컴퓨터 환경의 급속한 발전과 더불어 게임 산업도 발전하고 있다. 또한 보다 현실감 있는 컴퓨터 게임 환경과 인터페이스에 관한 연구도 많이 진행되고 있다. 이를 위한 환경으로는 증강현실과 가상현실이 있으며, 사용하는 인터페이스로는 사이버글러브, 데이터글러브, 전자펜, 마커 등과 같은 하드웨어 장비가 있다. 이러한 장비를 이용하면 현실감이 떨어지고 사용자에게 많은 경제적 부담감을 주며, 복잡한 기술이 필요하다는 단점이 있다. 본 논문은 추가적인 장비의 도움 없이 손만을 사용하여 실감형 오델로 게임을 할 수 있는 기술과 방법을 제안한다. 우리는 손을 찾기 위하여 스킨 칼라 모델을 사용하고, 원하는 위치에 돌을 놓기 위하여 손의 좌표와 마커 좌표간의 켈리브레이션을 수행하여 좌표변환을 하였다. 본 논문에서 제안된 방법은 오델로 게임뿐만 아니라 다른 증강현실 보드게임에 적용될 때 사용자에게 보다 현실감 있는 환경을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
몰입형 가상현실 시스템의 발전으로 현실감 있는 가상현실의 구현이 가능해졌으며, 이런 현실감으로 인해 가상현실은 자동차 설계나 의료분야뿐만 아니라 시뮬레이션 실험 등의 공학 분야에 이르기까지, 그 실용 범위가 꾸준히 넓어지고 있다. 이런 가상현실 시스템의 가장 큰 특징은 실제로 체험하기 어렵거나 실재하지 않는 물체 또는 상황을 체험할 수 있게 해준다는 것으로, 가상현실 시스템을 시뮬레이션 분야에 적용하게 되면 데이터에 대한 보다 직관적인 해석이 가능해진다. 또, 데이터의 크기 및 복잡도의 증가로 인해 데이터 처리를 고성능 컴퓨터를 이용하는 경우가 증가하고 있는데, 이런 경우 가상현실 환경은 사용자가 직관적으로 데이터를 조작하고 가시화할 수 있게 해준다. 본 논문에서는 몰입형 가상현실에서 시뮬레이션 데이터를 가시화하고 제어할 수 있게 해주는 3차원 인터페이스에 대해 소개하고 구체적인 데이터 제어 방식에 대해 설명하기로 한다. 이런 3차원 인터페이스는 사용자가 데이터를 3차원적으로 조작함으로써 데이터에 대한 직관적인 이해도를 높여줄 수 있다.
테이블 탑 디스플레이를 이용하여 만든 응용프로그램은 손을 사용함으로써 사용자에게 직관적인 인터페이스를 제공한다. 따라서 사용자는 테이블 탑 디스플레이에서 보여 지는 가상화면에서 실제 물체를 조정하는 듯한 현실감올 느낄 수 있다. 그러나 대부분의 테이블 탑 디스플레이 응용 증강현실 시스템은 시각적인 감각만을 충족시킨다는 제한사항을 가진다. 본 논문에서는 보다 현실감 있는 증강현실을 제공하기 위해 가상 객체에 충돌이 발생할 경우 객체 컨트롤 장치가 진통하게 함으로써 촉각 부분도 지원하는 다중 감각기반 인터페이스를 제안한다. 제안된 시스템은 에어하키 응용 구현을 통해 시각 및 청각적인 증강현실과 연동하여 가상환경의 충돌 정보를 무선통신으로 전송함으로써 촉각적인 증강현실을 반영함을 보인다. 본 연구에서는 시각지원과 함께 촉각지원을 추가함으로써 증강현실의 현실감을 증대시키고, 손 이외의 다른 장치를 사용하여 테이블 탑 디스플레이의 사용 환경을 확장시켜 보다 실감나는 인터페이스 환경을 제공한다.
본 논문은 립모션을 사용하여 사용자의 손동작을 인식함으로써 보다 현실감 있는 슈팅 게임 조작 방식을 제공한다. 슈팅 게임에서 필수적인 발사, 위치 이동, 시점 변화, 줌 인/아웃 등의 기능을 구현했으며, 사용자 평가를 통해 게임 인터페이스를 친숙하고 직관적인 손동작으로 대체함으로써, 기존 마우스/키보드 대비 조작의 용이성, 흥미, 확장성 등의 측면에서 우수함을 확인하였다. 구체적으로, 마우스/키보드를 이용한 인터페이스의 사용자 만족도(1~5)는 평균 3.02인 반면, 손동작을 이용한 인터페이스는 3.57이었다.
인터넷의 발달로 인터넷 사용자는 기하급수적으로 증가하게 되었으며, 인터넷을 기반으로 하는 수많은 응용프로그램들이 개발되고 있다. 인터넷상에는 수많은 사이트(site)들이 존재하며 방문자들의 주목을 받기 위하여 여러 가지 기법을 선보이고 있다. 그러나 컴퓨터상의 정적인 2차원 평면하에서는 현실감 및 입체감을 경험하는 것이 한계가 있다. 따라서 플래시(flash)와 같은 플러그인(plug-in) 및 동영상을 도입하여 동적인 컨텐츠를 제공하는 사례가 늘고 있으며 한편으로 최근 가상현실(Virtual Reality) 기법을 이용한 사이트들이 점차 증가하고 있는 추세이다. 가상현실은 컴퓨터가 제공하는 3차원의 컴퓨터 그래픽 기술을 이용하여 사용자와 온라인으로 상호대화를 하는 기법이라고 간단히 정의할 수 있다[2,3]. 가상현실을 이용하여 3차원 실시간 구현 기술을 웹에 적용시킴으로서 3차원 공간에서 현실감을 느낄 수 있게 함과 동시에 입체적인 정보를 사용자에게 제공할 수 있게 하는 기법들이 속속 선보이게 되었다. 현재 다양한 인터넷 기반 3차원 가상 현실 기술이 각각 서로 다른 기술 및 특징들을 가지고 나와 있다. 3차원 가상 공간을 구현한다. 선택한 물체에 사진 이미지기반 방식과 3차원 모델링 방식을 모두 적용하여 보다 현실감 있고 모든 방향으로의 접근이 가능하도록 하며. 또한 3차원 사운드 및 동영상도 함께 제공하며 가상 공간과 인간의 실질적 교감을 현실화 시키는 인터페이스를 제시하는 데에 연구의 목적이 있다.
컴퓨터 가상현실 기술은 반복적인 교육과 훈련을 필요로 하는 의료 시뮬레이션 분야에 도입되어 시술 훈련, 수술 계획 및 수술 시뮬레이션 등의 영역에 응용되고 있다. 3차원적 가시화나 네비게이션에 치중하던 기존의 의료 시뮬레이션에 보다 현실감을 증진시키기 위해서는 인체 해부학적 기관의 변형성과 사용자와 대상 기관 사이의 물리적인 상호작용이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 기존의 2차원 및 3차원 마우스만을 사용하던 상호작용 환경을 개선하여 시술 동작시 물리적인 역감을 전달받을 수 있는 햅틱 인터페이스를 도입하고. 보다 현실감 있는 시각적 디스플레이를 위해 햅틱 워크벤치를 사용하였다. 사용자의 햅틱 인터페이스 조작에 따른 가상 인체 기관의 물리적 변형 및 이에 따른 물리적 역감은 삼각메쉬를 이용한 매스-스프링 모델을 사용하여 구현하였고. 가상 시술 도구와 가상 인체 기관와의 빠른 충들 감지를 위해서는 OBBTree를 적용하였다.
최근 영상 매체는 3D와 인터랙션분야를 중심으로 크게 발전하고 있다, 이는 3D 영상 구현을 위해 필요한 기술의 발전이 이루어지고 사용자에게 보다 높은 몰입감과 현실감을 주는 3D 그래픽의 장점 때문이다. 3D 영상 콘텐츠의 발전과 다양한 영상매체의 개발은 필연적으로 지금의 인터페이스구조의 변화와 혁신을 가지고 올 것이며 이는 2D 인터페이스가 가지고 있는 한계를 3D 인터페이스의 효율성으로 극복할 수 있을 것이다. 그 장점은 3D 인터페이스가 자율성(Autonomy), 상호작용성(Interaction), 현재성(Presence)의 특징을 구현할 수 있기 때문이다. 따라서 위와 같은 3D 인터페이스의 발전 가능성을 검증하기 위해 동일한 내용의 정보를 2D와 3D의 두 가지 인터페이스로 구현하여 비교해 본다.
VR(virtual reality, 가상 현실) 환경이 대중화 되면서, VR 환경 하에서 사용자가 반력(force feedback)을 느끼게 하는 방법들에 대한 연구가 활발해 지고 있다. 이러한 반력의 사용에 있어, 반력을 지원하는 하드웨어, 소프트웨어들이 필수적이고, 기존의 탁상형 고정식인 반력 게임컨트롤러 뿐만 아니라, 게임 플레이어가 보다 향상된 체감효과를 통해 현실감을 경험할 수 있도록 다양한 햅틱 장치를 필요로 한다. 본 연구에서는 신체에 착용하여 체감을 느낄 수 있도록 특별 제작된 (custom) 햅틱 수트 (haptic suit)를 다룬다. 이를 위한 게임 인터페이스를 제시하여, 게임 컨텐츠에 실재감을 부여할 수 있는 반력을 편집하고, 재생할 수 있는 효과 생성기를 제시한다.
본 논문에서는 마이크로소프트의 홀로렌즈를 이용한 손 위치 추적 및 모션 인식과 아두이노를 통해 상황에 맞는 무게감을 사용자에게 전달할 수 있는 VR 인터페이스를 제안한다. 홀로렌즈는 혼합현실을 체험할 수 있지만 홀로렌즈를 이용해 가상의 물체를 잡았을 때 현실과의 물리적인 상호작용이 없기 때문에 현실감이 떨어져 몰입을 저하하는 원인이 된다. 본 논문에서는 혼합현실에서 사용자의 몰입을 개선하기 위해 아두이노를 이용하여 사용자에게 무게감을 효율적으로 전달하여 현실과 같은 몰입을 줄 수 있는 도르래 방식의 VR 인터페이스를 제안한다.
컴퓨터가 인간의 생활과 밀접해지면서 인간은 사람과 컴퓨터간의 더 효율적인 인터페이스를 갈구하게 되었다. 기존의 VR 컨트롤러들은 버튼으로 이루어져 있어 조작의 감도가 좋지 않다. 이미 VR 시장에서는 VR을 더욱 현실감 있게 즐기기 위한 컨트롤러의 개발에 열을 올리고 있다. 본 연구는 더욱 현실감 있는 VR 컨트롤러를 위해 근전도 센서, IMU 센서 그리고 블루투스 모듈을 이용하는 방법을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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