IT 기술과 콘텐츠 기술이 융합된 가상현실 기술은 최근 산업, 의료, 엔터테인먼트, 교육, 문화 체험, 국방, 건축 등 적용이 널리 증가되고 있다. 본고에서는 실감형 가상현실 상호작용 기술의 동향과 활용 사례를 통하여, 핵심기술 요소와 시장 활용성 및 향후 응용 분야를 제시한다. 특히, Physical User Interface(PUI) 센서, depth 센서(혹은 RGB-D 센서) 등 3D 인터페이스를 통해 사용자의 위치 추적 및 사용자의 의도를 실시간으로 분석하고, 주변 환경에 대한 그래픽적인 표현 및 시각화에 의해 콘텐츠와 그래픽적인 표현 및 시각화에 의해 콘텐츠와 자연스럽게 상호작용하는 기법에 관한 동향을 중심으로 소개한다.
본 논문에서는 키넥트 적외선 프로젝터를 통해 깊이를 감지할 수 있는 카메라를 이용하여 사람 움직임을 추적하고 본 논문에서 제안한 몸동작 모델 인식을 통하여 3D 콘텐츠를 제어하는 기법을 제안 한다. 본 논문에서 제안하는 사람의 동작 인식 모델은 사람의 오른팔과 왼팔의 손목, 팔꿈치, 어께 움직임의 거리를 계산하여 좌, 우, 상, 하, 확대, 축소, 선택 등의 7가지 동작 상태를 인식한다. 본 연구에서 제안한 키넥트 기반의 동작 인식 모델은 기존의 접촉식 방식의 인터페이스와 비교할 때 특정센서 또는 장비 부착에 대한 불편함을 없애고 고비용의 하드웨어 시스템을 이용하지 않음으로서 사람의 자연스런 몸동작 이동에 따른 저 비용 3D 콘텐츠 제어 기술을 보여준다.
본 연구는 비대칭 가상현실 환경에 존재하는 HMD 사용자와 Non-HMD 사용자 모두에게 향상된 현존감을 제공하기 위하여 사용자의 체험 환경에 최적화된 몰입형 상호작용을 제안한다. 제안하는 몰입형 상호작용의 핵심은 HMD 사용자와 Non-HMD 사용자 사이의 비대칭 환경의 차이를 구분하여 사용자에게 최적화된 상호작용을 제시하는 것이다. 그리고 사용자 각각에게 주어지는 비대칭 가상현실 환경에서 향상된 몰입을 제공하여 현존감을 높이기 위하여 HMD 사용자에게는 공간의 몰입을 향상시키는 걷기 상호작용을, Non-HMD 사용자에게는 직접적인 조작을 통해 상황을 전체적으로 이해하고 관리함으로써 몰입을 향상시키는 손 기반 인터페이스를 설계한다. 마지막으로 몰입형 상호작용을 통해 모든 사용자가 향상된 현존감을 제공받으면서 동시에 각각의 체험에 환경에 특화된 경험을 하였음을 설문실험을 통해 검증한다. 이러한 과정들을 통하여 제안한 상호작용이 비대칭 가상현실에서 Non-HMD 사용자도 보조자가 아닌 참가자로써 HMD 사용자와 함께 몰입할 수 있음을 확인한다.
가상공간(이하 VR)에서의 환경은 기존의 PC 및 스마트폰에 비해 접근하기 어렵다는 문제가 있지만, 기존 환경에 비해 더 현실감 있고 무궁한 체험과 기능을 제공해 줄 수 있다는 장점이 존재한다. 이러한 VR환경에서 최근 인기있는 AI 기술인 ChatGPT를 활용한 인터페이스와 상호작용을 연구함으로서 가상 세계에서 더욱 편리하게 일을 처리하도록 돕는 기술을 개발할 필요가 있다. VR환경에서의 ChatGPT 인터페이스와 상호작용은 개인화된 서비스 제공을 위한 연구이기도 하다. 이를 통해 사용자는 자신에게 맞는 인터페이스를 선택하고 비서 인터페이스 역시 사용자에게 최적화된 맞춤형 서비스를 제공할 수 있게 된다. 이에 본 연구에서는 VR환경에서 ChatGPT 시스템을 연동하여 편리한 상호작용 방법에 대해 설계함으로서 AI 비서 개발을 위한 이전 연구로 삼는다.
본 연구는 TUI기반 체험전시의 담론 활성화를 위한 기초 연구로 디지털환경에서 변화되고 있는 어린이 체험전시 현상을 분석하여 TUI를 활용한 어린이 체험전시의 발전 유형을 밝혀 보고자 하였다. 연구 전개를 위하여 체험전시에서 야기되는 인터랙티브의 요소인 TUI(tangible user interface)를 처음 제안한 MIT Tangible Media Group의 3가지 요소 측면(인터랙티브 평면, 비트와 원자의 연결, 환경미디어)과 텐저블즈 유형(물건, 장치, 평면, 공간)을 토대로 국내외 체험전시 사례를 조사 분석하고 특성을 도출하였다. 분석결과, TUI 요소는 인터랙티브 평면과 비트와 원자, 환경미디어 순서가 많았으며, 텐저블즈는 물건, 평면, 장치, 공간 유형 순서로 높았다. 이러한 사실은 어린이들의 적극적 개입과 확장된 경험이 필요한 체험전시에 TUI가 적극 활용되고 있음을 보여준다.
디스플레이 기술의 발달로 입체영상(S3D) 콘텐츠개발에 사회적 관심은 높지만 개발 방식의 표준화가 되어 있지 않아 인터랙티브 3D 콘텐츠제작 성과는 매우 저조하다. 본 논문에서는 적외선 카메라로부터의 실시간 영상을 입력으로 하는 주시선 기반의 사용자 인터페이스를 기반으로 개발한 3D 체험형 어드벤처 게임 "HowSee" 개발과정을 기술하였고, 그 과정에서 효율적인 3D 콘텐츠 제작방법을 제시하였다. 표준화되어 있지 않은 입체영상 기반의 게임콘텐츠 제작방법에 관해 본 개발과정에서 발생한 시행착오와 문제해결 방법 등은 입체영상 게임콘텐츠 제작을 효율적으로 하는 데 기초자료가 될 수 있다.
컴퓨터를 이용한 멀티미디어의 발전으로 인하여 3차원 가상현실의 구현이 빠르게 발전되어 가고 있다. 특히 멀티미디어 컨텐츠에서의 게임은 가장 인기 있고 넓은 시장을 가지고 있다. 하지만 대부분은 제한된 인터페이스의 데스크탐용 PC에 한정되어 있다. 직접 체험을 하며 게임을 하는 체감형 시스템을 갖춘 게임의 개발은 아직 활성화되지 않고 있다. 최근 인라인 스케이트가 여가를 즐기는 레포츠로 전세계적으로 인기를 얻고 있다. 그러나 인라인 스케이트를 충분히 즐기기 위해서는 넓은 공간이 제공되어야 하지만 넓은 공간은 제한되어 있으며, 일반도로에서 주행을 할 경우 대형사고에 노출되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 인라인 스케이트의 위험에 노출되는 문제점을 해결하기 위하여 한정된 공간에 인라인 스케이트를 즐길 수 있는 전동장치인 스케이트 밀을 개발하고 사용자의 위치를 측정하여 체감 게임을 구현하고자 한다.
기능성 게임은 사용자에게 재미와 함께 특정한 학습 목표를 달성하기 위한 훈련 또는 교육의 경험을 제공하는 것이다. 본 연구에서는 몰입형 메타버스 플랫폼에서 여러 훈련생과 감독자 들이 서로 실시간 동기화된 자신들의 아바타들 간 협업을 통해 화재 탈출 훈련을 제공하는 기능성 게임을 제안하고 구현하였다. 제작된 시스템 아키텍처는 착용형 동작 센서와 헤드 마운트 디스플레이로 구성되어 메타버스 사이버 공간에서 각 사용자의 의도된 행동을 사용자의 아바타의 동작과 동기화시킨다. 개인화된 착용형 시스템은 사이버 체험 기반의 화재 대피 훈련 시스템에 편리한 사용자 인터페이스와 몰입형 환경을 저렴한 구성 비용으로 제공할 수 있도록 한다. 본 연구의 기능성 게임은 건물의 화재 현장에 대해서만 구현되었으나 제안하는 플랫폼은 공공의 안전을 위한 다양한 재난 상황에 대해 구성을 확장할 수 있다. 본 시스템의 실험 결과를 통하여 제작된 시스템이 화재 탈출에 필요한 능력을 향상시키는 훈련 효과를 검증하였다.
본 논문에서는 테이블탑 디스플레이 인터페이스를 기반으로 제작된 사용자 중심의 실감형 상호작용 전자책에 대하여 기술한다. 전자책은 일반 종이 책이 아닌 컴퓨터를 이용한 가상의 책으로 사용자가 독서를 하는 도중 동영상 자료를 보거나 배경음악, 무비클립, 애니메이션 등을 제공할 수 있는 멀티미디어 콘텐츠이다. 또한 제안하는 시스템의 기반이 되는 테이블탑 디스플레이는 손가락의 터치 점을 이용하여 다양한 명령을 수행할 수 있으므로 기존 입력장치에 비해 사용자가 보다 효과적으로 전자책을 체험하는 것을 돕는다. 본 논문에서는 기존 전자책과 차별화된 실감형 상호작용 전자책에 대한 새로운 방향을 제시하고, 사용자 중심의 제스처 명령을 정의하여 앞으로 컴퓨터와 사용자간의 상호작용을 원활하게 할 수 있는 시스템과 알고리즘을 제안한다.
물고기와 수중환경의 상호작용과 물고기의 사실적인 움직임 표현은 가상 수족관을 구축할 때 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 가상 수족관의 물고기 움직임은 3D 저작도구를 이용하여 일정한 형태의 움직임을 단순히 반복하는 유영을 보여 왔다. 본 논문에서는 물고기의 유영을 생물학적으로 분류하여 추진과 회전 특성을 분석하고, 각각의 특징에 따른 가상 물고기의 기본유영과 회전유영 생성 방법을 제안한다. 제안 방법은 사용자의 제어에 따라 다양하고 자연스러운 물고기 움직임을 생성함으로써 수중환경을 효과적으로 표현할 수 있고, 상호작용 인터페이스와 함께 사용하여 체험형 가상 수족관의 몰입감을 높일 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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