파통신공학과, 석사학위논문, 2010.
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P. Grimm, M. Haller, V. Paelke, S. Reinhold, C. Reimann, and J. Zauner, "AMIRE - Authoring Mixed Reality," The First IEEE International Augmented Reality Toolkit Workshop, Darmstadt, Germany, 2002.
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Blair MacIntyre and Maribeth Gandy, "Prototyping Applications with DART, The Designer's Augmented Reality Toolkit," STARS 2003, pp19-22, 2003(10).
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http://www.digilogbook.co.kr
픽토스튜디어, "애코와 한글 친구들", 상상스쿨, 2010.
픽토스튜디어, "애코와 숫자 친구들", 상상스쿨, 2010.
http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/
이지수, 학습동기 유발을 위한 증강 현실 기반 과학 학습 프로그램 개발, 광운대학교 교육대학원 멀티미디어교육공학전공, 석사학위논문, 2009.
장한별, 테이블 탑 디스플레이 인터페이스를 사용한 상호작용 증강현실 전자요리 시스템, 전남대학교대학원 컴퓨터정보통신공학과, 석사학위논문, 2007.
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