[논문]감각형 객체를 이용한 이음매 없는 2D/3D 상호작용 시스템

나세원; 하태진; 우운택

감각형 객체를 이용한 이음매 없는 2D/3D 상호작용 시스템
Seamless 2D/3D Interaction System using a Tangible Object 원문보기

한국HCI학회 2007년도 학술대회 2부, 2007 Feb. 05, 2007년, pp.264 - 269

나세원 (광주과학기술원 U-VR 연구실) , 하태진 (광주과학기술원 U-VR 연구실) , 우운택 (광주과학기술원 U-VR 연구실)

초록
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본 논문에서는 감각형 객체(Tangible Object)를 이용한 테이블에서의 2D/3D 상호작용 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 기존의 ARTable[1]에 직육면체 형태의 감각형 객체와 카메라가 장착된 이동형 모니터를 추가하여 제작되었다. 감각형 객체는 모든 면에 ARToolkit[3]에서 쓰이는 마커가 부착되어 있으며, 내부에는 진동자와 불루투스 통신 모듈이 삽입되어 있다. 또한 카메라가 달린 모니터는 모니터 암에 연결되어 사용자가 이동하며 ARTable 상판을 관측할 수 있도록 부착되어 있다. 이 시스템를 이용하여 사용자는 디스플레이형 테이블인 ARTable 위에서 가상공간을 네비게이션(2D 상호작용)할 때 정확한 길을 찾아가기 위한 도움을 받을 수 있을 뿐만 아니라, 증강현실 환경에서 가상객체와 3D 상호작용을 할 수 있다. 또한 진동 모듈과 이를 제어하기 위한 블루투스 모듈이 내장 되어있어, 특정한 이벤트 발생시 진동자를 이용하여 사용자에게 촉각 감응 효과를 줄 수 있다. 제안된 시스템은 교육, 엔터테이먼트, 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다.

AI 본문요약
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문제 정의

또한 사용자가 지정된 길을 이탈하였을 경우 감각형 객체에 부착되어있는 4방향의 진동자가 작동하여 지정된 길로의 가장 가까운 거리 방향으로 유도하는 촉각을 줌으로써 사용자가 원하는 길로 복귀하는데 도움이 되도록 하였다.
[9] 예를 들어 사용자가 잘못된 위치로 이동 하더라도 올바른 위치로 유도할 수 있는 방법이 없었다 ㄱ,때문에 사용자가 의식하지 않는 상태에서 직간접으로 사용자의 잘못된 행동을 바로 잡아줄 수 있는 보조 역할이 필요하다. 본 논문에서는 사용자가 의도하지 않은 행동을 했을 때 사용자에게 시각 피드백 뿐 아니라 촉각 피드백을 제시 함으로써 보다 효과적으로 문제를 해결 할 수 있다.
2D 상호작용 단계에서 감각형 객체를 이용하여 특징 위치로 이동하게 되는 경우에, 특수한 목적의 3D 상호작용이 가능하다. 본 논문에서는 운주사 컨텐츠 [2] 를 기반으로 사용자가 운주사 지도에서 공사바위에 도달할 경우, 탑을 직접 쌓아 볼 수 있는 체험을 할 수 있다.

가설 설정

시스템은 개인 모바일 장치에 저장되어 있는 개인 프로파일과 경험 정보를 받아 들인다고 가정한다.[7] 이 정보를 분석하여 사용자에게 필요한 맵을 그림4와 같이 Chain code Representation 기법[10]을 이용하여 생성한다.

제안 방법

기존 테이블에 표시되는 정보는 단순히 2D 정보뿐이기 때문에, 좀 더 유용한 정보를 표현/획득 할 수 있는 3D 증강 현실 기술을 사용할 수 없다. 감각형 객체를 이용한 2D 상호작용뿐만 아니라 3D 상호작용을 제공하고 단 한 개의 상호작용 도구인 감각형 객체를 이용하여, 2D와 3D 공간간의 자연스런 상호 전환을 가능하게 한다. 이를 위해 사용자가 특정한 장소에 도달하면 이벤트가 발생되고, 테이블 위의 디스플레이 되는 컨텐츠가 동적으로 변경이 된다.
g 사용자의 실제 이동 경로)를 시각화 하여 테이블 위에 표시하여 주고 지정된 길을 사용자가 벗어났을 때 시각/진동촉각 정보를 제공 하여 올바른 장소로 가도록 유도한다. 또한 감각형 객체를 이용하여 2D 상호작용뿐만 아니라 증강 현실 기술을 사용하여 3D 상호작용을 제공하고 단 한 개의 감각형 객체를 이용하여, 2D와 3D 공간 사이의 자연스러운 상호 전환을 가능하게 한다. 이는 사용자가 3D 컨텐츠와 같은 더 많은 정보를 사용자가 경험할 수 있도록 한다.
이는 기존의 기존의 팬텀(옴니)와 같은point 을 이용하는 상호작용 방법에 비해 면을 이용한 상호작용이 가능하기 때문에 가상객체와 상호작용 시 좀 더 높은 수준의 상호작용방법을 제공한다. 본 과제에서는 다음과 같은 상호작용방법을 통해 사용자는 자연스럽고 직관적인 방법으로 가상객체와 상호작용할 수 있도록 한다.
본 논문에서는 테이블 기반 자연스럼 2D/3D 상호작용 시스템을 제한하였다. 상호작용 환경은 2D 환경을 표시하는 테이블 표면의 디스플에이와 3D를 볼 수 있게 하는 이동형 모니터로 이루어 지고 사용자는 2D 공간과 3D 공간을 하나의 감각형 오브젝트를 이용하여 컨텐츠와 상호작용 할 수 있다.
그림2 는 본 논문에서 제안하는 시스템의 구성이다. 시스템은 크게 2D 가상 환경인 지도을 디스플레이하고 상호작용을 하기 위한 카메라와 프로젝터를 포함하는 ARTable[1], 테이블 위에 증강된 3D 가상 객체와 상호작용을 위한 HMD 혹은 카메라가 부착되고 모니터암에 연결된 이동형 모니터, 그리고 사용자가 손에 쥐고 가상 객체와 상호작용 하기 위한 감각형 객체로 이루어 진다.
이 시스템을 이용하여 가상환경을 네비게이션할 때 지정된 경로를 벗어나는 것을 방지하기 위해서, 사용자의 경험정보(e.g 사용자의 실제 이동 경로)를 시각화 하여 테이블 위에 표시하여 주고 지정된 길을 사용자가 벗어났을 때 시각/진동촉각 정보를 제공 하여 올바른 장소로 가도록 유도한다. 또한 감각형 객체를 이용하여 2D 상호작용뿐만 아니라 증강 현실 기술을 사용하여 3D 상호작용을 제공하고 단 한 개의 감각형 객체를 이용하여, 2D와 3D 공간 사이의 자연스러운 상호 전환을 가능하게 한다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 보완하고자, 다음과 같은 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 기존의 ARTable[1]에 직육면체 형태의 감각형 객체와 카메라가 장착된 이동형 모니터를 추가하여 제작되었다. 감각형 객체는 총 10개의 면에 ARToolkit[3]에서 쓰는 마커가 부착되어 있으며, 내부에는 진동자와 불루투스 통신 모듈이 삽입되어 있다.

대상 데이터

2006년 9월 말 한국 COEX에서 개최된 성장동력 연구성과 전시회에 참여한 관람객을 대상으로 본 시스템을 체험한 후, 이에 대한 의견을 들을 수 있었다.
0GHz CPU를 사용하였고 2GB RAM과 비디오카드는 Quadro FX 3400 를 사용하였다. 또한 카메라는 PointGrey사의 Flea[8] 2대가 사용되었다. Flea는 1024x768 에 최대 30 프레임률을 제공한다.
제안된 시스템은 다음과 같은 구현 환경에 따라 제작되었다. 시스템은 증강현실을 위한 ARToolkit [3]과 카메라 영상 입력을 위한 Point Grey Library [8]를 사용하여 윈도우 환경에서 구현되었다. 하드웨어 사양으로는 Xeon 3.

이론/모형

시스템은 개인 모바일 장치에 저장되어 있는 개인 프로파일과 경험 정보를 받아 들인다고 가정한다.[7] 이 정보를 분석하여 사용자에게 필요한 맵을 그림4와 같이 Chain code Representation 기법[10]을 이용하여 생성한다.

성능/효과

정해진 길 밖으로 벗어났을 경우에 발생되는 진동으로 인해 처음 사용하는 사용자들이 다소 놀라기도 하였지만 금방 본 시스템에 적응하는 모습을 관찰 할 수 있었다. 또한 [특정 장소] 에 도달 했을 때 진행되는 탑 쌓기 이벤트에 매우 흥미가 있었으며, 네비게이션에서 사용했던 감각형 객체를 다시 탑을 쌓는 용도로 사용할 수 있는 것에 편리하는 반응이었다. 하지만, 3D 가상 객체의 깊이(depth)를 정확히 인식하지 못한 경우로 인해 탑을 잘 들어올리지 못하는 경우가 종종 발생하였다.
테이블 위에는 증강된 탑 조각이 흩어져 있어 사용자가 탑 조각을 들거나 내려놓을 때 청각 피드백을 제공한다. 또한 탑 조각을 순서대로 들어올리지 않았을 경우 진동 효과를 줌으로써 사용자가 탑을 순서대로 쌓지 않았다는 것을 알 수 있게 하였다.
또한, 테이블에 표시되는 정보는 단순히 2D 정보뿐이기 때문에, 좀 더 유용한 정보를 표현/획득 할 수 있는 3D 증강 현실 기술을 사용할 수 없었다. 마지막으로 (2D와 3D 간에 자연스럽게 전환할 수 있는 기법이 부족했다) 상호작용에 따른 피드백으로써 단순히 시각적인 부분에 초점을 맞췄기 때문에, 다차원 피드백을 통한 몰입감 향상에 제한이 있었다.
그림 2 (a)는 2D 네비게이션시 테이블 위에서 사용자가 원하는 지역에 효율적으로 도달하기 위하여 사용자 경험에 기반한 길 정보를 동적으로 표현하는 그림이다. 사용자는 네비게이션 시 시각 정보를 통해 가야 하는 방향 정보를 얻을 수 있고 촉각 정보를 통해 잘못된 위치에 있다는 것을 알 수 있다. 3D 상호작용 모드를 위한 특정 지역으로 이동하였을 때 네비게이션을 위한 맵 정보는 사라지고 3D 상호작용을 위한 마커를 테이블에 표시하였다.

후속연구

차후에는 2D/3D 상호작용에 대해서 보다 전문적이고 자세한 사용자 평가를 실시하여 제안된 방법의 효율성을 검증해야 한다. 그리고 테이블 기반 증강 현실에서 다수의 감각형 객체를 이용한 효율적인 상호작용 시스템에 대한 연구를 계속 할 것이다. 이러한 과정을 통해 제안된 시스템은 교육, 엔터테이먼트, 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대된다.
그리고 테이블 기반 증강 현실에서 다수의 감각형 객체를 이용한 효율적인 상호작용 시스템에 대한 연구를 계속 할 것이다. 이러한 과정을 통해 제안된 시스템은 교육, 엔터테이먼트, 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대된다.
차후에는 2D/3D 상호작용에 대해서 보다 전문적이고 자세한 사용자 평가를 실시하여 제안된 방법의 효율성을 검증해야 한다. 그리고 테이블 기반 증강 현실에서 다수의 감각형 객체를 이용한 효율적인 상호작용 시스템에 대한 연구를 계속 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 논문에서 제안한 감각형 객체(Tangible Object)를 이용한 테이블에서의 2D/3D 상호작용 시스템은 어떻게 제작되었으며 어떤 기능을 가지는가?	본 논문에서는 감각형 객체(Tangible Object)를 이용한 테이블에서의 2D/3D 상호작용 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 기존의 ARTable[1]에 직육면체 형태의 감각형 객체와 카메라가 장착된 이동형 모니터를 추가하여 제작되었다. 감각형 객체는 모든 면에 ARToolkit[3]에서 쓰이는 마커가 부착되어 있으며, 내부에는 진동자와 불루투스 통신 모듈이 삽입되어 있다. 또한 카메라가 달린 모니터는 모니터 암에 연결되어 사용자가 이동하며 ARTable 상판을 관측할 수 있도록 부착되어 있다. 이 시스템를 이용하여 사용자는 디스플레이형 테이블인 ARTable 위에서 가상공간을 네비게이션(2D 상호작용)할 때 정확한 길을 찾아가기 위한 도움을 받을 수 있을 뿐만 아니라, 증강현실 환경에서 가상객체와 3D 상호작용을 할 수 있다. 또한 진동 모듈과 이를 제어하기 위한 블루투스 모듈이 내장 되어있어, 특정한 이벤트 발생시 진동자를 이용하여 사용자에게 촉각 감응 효과를 줄 수 있다. 제안된 시스템은 교육, 엔터테이먼트, 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
	유비쿼터스 컴퓨팅환경에서 어떤 연구들이 늘어가고 있는 추세인가?	일반적으로 테이블은 가정이나 회사에서 다수의 사용자가 회의를 하거나 문서를 공유하는 것과 같은 협업이 필요한 작업을 수행할 수 있는 물리적 공간을 제공한다. 최근, 유비쿼터스 컴퓨팅환경에서는 협업을 위한 회의 시스템 구축을 위해, 입력이나 대화 인터페이스의 용도로 테이블을 사용하는 연구들이 늘어가고 있는 추세이다. 이와 더불어 테이블에 관한 연구는 증강/혼합 현실과 접목되어 가상환경과 사용자간의 이음매 없는 상호작용을 할 수 있는 도구로써 사용되고 있다.
	테이블에 관한 연구는 증강/혼합 현실과 접목되어 무엇을 할 수 있는 도구로 사용되고 있는가?	최근, 유비쿼터스 컴퓨팅환경에서는 협업을 위한 회의 시스템 구축을 위해, 입력이나 대화 인터페이스의 용도로 테이블을 사용하는 연구들이 늘어가고 있는 추세이다. 이와 더불어 테이블에 관한 연구는 증강/혼합 현실과 접목되어 가상환경과 사용자간의 이음매 없는 상호작용을 할 수 있는 도구로써 사용되고 있다.

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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