현재까지 제안된 3차원 시각피로 측정 방법은 측정의 타당도가 결여되어 있고 시각피로의 복합적인 특성을 제대로 파악해 내지 못 하는 단점이 있다. 본 연구의 목적은 3차원 시각피로의 구성요인을 분석하고 안정적으로 타당하게 주관적인 시각피로를 측정하는 방법을 제안하는 것이다. 연구결과는 다음과 같이 요약된다. 첫째, 시각피로가 네 개의 독립적인 하위요인(시각적 스트레스, 안구 통증, 신체 통증, 상 흐림 요인)으로 구성되어 있음을 규명하였고, 둘째, 네 개의 요인으로 구성되어 있는 3차원 시각피로를 측정할 수 있는 29개의 문항을 개발하였으며, 셋째, 시각피로에 영향을 미칠 것으로 기대되는 시청시간과 양안시차의 조작이 개발된 측정 방법을 이용하여 측정된 시각피로에 실제로 영향을 미침을 확인하였다. 이와 같은 결과는 본 연구에서 제안하는 시각피로 측정 방법이 3차원 시각피로를 타당하게 측정함을 시사한다.
기존의 양안식 스테레오 디스플레이 시스템은 장면 내에 매우 큰 변이를 가지는 물체가 존재 할 경우에 시각피로를 유발하여 오랜 시간동안 시청하기가 어렵게 된다. 본 논문에서는 변이 기반 비대칭 필터링 기법을 제안하고, 이 기법의 시각 피로도에 미치는 영향을 주관적 평가를 통하여 고찰하며, 아울러 교차변이(crossed disparity) 및 비교차변이(uncrossed disparity)에 따른 시각 피로도에 미치는 영향의 변화 또한 고찰하였다. 실험 결과, 변이기반 비대칭 필터링은 시각 피로의 측면에서는 비교차변이만 존재하는 영상의 경우에는 원래의 스테레오 영상에 비해 큰 영향이 없거나, 오히려 필터링 수준에 따라 오히려 시각적 피로가 심하게 되는 결과를 나타내었다. 또한 교차변이의 경우에는 시파피로가 필터링 수준을 높임에 따라 조금씩 시각피로가 개선되는 결과를 나타내었다. 따라서, 비대칭 필터링에 의한 시각피로의 개선효과는 스테레오 영상 내 변이 종류와 그 크기, 시청자의 주시전 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있음을 앞 수 있었다.
3차원 영상이 유발하는 입체 시각 피로를 이해하기 위해서는 이미 제작된 콘텐츠가 유발하는 시각피로 뿐 아니라 영상이 생성되는 촬영 시점에 영상을 결정하는 카메라 파라미터가 시각피로에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 카메라 파라미터인 회전 오차, 촬영 거리, 수렴 조건이 입체 시각 피로에 미치는 영향을 검증하고 모형화 하였다. 연구 결과 회전 오차, 촬영 거리, 수렴 조건이 모두 입체 시각 피로에 영향을 미치며 특히 카메라 오정렬 관련 파라미터인 회전 오차는 상대적으로 낮은 화면 시차에서 입체 시각 피로에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
조명 색온도에 따른 작업자의 피로도를 평가하기 위하여 세 종류의 조명 색온도(2700 K, 4000 K, 6500 K)를 실험변수로 하여 모니터상에서 오류수정 작업이 수행되었다. 색온도의 변화에 따른 인체의 영향을 평가하기 위하여 먼저 주관평가와 작업수행도의 상관관계를 분석하였다. 시각피로·정신피로와 집중도에 관한 주관평가를 실시한 결과, 2700 K에서 시각피로 및 정신피로가 가장 적고 집중도가 높으며 작업수행도가 가장 좋았다. 6500 K에서 정신피로를 가장 많이 느끼고 집중도가 제일 낮았으나, 시각피로를 가장 많이 느낀 4000 K에서의 작업수행도가 가장 낮았다. 결과적으로 세 가지 색온도 조건 중 2700 K가 모니터상의 오류수정 작업에 가장 적합하다고 할 수 있다.
3D 산업은 그 실용적인 활용가치로 인해 주목받고 있다. 안정적인 3D 시청환경을 구축하기 위해서는 구현기술의 발전이 중요한 과제이지만, 현재의 기술 수준이 제한적이기 때문에 사용자가 시청환경에 대해 주관적으로 느끼는 부분을 다루는'휴먼팩터 (Human-factor)'를 연구하는 것 또한 중요하다. 그 중 시각피로는 안정적인 3D시청환경 구축과 직결되는 중요한 문제이며, 이러한 시각피로의 주요원인은 수렴-조절 불일치 현상이다. 본 연구는 수렴-조절 불일치에 직접적인 영향을 미치는 것이 화면시차 자체가 아니라 수렴각에 영향을 미치는 응시대상의 화면시차라고 가정하였다. 따라서 응시대상의 화면시차가 3D상황에서 수렴조절 불일치를 유발하는지를 규명하기 위하여 시청자들을 대상으로 응시대상의 화면시차를 조작하면서 그것이 시각피로에 영향을 주는지를 측정하였다. 결과는 예상대로 다른 대상들보다 응시대상의 시차가 시각피로에 주요한 영향력을 준다는 것을 함축하고 있으며, 그 외에 비-응시대상과 관련된 이슈들이 논의되었다. 결론적으로, 응시대상의 시차를 적절하게 통제함으로써 사용자의 시각피로를 최소화 할 수 있으며, 이는 시각 3D 환경을 구축하는 데에 도움이 될 것이다.
본 연구에서는 입체 영상이 가지는 특성과 시청환경의 특성에 따라 입체 영상을 시청할 때 발생할 수 있는 시각적 피로도를 체계적으로 살펴보기 위해 깊이방향의 운동속도와 응시거리 각각을 입체 영상과 시청환경의 대표적인 특성으로 삼고 각 요인에 의해 발생되는 시각적 피로도를 측정하였다. 시각적 피로도는 눈통증 요인, 시각적 스트레스, 어지러움 요인, 신체 통증 요인, 상흐림 요인으로 구성된 피로도 측정도구를 이용하여 주관적인 시각적 피로도를 측정하였다. 실험 1에서는 깊이 방향의 운동속도를 변화시킨 자극을 40분간 제시하면서 10분, 20분, 40분에 시각적 피로도를 측정하였다. 측정결과 전체 피로도 점수는 시청시간이 증가함에 따라 높아졌지만 운동 속도에 따른 차이를 보이지 않았다. 다섯 개의 하위척도들 중 어지러움 하위척도 점수에 서만 운동 속도가 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 실험 2에서는 동일한 입체 영상을 응시거리만 변화시켜가면서 시각적 피로도를 측정하였다. 전체 피로도 점수는 시청시간이 증가함에 따라 높아졌지만 응시거리에 따른 차이는 발견되지 않았다. 다섯 개의 하위 척도들 중 상흐림 하위척도 점수에서만 응시거리가 멀어질수록 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 입체 영상의 특성이나 시청환경에 따라 시각피로도가 변화될 수 있음을 보여주며, 시각피로도를 발생시키는 요인에 따라 각기 다른 종류의 시각피로도가 발생할 수 있음을 보여준다.
본 연구에서는 interactive 3D(i3d) 시스템을 사용하는 시청 환경에서의 시각 피로를 측정하고, 시각 피로에 영향을 주는 중요한 변인이 무엇인지를 연구하였다. i3D는 무안경식 디스플레이로 사용자가 화면에 제시되는 자극에 대해 손을 사용한 간단한 상호작용을 지원한다. 실험 1에서는 i3D 환경에서 시각피로를 측정할 수 있는 설문문항을 개발하기 위해, 개방형 설문을 실시한 후 사용자의 응답을 다시 설문문항으로 사용하여 요인분석을 통해 문항의 타당성을 검증하였다. 실험 2에서는 실험 1에서 도출한 피로측정 설문지를 사용하여 다양한 시청환경에서 피로를 측정하였다. 협응동작(유/무), 시청거리(1/2/4m), 시청방위($0/28/56^{\circ}$)의 세 변인을 사용하여 피험자내 요인설계를 통해 각 조건에서의 시각피로를 측정하였다. 그 결과, 시청거리가 멀어질수록 시각피로가 줄어드는 결과를 획득하였으며, 시청방위와 협응동작은 시각피로에 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 실험조건 중 극단적인 시청환경 (예를 들어, 시청거리 1m, 시청방위 $56^{\circ}$)인 조건에서는 피로감이 줄어드는 결과를 획득하였으나 이는 무안경식 디스플레이의 한계로 인해 입체감이 사라져 참가자들이 이중상을 경험한 결과인 것으로 해석하였다. 본 연구의 제한점과 후속 연구에 대한 제안을 종합논의에 제시하였다.
최근의 디스플레이 기술은 2차원 디스플레이에 제시된 영상으로부터 3차원 깊이감을 지각하는 것을 가능하게 하였다. 이런은 디스플레이와 콘텐츠 기술의 발전에도 불구하고, 사용자는 실생활에서 경험하지 않는 시각피로의 문제를 경험하는데, 이 문제를 해결하기 위해서는 시각피로를 안정적이고 타당하게 측정하는 것이 필요하다. 본 연구의 목적은 EEG(Electroencephalography)신호에 기반한 시각피로 측정의 프로토콜을 개발하고 타당성을 검증하는 것이었다. ERP(Event related potential) 성분 중에서 시각피로를 반영하는 성분을 찾아내기 위해 2D 조건과 3D 조건에서 탐색적 실험을 수행하였고, 탐색적 실험에서 발견된 ERP 성분이 양안시차의 차이에 따라 상이한 특성을 보이는지 검증하기 위하여 확인적 실험을 수행하였다. 실험결과, Cz와 Pz 영역에서 P3 성분의 정점 강도가 2D 조건보다는 3D 조건에서 감소하였으며, 양안시차가 증가할수록 일관되게 P3 성분의 강도가 통계적으로 유의하게 감소하는 것을 확인하였다. 양안시차가 증가함에 따라서 주관적인 시각피로가 통계적으로 유의하게 증가함을 검증하였는데, 이 실험결과는 Cz와 Pz 영역에서의 P3 성분의 정점 강도가 3D 시각피로에 대한 인덱스로 사용할 수 있음을 시사한다.
입체 시각 피로는 3D 영상의 확산을 방해하는 가장 주된 요인으로 알려져 있다. 입체 시각 피로는 수렴과 조절의 불일치에 의하여 유발되는 것으로, 이 현상은 양안 시차를 포함하는 영상을 3D 디스플레이로 제시하는 경우 자극에 의하여 유발된 수렴 거리가 물리적인 조절 거리와 불일치하여 발생한다. 이는 실감을 증진시키기 위하여 입체 자극을 사용하는 경우 언제나 입체 시각 피로를 유발할 가능성이 있음을 의미한다. 따라서 입체 시각 피로를 감소시키기 위하여 직접적인 원인을 제거하려는 노력뿐만 아니라 이를 간접적으로 감소시키기 위한 노력 역시 필요하다. 이런 관점에서 본 연구는 입체 시각 피로에 영향을 미칠 가능성이 높은 상대적 시차, 시청 거리, 시청 방위 요인이 주관적 입체 시각 피로에 미치는 영향을 측정하고 입체 시각 피로를 최소화하기 위한 각 요인의 수준을 알아보고자 하였다. 그 결과 참가자들이 입체 시각 피로를 보고하는 경우는 상대적 시차의 교차 시차 크기가 7분 22초를 넘어설 때, 그리고 수직 시야각이 15도 보다 클 때라는 것을 확인하였다.
조명 색온도에 따른 작업자의 피로도를 평가하기 위하여 세 종류의 조명 색온도 (2700K, 4000K, 6500K)를 실험변수로 하여 오류수정작업이 수행되었다. 작업수행 중 피로도와 집중도에 관한 주관평가를 실시한 결과, 시각 및 정신피로가 가장 적고 집중도가 높은 2700 K에서 작업수행도가 가장 좋았다. 6500 K에서는 정신피로를 가장 많이 느끼고 집중도가 제일 낮았으며, 4000 K에서 시각 및 정신피로를 가장 많이 느끼며 작업수행도는 가장 낮았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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