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문제 정의
- 또한 전시에 사용된 세 개의 증강현실 마커 이미지 활용 안을 제시하여 교육용 콘텐츠와 브랜드 이미지의 적합성도 함께 검토하였다. 따라서 본 연구의 결과는 증강현실 콘텐츠 개발자들에게 실질적인 도움을 주는 것을 목적으로 한다.
- 본 연구는 이미지 인식기법의 효율성을 배경패턴이나 실사와의 차이 등을 비교하여, 가장 안정적이며 효율적인 이미지를 제작하는데 목적이 있다. 또한 전시에 사용된 세 개의 증강현실 마커 이미지 활용 안을 제시하여 교육용 콘텐츠와 브랜드 이미지의 적합성도 함께 검토하였다.
- 본 연구가 분석하고자 하는 이미지 인식 기법의 효율성은 패턴의 유무, 색상 대비의 정도차이, 실사와 제작이미지 등의 요소에 따라 달라진다. 콘텐츠의 기획단계에서부터 이미지의 활용성 재고와 이미지 인식기법의 인식률을 높이기 위한 요소 사전 분석을 거쳐야 한다는 것을 제시하고자 한다.
- 패턴의 유무, 색상 대비의 정도차이, 실사와 제작이미지 등의 차이점들을 두어 이미지의 인식 정도를 비교하였으며, 어떤 요소가 효율성을 가지는지 결론을 도출하였다. 콘텐츠의 성격에 맞게, 이미지 인식의 민감도 역시 구별하여 제작함으로서 안정성을 높이고자 하였다.
- 연구자는 전시된 증강현실 콘텐츠의 담당교수로 학생들의 제작 일체를 관여하여 기획부터 제작, 전시까지 수행하도록 지도하였다. 학생들을 지도하는 가운데, 증강현실 SDK 제작 플랫폼인 Vuforia의 이미지 인식기법에 대해 학생들에게 일목요연한 분석 자료를 제시할 필요성을 느끼고, 본 연구를 시작하였다. 학생들은 어떤 이미지가 더 인식에 효과적인지를 가장 궁금해 하였는데, 전문가들도 ‘물체가 많고, 뚜렷한’이라는 점만 제시하였다.
제안 방법
- 이미지를 따로 제작하여 부착하는 번거로움을 줄이고, 원래 있었던 교과서 이미지를 이미지 인식기법에 적용하여 활용하는 방안을 제시하였다.7) 구체적으로 Vuforia사이트에서 SDK를 Unity Package로 다운로드 받아 적용하는 방법을 사용하였다. 시스템 구현 설계에 연구의 중심을 두어, 결론적으로 실질적으로 활용 가능한 교과서 이미지를 사용하여 증강현실 콘텐츠를 구현한 것이다.
- 개발 기술을 배우는 컴퓨터학과와 디자인 기술을 배우는 시각, 영상디자인 학과 학생들이 연계하여 작품을 기획하고 제작하는 일이 어렵지 않다는 것을 인식하고, ‘연계전공’ 프로그램으로 가상증강현실학과를 도입하게 되었다.
- 본 연구와 같이 이미지 인식기법의 효율적 방안들을 제시한 관련 연구는 찾기 어려웠지만 증강현실에서 이미지 인식기법을 활용한 연구들은 많이 찾아볼 수 있었다. 그 중 이미지 인식기법을 채택하여, 종전에 있던 이미지를 마커로 활용한 연구 두 가지를 살펴보았다.
- 두 번째 연구는 10개의 여수 엑스포 기념우표에 3D오브젝트를 결합시켜 증강현실 콘텐츠를 구현하였다. 이기호 연구에서는 증강현실의 불안정성을 5가지로 정리하여, 각각의 해결 방안을 제시하였다.
- 본 연구는 이미지 인식기법의 효율성을 배경패턴이나 실사와의 차이 등을 비교하여, 가장 안정적이며 효율적인 이미지를 제작하는데 목적이 있다. 또한 전시에 사용된 세 개의 증강현실 마커 이미지 활용 안을 제시하여 교육용 콘텐츠와 브랜드 이미지의 적합성도 함께 검토하였다. 따라서 본 연구의 결과는 증강현실 콘텐츠 개발자들에게 실질적인 도움을 주는 것을 목적으로 한다.
- 세종대왕 캐릭터가 등장하여 앙부일구, 혼천의, 자격루, 측우기 네 가지 발명품의 원리를 설명하고, 원리의 작동 모습을 애니메이션으로 구현하여 설명을 눈으로 볼 수 있게 하였다. 또한 하나의 애플리케이션을 실행하여, 각각 다른 4장의 이미지가 마커로 사용되어, 각각 다른 콘텐츠를 실행시키는 원리를 구현하였다. 그렇다보니, 4개의 다른 그림을 필요로 하였다.
- 먼저, 학생들은 세 가지 AR콘텐츠를 기획하였다.(A작품,B작품,C작품으로 구체적인 명칭을 대신한다) A작품은 훈민정음 글씨가 나오고 그 의미를 전달하는 게임형식의 콘텐츠이며, B작품은 세종대왕의 업적 소개와 간단한 원리를 설명하는 콘텐츠, C작품은 세종대왕의 발명품과 함께 사진을 찍는 콘텐츠이다.
- 학생들은 직접 플로어 차트에서부터 기획하여 3D 오브젝트를 제작하고, 음성을 녹음하며, 인터랙션 콘텐츠를 구현하였다. 설계한 증강현실 콘텐츠는 각각 모두 직접 제작한 이미지로 Vuforia의 SDK생성 플랫폼을 활용하였다. 이때, 세 개의 이미지를 각각 제작하면서 좀 더 인식률을 높이기 위해 사용했던 방법들을 제시해보았다.
- B작품은 기본적으로 각각의 인터랙션을 구성한다. 세종대왕 캐릭터가 등장하여 앙부일구, 혼천의, 자격루, 측우기 네 가지 발명품의 원리를 설명하고, 원리의 작동 모습을 애니메이션으로 구현하여 설명을 눈으로 볼 수 있게 하였다. 또한 하나의 애플리케이션을 실행하여, 각각 다른 4장의 이미지가 마커로 사용되어, 각각 다른 콘텐츠를 실행시키는 원리를 구현하였다.
- 7) 구체적으로 Vuforia사이트에서 SDK를 Unity Package로 다운로드 받아 적용하는 방법을 사용하였다. 시스템 구현 설계에 연구의 중심을 두어, 결론적으로 실질적으로 활용 가능한 교과서 이미지를 사용하여 증강현실 콘텐츠를 구현한 것이다.
- 2015년 세종문화회관에서 한글날을 전후하여 가상증강현실 콘텐츠를 전시하게 되었다. 연구자는 전시된 증강현실 콘텐츠의 담당교수로 학생들의 제작 일체를 관여하여 기획부터 제작, 전시까지 수행하도록 지도하였다. 학생들을 지도하는 가운데, 증강현실 SDK 제작 플랫폼인 Vuforia의 이미지 인식기법에 대해 학생들에게 일목요연한 분석 자료를 제시할 필요성을 느끼고, 본 연구를 시작하였다.
- 두 번째 연구는 10개의 여수 엑스포 기념우표에 3D오브젝트를 결합시켜 증강현실 콘텐츠를 구현하였다. 이기호 연구에서는 증강현실의 불안정성을 5가지로 정리하여, 각각의 해결 방안을 제시하였다. 특히, 이미지 마커 기능을 하는 기념우표가 증강현실 애플리케이션에서 보다 확실하게 인식되기 위해 해상도를 높인 것은 효율성에 대한 사전연구로서 의의가 있다.
- 설계한 증강현실 콘텐츠는 각각 모두 직접 제작한 이미지로 Vuforia의 SDK생성 플랫폼을 활용하였다. 이때, 세 개의 이미지를 각각 제작하면서 좀 더 인식률을 높이기 위해 사용했던 방법들을 제시해보았다. 패턴의 유무, 색상 대비의 정도차이, 실사와 제작이미지 등의 차이점들을 두어 이미지의 인식 정도를 비교하였으며, 어떤 요소가 효율성을 가지는지 결론을 도출하였다.
- 이미지는 훈민정음 책자와 어울리도록 수묵화 느낌의 ‘훈민정음’을 포스터로 제작하였다.
- 첫 번째 연구는 기존의 교과서 이미지를 그대로 활용하여, 증강현실 기술을 접목한 교과서 교육용 콘텐츠 연구 사례이다. 이미지를 따로 제작하여 부착하는 번거로움을 줄이고, 원래 있었던 교과서 이미지를 이미지 인식기법에 적용하여 활용하는 방안을 제시하였다.7) 구체적으로 Vuforia사이트에서 SDK를 Unity Package로 다운로드 받아 적용하는 방법을 사용하였다.
- 이와 같이 3가지의 작품을 증강현실로 구현하여 체험자에게 간략한 정보를 전달하거나 세종문화회관에서 쉽게 체험할 수 있는 콘텐츠를 제작하였다.
- 폼보드를 들고 서있으면, 여러 가지 발명품이나 세종대왕 캐릭터와 같이 사진을 찍을 수 있는 콘텐츠를 구현하였다. 인터랙션 기능 중 크기를 줄이고 크게 하거나 돌릴 수 있어서, 위치를 자유롭게 조정할 수 있도록 폼보드를 벽에 붙이지 않고, 체험자로 하여금 들고서 사진을 찍도록 유도 했다.
- 이미지는 훈민정음 책자와 어울리도록 수묵화 느낌의 ‘훈민정음’을 포스터로 제작하였다. 제작당시에는 벽에 걸릴 포스터를 계획하였지만, 제작하면서, 어린이들의 행동유발 체험을 접목하기로 하였다. 그 이유는 아래에서 논의할 예정인데, 이미지의 인식을 높이기 위해 제작된 포스터를 A4사이즈 크기의 12조각 퍼즐로 제작하였다.
- 증강현실은 일정한 형태(QR코드와 같은 마커, 이미지, 3D입체 모형 등)를 인식하여, 실제 눈으로 볼 수 있는 장면과 컴퓨터 그래픽을 합성하여, 새로운 콘텐츠를 제시한다. 증강현실 콘텐츠를 체험하기 위해서는 실제 눈으로 보는 장면을 투영시키는 기기가 필요하며, 그 기기를 통해 컴퓨터 그래픽 오브젝트를 불러올 수 있는 마커 역할의 그림이나 도형 등이 필요하다.
- 이때, 세 개의 이미지를 각각 제작하면서 좀 더 인식률을 높이기 위해 사용했던 방법들을 제시해보았다. 패턴의 유무, 색상 대비의 정도차이, 실사와 제작이미지 등의 차이점들을 두어 이미지의 인식 정도를 비교하였으며, 어떤 요소가 효율성을 가지는지 결론을 도출하였다. 콘텐츠의 성격에 맞게, 이미지 인식의 민감도 역시 구별하여 제작함으로서 안정성을 높이고자 하였다.
- 작품 C는 포토존을 제작하였기 때문에 광고효과를 주기위해 남서울대학교 로고 이미지가 부착된 폼보드로 이미지를 제작하였다. 폼보드를 들고 서있으면, 여러 가지 발명품이나 세종대왕 캐릭터와 같이 사진을 찍을 수 있는 콘텐츠를 구현하였다. 인터랙션 기능 중 크기를 줄이고 크게 하거나 돌릴 수 있어서, 위치를 자유롭게 조정할 수 있도록 폼보드를 벽에 붙이지 않고, 체험자로 하여금 들고서 사진을 찍도록 유도 했다.
- 필수조건을 고려하여, 3개의 작품에서 필요로 하는 이미지를 각각 계획하였다. A작품은 훈민정음 책자가 나타나고, 책속의 내용 중 ‘훈민정음’과 ‘스물여덟 자’의 고어가 3D공간에서 돌아다니면, 그것을 순서대로 선택하여 제자리에 배치하는 게임이다.
- 작품A의 경우는 흩어진 글씨를 찾아야 하는 게임형식이었기 때문에 민감한 정도를 높여, 체험자가 움직임이 생기면 이미지 인식이 불안정해지도록 설계되었다. 하지만, B작품의 경우, 정보 전달을 목적으로 하기 때문에 이미지 인식의 민감도 정도를 매우 낮게 하여, 한번만 인식하면, 콘텐츠 전체가 용이하게 실행되도록 설계하였다.
- 처음에는 포스터로 제작되었으나, 탭에서 카메라로 이미지를 인식하는데, 이미지가 너무 클 경우, 이미지와 스마트 기기사이에 일정 거리를 유지해야 한다. 하지만, 퍼즐은 퍼즐 크기를 조정하면 가까운 상황에서도 오류 없이 체험을 할 수 있다는 장점이 있어, 마커역할을 하는 이미지를 A4 사이즈의 12피스 퍼즐로 제작하였다. 제작된 퍼즐을 인식 시스템에 넣으니, 퍼즐 조각이 나누어진 부분을 선으로 인식하여 별이 4개에서 5개로 증가하였으며, 인식률도 훨씬 높아진 것을 알 수 있었다.
- (A작품,B작품,C작품으로 구체적인 명칭을 대신한다) A작품은 훈민정음 글씨가 나오고 그 의미를 전달하는 게임형식의 콘텐츠이며, B작품은 세종대왕의 업적 소개와 간단한 원리를 설명하는 콘텐츠, C작품은 세종대왕의 발명품과 함께 사진을 찍는 콘텐츠이다. 학생들은 직접 플로어 차트에서부터 기획하여 3D 오브젝트를 제작하고, 음성을 녹음하며, 인터랙션 콘텐츠를 구현하였다. 설계한 증강현실 콘텐츠는 각각 모두 직접 제작한 이미지로 Vuforia의 SDK생성 플랫폼을 활용하였다.
대상 데이터
- B작품의 경우 엽서 디자인이 앞의 <그림 4>와 같이 네 종류가 제작되었다. 그 중 해시계인 앙부일구 작품 한 개만을 가지고 분석하였다. <그림 16>은 앙부일구의 모형으로 전시되어있는 작품을 실제 사진으로 찍은 것이다.
- 작품 C는 포토존을 제작하였기 때문에 광고효과를 주기위해 남서울대학교 로고 이미지가 부착된 폼보드로 이미지를 제작하였다. 폼보드를 들고 서있으면, 여러 가지 발명품이나 세종대왕 캐릭터와 같이 사진을 찍을 수 있는 콘텐츠를 구현하였다.
성능/효과
- 이기호 연구에서는 실크스크린으로 인쇄된 기념우표의 표면질감이 이미지와의 명도, 채도 등에서 큰 차이를 보여, 이미지 인식기법으로 인식시킬 때 우표를 인식하지 못하는 문제가 발생되었다.8) 결론적으로 인식률이 높은 안정적인 이미지 타겟을 위해서는 크기를 적당히 크게 해야 하며, 채도와 색상의 복잡성을 감안해야 하며, 상용 애플리케이션의 경우, 오브젝트의 데이터 용량을 고려하여 구현되어야한다. 또한, 이 모든 콘텐츠가 기획에서부터 전시, 그리고 전시 이후에도 실용성이 있도록 개발, 제작되어야 한다는 결론이었다.
- 사례연구 중 우표를 사용한 연구에서 증강현실 이미지 인식기법의 인식 정도는 우선 색상의 명도, 채도와 이미지의 해상도에 따라서 구별되는 것은 입증하였다. 그 연구의 결과 두 가지를 더 입증하였는데, 첫째는 배경에 디자인적인 요소를 더 가미할 경우 인식정도가 높아진다. 기하학적 도형이나 패턴, 글씨, 등을 넣어서 제작한 이미지는 대조의 정도가 다르기 때문에 안정적인 마커 인식정도를 나타낼 수 있다.
- 기하학적 도형이나 패턴, 글씨, 등을 넣어서 제작한 이미지는 대조의 정도가 다르기 때문에 안정적인 마커 인식정도를 나타낼 수 있다. 둘째는 실제 사진으로 찍은 이미지보다는 디자인을 바탕으로 제작된 이미지가 훨씬 높은 수준의 인식정도를 나타내었다. 실제 사진이 색상대비나 명도의 대비가 강하게 나타나는 이미지라 하더라도, 해당 사진을 이용해 패턴이나 글씨 등을 이용하면 훨씬 높은 수준의 인식률을 얻어낼 수 있다.
- 8) 결론적으로 인식률이 높은 안정적인 이미지 타겟을 위해서는 크기를 적당히 크게 해야 하며, 채도와 색상의 복잡성을 감안해야 하며, 상용 애플리케이션의 경우, 오브젝트의 데이터 용량을 고려하여 구현되어야한다. 또한, 이 모든 콘텐츠가 기획에서부터 전시, 그리고 전시 이후에도 실용성이 있도록 개발, 제작되어야 한다는 결론이었다.
- 사례연구 중 우표를 사용한 연구에서 증강현실 이미지 인식기법의 인식 정도는 우선 색상의 명도, 채도와 이미지의 해상도에 따라서 구별되는 것은 입증하였다. 그 연구의 결과 두 가지를 더 입증하였는데, 첫째는 배경에 디자인적인 요소를 더 가미할 경우 인식정도가 높아진다.
- <그림 16>은 앙부일구의 모형으로 전시되어있는 작품을 실제 사진으로 찍은 것이다. 사진으로 봤을 때는 배경과 해시계의 대조가 분명하고, 색상대비가 확실해, 이미지 마커로서의 인식 정도가 높을 것이라 예측되었으나, 인식률은 별 0개였다. 그래서 실제 사진에서 제작에 필요한 제품사진만 잘라내어, 엽서 제작을 시작하였다.
- 셋째, 이미지 인식기법을 사용한 콘텐츠 제작 시, 체험자가 기기를 어떤 자세로 어떻게 작동하는가를 생각하여 민감도를 조절해야 한다. 작품A의 경우는 흩어진 글씨를 찾아야 하는 게임형식이었기 때문에 민감한 정도를 높여, 체험자가 움직임이 생기면 이미지 인식이 불안정해지도록 설계되었다.
- 둘째는 세종문화회관에 한글날을 전후하여 전시하는 것이므로, 관련 콘텐츠와 어울리는 예술성 있는 이미지들이어야 한다. 셋째, 전시회에 전시될 작품이지만, 전시작품은 탭이나 핸드폰 내의 콘텐츠이므로, 증강현실 인식을 위한 이미지가 전시의 중심이 되어서는 안 된다. 넷째, 어린이를 대상으로 하기 때문에 높낮이 조절이나 이동이 용이해야 한다.
- 이 부분에 배경이 흰색일 경우 더 인식률이 높아질 수 있다는 점과, 사진을 직접 이미지 마커로 활용하는 것보다는 활용하여 디자인적인 요소들, 글씨, 패턴, 칼라 등을 넣어서 제작한 이미지가 훨씬 안정성 있는 인식률을 보였다는 점을 알 수 있었다. <그림 17>은 사진을 그대로 이용한 것으로 +모양이 38개, <그림 18>은 188개로 큰 차이가 나는 것을 알 수 있다.
- 하지만, 퍼즐은 퍼즐 크기를 조정하면 가까운 상황에서도 오류 없이 체험을 할 수 있다는 장점이 있어, 마커역할을 하는 이미지를 A4 사이즈의 12피스 퍼즐로 제작하였다. 제작된 퍼즐을 인식 시스템에 넣으니, 퍼즐 조각이 나누어진 부분을 선으로 인식하여 별이 4개에서 5개로 증가하였으며, 인식률도 훨씬 높아진 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 본 연구를 통해, 이미지 인식 기법을 사용한 증강현실 콘텐츠 개발자들에게 효율적인 방안들을 제시하였으며, 본 연구자의 이후 연구에도 사전연구로서 영향을 미칠 것이라 사료된다.
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