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실감형 콘텐츠 작동을 위한 모션 기반 4D 특수효과 장치 제어
Motion-based Controlling 4D Special Effect Devices to Activate Immersive Contents 원문보기

스마트미디어저널 = Smart media journal, v.8 no.1, 2019년, pp.51 - 58  

김광진 ((주)젠트정보기술) ,  이칠우 (전남대학교 전자컴퓨터공학과)

초록
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본 논문은 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 방법을 이용하여 4D 콘텐츠의 특수효과용 물리장치들을 제어하는 제스처 응용 방법에 대해 기술한다. 적외선 센서를 통해 인식되는 사용자 동작은 3D 콘텐츠 제어를 위한 명령어로 해석되고 특수효과를 발생시키는 장치를 제어하여 물리적인 자극을 사용자에게 재현한다. 이와 같이 NUI(Natural User Interface) 기법을 이용하여 콘텐츠를 제어하게 되면 사용자의 콘텐츠에 대한 직접적인 몰입감이 증대되어 사용자에게 고도의 흥미와 관심을 제공할 수 있다. 제안하는 방법의 효율성을 측정하기 위해 적외선 센서를 이용한 모션인식과 애니메이션 컨트롤러의 파라미터를 제어하여 이벤트를 전달하는 PWM 기반 실시간 선형제어 시스템을 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes a gesture application to controlling the special effects of physical devices for 4D contents using the PWM (Pulse Width Modulation) method. The user operation recognized by the infrared sensor is interpreted as a command for 3D content control, several of which manipulate the de...

주제어

#제스처 인터페이스   #실감형 콘텐츠   #모션인식   #특수효과   #펄스폭 변조  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 휴먼-디바이스 인터렉션 기술은 사람과 디지털 기기 간의 상호작용을 위한 도구로서 키보드에서 마우스를 거쳐 터치 인터페이스, 음성 인식, 얼굴 인식, 보조 장치 등의 분야로 확장되면서 활발한 기술 진전이 이뤄져왔다. 본 논문에서는 고해상도의 손동작 적외선 센서 라이브러리와 3D 모델 등을 이용하여 실감형 미디어 운용에 필수적인 제스처 패턴의 인식과 명령어의 변위 맵 구현, 디지털 선형제어를 통해 주변 4D 특수효과 장치(바람팬, 조명기구 등)에 대한 사용자의 직접적인 의도를 적용시킬 수 있는 체감형 콘텐츠 구현 방법을 제시한다. 본고에서는 3차원 입체 그래픽에 감각적인 요소를 더할 수 있는 특수효과(바람, 조명 등)를 더하여 4D(Dimension)라 한다.
  • 본 논문에서는 실감형 콘텐츠 구현을 위해 손 제스처를 인터페이스로 활용하여 3D 콘텐츠와 4D 특수효과 장치에 적용할 수 있는 선형제어 방법과 이를 구현하는 시스템에 대해 기술하였다. 적외선 센서를 사용하여 콘텐츠와의 상호작용에 있어서 가장 효과적인 수단인 손 제스처로부터 손의 출현, 손 높이, 손 방향과 속도 등을 이용하여 정의된 명령어로 캐릭터를 제어하고, 콘텐츠 사용 과정에서 발생하는 각종 이벤트 이펙트를 표현하는 입력도구로 사용할 수 있다.
  • 본 연구에서는 3D 게임 콘텐츠에서 발생하는 사용자의 제스처와 게임 이벤트에 대응하는 물리적인 장치로서 LED 조명기구를 제어할 수 있는 방법을 제시해 본다. 특수조명효과로서 LED의 디밍(Dimming) 제어를 위한 방법으로는 아날로그 제어, 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 주파수변조(FM, Frequency Modulation) 등이 있다[15].
  • PC에서 디지털로 듀티 값을 제어할 때는 이진수 ‘0’과 ‘1을 이용해서 아날로그 결과를 얻을 수 있는 펄스폭 변조를 사용한다. 사용자 제스처 신호가 특수효과 장치로 전달되는 디지털-아날로그 변조의 과정을 살펴보자. 그림 6에서처럼 25% Duty Cycle구간에서 전기가 on(컴퓨터 디지털 신호 ‘1’에 해당하는 값, 그림에서 파동의 가장 높은 부분) 상태에서 5 볼트의 전기가 공급되고 off(디지털 신호 ‘0’에 해당 하는 값) 상태가 되면 0 볼트의 전기가 공급된다.
  • 출력전압으로 속도가 정해지는 바람팬의 PWM 선형제어를 위해서 입력전압(0∼5V)의 인가범위를 조절해보자.
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참고문헌 (15)

  1. Alfred L. Wicks, Chair, John P. Bird, Craig A. Woolsey, "Machine Learning Techniques for Gesture Recognition", Blacksburg, VA, pp 2-5, Sep. 4th, 2014 

  2. Marco E. Benalcazar, Andres G. Jaramillo, Jonathan A. Zea, and Andres Paez, Victor Hugo Andaluz, "Hand Gesture Recognition Using Machine Learning and the Myo Armband", pp 1075-1076, 2017 EUSIPCO 

  3. 한국정보통신기술협회, "ICT 표준화전략맵" Ver 2018, pp. 425-427 

  4. 한국콘텐츠진흥원, "문화기술(CT) 심층리포트", 1호:체감형(4D) 기술 및 콘텐츠의 현형과 전망, pp 7-9, 2010. 6 

  5. 장우석, 호요성, "3차원 콘텐츠 제작을 위한 깊이정보 획득 기술", 스마트미디어저널 제1권 제3호, 16-18쪽, 2012년. 9월 

  6. Miguel A. Nacenta, Yemliha Kamber, Yizhou Qiang and Per Ola Kristensson, "Memorability of Pre-designed & User-defined Gesture Sets", pp1106-1107, CHI 2013 

  7. Ju-Whan Kim, Han-Jong Kim, Tek-Jin Nam, "M.Gesture: An Acceleration-Based Gesture Authoring System on Multiple Handheld and Wearable Devices", pp 2315-2316, CHI 2016 

  8. PatrickParzer, AdwaitSharma, AnitaVogl, JurgenSteimle, AlexOlwal, MichaelHaller, "SmartSleeve: Real-time Sensing of Surface and Deformation Gestures on Flexible, Interactive Textiles, using a Hybrid Gesture Detection Pipeline", pp 570-572, UIST 2017 

  9. 남재현, 양승훈, 허 웅, 김병규, "Leap Motion 시스템을 이용한 손동작 인식기반 제어 인터페이스 기술 연구", 멀티미디어학회 논문지 제17권 제11호, 1264-1267쪽, 2014년 11월 

  10. 박재완, 송대헌, 이칠우, "비전 기반 신체 제스처 인식을 이용한 상호작용 콘텐츠 인터페이스", 스마트미디어저널 제1권 제2호, 42-44쪽, 2012년 6월 

  11. 이용철, 이칠우, "안드로이드 플랫폼기반 스마트폰센서 정보를 활용한 모션 제스처 인식", 스마트미디어저널 제1권, 제4호, 20-22쪽, 2012년 12월 

  12. S Thangavelu, "Fourier Series", Resonance, pp 44-51, October. 1996. 

  13. 정성호, "낮은 주파수 변조지수의 동기 PWM을 이용한 영구자석 전동기 구동", 서울대학교 공학박사 학위논문, 2016년 2월 

  14. Texas Instruments LMD18200 Datasheet, http://www.ti.com(accessed Oct., 9, 2018). 

  15. 김두현, 최재호, 조범준, "효율적인 고출력 LED디밍 제어를 위한 회로 설계 및 구현", 한국정보통신학회 논문지, 제18권, 제9호, 2281-2282쪽, 2014년 9월 

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