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문제 정의
- 본 연구에서는 사용자가 모바일 기기에 연결된 HMD를 활용한 가상환경 체험을 통하여 실사기반의 영상 환경과 실사기반의 3D 환경을 경험해 보고 사용자의 실재감과 몰입감을 평가하였다.
- 본 연구에서는 이와 같이 모바일 기기에 연결되는 HMD를 통해, 가상현실의 환경을 실사환경으로 제작한 3D 가상현실 환경과 실제 환경을 촬영하여 360˚ 영상 가상현실 환경하에서 사용자가 느끼는 서로 다른 실재감과 몰입감에 관하여 비교 실험을 진행하여 어떤 가상현실 환경이 현존하는 모바일 기기 상에서 우수한가에 대해 알아보고자 한다. 본연구의 실험을 위해 가상현실 노래방 환경을 구축하고 다른 노래방 환경에 대한 사용자 설문조사를 통해 실재감과 몰입감의 차이 여부를 확인하고자 한다.
- 본 연구에서는 이와 같이 모바일 기기에 연결되는 HMD를 통해, 가상현실의 환경을 실사환경으로 제작한 3D 가상현실 환경과 실제 환경을 촬영하여 360˚ 영상 가상현실 환경하에서 사용자가 느끼는 서로 다른 실재감과 몰입감에 관하여 비교 실험을 진행하여 어떤 가상현실 환경이 현존하는 모바일 기기 상에서 우수한가에 대해 알아보고자 한다. 본연구의 실험을 위해 가상현실 노래방 환경을 구축하고 다른 노래방 환경에 대한 사용자 설문조사를 통해 실재감과 몰입감의 차이 여부를 확인하고자 한다.
제안 방법
- 3D VR Scene과 360 Video Scene에서는 Intro Scene에서 선택한 노래가 재생되고, 선택한 노래에 맞는 가사도 나온다. 노래가 끝난 후에는 실제 노래방과 동일하게 노래에 대한 평가점수가 나오고 노래를 마친 후 다른 곡을 선택하고 싶으면 Intro Scene으로 돌아올 수 있는 형태로 가상현실 콘텐츠를 설계 및 제작하였다.
- 본 연구에서는 헬스 비디오 게임 환경에서 사용자 경험과 기술 수용의 확장 모델의 사용자 평가 모델을 사용한 기존연구 내용을 토대로 활용하여 실재감과 몰입감에 관한 설문문항을 제작하였다 [10]. 또한 2D와 3D 영화를 통한 관객의 실재감을 측정한 소비어라이와 크라머의 실재감에 대한 측정 문항을 추가하여 실험문항을 만들었다[11].
- 이 씬은 3D MAX에서 변환하여 만들어진 OBJ 3D Model data로 가상 환경을 구축하였다. 또한 노래방 내내부 물품 사진들을 촬영하고 사진을 활용하여 3D 모델을 제작하여 가상공간 내에 배치하였다.
- 본 연구에서는 가상현실 환경에서 실사 기반 3D 그래픽 기술로 구현한 노래방(이하 3D 노래방)과 실사기반 360˚ 비디오로 촬영한 노래방(이하 360 비디오 노래방)과 같이 두 개의 서로 다른 가상 환경을 모바일 기기를 사용하여 재생하였을 때 HMD를 착용한 사용자가 경험해 보고 느껴지는 사실감과 몰입감을 비교 분석한다.
- 일반적으로 미디어에 표현된 가상환경에 대하여 사용자가 느끼는 지각적 상태를 실재감이라 하며 가상환경에 대한 사용자의 실감을 질적으로 평가하는 도구로서 측정하여 사용자가 얼마만큼 가상 환경을 현실로 받아들이는 정도를 측정하는 주요 요인으로 사용되고 있다[7]. 본 연구에서는 기존 연구에서 제시하는 시각적 실재감(Visual Presence)와 시각적 몰입감(Visual Immersion)으로 구성된 주관 평가 모델을 사용하여 사용자의 실재감, 몰입감 평가를 진행한다[8].
- 본 연구에서는 모바일 가상현실 실사기반의 두 환경인 실험을 위한 가상의 무대는 KAIST 교내 안에 노래방 무대를 Testbed로 하여 실제 교내 노래방을 경험한 사용자들로 실험 Tester를 모집하고 시각적인 효과 구성에 교내 노래방을 가상현실 환경으로 각각의 3D 환경과 360˚ 영상 환경을 실험환경으로 구축하였다.
- 본 연구에서는 헬스 비디오 게임 환경에서 사용자 경험과 기술 수용의 확장 모델의 사용자 평가 모델을 사용한 기존연구 내용을 토대로 활용하여 실재감과 몰입감에 관한 설문문항을 제작하였다 [10]. 또한 2D와 3D 영화를 통한 관객의 실재감을 측정한 소비어라이와 크라머의 실재감에 대한 측정 문항을 추가하여 실험문항을 만들었다[11].
- 사용자의 실재감과 몰입감 평가를 위해 다음과 같이 가상 노래방 환경이라는 가상환경 체험 시나리오를 제시한다. 사용자는 모바일 기기에 연결된 HMD를 머리에 착용하고 노래방 UX를 통해 노래를 선곡한다. 선곡 후, 사용자는 실사기반 3D 노래방 환경과 실사기반 360˚ Video 노래방 환경 중 하나를 선택하게 되며 선택후, 사용자가 선곡한 곡의 멜로디를 바탕으로 선택한 환경으로 구축된 가상공간상에서 가상 노래방을 체험하게 된다.
- 6]을 보면 360도 노래방 영상 속에서 실제 노래방과 같이 모니터에 노래 가사를 확인 할 수 있다. 사용자들은 실제 환경 노래방에서 노래를 부를 때 일반적으로 경험하는 UX를 구축하였으며 남녀노소 대다수의 사람들이 알 수 있는 애창곡 3곡을 선정하여 노래를 선곡하도록 구성하였다.
- 설문을 진행할 때 [Table 2] 문항에 ‘실사기반 3D’, ‘실사기반 360’을 문장 앞에 붙여 각각을 설문을 진행하였다.
- 실사기반 360 video 노래방 환경의 실험환경으로 3D 모델링 방식과 유사하게 동일 노래방에서 360˚ 영상 전용 촬영 장비를 이용하여 영상 data를 취득하였다. 영상 촬영 카메라로 사용된 리코세타로 360D영상을 획득하였다([Fig.
- 촬영된 데이터 이미지를 기반으로 3D MAX 프로그램을 사용하여 실사기반 3D 노래방의 3D 모델 데이터를 획득하였으며 포토샵 프로그램을 써서 VR 3D 노래방 모델 데이터의 텍스처 데이터를 제작하였다. 실사기반 VR 3D 노래방의 텍스쳐 제작은 실제 환경의 이미지를 촬영한 후 512x512 크기의 텍스쳐 4장으로 변환하였다.
- 의도적으로 성별 비율을 조절하여 모집을 하였으나 나이를 제한하지는 않았다. 실험에서는 개별 사용자가 3D 노래방 환경과, 360 노래방 환경을 모두 경험하게 한 후, 각각에 대한 설문조사를 실시하였다. 총 참여인원 50명 가운데 25명은 3D 노래방 체험 후에 360 노래방을 체험하게 하였으며 25명은 반대 순서로 실험을 진행하였다.
- 위에서 기술한 바와 같이 두 개의 실사기반 3D 노래방 VR 환경과 실사기반 360˚ 영상 VR 환경을 모바일 가상현실로 구축하기 위해 유니티 게임 엔진과 구글 VR을 사용하였다. 스크립트 언어는 유니티에서 지원해주는 C#으로 진행을 하였으며 콘텐츠 어플리케이션의 scene 구성은 Intro Scene, 3D VR Scene, 360 Video Scene으로 구성하였다.
- 실사기반 가상현실은 가상의 세계를 3차원 형태의 모델링 환경으로 구성하여 실사기반의 재질감을 입히며 조명과 시각적인 효과를 통해 보여주는 기술이다. 이러한 환경을 구축하기 위해 교내 노래방을 선정하여 실측하였으며 실제 환경의 3차원 모델링 데이터 수집을 위해 실사 촬영을 진행하였다. 촬영된 데이터 이미지를 기반으로 3D MAX 프로그램을 사용하여 실사기반 3D 노래방의 3D 모델 데이터를 획득하였으며 포토샵 프로그램을 써서 VR 3D 노래방 모델 데이터의 텍스처 데이터를 제작하였다.
- 이후 모바일 디바이스 기반의 HMD에서 재생이 가능하도록 3D 모델 데이터의 최적화 작업을 위해 Low Polygon 형태로 가공하였으며 사용자 시각에서 보이지 않는 면들에 대한 폴리곤들을 제거함으로써 폴리곤 개수를 줄이도록 최소화시켰다. 만들어진 텍스쳐 리소스는 unwrap UVW 과정을 통해 텍스쳐 좌표값에 적용하여 매핑함으로써 최종 3D 환경 맵핑을 완료하였다.
- 이러한 환경을 구축하기 위해 교내 노래방을 선정하여 실측하였으며 실제 환경의 3차원 모델링 데이터 수집을 위해 실사 촬영을 진행하였다. 촬영된 데이터 이미지를 기반으로 3D MAX 프로그램을 사용하여 실사기반 3D 노래방의 3D 모델 데이터를 획득하였으며 포토샵 프로그램을 써서 VR 3D 노래방 모델 데이터의 텍스처 데이터를 제작하였다. 실사기반 VR 3D 노래방의 텍스쳐 제작은 실제 환경의 이미지를 촬영한 후 512x512 크기의 텍스쳐 4장으로 변환하였다.
대상 데이터
- 2017년 10월 16일부터 2017년 11월 1일까지 [Table 1]에서 제시하는 바와 같은 테스트 분포군을 대상으로 실험을 실시하였다. 의도적으로 성별 비율을 조절하여 모집을 하였으나 나이를 제한하지는 않았다.
- 본 연구에 참여한 실험대상은 교내 대학생(혹은 연구원)으로 총50명이 참여하였다. 전체 실험대상자는 엇비슷한 성별(남자 25명, 여자25명)로 구성되었으며 본 실험 환경 구축시 참조된 학교 내 노래방을 경험한 사용자들로 제한하여 모집을 진행하였다.
- 위에서 기술한 바와 같이 두 개의 실사기반 3D 노래방 VR 환경과 실사기반 360˚ 영상 VR 환경을 모바일 가상현실로 구축하기 위해 유니티 게임 엔진과 구글 VR을 사용하였다. 스크립트 언어는 유니티에서 지원해주는 C#으로 진행을 하였으며 콘텐츠 어플리케이션의 scene 구성은 Intro Scene, 3D VR Scene, 360 Video Scene으로 구성하였다.
- 실사기반의 360 영상 노래방은 일반 노래방과 같은 UX 시나리오로 노래를 선곡하고 노래 한곡에 대한 물리적 시간을 영상으로 촬영하여 360 실험 데이터를 만들었다.
- 실사기반 360 video 노래방 환경의 실험환경으로 3D 모델링 방식과 유사하게 동일 노래방에서 360˚ 영상 전용 촬영 장비를 이용하여 영상 data를 취득하였다. 영상 촬영 카메라로 사용된 리코세타로 360D영상을 획득하였다([Fig. 5] 참조).
- 본 연구에 참여한 실험대상은 교내 대학생(혹은 연구원)으로 총50명이 참여하였다. 전체 실험대상자는 엇비슷한 성별(남자 25명, 여자25명)로 구성되었으며 본 실험 환경 구축시 참조된 학교 내 노래방을 경험한 사용자들로 제한하여 모집을 진행하였다. 모든 피실험자에게는 실험 개요를 설명하였으나 연구 결과의 공정한 평가를 위해 연구 목적에 대해서는 언급하지 않았다.
- 실험에서는 개별 사용자가 3D 노래방 환경과, 360 노래방 환경을 모두 경험하게 한 후, 각각에 대한 설문조사를 실시하였다. 총 참여인원 50명 가운데 25명은 3D 노래방 체험 후에 360 노래방을 체험하게 하였으며 25명은 반대 순서로 실험을 진행하였다. 모든 체험을 완료한 후에는 설문 조사를 수행하였으며 설문조사 결과는 paired t-test를 활용하여 두 개의 서로 다른 경험에 대한 차이의 효과성을 검증하였다.
데이터처리
- 총 참여인원 50명 가운데 25명은 3D 노래방 체험 후에 360 노래방을 체험하게 하였으며 25명은 반대 순서로 실험을 진행하였다. 모든 체험을 완료한 후에는 설문 조사를 수행하였으며 설문조사 결과는 paired t-test를 활용하여 두 개의 서로 다른 경험에 대한 차이의 효과성을 검증하였다.
성능/효과
- 이때 실재감에 대한 신뢰도가 상대적으로 낮아 이후 진행한 실험에서는 이 문항을 삭제하여 진행하였다. 그 결과, 그 결과, 3D 경험관련 신뢰도는 .68, 360도 경험 관련 신뢰도는 .69으로 보고되어 다소 낮으나, .70에 가깝기 때문에 정상적인 것으로 취급하여 진행하였다.
- 따라서 paired t-test 결과, 실재감의 대응차는 .03(.72)으로 통계적으로 유의미한 차이가 없었으며 (t=.37, p=.72), 자기목적성 몰입감의 대응차는 .18(.59)는 유의미한 차이가 있었다(t=2.15, p=.04). 집중도 몰입감의 대응차 역시 -.
- 이 표에 따르면, 실재감의 평균(표준편차)은 3D VR 환경에서 4.22(.62), 360도 환경에서 4.19(.53)로 나타났으며 자기목적성 몰입감의 평균(표준편차)은 3D VR 환경에서 4.25(.68), 360도 환경에서 4.07(.53)로 나타났다. 집중도 몰입감의 평균(표준편차)은 3D VR 환경에서 4.
- 53)로 나타났다. 집중도 몰입감의 평균(표준편차)은 3D VR 환경에서 4.02(.67), 360도 환경에서 4.02(.76)로 나타났다. 외적 무관심 몰입감의 평균(표준편차)은 3D VR 환경에서 3.
후속연구
- 가상현실은 차세대 정보통신 기술(ICT) 중 4차 산업혁명 시대를 이끌어 나갈 핵심 기술이자 성장 동력 중 하나로 꼽히고 있다. 가상현실 기술은 향후 다양한 디지털 테크놀로지에 의한 공간 구현으로 가상현실 환경 콘텐츠들이 개발될 것이다.
- 다만 본 연구결과는 고정된 공간에서 가상현실 공간을 체험에만 국한되어 있기 때문에 사용자에게 좀 더 다양한 상호작용 방식이 가능하도록 인터랙션 요소를 가미하고 가상공간에서 이동가능하게 함으로써 보다 현실적인 가상 환경을 체험할 때 느껴지는 실재감과 몰입감에 대한 연구를 진행해야 할 것이다.
- 최근 빠르게 변화하는 ICT 분야에서 VR(Virtual Reality) 기술 산업은 다양한 형태의 기술 접목을 통해 사용자에게 새로운 경험을 얻도록 하는 가상현실 응용 서비스들이 멀지 않은 미래에 많은 생활을 바꾸어 놓을 수 있는 기술이라고 단언할 수 있을 만큼 매력적인 분야가 되어 가고 있다. 더욱이 향후 5세대 이동통신 시대가 전개 되면 보다 빠른 통신망을 요구하는 가상현실(Virtual Reality, 이하 VR) 콘텐츠 시장은 지금보다 더 크게 확대될 것이다.
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