본 논문의 목적은 영상자극이 신체 안정성에 미치는 영향을 개념 모델(Conceptual Model)로 제시하고, 시청자에게 제공되는 영상의 종류(2D, VR)에 따라 신체 안정성(손 안정성)에 미치는 영항을 실험을 통해 알아보는 것이다. 최근에 VR과 같은 입체 영상이 스마트폰이나 운동기구 등과의 결합이 활발해지고 있고, 영상자극이 제거된 후 일시적으로 신체 균형 및 손 안정성에 영향을 미침에 따라 안전사고나 인적오류의 가능성도 높아지고 있다. 개념모델은 기존 연구결과들을 바탕으로 제시되었고, 실험결과를 기반으로 뇌에서 일어나는 인간정보처리과정 및 인지적 자원모델과 결합되어 설명되었다. 20명의 피실험자는 2D, VR 자극에 노출 된 후 영상피로가 Cybersickness 질문지를 통해, 손 안정성은 Hand Steadiness Tester를 이용해 측정되었다. 실험결과 2D보다 VR 영상이 높은 영상피로, 낮은 손 안정성을 유발하였다. 본 연구는 아직 시도되지 않은 영상 종류 및 영상피로 수준에 따른 손 안정성을 개념모델과 실험을 통해 밝혔다는데 의의가 있다.
본 논문의 목적은 영상자극이 신체 안정성에 미치는 영향을 개념 모델(Conceptual Model)로 제시하고, 시청자에게 제공되는 영상의 종류(2D, VR)에 따라 신체 안정성(손 안정성)에 미치는 영항을 실험을 통해 알아보는 것이다. 최근에 VR과 같은 입체 영상이 스마트폰이나 운동기구 등과의 결합이 활발해지고 있고, 영상자극이 제거된 후 일시적으로 신체 균형 및 손 안정성에 영향을 미침에 따라 안전사고나 인적오류의 가능성도 높아지고 있다. 개념모델은 기존 연구결과들을 바탕으로 제시되었고, 실험결과를 기반으로 뇌에서 일어나는 인간정보처리과정 및 인지적 자원모델과 결합되어 설명되었다. 20명의 피실험자는 2D, VR 자극에 노출 된 후 영상피로가 Cybersickness 질문지를 통해, 손 안정성은 Hand Steadiness Tester를 이용해 측정되었다. 실험결과 2D보다 VR 영상이 높은 영상피로, 낮은 손 안정성을 유발하였다. 본 연구는 아직 시도되지 않은 영상 종류 및 영상피로 수준에 따른 손 안정성을 개념모델과 실험을 통해 밝혔다는데 의의가 있다.
The purpose of this paper is to present the effect of image stimulation on body stability as a conceptual model and to investigate the effect of image stimulus(2D, VR) on body stability(hand stability) through experiments Recently, stereoscopic images such as virtual and augmented reality are combin...
The purpose of this paper is to present the effect of image stimulation on body stability as a conceptual model and to investigate the effect of image stimulus(2D, VR) on body stability(hand stability) through experiments Recently, stereoscopic images such as virtual and augmented reality are combined with smart phones and exercise equipments, and the diffusion is becoming active. The possibility of a safety accident or human error is also increasing as it temporarily affects the balance of the body and hand stability after the image stimulus is removed. The conceptual model is presented based on the results of previous studies. Based on the experimental results, the conceptual model has been explained in combination with the human information processing process and cognitive resource models that take place in the brain. Twenty subjects were exposed to 2D and VR stimuli, and display fatigue was measured by cybersickness questionnaire and hand stability by hand steadiness tester. Experimental results show that VR images induce higher display fatigue and lower hand stability than 2D. In this study, it is meaningful that hand stability according to image type and display fatigue level which have not been tried yet is revealed through conceptual model and experiment.
The purpose of this paper is to present the effect of image stimulation on body stability as a conceptual model and to investigate the effect of image stimulus(2D, VR) on body stability(hand stability) through experiments Recently, stereoscopic images such as virtual and augmented reality are combined with smart phones and exercise equipments, and the diffusion is becoming active. The possibility of a safety accident or human error is also increasing as it temporarily affects the balance of the body and hand stability after the image stimulus is removed. The conceptual model is presented based on the results of previous studies. Based on the experimental results, the conceptual model has been explained in combination with the human information processing process and cognitive resource models that take place in the brain. Twenty subjects were exposed to 2D and VR stimuli, and display fatigue was measured by cybersickness questionnaire and hand stability by hand steadiness tester. Experimental results show that VR images induce higher display fatigue and lower hand stability than 2D. In this study, it is meaningful that hand stability according to image type and display fatigue level which have not been tried yet is revealed through conceptual model and experiment.
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문제 정의
따라서 본 논문의 목적은 영상자극이 신체 안정성에 미치는 영향을 개념 모델(Conceptual Model)로 제시하고, 시청자에게 제공되는 영상의 종류(2D, VR )에 따라 신체 안정성(손 안정성)에 미치는 영항을 실험을 통해 알아보는 것이다.
입체영상 자극이 눈과 뇌에 부과된 후 신체 균형, 특히 손안정성에 일시적이나마 영향을 미치기 때문에 이에 대한 연구도 영상피로를 줄이기 위한 HW, SW적 기술 연구 외에도 인간공학적(Ergonomic) 접근과 연구가 필요한 시기이다. 영상피로라는 부정적인 결과와 연관하여, 영상 피로가 신체 안정성, 특히 손 안정성에 어떠한 영향을 주는가를 개념적인 모델을 통해 제시하고 이를 실험을 통해 증명하는 것이 본 연구의 목적이었다.
제안 방법
넷째, 2D 영상 시청-HST 측정-CQ 작성이 완료된 후 20분간 휴식이 주어진 후, 동일한 절차가 VR 영상이 제공된 후 적용되었다. 20분간의 휴식은 전 단계의 영향이 다음 단계의 결과에 영향을 최소화하기 위해, 즉 학습효과(Learning Effect)를 줄이기 위해 부여하였다[11,17].
둘째, 실험 전 CQ를 작성하고 이어서, HST로 손 안정성이 측정되었다. 이러한 정보는 개인별로 자극이 부여되기 전에 지니고 있는 CQ 점수, HST 수준(성공한 Hole 크기)이 각기 다르기 때문에 추후 개인별 정규화(Normalization)를 위해 Reference로 활용된다.
하지만 최정아(2001)의 연구[14]에 의하면 롤링(Rolling),피칭(Pitching), 요잉(Yawing)을 달리하여 VR 자극을 피실험자에게 부여한 후 Force Plate를 통해 전신의 신체 안정성을 파악하였지만, 영상피로의 일부인 사이버 멀미(Cybersickness)와의 유의한 관계를 도출하지는 못하였다. 또한 핀란드 노키아사의 Visual Communications Laboratory에서 2D, HMD Movie, HMD Game에 노출될 경우 사이버 멀미와 자세 안정성을 실험하였다[15]. 사이버 멀미 측면에서는 HMD Game인 경우가 가장 크게 나타났으며, HMD을 이용한 후 자세 안정성을 측정한 결과자제 불균형이 일시적으로 나타나는 현상이 존재하였다.
셋째, 2D 영상을 5분간 시청한 후, HST로 손 안정성이 측정되고, 이어서 CQ 설문이 진행되었다. 전 단계와 비교하여 순서가 달리된 것은 앞서 살펴본 바와 같이 영상자극이 부여된 후 일시적(Momentary)으로만 영상피로가 신체 안정성에 영향을 미치기 때문이다(HST 측정이 CQ 작성보다 측정시간이 짧고, 민감하게 영상피로에 반응).
실험 영상은 [Fig. 4]와 같이 동일한 영상이지만 VR에서는 3차원 입체영상을 부여하기 위해 HMD(Head Mounted Display)를 착용하도록 하였으며, 2D 영상 시청은 앉은 자세에서 눈으로부터 화면까지의 거리를 1m로 유지되도록 하였다. 피실험자에게 제공되는 영상은 일반도로 및 야지(Field)를 자전거로 이동하는 것으로써 롤링(Rolling), 피칭(Pitching), 요잉(Yawing)을 시각적으로 제공하고 있어서 많이 사용되고 있다[4,11,14].
첫째, 본 연구에서는 영상피로의 자극을 단순히 2D와 VR로만 구분하였다. 하지만 5분의 자극부여 외에도 연령, 시력, 영상노출 시간 등이 독립변수로 선정되어 실험될 필요가 있다.
첫째, 피실험자들의 건강상태 및 개인정보(나이, 시력 등) 확인이 있은 후 실험 동의서를 작성하였고, 전체적인 실험 절차를 구두로 설명하였다.
독립변수와 종속변수와의 관계는 이원 분산분석(ANOVA)을 실시하여 유의성을 검증하였다. 통제변수(Control Variable)로써 영상 시청시간, 휴식시간, 눈과 영상과의 거리 등이 선정되었고, 이는 실험진행자가 사전 교육과 실험 중 확인 등으로 활용되었다.
대상 데이터
영상피로를 유발하는 영상 종류(2D, VR)에 따른 손안정성을 측정하기 위해 20대 대학생 20명(Male 10,Female 10)을 피실험자로 참여시켜 실험을 진행하였다. 이들의 평균 나이는 22.
데이터처리
[Table 2]를 이용하여 영상 Type이 CQ_IR에 유의적 차이가 있는지 알기 위해 Pairwise t-Test를 수행해본 결과 통계적으로 유의한 차이가 발생함(p-Value < 0.05)을 확인할 수 있었다.
[Table 4]의 자료를 활용하여 영상 Type이 HST_DR에 유의적 차이를 부여하고 있는지 확인하기 위해 Pairwise t-Test를 수행하였고, 통계적으로 유의한 차이가 발생하였다(p-Value < 0.05)
[Table 4]는 2D와 VR의 영상 종류, 남성과 여성의 Gender에 따른 손 안정성 결과를 나타내고 있다. 독립변수(Type, Gender)가 종속변수 HST_DR에 통계적으로 유의한 영향을 미치는지 알아보기 위해 유의수준 0.05를 기준으로 ANOVA 수행하였고 결과는 [Table 5]에 제시되어 있다.
독립변수(Independent Variable)는 성별(Gender)과 영상의 종류(2D, VR)이고, 종속변수(Dependent Variable)는 CQ 점수 증가율(Increase Rate)와 성공한 HST Hole직경 크기의 감소율(Decrease Rate)이다. 독립변수와 종속변수와의 관계는 이원 분산분석(ANOVA)을 실시하여 유의성을 검증하였다. 통제변수(Control Variable)로써 영상 시청시간, 휴식시간, 눈과 영상과의 거리 등이 선정되었고, 이는 실험진행자가 사전 교육과 실험 중 확인 등으로 활용되었다.
성능/효과
또한 영상피로가 증가할수록 HST_DR이 증가한다는 것을 알아보았다. 본 연구결과는 Valerie & Cobb(1999)의연구[13]와 같이 VR 영상 노출 직후의 자세 안정성은 노출 전보다 유의하게 증가되었다는 것과 핀란드 노키아사에서 실시한 2D, HMD Movie, HMD Game에 노출될 경우 사이버 멀미와 자세 안정성을 실험결과[15]와 유사하다고 볼 수 있다.
본 연구를 통해서 2D에 비해서 VR 영상이 CQ_IR로 대표되는 영상피로를 더욱 증가시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 기존 연구와 비교해 보면 다음과 같다.
이들의 평균 나이는 22.30(±2.00), 시력은 양안 모두 1.0 이상이었으며, 실험 당일 어지럼증 등 신체적 정신적 특이사항이 없음을 확인 한 후 실험이 진행되었다.
후속연구
영상타입은 외생변수(Exogenous Variable)가 되고 손 안정성 정도는 내생변수(Endogenous Variable)이 될 수 있으며, 영상으로부터 발생하는 영상피로 정도가 조절변수(Moderating Variable)로 간주하여 모델을 구축, 실행해볼 수 있다. 단, 본 실험에서는 20명의 실험데이터가 분석되었지만, SEM의 특성상 200명의 실험데이터가 필요하다는 점은 연구 시 고려해야 될 사항이다[23]. 마지막으로 본 실험에서는 피실험자에게 주어진 영상의 종류가 자전거 운행과 관련된 것이었다.
본 연구는 영상피로가 신체 안정성, 특히 손 안정성에 유의한 영향을 미친다는 점을 이론적으로 살펴보고 모델로 제시하여 실험으로 일부 증명했다는 점에서 의의가 있지만, 추후 다음과 같은 분야들이 더욱 연구되어야 할 것으로 판단된다.
하지만 5분의 자극부여 외에도 연령, 시력, 영상노출 시간 등이 독립변수로 선정되어 실험될 필요가 있다. 연령, 시력, 노출시간에 따른 영상피로연구결과는 개인의 특성에 따른(User-Oriented) 최적의 영상(예, 최소한의 영상피로를 발생시키는 영상 등)을 연구하는데 필요할 것으로 판단된다.
물론 SEM이 주로 사회과학 분야에서 많이 이용되는 연구 방법 및 모델이다. 하지만 앞서 제시된 개념모델이나 인간의 정보처리 모델을 기초로 할 경우, 본 연구 주제에서는 사회와 마찬가지로 정량적보다는 정성적 데이터 들이 많이 발생하고(예, 개인마다 초기 데이터가 다르기 때문에 정량화 필요 등), 인간을 하나의 시스템(System)으로 간주하고 현상을 관찰/실험 후 분석한다면 충분히 가능할 것으로 판단된다. 영상타입은 외생변수(Exogenous Variable)가 되고 손 안정성 정도는 내생변수(Endogenous Variable)이 될 수 있으며, 영상으로부터 발생하는 영상피로 정도가 조절변수(Moderating Variable)로 간주하여 모델을 구축, 실행해볼 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
VR이란 무엇인가?
4차 산업혁명의 기술적 범주에는 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 외에도 가상 및 증강현실(VR/AR)이 포함되어 있다[2]. VR은 컴퓨터로 만들어진 인공의 환경이나 상황을 사용자에게 제공함으로써 이들이 실제 환경이나 상황과 상호작용하고 있다고 느끼게 하는 컴퓨터와 인간의 인터페이스로 정의한다[3].
VR 기술에서 나타나는 부작용에는 무엇이 있는가?
VR 기술은 운용자들에게 몰입감과 재미를 증대시키며, 학습 및 훈련분야에서 집중도를 높여서 학습효과를 높이는 긍정적인 효과를 제공한다. 하지만 이러한 장점 외에도 신체의 움직임과 영상으로부터 발생하는 정보가 뇌에서 인식하는 프로세스간의 불균형으로 영상피로(Display Fatigue)로 대표되는 부작용도 분명 존재한다[4]. 영상피로는 구토, 멀미, 눈의 피로, 어지러움 등 다양한 방식으로 구현되며, VR이 극복해야 할 가장 큰 기술적․운용적 문제 중의 하나이며, 2D 기반의 TV나 영화관이 완전하게 3D TV나 입체 영화관으로 전환되지 않는 가장 큰 원인이다[4].
VR 기술의 긍정적인 효과는 무엇이 있는가?
VR 기술은 운용자들에게 몰입감과 재미를 증대시키며, 학습 및 훈련분야에서 집중도를 높여서 학습효과를 높이는 긍정적인 효과를 제공한다. 하지만 이러한 장점 외에도 신체의 움직임과 영상으로부터 발생하는 정보가 뇌에서 인식하는 프로세스간의 불균형으로 영상피로(Display Fatigue)로 대표되는 부작용도 분명 존재한다[4].
참고문헌 (23)
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