[논문]VR 야구 게임의 현실감 강화 방법 연구

유왕윤

doi:10.7583/jkgs.2019.19.2.23

VR 야구 게임의 현실감 강화 방법 연구
A Study on Reality Enhancement Method of VR Baseball Game 원문보기

한국게임학회 논문지 = Journal of Korea Game Society, v.19 no.2, 2019년, pp.23 - 32

초록
AI-Helper

VR 콘텐츠의 대중화가 더딘 것은 시각적인 새로운 경험 즉, '흥미' 이상의 '효용'을 만들어내지 못했기 때문이다. 가상현실 콘텐츠의 효용은 기능적 현실감에서 출발하며 그것을 증진시키기 위해서 사실적인 인터랙션이 요구된다. 본 연구는 구체적으로 네트워크 플레이, 캐릭터 인공지능, 햅틱 구현의 3가지 방법을 제시하고 있다. 가설을 확인하기 위하여 기획에서부터 콘텐츠 제작, 플레이 테스트, 기술 검증까지 야구를 소재로 한 VR 콘텐츠 제작의 전 단계를 수행하였다. 최종 결과물에 대한 사용자 및 평가 기관의 테스트를 통하여 사실적인 시각 효과와 플레이 연출, 진동에 의한 타격감까지 콘텐츠의 현실감을 높이는 데 기여한 것으로 평가되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The popularization of VR content is slow. It's because they have not created a new visual experience, that is, 'utility' beyond 'interest'. The utility of VR content starts from functional reality. And to enhanced it, realistic interaction is required. Specifically, this study presents three methods of network play, character artificial intelligence, and Haptic implementation. In order to confirm the hypothesis, we conducted all phases of VR content production from baseball to contents production, play test, and technical verification. Through the test of the user and the evaluation institution about the final product, it was evaluated that it contributed to the realization of the content realism through the realistic visual effect, the play presentation, and the impact evaluation by the vibration.

주제어

표/그림 (22)

표 [Table 1] Outline / VR Baseball
표 [Table 2] Research content / VR Baseball
그림 [Fig. 1] Research Procedures
그림 [Fig. 2] VR Baseball Reference
표 [Table 3] Comparison / VR Baseball_Global
그림 [Fig. 3] Main Characters
그림 [Fig. 4] NPC Characters
그림 [Fig. 5] Baseball Stadium
그림 [Fig. 6] Character Animation
표 [Table 4] Specification / VR Baseball
그림 [Fig. 7] Play & Effect
그림 [Fig. 8] Main & Play UI
그림 [Fig. 9] Game Play
그림 [Fig. 10] Intro Movie
그림 [Fig. 11] Inning Change
그림 [Fig. 12] Pitching UI
표 [Table 5] Structure / Game-mode
그림 [Fig. 13] Network Play Architecture
그림 [Fig. 14] Character AI
그림 [Fig. 15] Character AI
그림 [Fig. 16] Haptic Bat
그림 [Fig. 17] Test

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 VR 야구 게임을 개발하면서 투수가 던진 공을 타격할 때 발생하는 타격감을 보다 현실적으로 구현하기 위한 여러 시행착오에서 시작되었다. 타격감과 같이 VR 콘텐츠의 현실감 증진을 위해서는 일차적으로 콘텐츠 자체의 시·청각적인 연출이 중요하다고 말할 수 있을 것이다.
본 연구는 현실감을 극대화한 VR 야구 게임 콘텐츠를 개발하는 것으로 그래픽, 프로그램, 햅틱으로 나뉘는 각 영역에 따라 콘텐츠 제작, 네트워크 플레이, 진동 햅틱의 3과제의 구현을 목표로 한다.
본 연구자는 야구 게임 개발 경험은 있으나 VR분야에 대한 개발 경험이 없는 상태로 시작하는 연구이기에 개발 과정에서의 결과물에 따라 연구내용이 변경될 가능성도 열어놓고 진행하였다.
이와 같은 기술적인 특성 중에서 VR 콘텐츠의 현실감 증진을 위한 방법으로 네트워크 플레이와 햅틱 구현에 주목하고 집중적으로 연구하였다.

제안 방법

기술 환경 검토는 햅틱 디바이스를 확보하기 위한 과정으로 다음의 3단계로 진행하였다. 1단계는 Haptic 구현의 기술 환경 사전조사를 통해 기 출시된 상용 VR게임 중에서 Haptic을 구현하고 있는 콘텐츠는 어떤 것이 있는지 파악하였고, 2단계는 VIVE 제조사인 htc사에 기술자문을 문의하여 Haptic 구현 관련 기술을 확인하였다. 3단계는 외주를 통한 시스템 개발을 검토하였다.
대부분 자체적으로 개발하지만 배경음악, 심판더빙, 사운드 이펙트 등 사운드 분야의 경우 전문 스튜디오에 대한 외주를 통해 리소스를 확보하였다. Haptic Device 또한 VIVE 제조사인 HTC 기술 담당자의 자문을 받아 제작할 콘텐츠에 가장 적절한 상용 제품을 수급하여 활용하였다.
게임 모드의 경우 Network Play의 하위 메뉴에서 Hitter Mode, Pitcher Mode의 2가지 Mode로 설정하였다. Network Play에서 구현하는 Pitching의 경우 Auto Pitching이 가능하도록 설계하여 네트워크 플레이에서도 싱글 플레이가 가능하도록 구성하였으며 이 때, 이닝 연출의 경우 1, 2, 3이닝만을 설정하여 게임의 결과를 빠르게 확인할 수 있도록 하였다.
STEAM 등 오픈 마켓에서 상업적으로 판매가 이루어지는 제품을 중심으로 그래픽 유형에 관계없이 VR 야구 게임 콘텐츠에 있어서 네트워크, 피칭모드, 인공지능, 햅틱의 4가지 특성을 기준으로 분석하면 다음과 같이 정리될 수 있다.
VR 콘텐츠의 UI는 그 나름의 별도의 밀도 있는 연구가 필요한 분야이지만, 본 연구에서는 기본적으로 ‘야구’라는 테마와 컨트롤러 사용 환경을 고려하여 사용성 위주로 심플하게 제작되었다.
또한 구속에 따라 달라지는 타격 강도도 반영되도록 설정하고, 테스트를 통하여 게임의 타격 데이터와 사용자의 느낌을 정밀하게 비교·조정함으로써 타격의 실재감을 분명하게 체감하도록 구현하였다.
연구는 통상적인 게임 콘텐츠 개발 프로세스를 따라서 사전조사부터 시작하여 콘텐츠를 제작하고 캐릭터 인공지능과 네트워크 플레이를 적용하여 게임을 연출하였다. 먼저 VR 야구 콘텐츠를 플레이 가능할 정도로 완성된 후, VIVE 콘트롤러에 의한 진동 효과가 아니라 배트에 부착하는 전용 디바이스를 이용하여 Haptic을 구현함으로써 콘텐츠 개발 단계를 완료하였다. 이후에는 일반 사용자들을 대상으로 하는 필드 테스트를 통해 게임성을 평가하였다.
본 연구는 기획에서부터 콘텐츠 제작, 플레이 테스트, 기술 검증까지 야구를 소재로 한 VR 콘텐츠 제작의 전 단계를 수행하였다. 특히 VR 콘텐츠의 현실감 증진을 위하여 제시된 네트워크 플레이, 캐릭터 인공지능, 햅틱의 3가지 개발 방법론의 제반 기술들은 모두 성공적으로 구현되었다.
본 연구는 콘텐츠 제작, 네트워크 플레이 구현, 진동 햅틱 구현의 3가지 영역으로 나뉘어 진행된다. 대부분 자체적으로 개발하지만 배경음악, 심판더빙, 사운드 이펙트 등 사운드 분야의 경우 전문 스튜디오에 대한 외주를 통해 리소스를 확보하였다.
본 연구를 통해 개발되는 VR 콘텐츠는 단순히 연구 목적만이 아니라 상품화를 고려하여 제작되었다. 따라서 글로벌 시장에서의 경쟁력을 확보할 수 있도록 신중하게 기획되었으며 그것을 반영한 콘텐츠의 스펙은 최종적으로 다음과 같이 정리될 수 있었다.
본 연구에서는 프로그래밍에 의한 기술적인 접근 외에 네트워크 딜레이의 다양한 편차를 고려하여 투수가 투구하는 순간과 타자가 타격하는 순간과의 갭이 자연스럽게 공감되도록 사용자 UX 차원에서의 플레이 설계가 요구되었다. 아울러 비정상적으로 느려지거나 갑작스럽게 끊어지는 등의 다양한 네트워크 환경에서 공통적으로 적용함으로써 사용자가 딜레이를 자연스럽게 받아들일 수 있는 플레이 방식을 연구하여 적용하였다.
본 연구에 있어서 의외의 어려운 포인트는 투수모드의 UX를 개발하는 것이었다. 사용자가 투수가 되어 공을 던지는 느낌을 만들어내는 것은 게임의 현실감 확보를 위한 기본적인 요소로서 다양한 실험과 시행착오를 거쳐 투수 UX를 개발하였다. 투수모드에서 사용자는 콘트롤러를 사용하여 투구를 하게 되는데 콘트롤러 외에 별도의 하드웨어 디바이스를 제작하는 것은 비용 및 효용의 문제가 있어 본 연구에서는 불가능한 것으로 파악되었다.
기본적으로 1:1 플레이로 설계되었으나 추후 야구에 있어서 전체 선수가 모두 참가할 수 있는 9:9 플레이가 가능하도록 여지를 남겨 두었다. 아울러 다수의 사용자가 동시에 접속하여 경기 관전도 가능하도록 하였다.(본 기능은 최종 제작물에는 방영되지 않았지만 개발 과정에서 정상적으로 구현됨은 확인할 수 있었다)
본 연구에서는 프로그래밍에 의한 기술적인 접근 외에 네트워크 딜레이의 다양한 편차를 고려하여 투수가 투구하는 순간과 타자가 타격하는 순간과의 갭이 자연스럽게 공감되도록 사용자 UX 차원에서의 플레이 설계가 요구되었다. 아울러 비정상적으로 느려지거나 갑작스럽게 끊어지는 등의 다양한 네트워크 환경에서 공통적으로 적용함으로써 사용자가 딜레이를 자연스럽게 받아들일 수 있는 플레이 방식을 연구하여 적용하였다.
연구는 통상적인 게임 콘텐츠 개발 프로세스를 따라서 사전조사부터 시작하여 콘텐츠를 제작하고 캐릭터 인공지능과 네트워크 플레이를 적용하여 게임을 연출하였다. 먼저 VR 야구 콘텐츠를 플레이 가능할 정도로 완성된 후, VIVE 콘트롤러에 의한 진동 효과가 아니라 배트에 부착하는 전용 디바이스를 이용하여 Haptic을 구현함으로써 콘텐츠 개발 단계를 완료하였다.
먼저 VR 야구 콘텐츠를 플레이 가능할 정도로 완성된 후, VIVE 콘트롤러에 의한 진동 효과가 아니라 배트에 부착하는 전용 디바이스를 이용하여 Haptic을 구현함으로써 콘텐츠 개발 단계를 완료하였다. 이후에는 일반 사용자들을 대상으로 하는 필드 테스트를 통해 게임성을 평가하였다. 또한 공인 기관에 의뢰하여 소프트웨어 품질평가까지 진행함으로서 총 6단계의 개발 과정을 마무리한다.
최종적으로 그림14와 같은 구조로 설계·구현되었으며 콘텐츠의 특성상 다양한 환경에서의 플레이 테스트를 통해 최적의 연출을 구현하였다.
캐릭터 인공지능은 콘텐츠의 플레이에 있어서 현실감을 증진시키기 위한 것으로서 본 연구에서는 FMS를 활용하여 다음과 같이 개발·적용되었다.
콘트롤러 사용 시, 와인드업에서 투구로 이어지는 일련의 동작을 반영하여 UI가 설계·적용되었다.
특히 야구는 ‘턴’제 게임이라는 속성과 ‘타격감’이 플레이의 핵심이라는 점, 그리고 플레이를 위한 액션이 비교적 단순하여 사용자가 VR을 체험할 때 방해 요소가 되는 ‘어지러움’을 피할 수 있다는 점에서 본 연구의 과제를 충실하게 반영할 수 있을 것으로 평가되며, 기술적인 측면에서 본 콘텐츠의 특성은 다음 다섯 가지로 파악할 수 있다.
16과 같이 부착하였다. 프로그램에서 추출된 신호를 가공하여 배트 정중앙, 상단 25%, 손잡이 부분 등 타구 타격 시 배트의 다양한 부위에 가해지는 충격을 재현할 수 있도록 하였다. 또한 구속에 따라 달라지는 타격 강도도 반영되도록 설정하고, 테스트를 통하여 게임의 타격 데이터와 사용자의 느낌을 정밀하게 비교·조정함으로써 타격의 실재감을 분명하게 체감하도록 구현하였다.
또한 공인 기관에 의뢰하여 소프트웨어 품질평가까지 진행함으로서 총 6단계의 개발 과정을 마무리한다. 필드테스트와 소프트웨어 품질평가가 포함되는 이러한 연구방법을 통하여 최종적으로 네트워크 플레이와 Haptic에 의하여 VR 콘텐츠에 있어서 현실감이 어떻게 증진될 수 있었는지를 검증하였다.

대상 데이터

콘텐츠 테스트는 2단계에 걸쳐 진행되었다. 1단계는 기본적인 게임성을 평가하는 것으로 전시회 방문객을 대상으로 진행되었다. 2단계 테스트는 보다 객관적인 검증을 위해 부산정보산업진흥원 산하의 동남권S/W품질역량센터에 의뢰하여 콘텐츠의 기술적인 부분에 대해 집중적인 평가를 받았다.
3단계는 외주를 통한 시스템 개발을 검토하였다. 이런 과정을 거쳐 최종적으로 htc VIVE에서 추천한 비햅틱스(bhaptics.com)의 상용 솔루션인 택토시(Tactosy)를 햅틱 디바이스로 채택하였다.
콘텐츠에 적용된 햅틱 디바이스(Tactosy)는 총 20개 햅틱 피드백 포인트를 가진다. 이 디바이스를 무게중심의 변화를 고려하여 연질 배트에 Fig.

성능/효과

FMS를 활용한 캐릭터 인공지능을 통하여 첫째, 상태에 맞는 캐릭터 모션을 실시간 컨트롤 할 수 있어서 쉽고 다양한 연출 구현하고, 둘째, 상태 데이터의 추가가 용이하여 캐릭터의 다양한 모션을 간단하게 업데이트할 수 있었으며, 마지막으로 캐릭터마다 각각 다른 능력치를 부여하여 각 능력치에 맞는 차별화된 연출 가능(주자의 달리기 속도, 수비수의 수비능력, 공을 던지는 속도 등)하게 됨으로써 야구 콘텐츠로서 실감나는 플레이 연출이 가능할 수 있었다.
2단계 테스트는 보다 객관적인 검증을 위해 부산정보산업진흥원 산하의 동남권S/W품질역량센터에 의뢰하여 콘텐츠의 기술적인 부분에 대해 집중적인 평가를 받았다. 그결과 당초 목표로 하였던 네트워크 플레이 및 캐릭터 인공지능, 햅틱이 정상적으로 구현되며 그것이 VR 콘텐츠의 현실감을 높이고 있다는 최종 평가 의견을 받을 수 있었다.
그러나 본 연구에서 개발된 VR 야구 콘텐츠는 타격된 공 기준의 정해진 시나리오가 아니라, 인공지능 작성 방법 중 하나인 유한상태기계(FSM: Finite-State Machine)를 활용하여 필드에서의 게임 진행에 따라 선수 캐릭터가 반응하는 ‘플레이’방식으로 처리됨으로써 실질적인 인공지능이 적용된 것이라고 평가할 수 있다.
넷째, 선수나 플레이에 대한 데이터가 쌓일수록 그 게임성이 지속적으로 확대되는 경향을 가짐.
다섯째, 게임성의 핵심 요소로서 타격감을 다양하고 정밀하게 구현할 수 있음.
둘째, 글로벌 오픈 마켓에 출시된 콘텐츠 수가 야구의 경우 9개 정도에 불과하여 다른 장르에 비하여 상대적으로 경쟁이 심하지 않음.
셋째, 캐릭터 인공지능 구현과 플레이 연출을 위한 데이터 처리에 있어서 기술적인 자유도가 높음.
아울러 본 연구를 통해 사실적인 조작감이 요구되는 VR 콘텐츠에 있어서 햅틱 구현은 필수적인 요소임을 확인할 수 있었다. 그러나 Haptic의 설계나 적절한 연출은 많은 테스트와 시행착오를 요구하기 때문에 Haptic 연출에 관한 기반 연구와 실증적인 실험, 사용성 테스트를 통하여 관련 VR 콘텐츠 개발자들이 필요로 하는 데이터를 추출·정립함으로써, 개발자들로 하여금 간단하고 효과적으로 Haptic을 적용할 수 있는 Haptic 시나리오 연구가 필요함을 확인하였다.
첫째, 기본적으로 턴(Turn)제 게임으로서 실시간 Network Play 기술 구현의 난이도가 비교적 낮으며 또한 난이도 자체를 조절할 수 있음.
사용자가 투수가 되어 공을 던지는 느낌을 만들어내는 것은 게임의 현실감 확보를 위한 기본적인 요소로서 다양한 실험과 시행착오를 거쳐 투수 UX를 개발하였다. 투수모드에서 사용자는 콘트롤러를 사용하여 투구를 하게 되는데 콘트롤러 외에 별도의 하드웨어 디바이스를 제작하는 것은 비용 및 효용의 문제가 있어 본 연구에서는 불가능한 것으로 파악되었다. 콘트롤러 사용 시, 와인드업에서 투구로 이어지는 일련의 동작을 반영하여 UI가 설계·적용되었다.
본 연구는 기획에서부터 콘텐츠 제작, 플레이 테스트, 기술 검증까지 야구를 소재로 한 VR 콘텐츠 제작의 전 단계를 수행하였다. 특히 VR 콘텐츠의 현실감 증진을 위하여 제시된 네트워크 플레이, 캐릭터 인공지능, 햅틱의 3가지 개발 방법론의 제반 기술들은 모두 성공적으로 구현되었다.
플레이어와 기관을 통해 실시된 두 번에 걸친 테스트를 통하여 다른 유사 VR 야구 콘텐츠에 비해 사실적인 시각 효과와 플레이 연출, 진동에 의한 타격감까지 콘텐츠의 현실감을 높이는 데 기여한 것으로 평가되었다. 이렇게 확인된 3가지 핵심 방법론은 단순히 VR 야구 게임은 물론 현실감이 극대화된 VR 콘텐츠 개발의 가이드라인이 될 수있을 것으로 기대한다.

후속연구

아울러 본 연구를 통해 사실적인 조작감이 요구되는 VR 콘텐츠에 있어서 햅틱 구현은 필수적인 요소임을 확인할 수 있었다. 그러나 Haptic의 설계나 적절한 연출은 많은 테스트와 시행착오를 요구하기 때문에 Haptic 연출에 관한 기반 연구와 실증적인 실험, 사용성 테스트를 통하여 관련 VR 콘텐츠 개발자들이 필요로 하는 데이터를 추출·정립함으로써, 개발자들로 하여금 간단하고 효과적으로 Haptic을 적용할 수 있는 Haptic 시나리오 연구가 필요함을 확인하였다.
플레이어와 기관을 통해 실시된 두 번에 걸친 테스트를 통하여 다른 유사 VR 야구 콘텐츠에 비해 사실적인 시각 효과와 플레이 연출, 진동에 의한 타격감까지 콘텐츠의 현실감을 높이는 데 기여한 것으로 평가되었다. 이렇게 확인된 3가지 핵심 방법론은 단순히 VR 야구 게임은 물론 현실감이 극대화된 VR 콘텐츠 개발의 가이드라인이 될 수있을 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	VR 콘텐츠의 대중화가 더딘 이유는?	VR 콘텐츠의 대중화가 더딘 것은 시각적인 새로운 경험 즉, '흥미' 이상의 '효용'을 만들어내지 못했기 때문이다. 가상현실 콘텐츠의 효용은 기능적 현실감에서 출발하며 그것을 증진시키기 위해서 사실적인 인터랙션이 요구된다.
	VR콘텐츠의 현실감 증진을 위해 3가지 개발 방법론을 사용할 경우 기대할 수 있는 효과는 무엇인가?	플레이어와 기관을 통해 실시된 두 번에 걸친 테스트를 통하여 다른 유사 VR 야구 콘텐츠에 비해 사실적인 시각 효과와 플레이 연출, 진동에 의한 타격감까지 콘텐츠의 현실감을 높이는 데 기여한 것으로 평가되었다. 이렇게 확인된 3가지 핵심 방법론은 단순히 VR 야구 게임은 물론 현실감이 극대화된 VR 콘텐츠 개발의 가이드라인이 될 수있을 것으로 기대한다.
	기능적 효용을 평가하기에 있어 우선적으로 중요한 사항은 무엇인가?	그러나 기대 이상의 성장을 이끌어 내는 것에 걸림돌로 작용하고 있는 것은 현재 공개되고 있는 VR 콘텐츠가 시각적인 새로운 ‘경험’ 이상의 기능적 ‘효용’을 만들어내는 것에 부족했기 때문이라고 분석할 수 있다. 기능적 효용은 기본적으로 ‘콘텐츠 자체의 사용 목적에 따라 얼마나 충실하게 만들어졌나?’로 평가될 수 있으며, 그것이 가상현실 콘텐츠이기에 일차적으로 현실감 구현이 무엇보다도 중요하다. 그러나 몇몇 게임 콘텐츠들을 제외한 대다수의 VR 콘텐츠에 있어서 ‘현실감’은 단지 시·청각 효과 위주로 구현되고 있다.

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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