[논문]가상 실재감 향상을 위한 시뮬레이터 제어 방안 연구

정수빈; 박성수; 성정환

doi:10.7583/jkgs.2018.18.3.61

가상 실재감 향상을 위한 시뮬레이터 제어 방안 연구
A Study on Simulator Control for Improving Virtual Presence 원문보기

한국게임학회 논문지 = Journal of Korea Game Society, v.18 no.3, 2018년, pp.61 - 70

정수빈 (숭실대학교 글로벌미디어학부) , 박성수 (숭실대학교 미디어학과) , 성정환 (숭실대학교 미디어학과)

초록
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4차 산업혁명에 힘입어 가상현실에 대한 관심이 높아지고 VR기기들의 많은 발전이 이루어졌다. 이러한 기기들 중 모션 시뮬레이터는 가상현실의 실재감 향상에 많은 기여를 한다. 본 논문에서는 모션 시뮬레이터와 VR콘텐츠의 효율적인 연동을 위해 기존 시뮬레이터와 제어 방식의 사례에 대해 분석하고, VR콘텐츠 내의 모션 제어 요소를 추출하여 크게 4가지로 분류하였다. 이러한 사전 연구를 바탕으로 본 논문은 VR콘텐츠 제작 시 보다 효율적으로 콘텐츠와 시뮬레이터를 연동할 수 있도록 돕는 모듈형 모션 제어 방식을 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Thanks to the 4th Industrial Revolution, interest in virtual reality increased and many improvements of VR devices were made. Among the VR devices, the simulator plays an important role in improving the real feeling of virtual presence. In this paper, we analyze the case of existing simulator and control method for efficient interlocking of motion simulator and VR contents, and classify motion control elements in VR contents into four types. Based on this preliminary study, this paper proposes a modular motion control method to help the contents and simulator work more effectively in the production of VR contents.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

VR에 대한 연구와 개발이 활발해지면서 가상현실 기기들은 많은 발전을 이루어졌음에도 불구하고여전히 많은 한계가 존재하는데, 특히 본 연구에서는 VR콘텐츠와 모션 시뮬레이터의 연동에서 비롯되는 문제점에 주목하여 연구를 진행하였다.
이러한 방식은 상호작용적(Interactive) 콘텐츠에 실시간 시뮬레이터 연동이 되지 못한다는 치명적인단점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 콘텐츠의 시각정보와 시뮬레이터의 움직임 간의 부조화를 발생시킨다. 이에 본 연구에서는 VR콘텐츠와 시뮬레이터연동에서 발생하는 다양한 문제들을 분석함으로써 이를 해결할 수 있는 효과적 방법을 제안하고자 한다.
하지만 최근에 들어서야 VR이 대중적으로 보급되기 시작한 것처럼 VR콘텐츠와 범용 시뮬레이터는 아직까지 다양한 한계와 문제로 인해 인지부조화 현상 등 사용에 많은 불편함을 초래하고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 선형적 구조를 벗어나 상호작용성을 강조하는 인터랙티브 VR콘텐츠의 실재감을 향상시키고, 시뮬레이터와 최적의 조합으로 연동될 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 특히 본 연구에서는 사용자 측면보다는 VR콘텐츠 개발자의 측면에서 시뮬레이터와 보다정확하고 효율적으로 연동될 수 있는 방안으로 VR콘텐츠에서 모션 시뮬레이터에 전송되는 다양한 데이터를 크게 플레이어상태(Player State), 변곡점(Inflection Point), 이벤트 구역(Event Zone), 그리고 컬리전(Collision)의 4가지로 구분하고, 구분된 4가지 데이터를 각각 4가지의 모듈로 나누어 모듈형 모션 제어 시스템을 구현하여, 이를 시범콘텐츠에 적용하였다.
하지만 기존의 소프트웨어는 시간 축에 바탕을 둔 선형적 내러티브 기반으로 설계되었으며, 예측 불가능한 비선형적 내러티브에 대처할 수 없는 구조를 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 시뮬레이터의 한계를 최소화하면서도 효율적으로 시뮬레이터 모션을 제어하기 위해 시뮬레이터의 모션을 특정 이벤트에 따라 모듈(Module)방식으로 구분하여 제어하도록 다음과 같이 제안하고자 한다.

제안 방법

[Fig. 6]에서 나타난 한계를 극복하기 위해 본 논문에서는 우선 VR 콘텐츠 내에 등장하는 사용자와 상호작용하는 요소들을 [Fig. 7], [Table. 2]와 같이 분류하였다. [Fig.
본 연구에서는 앞에서 설명한 변곡점모듈을 설치하여 최대 각도를 수행한 후 반동효과를 줘 시뮬레이터가 원위치로 돌아오도록 설정함으로써 체험자가 원점으로 돌아오는 느낌을 덜 느끼도록 하였다. 또한 얼마만큼의 반동효과를 언제, 얼마동안 줄 것인지에 대해 변수를 설정함에 따라 다양한 반동효과를 구현할 수 있도록 설계하였다.
4버전으로 개발하였으며 콘텐츠와 연동되는 시뮬레이터는 ㈜ 이노시뮬레이션의 “Single Motion System” 기종을 사용하였다. 또한 콘텐츠의 실재감을 향상시키기 위해 Logitech 사의 G29 레이싱 휠 및 페달 세트와 Arduino를 활용하여 만든 조그다이얼세트를 함께 장착하였다.
1절에서 분류한 모션 제어 요소를 모두 포함할 수 있도록 구성하였다. 또한 환경은 복잡한 경우의 수를 배제하기 위해 자동차 레이싱이 넓은 지형에서 이루어지도록 하였다. 하단의 [Fig.
본 연구에서는 [Table. 2]와 같이 모션 이벤트를 크게 트리거(Trigger)와 컬리전(Collision)으로 나누었다. 트리거는 다시 플레이어상태(Player State)와 변곡점(Inflection Point), 이벤트 구역(EventZone)의 세 모듈로 구분하였다.
하지만 이로 인해 VR콘텐츠와 시뮬레이터 간의 인지부조화 현상이 발생하는데 이를 방지하기 위해 체험자로 하여금 원위치로 되돌아가는 것을 느낄 수 없도록 제어해야한다. 본 연구에서는 앞에서 설명한 변곡점모듈을 설치하여 최대 각도를 수행한 후 반동효과를 줘 시뮬레이터가 원위치로 돌아오도록 설정함으로써 체험자가 원점으로 돌아오는 느낌을 덜 느끼도록 하였다. 또한 얼마만큼의 반동효과를 언제, 얼마동안 줄 것인지에 대해 변수를 설정함에 따라 다양한 반동효과를 구현할 수 있도록 설계하였다.
가상현실(VR : Virtual Reality)에 대한 기술과 응용연구가 4차 산업혁명의 시대에 들어 더욱 활발해지고 있음에 따라 VR은 다양한 기술 융합을 통해 미래 산업의 중요한 한 축을 담당할 예정이다. 이에 정부는 스포츠 분야 등 여러 분야에 VR을 최첨단 정보통신 기술과 융합하여 적극 활용하겠다는 계획을 밝히고 있으며, 특히 평창 올림픽의 스키점프 등 빙상경기를 HMD(Head MountedDisplay)와 시뮬레이터를 기반으로 한 VR로 체험할 수 있도록 하였다. 슈퍼데이터리서치(SuperData Research)에 의하면 2016년의 신흥 시장은 소프트웨어가 발판이 된 하드웨어에 의해 7.
2]와 같이 모션 이벤트를 크게 트리거(Trigger)와 컬리전(Collision)으로 나누었다. 트리거는 다시 플레이어상태(Player State)와 변곡점(Inflection Point), 이벤트 구역(EventZone)의 세 모듈로 구분하였다.
이에 본 연구에서는 기존의 선형적 구조를 벗어나 상호작용성을 강조하는 인터랙티브 VR콘텐츠의 실재감을 향상시키고, 시뮬레이터와 최적의 조합으로 연동될 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 특히 본 연구에서는 사용자 측면보다는 VR콘텐츠 개발자의 측면에서 시뮬레이터와 보다정확하고 효율적으로 연동될 수 있는 방안으로 VR콘텐츠에서 모션 시뮬레이터에 전송되는 다양한 데이터를 크게 플레이어상태(Player State), 변곡점(Inflection Point), 이벤트 구역(Event Zone), 그리고 컬리전(Collision)의 4가지로 구분하고, 구분된 4가지 데이터를 각각 4가지의 모듈로 나누어 모듈형 모션 제어 시스템을 구현하여, 이를 시범콘텐츠에 적용하였다. 추후 연구에서는 본 연구에서 제안한 모듈방식을 적용하여 VR콘텐츠가 시뮬레이터와 상호 연동할 때 발생하는 사이버 멀미와 몰입감, 실재감의 정도가 얼마나 개선되었는지 사용자 측면에서 바라본 실험평가를 진행하여 그 실효성을 검증하고자 한다.
마지막으로 컬리전(Collision)모듈은 지형이나 벽면 등 오브젝트가 갖는 컬리전 데이터에 의해 발생하는 움직임을 처리한다. 특히 컬리전 데이터가 다른 데이터와 중복되어 처리될 때 원하지 않는 움직임으로 변질될 우려가 있기 때문에 이를 방지하기 위해 트리거 모듈이 활성화되는 동안 컬리전모듈은 비활성화 하도록 하였다.

이론/모형

본 연구에서는 실험 콘텐츠를 Unity 3D 5.6.4버전으로 개발하였으며 콘텐츠와 연동되는 시뮬레이터는 ㈜ 이노시뮬레이션의 “Single Motion System” 기종을 사용하였다.

성능/효과

본 연구에서 제안하는 모듈방식은 기존의 콘텐츠 연동 소프트웨어처럼 이벤트가 발생하는 타이밍과 이벤트가 작용하는 시간을 따로 지정하지 않아도 설정한 범위 안에서 특정 이벤트를 발생시킬수 있는 장점이 있다. 하단의 [Fig.
셋째, 이벤트 구역(Event Zone)모듈은 폭탄이나 바나나 등 특정 이벤트가 발생하는 일정 범위에 들어올 때 일어나는 움직임을 처리한다. 이 구역에서 폭탄의 터짐 효과나 바나나의 미끄러짐 효과 등 콘텐츠의 인터랙티브한 요소의 특성에 따라 다른 움직임을 부여한다.

후속연구

특히 본 연구에서는 사용자 측면보다는 VR콘텐츠 개발자의 측면에서 시뮬레이터와 보다정확하고 효율적으로 연동될 수 있는 방안으로 VR콘텐츠에서 모션 시뮬레이터에 전송되는 다양한 데이터를 크게 플레이어상태(Player State), 변곡점(Inflection Point), 이벤트 구역(Event Zone), 그리고 컬리전(Collision)의 4가지로 구분하고, 구분된 4가지 데이터를 각각 4가지의 모듈로 나누어 모듈형 모션 제어 시스템을 구현하여, 이를 시범콘텐츠에 적용하였다. 추후 연구에서는 본 연구에서 제안한 모듈방식을 적용하여 VR콘텐츠가 시뮬레이터와 상호 연동할 때 발생하는 사이버 멀미와 몰입감, 실재감의 정도가 얼마나 개선되었는지 사용자 측면에서 바라본 실험평가를 진행하여 그 실효성을 검증하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가상실재감이란?	가상현실은 실제로 존재하지 않는 환경이 존재하는 것처럼 지각되도록 만들어져야 한다. 이처럼 실재하지 않는 것에 대한 실재성 지각을 가상실재감[3]이라 부르는데, 특히 게임엔진을 기반한 VR콘텐츠는 사용자와의 상호작용을 지원함으로써 사용자의 실재감을 극대화시킬 수 있다[4]. 가상실재감을 증가시키기 위한 요인으로는 자율성, 대화성, 현장성을 꼽을 수 있으며[5], 위 세 가지 요인을 충족하기 위해 개발된 VR 관련 연구 및 개발제품을 시각, 청각, 촉각, 공간으로 구분하면 다음과 같다.
	상호작용적(Interactive) 콘텐츠에 실시간 시뮬레이터 연동이 되지 못하는 방식은 무엇인가?	이처럼 가상현실분야의 관심과 발전은 시뮬레이터에 대한 연구와 개발을 촉진시키는 계기가 되었으나, 제조사마다 다른 제어 시스템을 제공하여 아직 표준화가 이루어지지는 않은 상태다. 특히 기존 시뮬레이터와 VR콘텐츠 간 상호연동과정은 이미 제작된영상을 기반으로 시뮬레이터의 움직임을 설정하는 비효율적이며 부정확한 방식으로 진행되고 있다.이러한 방식은 상호작용적(Interactive) 콘텐츠에 실시간 시뮬레이터 연동이 되지 못한다는 치명적인단점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 콘텐츠의 시각정보와 시뮬레이터의 움직임 간의 부조화를 발생시킨다.
	가상실재감을 증가시키기 위한 요인은?	이처럼 실재하지 않는 것에 대한 실재성 지각을 가상실재감[3]이라 부르는데, 특히 게임엔진을 기반한 VR콘텐츠는 사용자와의 상호작용을 지원함으로써 사용자의 실재감을 극대화시킬 수 있다[4]. 가상실재감을 증가시키기 위한 요인으로는 자율성, 대화성, 현장성을 꼽을 수 있으며[5], 위 세 가지 요인을 충족하기 위해 개발된 VR 관련 연구 및 개발제품을 시각, 청각, 촉각, 공간으로 구분하면 다음과 같다.

참고문헌 (12)

Superdateresearch https://www.superdataresearch.com/data/?sectionvirtual-reality
http://game.donga.com/88831/
Ryu Jee-heon, Yu Seung-beom "The Effect of Gesture Based Interface on Presence Perception and Performance in the Virtual Reality Learning Environment", The Korea educational review, Vol.23 No.1 pp35-56 , 2017
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G.R Kim "The proposal guideline and implements for controlling of effective VR linkage actuator", Soonsil University press, 2017.08
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Sang Sik An, Seon Hee Lee, Hyun Hee Cha, Bum Yong Son, "A Study on Sensible Chair for Virtual Reality and Education Apparatus Using the Chair ", Journal of Korean Society of Communication Design, Vol.18, pp 99-107, 2012
S.I Kim, "Virtual Space Design for Sensory Scuba Diving Simulator", Dongshin University press, 2011
G.R Kim "The proposal guideline and implements for controlling of effective VR linkage actuator", Soonsil University press, 2017.08 (for future use)

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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