• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.285-287
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• 2011

최근 증강현실에 대한 관심이 높아지면서 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 스마트폰과 같이 고성능 모바일 장치가 대중화됨에 따라 모바일 플랫폼 기반의 증강현실 어플리케이션이 급증하고 있다. 본 논문에서는 모바일 플랫폼 기반의 증강현실을 구현함에 있어 사용자에게 증강된 가상 모델과의 촉각적 상호작용을 제공하기 위한 효과적인 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 모바일 환경을 고려하여 손 위에 올려놓을 수 있는 패드 형태의 진동-촉감 전달 장치를 비주얼 마커와 결합하고 마커를 이용해 증강된 가상의 모델의 움직임에 맞춰 촉감 신호를 사용자에게 전달한다. 따라서 본 시스템은 증강된 가상 모델에 대한 사용자의 시각적 상호작용과 동시에 촉각적 상호작용을 통해 보다 실재감 있는 증강현실을 제공한다. 본 논문에서는 안드로이드 플랫폼 기반의 모바일 증강현실 시스템에 이를 구현하고 그 유용함을 보인다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.373-378
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• 2007

최근 들어 햅틱 분야는 디지털 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 엔터테인먼트, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 등 여러 가지 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 또한 최근에 가상환경(Virtual Environment, VR)에 관심이 증가 되고, 가상환경에 햅틱이라는 기술을 접목시키는 시도가 많이 일어나고 있어서, 촉감 모델링에 대한 욕구 또한 증대 되고 있다. 일반적으로 촉감 모델링은 Material properties를 가지고 있는 그래픽 모델들로 구성이 된다. 그래픽 모델링은 일반적인 모델링툴 (MAYA, 3D MAX, 기타 등)으로 할 수 있다. 하지만 촉감 관련된 촉감 모델들은 콘텐츠를 제작한 이후에 일일이 수작업으로 넣어 주어야 한다. 그래픽 모델링에서는 사용자가 직접 눈으로 확인 하면서 작업을 이루어 지기 때문에 직관적으로 이루어질 수 있다. 이와 비슷하게 촉감 모델링은 직관적인 모델링을 하기 위해서 사용자가 직접 촉감을 느껴 보면서 진행이 되어야 한다. 또한 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행이 되지 않기 때문에 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 걸리게 되고 직관적이지 못하는 단점이 있다. 더 나아가서 이런 촉감 모델링을 포함한 모델링 높은 생산성을 위해서 신속히 이루어져야 한다. 이런 이유들 때문에 촉감 모델링을 위한 새로운 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠 (정적 이거나 동적이거나 Deformation이 가능한 2D, 2.5D, 3D Scene)를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있는 촉감 사용자 인터페이스 (Haptic User Interface, HUI)를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2 차원 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하여 3 차원으로 사용자 인터페이스도 추가되어 있고 그 형태는 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다. 이러한 시스템은 햅틱이라는 분야를 잘 모르는 사람들도 직관적으로 촉감 모델링을 하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.1031-1036
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• 2006

햅틱 분야는 디스플레이 되는 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 이미 의학 분야에서는 Reachin 사(社)의 복강경 수술 훈련 소프트웨어와 같이 실제 수술 할 때와 같은 힘을 느끼면서 수술 과정을 훈련할 수 있는 제품이 상용화 되어 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 일반적으로 촉감 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽스 모델로 이루어져 있어 일반 그래픽 모델러를 사용하여 콘텐츠를 생성하나 촉감과 관련된 정보는 콘텐츠를 생성하고 나서 파일에 수작업으로 넣어주거나 각각의 어플리케이션마다 직접 프로그램을 해주어야 한다. 이는 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행되지 않기 때문에 발생하는 문제로 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 소요되고 촉감 정보를 추가하는 작업이 직관적이지 못하다. 그래픽 모델링의 경우 눈으로 보면서 콘텐츠를 손으로 조작할 수 있으나 촉감 모델링의 경우 손으로 촉감을 느끼면서 동시에 조작도 해야 하기 때문에 이에 따른 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있고 촉감 사용자 인터페이스를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자 인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2차원 그래픽 사용자 인터페이스와는 다르게 3 차원으로 구성되어 있고 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오 버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져 있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일 포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 3부
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• pp.6-11
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• 2008

멀티미디어의 기술이 발전함과 더불어 몰입감 있는 다차원 상호작용에 대한 아이디어가 제안되고 구현됨으로써 더욱더 실감나는 상호작용에 대한 기대는 점차 증가되고 있다. 본 논문은 영화 시청 시 몰입감 있는 영화를 볼 수 있도록 시청각 미디어와 동기화 된 촉각컨텐츠를 시청자에게 제공하는 다차원 촉감영화 시스템을 제시한다. 또한 이러한 촉각컨텐츠를 생성할 수 있는 기존의 도구에 관한 고찰과 영화에서의 촉각컨텐츠에 대해 논의하고, 마지막으로 개발중인 촉감 저작/편집 도구에 대한 개략적인 소개, 그리고 이러한 저작/편집도구를 사용하여 제작된 몇 가지 촉감 영화를 소개한다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.244-250
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• 2006

본 논문에서는 촉각지원 네트워크 협업 테스트베드의 구현을 소개한다. 네트워크 촉감 상호작용을 위한 효율적인 실험 환경을 구축하기 위해서는 네트워크 제약 조건들을 정밀하게 조절하는 것이 가능하면서 사용자가 직접 경험을 통해서 현실감의 정도를 느낄 수 있어야 한다. 제안된 촉각지원 네트워크 협업 테스트베드는 본 요구사항을 만족시키기 위하여 두 대의 Phantom Omni 디바이스를 마스터 슬레이브 구조로 연결하고 FreeBSD (dummynet) 기반의 네트워크 에뮬레이터를 포함한다. 본 네트워크 에뮬레이터는 다양한 환경의 네트워크 시나리오를 지원하기때문에 촉감 상호작용의 질과 네트워크 간의 상관성 파악 및 네트워크 제약 보상 기법의 검증에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 한 예로써 이를 기반으로 UDP 가 TCP 보다 촉감 상호작용에 더 적합한 프로토콜임을 보이는 실험을 소개하고 현실감있는 촉각지원 네트워크 협업 시스템을 위한 네트워크의 요구 조건을 살펴본다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.238-243
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• 2006

최근에는 통신기술과 인터넷의 발달로 원격의 사람과 전화, 이메일, 메신저 또는 화상회의 시스템 등을 통해서 쉽게 의사소통 할 수 있다. 이 시스템들은 주로 음성, 그림, 동영상 또는 문자 기반의 시청각 정보를 서로 주고 받으며 자신의 의사 및 감정을 전달하는 통로를 제공한다. 그러나 일상 생활에서 시청각 정보 외에 촉감 정보도 서로 의사소통 하는데 중요한 역할을 한다. 악수, 포옹 등의 촉감 상호작용은 사람 사이에서 친근감을 표시하는데 가장 직접적인 방법으로 자신의 감정을 전달하거나 느낌을 표현하는데 사용된다. 그럼에도 불구하고 촉감 상호작용을 가능케 하는 의사소통 시스템의 연구는 아직 폭넓게 진행되고 있지 않다. 본 논문에서는 일상에서와 같이 원격에서도 상대를 바라 볼 수 있고 자연스럽게 접촉할 수 있는 원격 촉감 커뮤니케이션 시스템을 제안한다. 이 시스템에서는 로컬 사용자가 손가락으로 상대의 몸 특정 부위를 만질 수 있고 서로 그 촉감을 실시간으로 느낄 수 있다. 이 시스템은 크게 AR 시스템, 그래픽 시스템, 햅틱 시스템, 택타일 시스템의 부시스템들로 나눌 수 있다. AR 시스템에서는 몸의 한 부위에 사각형의 AR 마커를 부착한 원격 사용자를 웹카메라로 촬영하고 ARToolKit 을 사용하여 마커의 위치를 측정한다. AR 마커의 바로 밑에는 택타일 장치가 장착되어 있으며 이 부위를 통하여 원격의 사용자는 로컬사용자가 자신의 팔을 만지는 느낌을 받게된다. 그래픽 시스템은 로컬사용자에게 촬영된 원격 사용자와 측정된 마커의 위치가 대표하는 원격 사용자의 가상 피부, 그리고 자신의 가상 손가락을 보여준다. 햅틱 시스템에서는 촉감 장치를 사용하여 로컬 사용자의 손가락 위치를 구하여 원격 사용자의 가상 피부와 접촉했을 때 그 충돌을 감지하고 접촉력을 계산하여 촉감 장치에 반영함으로써 그 접촉력을 느낄 수 있도록 한다. 택타일 시스템에서는 원격 사용자의 AR 마커 밑에 장착된 배열 타입의 진동 촉감 장치에 접촉 정보를 주어 로컬 사용자와 접촉 했을 때 접촉 부위에 진동을 줌으로써 촉감을 느끼도록 한다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.1194-1200
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• 2006

사용자-제품 상호작용(User-product interaction)의 관점에서 사용자의 만족도는 제품의 사용편의성(Usability)과 감성품질에 의해서 결정된다. 특히, 물리적으로 사용자와 제품의 기능을 연결하는 PUI(Physical User Interface)의 감성품질은 시각뿐 아니라 촉감, 동작감, 청감 등의 사용자의 다양한 감성의 조합으로 이루어져 있다. 문헌조사에 의하면, 사용자의 감성 만족도를 향상시키기 위한 제품의 시각적 감성품질에 관련된 연구는 활발하게 진행되고 있으나, 촉감, 동작감, 청감 등의 감성품질에 관련된 연구는 상대적으로 미흡한 실정이다. 이러한 관점에서 제품의 전체적인 감성품질을 평가하기 위해서는 제품과 사용자가 상호작용하는 PUI의 전반에 대한 사용자 만족도(User Satisfaction)의 정량적인 평가가 필수적이며, PUI의 감성품질을 구성하는 시각에 대한 고려뿐만 아니라, 예를 들어 조작장치를 잡는 느낌, 조작장치가 움직일 때의 동작감, 조작장치 작동 시의 청감 등 사용자와 조작장치 간에 일어나는 상호작용 전반에 관한 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 PUI의 구성요소 중 동적인 조작장치의 촉감, 동작감, 청감에 대하여 문헌 조사를 통해 조작 장치의 감성을 구성하는 요소들을 체계적으로 파악하였고, 감성의 요소를 중복 설명하지 않는 상호독립적인 의미를 가진 감성 형용사를 수집하고 분류한 후, 추출한 형용사를 기초로 설문지를 작성하였으며, 사용자들의 설문을 통하여 자료를 수집하였다. 구조방정식 기법을 사용하여, 조작장치의 전체적인 사용자 만족도와 촉감, 동작감, 청감 간의 상관관계 모형을 수립하였다. 또한 구조방정식의 결과를 바탕으로 인간공학 전문가와 제품설계 전문가로 이루어진 FGI(Focus Group Interview)를 실시하여 잡는 느낌, 동작감, 청감과 관련된 조작장치의 적절한 설계 변수를 결정한 후 설계값을 측정하였으며 감성 만족도와 측정치 간의 상관관계를 분석하여 감성품질 요소의 정량화를 수행하였다. 본 연구결과는 실제 산업현장에서 제품개발자들이 사용자 만족도에 영향을 미치는 제품 설계요소들의 상대적인 중요도를 평가하고, 감성품질을 결정하는 설계특성값을 구체적으로 파악하는데 실질적인 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.266-274
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• 2006

본 논문은 새로운 햅틱 API 인 "K-Touch"의 개발에 관한 것이다. 그래픽 하드웨어 기반의 핵심 역감 알고리즘을 기반으로 개발된 K-Touch API 는 가상 환경을 구성하는 다양한 데이터 형식(3D polygon model, volume data, 2.5D depth image)에 대한 햅틱 상호작용을 가능하게 하고, 새로운 햅틱 알고리즘 및 장치 개발에 필요한 소프트웨어 확장성을 제공함과 동시에 사용자가 쉽고 빠르게 햅틱 응용분야를 개발할 수 있도록 설계되었다. 아울러 햅틱 감각의 중요 요소인 역감 및 촉감 상호작용을 위해 기존의 햅틱 SDK 및 API 와 달리 역/촉감을 동시에 제시할 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 본 논문에서 제안하는 새로운 햅틱 API 의 효용성을 검증하기 위해 다양한 응용분야의 예를 구현하였다. 새로운 햅틱 API 인 K-Touch 는 사용자 및 연구자에게 보다 효율적으로 햅틱 연구를 진행 할 수 있도록 도움을 주는 툴(Tool)로써 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제13권6호
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• pp.412-416
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• 2007

본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 가상 전시공간을 제안한다. 제안하는 가상 전시공간은 3차원공간에서 3D 객체로 표현된 전시물들을 시각적으로 관람하고 전시물에 대한 정보를 습득할 수 있을 뿐 아니라 촉감을 통해서도 전시물을 체험할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 햅틱 가상 전시공간은 시각, 청각, 촉각을 사용한 다양한 관람 방법을 제공한다. 전시물에 따라 재질의 변화를 두어 다양한 촉감을 제공하고, 전시물의 기능을 실제로 구현한 햅틱 드럼과 햅틱 피아노를 구현하였다. 햅틱 가상 전시공간은 사용자 인터페이스의 효율성을 높이기 위하여 화면 이동수단으로 햅틱 장치를 이용하였다. 햅틱 가상 전시공간은 사용자들의 상호작용을 위해 클라이언트 서버 구조로 네트워크 전송을 실시하고 사용자들의 존재감을 높이기 위해 사용자들을 아바타로 표현하였다. 추가적으로 햅틱 가상 전시공간을 현존하는 가상 전시공간 QTVR, VRML 시스템과 비교하여 성능분석을 실시하였다.

• 한국HCI학회논문지
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• 제1권2호
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• pp.1-8
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• 2006

본 논문은 새로운 햅틱 API인 "K-$Touch^{TM}$"의 개발에 관한 것으로 역/촉감 상호작용이 가능하도록 설계된 소프트웨어 아키텍처이다. K-$Touch^{TM}$는 햅틱 세부 기술을 잘 알지 못해도 응용분야를 쉽게 제작할 수 있도록 구성되어 있으며, 햅틱 기술을 개발하는 개발자가 쉽게 개발 내용을 추가할 수 있도록 구성되어 있다. 그래픽 하드웨어 기반의 핵심 역감 알고리즘을 기반으로 개발된 K-$Touch^{TM}$ API는 가상 환경을 구성하는 다양한 데이터 형식(2D, 2.5D depth(height field), 3D polygon 및 볼륨 데이터)에 대한 햅틱 상호작용을 가능하게 하고, 새로운 햅틱 알고리즘 및 장치 개발에 필요한 소프트웨어 확장성을 제공함과 동시에 사용자가 쉽고 빠르게 햅틱 응용분야를 개발할 수 있도록 설계되었다. 아울러 햅틱 감각의 중요 요소인 역감 및 촉감 상호작용을 위해 기존의 햅틱 SDK 및 API와 달리 역/촉감을 동시에 렌더링할 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 본 논문에서 제안하는 새로운 햅틱 API의 효용성을 검증하기 위해 다양한 응용분야의 예를 구현하였다. 새로운 햅틱 API인 K-Touch는 사용자 및 연구자에게 보다 효율적으로 햅틱 연구를 진행 할 수 있도록 도움을 주는 툴킷(Toolkit)으로써 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.