[논문]증강현실을 이용한 유아용 학습 콘텐츠의 구현

조현욱; 임성수; 이종혁

증강현실을 이용한 유아용 학습 콘텐츠의 구현
Implementation of Infant Learning Content using Augmented Reality 원문보기

한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회, 2010 May 27, 2010년, pp.617 - 620

조현욱 (경성대학교) , 임성수 (경성대학교) , 이종혁 (경성대학교)

초록
AI-Helper

최근 증강현실(Augmented Reality)에 대한 관심이 증대되고, 이와 관련된 기술들이 발전함에 따라서 증강현실이 다양한 분야에 적용하려는 시도가 늘어나고 이에 대한 활용에도 기대가 모아지고 있다. 본 논문에서는 증강현실을 이용하여 유아용 학습 콘텐츠를 제작하고 구현하였다. 구현한 콘텐츠는 가상세계와 실제세계의 정확한 상호작용을 위하여 도서의 표지에 있는 마커에 유아에게 친숙한 캐릭터를 띄우므로 집중력을 높임과 동시에 학습보조자가 원활하게 콘텐츠를 사용할 수 있도록 하였다. 또한 콘텐츠의 페이지마다 여러 마커를 동시에 두어 콘텐츠의 일부분이 장애물에 의해 가려지더라도 원활한 마커 인식을 할 수 있도록 하였고 상황에 맞게 3D 모델(2D, 동영상 포함)이 증강되는 동시에 사운드가 재생되도록 하여 학습에서의 현존감과 몰입을 높여 학습효과를 극대화하는 결과를 얻을 수 있도록 제작하였다.

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 연구에서는 우선 도서의 표지에 있는 마커가 유아에게 친숙한 캐릭터를 띄우므로 유아의 집중력을 높임과 동시에 학습보조자가 원활하게 콘텐츠를 사용할 수 있도록 한다. 페이지 마다 다른 마커를 삽입하여 마커별로 미리 설정해 놓은 해당 사물의 2D 이미지, 3D 모델, 동영상 등을 상황에 따라 출력하고 그 사물의 명칭을 음성으로 들려줌으로써, 해당 사물의 모양과 명칭을 인지할 수 있게 한다.
본 콘텐츠는 마커의 종류에 따라 상황에 맞게 2D뿐만 아니라 3D, 동영상, 사운드가 재생 될 수 있도록 하여 학습에서의 현존감과 몰입을 높여 학습효과를 극대화하는 결과를 얻을 수 있도록 하였다.
이에 본 연구에서는 증강현실을 이용한 유아용 영어 학습 콘텐츠를 제작하여 유아의 학습 집중력을 높임과 동시에 학습보조자가 원활하게 콘텐츠를 사용할 수 있도록 하였다. 콘텐츠 상에서 실세계와 가상세계를 정확한 지점에 객체를 증강하기 위하여 마커를 사용하였고 콘텐츠의 페이지마다 여러 마커를 동시에 두어 콘텐츠의 일부분이 장애물에 의해 가려지더라도 원활한 마커 인식을 할 수 있도록 하였다.

가설 설정

즉, 실제 환경에 가상사물을 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터그래픽 기법이다.[5] 가상현실과 증강현실은 모두 가상환경에 바탕을 두고 있다. 그러나 일반적으로 가상현실은 사용자가 상상할 수 있는 공간과 사물을 컴퓨터로 구현하고 이것들과의 상호작용을 통하여 실제와 같이 몰입할 수 있는 가상의 세계를 의미한다.

제안 방법

3D 모델 파일은 공개용으로 구하던지 아니면 3D MAX를 이용여 제작하였다. 이를 출력하기 위해서는 원하는 모델 형식의 파일을 해당 프로젝트의 Content폴더와 프로젝트의 Content영역에도 추가한다.
texture파일은 *.jpg파일을 사용하였으며 이를 출력하기 위해 원하는 texture를 해당 프로젝트의 Content폴더와 프로젝트의 Content영역에도 추가하고, 박스모양의 객체를 생성하는 소스인 MakingBox라고 하는 미리 만들어진 클래스를 추가하여 준다. MakingBox 클래스를 통해 원하는 박스를 만들고 그 위에 이미지를 올리기 위하여 이를 CreateObjects에 추가하여 준다.
마커 인식 후 음성 출력을 위해 Marker pattern에 따른 영상출력을 하고 출력된 영상에 따른 음성을 출력한다. 그 후 마커에 따른 영상을 출력을 위해 Detect 된 Pattern 좌표 받아오고 Virtual Object 좌표를 계산한 후 Virtual Object 의 좌표를 Pattern좌표로 이동하고 해당 좌표에 Virtual Object를 출력한다. 이를 그림 4에 나타내었다.
이를 출력하기 위해서는 원하는 모델 형식의 파일을 해당 프로젝트의 Content폴더와 프로젝트의 Content영역에도 추가한다. 그리고 모델을 로드하여서 크기설정, 위치설정, 모델이 향하는 방향 및 각도 설정 등을 하여 준다. 이를 그림 5에 나타내었다.
증강현실은 실제 현실세계에서 맥락성을 유지하며 3차원의 가상객체를 통한 증강된 정보를 학습자에게 제공한다. 또한 기존 데스트탑 PC를 통해 지배적으로 활용되어 오던 그래픽 인터페이스 방식이 아닌 구체적인 실제 세계의 사물을 가지고 가상객체를 조작하는 실물형 인터페이스(Tangible User Interface: TUI)를 제공한다. 이러한 매체의 특성으로 말미암아 증강현실은 체험에 의한 학습(learning by doing)과 실체적인 학습(authentic learning)을 가능하게 함으로써 학습에서의 현존감(presence)과 몰입을 높여 학습효과를 극대화하는 결과를 얻을 수 있다.
Goblin XNA 에서는 마커 인식을 위해 저장된 Marker Pattern 파일을 우선 읽고 Detect 된 Marker Pattern 과 저장된 Marker Pattern 파일 비교하여 Detect 된 Pattern에 상대적인 Camera 변환 계산(좌표계산)하는 과정을 거친다. 마커 인식 후 음성 출력을 위해 Marker pattern에 따른 영상출력을 하고 출력된 영상에 따른 음성을 출력한다. 그 후 마커에 따른 영상을 출력을 위해 Detect 된 Pattern 좌표 받아오고 Virtual Object 좌표를 계산한 후 Virtual Object 의 좌표를 Pattern좌표로 이동하고 해당 좌표에 Virtual Object를 출력한다.
wav파일로 저장하였는데 이렇게 만들어진 파일을 XNA에 사용하기 위해서는 XAP프로젝트를 생성하여야 하는데 프로젝트파일을 생성하기 위하여 ‘Microsoft Cross-Platform Audio Creation Tool3’를 사용하였다. 만들어진 xap파일을 프로젝트 Content에 추가한 후 소스를 프로젝트에 추가하고 xap파일의 cueBank에 저장된 이름을 사용 하여 원하는 사운드를 출력하였다.
본 System은 다음과 같은 과정을 통해 구현되어진다. 우선 웹캠을 Goblin XNA에 포함 된 Direct Show Library를 사용하여 영상을 읽은 후 읽어온 영상에서 마커를 인식한다. Goblin XNA 에서는 마커 인식을 위해 저장된 Marker Pattern 파일을 우선 읽고 Detect 된 Marker Pattern 과 저장된 Marker Pattern 파일 비교하여 Detect 된 Pattern에 상대적인 Camera 변환 계산(좌표계산)하는 과정을 거친다.
음성파일은 각각의 텍스트를 Microsoft사의 Windows7 운영체제에서 제공하는 텍스트 음성 변환기에 입력하여 이를 통해 변환되는 음성을 녹음하였고 이때 옵션은 음성 선택은 'Microsoft Anna - English (United States)'으로 하고 음성속도는 보통으로 하였다.
그러한 영역이 존재할 때, 그 사각형영역 내부에 있는 패턴을 미리 기록해 놓은 마커의 이미지패턴과 비교함으로써 둘 사이의 유사성을 찾고, 패턴이 일치하는 것으로 파악되면 그 사각형 영역의 네 꼭짓점 정보를 이용해서 마커의 위치를 파악하게 된다. 이를 시스템에서 이용하기 위해서 얻어진 좌표를 가상공간의 좌표계로 변환시킨 뒤, 가상공간상의 물체의 위치와 실제물체의 위치를 상대적으로 나타낸 뒤, 카메라를 통해 얻어지는 화면 위에 가상공간상의 물체를 그려내면 되는 것이다. 이를 통해서 가상 공간상의 물체를 증강 현실상에 존재하는 것처럼 보일 수 있다.
이에 본 연구에서는 증강현실을 이용한 유아용 영어 학습 콘텐츠를 제작하여 유아의 학습 집중력을 높임과 동시에 학습보조자가 원활하게 콘텐츠를 사용할 수 있도록 하였다. 콘텐츠 상에서 실세계와 가상세계를 정확한 지점에 객체를 증강하기 위하여 마커를 사용하였고 콘텐츠의 페이지마다 여러 마커를 동시에 두어 콘텐츠의 일부분이 장애물에 의해 가려지더라도 원활한 마커 인식을 할 수 있도록 하였다.

대상 데이터

동영상파일은 VC-1 표준을 사용하는 WMV-9 Main 설정으로 인코딩하였는데 이 동영상에 사용되는 Audio track은 single-pass CBR 포멧의 WMA 형태로 인코딩하고 *.wmv파일로 저장하여 사용하였다. 동영상의 출력을 위하여 원하는 동영상을 해당 프로젝트폴더 (Content 폴더)에 추가하고 또한 프로젝트에도 Content영역에 파일을 추가한다.
본 연구에서 학습시키고자 하는 영어단어는 언어 습득 초기단계에 많이 사용되는 단어[9] 중 가족, 음식, 동물, 숫자, 사물에 해당하는 단어 중에서 일부를 선정하였으며, 이는 표 1과 같다.

이론/모형

System 구현을 위한 이미지처리와 증강현실 구현을 위한 개발 도구로는 높은 해상도의 모델 파일을 지원하고 보다 높은 AR을 위한 기술지원을 하는 Goblin XNA를 사용하였다.[8]
wav파일로 저장하였는데 이렇게 만들어진 파일을 XNA에 사용하기 위해서는 XAP프로젝트를 생성하여야 하는데 프로젝트파일을 생성하기 위하여 ‘Microsoft Cross-Platform Audio Creation Tool3’를 사용하였다.

후속연구

향후 연구로는 보다 인식률을 향상 시킨 마커 인식시스템에 관한 연구와 또한 마커 없이 증강현실을 할 수 있도록 하는 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	증강현실은 가상현실과 어떠한 차이점이 있는가?	그러나 일반적으로 가상현실은 사용자가 상상할 수 있는 공간과 사물을 컴퓨터로 구현하고 이것들과의 상호작용을 통하여 실제와 같이 몰입할 수 있는 가상의 세계를 의미한다. 증강현실 기술은 일반 가상현실 기술의 부류라고도 할 수 있으나, 실시간으로 현실세계와 가상객체가 동시에 혼합해서 제공되는 점에서 다르다고 할 수 있다. 또한 여러 가지 센서와 디스 플레이 장치, 영상 합성기술 등을 필요로 하게 된다.
	증강현실이란 무엇인가?	증강현실은 가상현실(Virtual Reality)의 하나의 분야에 서 파생된 기술이다. 증강현실은 현실세계와 가상의 체험을 결합하는 기술을 의미한다. 즉, 실제 환경에 가상사물을 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터그래픽 기법이다.
	본 논문에서 말하는 증강현실을 이용하여 유아용 학습 콘텐츠의 장점은?	본 논문에서는 증강현실을 이용하여 유아용 학습 콘텐츠를 제작하고 구현하였다. 구현한 콘텐츠는 가상세계와 실제세계의 정확한 상호작용을 위하여 도서의 표지에 있는 마커에 유아에게 친숙한 캐릭터를 띄우므로 집중력을 높임과 동시에 학습보조자가 원활하게 콘텐츠를 사용할 수 있도록 하였다. 또한 콘텐츠의 페이지마다 여러 마커를 동시에 두어 콘텐츠의 일부분이 장애물에 의해 가려지더라도 원활한 마커 인식을 할 수 있도록 하였고 상황에 맞게 3D 모델(2D, 동영상 포함)이 증강되는 동시에 사운드가 재생되도록 하여 학습에서의 현존감과 몰입을 높여 학습효과를 극대화하는 결과를 얻을 수 있도록 제작하였다.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

증강현실을 이용한 유아용 학습 콘텐츠의 구현
Implementation of Infant Learning Content using Augmented Reality 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

증강현실을 이용한 유아용 학습 콘텐츠의 구현 Implementation of Infant Learning Content using Augmented Reality 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

증강현실을 이용한 유아용 학습 콘텐츠의 구현
Implementation of Infant Learning Content using Augmented Reality 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper