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KINECT를 활용한 재활 치료용 기능성 게임 개발
A Serious Game Design and Prototype Development for Rehabilitation using KINECT Tools 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.17 no.2, 2014년, pp.248 - 256  

채영숙 (영산대학교 자유전공학부)

초록
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본 연구는 장시간 동일한 자세로 자리에 앉아 있거나 컴퓨터 작업을 오래함으로써 생긴 어깨 통증을 호소하는 이들, 몸의 움직임이 적어 신체적 이상이 온 이들을 대상으로 치료를 동반한 운동 목적의 기능성 게임 설계와 프로토타입 단계의 게임 개발이다. 선택된 음악의 비트에 맞추어 신체를 움직이는 리듬액션게임으로서, 플레이어가 도전하는 동안 불편을 가진 신체 부위의 기능 개선뿐만 아니라 환자의 색채 치료를 병행할 수도 있다. 게임 기획서에 따라 제작된 프로토타입 게임은 XNA Game Studio와 동작 인식이 가능한 키넥트 인터페이스 기술을 활용하여 개발하였다. 조작이 용이한 인터페이스 기술과의 접목, 음악의 빠르기와 공의 출현 속도로 난이도를 조절하며 신체 움직임에 따라 수준별 콘텐츠 제공을 시도해 보았다. 향후 연구는 신체 장애 정도에 따라 움직임을 조절할 수 있도록 다양한 비트의 음악과 플레이어의 다양한 행위를 추가하고, 일반 재활 효과와의 비교 검증 시스템과 현장 테스트가 요구된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper designs a serious game for rehabilitation of patients with body pains because they sit down for a long time in the same position, or less physical movement. Activity-based game induces to player improvements in physical exercise with fun elements of the game through entertainment to help ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 원숭이가 주인공으로 등장하며, 입장하는 손님 안내, 음식 주문, 서빙, 음식값 계산 등 레스토랑에서 행해지는 웨이터의 역할을 수행한다. 게임 재미를 통한 재활 과정에 수반되는 고통의 강도를 낮추고 어깨의 상하좌우 운동 유도는 반복적인 재활치료의 지루함을 덜고 환자의 자발적인 참여 유도하는 것을 게임 목표로 삼고 있다. 인터페이스는 키넥트 카메라를 이용하여 영상을 인식하며, 아픈 손을 카메라가 인식, 손 위치가 마우스 포인터가 되고, 손바닥을 편 상태가 카메라 쪽을 향하게 하여 이동 동작으로, 주먹을 쥐면 원 클릭한 것으로 동작 구분을 인식하도록 설계했다.
  • 본 연구가 제안하는 게임은 장시간 자리에 앉아 있거나 컴퓨터 작업을 오래함으로써 생긴 어깨 통증을 호소하는 이들, 몸의 움직임이 적어 신체적인 이상이 온 이들을 대상으로 치료를 동반한 운동 목적으로 설계하는 기능성 게임이다. 게임의 오락적 재미요소에 체험을 통한 실질적 신체에 도움을 주는 기능이 더해져 플레이어의 몰입과 도전을 유도하고 플레이어가 도전하는 동안 신체적 기능 개선이 목적이다. 치료 목적의 게임이기에 지각 차원에서 간단하고 손쉬운 조작, 감각 차원의 직감적인 이해, 운동 능력 차원에서의 활동 조작 등을 배려한 설계가 요구된다.
  • 본 논문에서 제안하는 게임은 사고나 혹은 장시간 동일한 자세로 인해 생긴 신체적 장애를 겪는 사람을 대상으로 게임의 재미와 접목시켜 신체 활동성을 치료하는 목적의 게임을 설계하고 프로토타입 형태의 게임을 시도해 보았다. 팔과 다리에 불편이 있는 사람의 움직임 정도를 측정하고 그 움직임이 나아질 수 있도록 운동 치료를 놀이의 즐거움과 결합한 게임으로, 음악의 리듬에 맞추어 색채 치료와 운동을 접목한 가족 단위의 체감형 기능성 게임이다.
  • 본 연구는 놀이와 치료 기능간의 상호 유기적인 결합으로 상생 효과를 가져올 수 있는 체감형 기능성 게임을 설계하고, 기획에 따라 프로토타입의 게임 개발 과정을 소개하고자 한다.
  • 수준별 콘텐츠의 난이도 조절 기능 또한 플레이어의 몰입도를 증가시킬 수 있는 요소로 작용한다. 본 연구에서는 음악 비트에 따라 원의 출현 속도와 개수를 조절하여 게임의 균형 조절을 시도하고자 한다. 음악과 음향은 시각적인 미적 요소 만큼이나 플레이어의 본능을 자극하는 요소이고, 본 게임의 장르가 리듬액션게임이기에 음악과 음향은 다른 게임보다 중요하게 다루어지는 요소이다.
  • 책상에 오래 앉아 있거나 컴퓨터를 장시간 사용하는 사람들에게서 볼 수 있는 어깨 근육의 뭉침 현상과 같은 신체의 문제 부위 운동을 게임의 주목적인 재미와 스트레스 해소를 구현 목적으로 한다. 사고로 인하여, 혹은 장시간 동일한 자세로 인해 생긴 신체적 장애를 겪는 사람에게 물리 치료용 운동을 적용하는 것과 같이 신체의 움직임을 훈련하는 방법에 적용하고자 한다.
  • 플레이어의 신체 사이즈, 관절, 캐릭터 관절 정보와 연동시켜 플레이어의 움직임에 따라 자연스러운 캐릭터 움직임을 만들어 낼 수 있도록 제어하는 부분이다. 손과 발이 연결된 캐릭터가 보편적이지만 본 연구는 손과 발이 분리될 수 있는 캐릭터를 구현하여 다른 게임과 다른 시각적 특징을 가지고자 한다.
  • 게임 대상자는 어깨 통증을 호소하는 사람이거나 운동이 부족하여 신체적 불편함을 가진 사람들이다. 책상에 오래 앉아 있거나 컴퓨터를 장시간 사용하는 사람들에게서 볼 수 있는 어깨 근육의 뭉침 현상과 같은 신체의 문제 부위 운동을 게임의 주목적인 재미와 스트레스 해소를 구현 목적으로 한다. 사고로 인하여, 혹은 장시간 동일한 자세로 인해 생긴 신체적 장애를 겪는 사람에게 물리 치료용 운동을 적용하는 것과 같이 신체의 움직임을 훈련하는 방법에 적용하고자 한다.
  • 손쉬운 조작을 위해 입력 도구는 키보드나 마우스를 활용한 인터페이스가 아니라 동작 인식 기능을 가진 키넥트(KINECT)를 도입하여 게임과 플레이어간의 상호작용 효과를 극대화하고자 한다. 키넥트의 깊이 측정 센서에 의한 3차원 이미지 인식 모듈의 활용은 플레이어의 몸을 인식하고 그 동작에 따라 게임 속의 캐릭터가 동기화 되어 움직이게 되며, 운동의 경도에따라 움직임의 반경을 조절하고 가능한 몸 전체를 활용할 수 있도록 유도하고자 한다. 그리고 플레이어 신체 능력을 지속적으로 향상시키기 위해 게임 콘텐츠에 환자의 움직임 정도에 따라 단계별 게임을 플레이할 수 있도록 디자인한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
키넥트는 어디에서 개발되었는가? 마이크로소트프사의 ‘Project Natal’에 의해 개발된 인터페이스 기술 키넥트는 2010년 11월에 XBOX 360 전용 게임 컨트롤러로 출시됐고, 2011년 NUI (Natural User Interface) 방식의 윈도우용 소프트웨어 개발 킷(SDK)과 함께 PC 환경에서도 다양한 프로그램 개발에 활용할 수 있는 API가 공개됐다. 이는 적외선 카메라를 이용해 사람의 움직임을 3차원으로 인식하는 센서 기반의 입력 도구로서, 조이스틱이나 키보드 등 기존의 인터페이스 도구가 없이도 인간의 동작과 목소리를 이용해 게임기를 조작하는 기능을 제공한다.
정부와 산학에서 기능성 게임에 관심을 가지기 시작한 이유는 무엇인가? “게임의 요소를 지니면서 다양한 이로운 측면을 담고 있는 게임”으로 정의하고, 단순한 재미 뿐만 아니라 시뮬레이션, 다자간 소통, 플랫폼, 가상현실, 자아 인지, 동기화 등 다양한 기술적, 인지적 수준의 요소들과 융합되어 군사, 예방 및 치료, 교육 및 학습 보조, 오락 등 다양한 분야에 활용될 것이다[1,2]. 게임의 역기능에 대한 우려의 목소리가 높아지면서 게임에 대한 부정적인 인식 해소와 건전한 게임 문화 조성을 위한 노력 차원에서 정부와 산학은 기능성 게임에 관심을 가지기 시작했다. 재미 목적의 게임 플레이에 추가 기능을 가진 기능성 게임 시장은 다양한 플랫폼, 다양한 분야와 접목한 개발이 시도되고 있다.
키넥트는 어떤 역할을 하는가? 마이크로소트프사의 ‘Project Natal’에 의해 개발된 인터페이스 기술 키넥트는 2010년 11월에 XBOX 360 전용 게임 컨트롤러로 출시됐고, 2011년 NUI (Natural User Interface) 방식의 윈도우용 소프트웨어 개발 킷(SDK)과 함께 PC 환경에서도 다양한 프로그램 개발에 활용할 수 있는 API가 공개됐다. 이는 적외선 카메라를 이용해 사람의 움직임을 3차원으로 인식하는 센서 기반의 입력 도구로서, 조이스틱이나 키보드 등 기존의 인터페이스 도구가 없이도 인간의 동작과 목소리를 이용해 게임기를 조작하는 기능을 제공한다. 이러한 키넥트 센서는 마이크로소프트 자회사인 Rare사의 소프트웨어 기술과 이스라엘 개발사인 Prime Sense의 적외선 투사로 인한 3차원 깊이 인식 기술이 합쳐져 탄생하게 된 카메라이다.
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참고문헌 (8)

  1. 임충재, "기능성 게임의 현황, 개발 사례와 전망," 한국멀티미디어학회지, 제15권, 제2호, pp 1-9, 2011. 

  2. 우탁, 안계윤, 윤수진, "기능성 게임의 새로운 가능성," 한국멀티미디어학회지, 제15권, 제2호, pp. 17-23, 2011. 

  3. 김창걸, 송병섭, "키넥트 센서를 이용한 자기통제 피드백이 가능한 가정용 훈련 프로그램 개발," 한국산업정보학회 논문지, 제18권, 제1호, pp. 37-45, 2013. 

  4. 이희성, 김미혜, "관절 재활 치료를 위한 기능성 게임 디자인," 한국엔터테인먼트산업학회 논문지, 제5권, 제1호, pp. 107-113, 2011. 

  5. 이창조, 김미혜, "뇌졸중 환자의 언어/인지 재활치료를 위한 기능성 게임," 한국엔터테인먼트산업학회 논문지, 제5권, 제1호, pp. 73-80, 2011. 

  6. 안은영, "뇌활동 증진을 위한 손가락 운동용 기능성 게임 장치 및 콘텐츠 개발," 멀티미디어학회 논문지, 제15권, 제11호, pp.1384-1390, 2012. 

  7. G.R.S. Murthy and R.S. Jadon, "A Review of Vision Based Hand Gestures Recognition," Journal of Information Technology and Knowledge Management, Vol. 2, No. 2, pp. 405-410, 2009. 

  8. Y.S. Chae, "A Serious Game Design for Rehabilitation Therapy," The 26th International Conference of the Association of North-east Asian Culture, Vol. 26, pp. 136-143, 2013. 

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