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위치/방향 센서 및 진동촉각 장치를 이용한 입체 영상 기반 가상 현실 게임
Stereo vision based virtual reality game using position/orientation sensors and vibrotactile device 원문보기

한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부, 2006 Feb. 13, 2006년, pp.88 - 93  

용호중 (강원대학교 대학원 통신멀티미디어공학과 휴먼인터페이스연구실) ,  백종원 (강원대학교 대학원 통신멀티미디어공학과 휴먼인터페이스연구실) ,  장태정 (강원대학교 대학원 통신멀티미디어공학과 휴먼인터페이스연구실)

초록
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대부분의 입체 영상물은 단지 화면을 입체로 보여주는 것만이 목적이다. 그러나 만약 입체 영상으로 표현된 가상 물체를 손가락을 뻗어 실제로 만져볼 수 있다면 현실감은 더욱 증가할 것이다. 본 연구에서는 입체영상 장치로 만든 가상 비누방울들을 실제 자기 손가락으로 터뜨리는 듯한 느낌을 가질 수 있도록 해주는 가상 현실 게임 시스템을 만들었다. 이 때 두 개의 위치/방향 센서를 이용하여 손가락 끝과 머리의 움직임을 추적하여 가상 공간과 현실 공간의 두 좌표계를 서로 일치시켜 볼 수 있도록 하였으며, 자체 제작한 진동촉각 장치를 이용하여 비누방울을 터뜨릴 때 손가락에 약한 진동 촉감을 제공하여 실제로 자신이 비누방울을 터뜨리는 듯한 느낌을 갖도록 하였다. 이러한 시도를 통해 입체영상 기술을 이용한 가상현실 게임에서의 진동촉각 장치의 활용 가능성을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구를 바탕으로 모니터 화면에서 나오는 듯한 비눗방울을 손 끝으로 터뜨리는 입체 영상 기반의 가상 현실 게임을 구현하였다. 그림 6 은 게임 화면을 capture 한 것이고, 그림 7 은 게임을 시연하고 있는 모습이다.
  • 본 연구에서는 입체 영상을 이용하면서 위에서 제기된 현실감 증가를 위한 방안들을 실제로 구현해 보고자 이에 적합한 입체 영상 기반 가상 현실 게임을 구상하여 보았다. 이 게임은 랜덤(random)하게 움직이며 천천히 사용자를 향해 다가오는 다수의 비눗방울(bubble)을 사용자의 손 끝으로 건드려서 터뜨리는 간단한 형태인데, 실제 사용자의 손 끝과 입체 영상으로 구현된 가상 손가락 포인터가 사용자의 움직임에 관계없이 일치하며, 사용자가 손가락으로 가상 비눗방울을 터뜨릴 때 손가락에 약한 진동 자극을 주어 사용자로 하여금 실제 비눗방울을 터뜨리는 듯한 느낌을 가질 수 있도록 구현하였다.
  • 본 연구에서는 입체영상 장치로 만든 가상 비눗방울들을 실제 자기 손가락으로 터뜨리는 듯한 느낌을 가질 수 있도록 해주는 가상 현실 게임 장치를 만들었다. 두 개의 위치/방향 센서를 이용하여 가상 공간과 현실 공간의 두 좌표계를 서로 일치시켰으며, 자체 제작한 진동 촉감 제시 장치를 이용하여 비눗방울을 터뜨릴 때 손가락에 약한 진동 촉감을 제공하여 실제로 자신이 비누방울을 터뜨리는 듯한 느낌을 갖도록 하였다.

가설 설정

  • 손가락 끝의 센서에서는 위치 값과 회전 값 모두를 얻게 되는데 손가락 끝에 해당하는 Separator node 의 하위 node 인 Translation node 와 Rotation node 의 필드에 각각 적용된다. 눈의 위치 값은 센서로부터 알 수 있지만 실제로 사용자 눈의 시선이 어디로 향하는지는 알 수 없으므로 가상 공간의 카메라에 센서의 위치 값이 적용되는 경우 사용자 눈의 시선은 가상 좌표 계의 원점(0,0,0), 즉 모니터 정 중앙에 모인다고 가정한다.
  • 여기서 가상 공간의 카메라는 카메라에서 원점을 향하는 직선에 대해서 수직하게 둘로 나누어진다. 하지만 사용자가 고개를 돌림에 의해서 두 눈이 가상 공간의 카메라와 일치하지 않을 수 있으므로 사용자는 고개를 돌리지 않는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가상 공간을 보다 실제 공간과 같이 느껴지게 하기 위해서 필요한 작업은? 그러나 입체 영상 디스플레이를 갖추고 있다고 하더라도 입체 영상으로 표현된 가상 물체에 손가락 끝을 가까이 했을 때 실 공간에서의 손가락 끝의 위치와 가상 공간에서의 손가락 끝에 해당하는 점의 위치가 일치하지 않으면 자신의 손가락으로 직접 가상 공간 상의 원하는 점을 지적(pointing)할 수 없다. 따라서 가상 공간을 보다 실제 공간과 같이 느껴지게 하기 위해서는 사용자가 눈을 통해 입체 영상으로 보는 가상 공간과 사용자가 실제 존재하는 공간을 완벽하게 일치시키는 작업이 필요하다. 이를 위해서는 사용자의 이동에 의한 눈의 위치 변화까지 고려하여 실 공간과 가상 공간의 좌표계를 서로 일치시켜줄 필요가 있다.
햅틱 인터페이스 장치에는 어떤 것이 있는가? 햅틱 인터페이스 장치에는 PHANToM 과 같이 힘 되먹임이 가능한 장치와 진동촉각(vibrotactile) 장치처럼 촉감만을 느낄 수 있는 장치가 있다. 힘 되먹임이 가능한 장치는 현실감에서는 우수하지만 부피가 크고 많은 파워를 소모하며 제작에 많은 비용이 들기 때문에 사용이 제한적이며 특히 웨어러블 환경에서의 사용이 어렵다.
햅틱 인터페이스 장치 중 힘 되먹임이 가능한 장치의 단점은? 햅틱 인터페이스 장치에는 PHANToM 과 같이 힘 되먹임이 가능한 장치와 진동촉각(vibrotactile) 장치처럼 촉감만을 느낄 수 있는 장치가 있다. 힘 되먹임이 가능한 장치는 현실감에서는 우수하지만 부피가 크고 많은 파워를 소모하며 제작에 많은 비용이 들기 때문에 사용이 제한적이며 특히 웨어러블 환경에서의 사용이 어렵다. 반면 진동촉각 장치는 사용자에게 촉감만을 느끼게 해주면 되므로 소형화, 저전력 소모형의 장치를 적은 비용으로 제작이 가능하다.
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