본 논문에서는 마커기반 증강현실 기술을 활용한 역사 교육 콘테츠 구현을 목표로 한다. 증강현실은 가상현실의 한 분야로 현실세계에 가상의 물체를 중첩함으로써 사용자에게 몰입감과 현실감 있는 정보를 제공하여, 사용자들에게 새로운 학습 경험을 확장시킬 수 있는 교육매체로 높은 관심을 받고 있다. 이에 본 논문은 세종대왕 시대의 유물을 EON Mobile을 사용하여 마커기반 증강현실 교육콘텐츠를 개발하였다. AR 마커를 통해 사용자와 상호작용 할 수 있도록 하였으며, 현실감, 몰입감, 지적 융통성 및 인지적 통찰성 등의 다양한 교육적 효과를 성취할 수 있도록 하였다.
최근의 코스웨어를 위한 환경은 멀티미디어 CD타이틀 제작에서 온라인 환경으로 이동해가면서 다중의 사용자가 동시 접속하여 양질의 교육을 받을 수 있는 클라이언트/서버 구조인 인터넷 환경으로 급변하고 있다. 본 코스웨어에서는 보다 현실감 있고 동적인 구현이 되도록 3차원 가상 공간의 세계를 제공하는 스크립트 언어인 VRML 2.0을 이용하여 각기 다른 학습자가 동일한 가상 역사 공간에 동시에 접속하여 학습자의 의도대로 가상 공간을 통한 역사 학습에 참여한 수 있도록 설계하였다.
본 논문은 인간과 VR환경과의 상호작용을 지원하는 중요한 요소 중 하나인 이동의 문제점 및 해 결 방법에 대하여 연구하였다. 이 논문에서 제시된 Intelligent Cruise-Control Navigation (ICCN)은 다중 사용자 환경의 가상공간을 이동할 때, 실세계와 유사한 이동방법을 제공하여 사용자로 하여금 가상공간에 대한 현장감 및 현실감의 제고에 초점을 두었다. ICCN은 사용자들이 가상공간에서 이동시 부가적인 입력이 없이도 일정한 속도로 이동을 지원하는 Constant Velocity Navigation, 이동 중 장애물 및 다른 사용자(아바타)와의 충돌현상을 감지 및 회피하는 Collision Detection and Avoidance, 그리고 충돌회피후 기존 방향으로의 계속된 이동을 지원하는 Path Adjustment등의 기능을 제공한다. ICCN은 사용자의 부가적인 노력의 감소 및 병행작업을 보장, 현실과 유사한 사용자 중심의 navigation 기 법 을 제공, 가상공간과 현실과의 괴리를 줄임으로써 가상현실이 추구하는 현실감 및 현장감을 높일 수 있도록 하였다. 실험을 통하여 본 연구에서 제안한 ICCN이 사용자중심의 매우 자연스럽고, 쉽고 편리한 가상공간 navigation 인터페이스라는 평가를 얻었다.
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.
가상현실 (VR) 시뮬레이터의 임장감 증대방법을 제안했다. 이 방법은 입체영상과 3차원음향 사이의 상호 상승효과에 의하여 인간이 느끼는 현실감을 증대시키기 위한 것이다. 상호 상승효과를 실험하기 위하여 PC 모니터와 LCD 셔터그래스로 구성된 VR 시뮬레이터를 이용하여 5명의 대학생을 대상으로 주관평가를 실시하였다. 실험결과, 입체영상에 3차윈음향을 부가한 경우, 자연감을 나타내는 척도 $I_{nat}$ 가 3.1에서 3.6으로 0.5 상승하고, 음상정위 평가척도 $A_{SL}$ 는 70~75%에서 80~85% 로 10% 상승하는 결과를 나타냈다. 따라서, 이 연구에서 제안한 방법이 VR 시뮬레이터의 현실감을 증대시킬 수 있었다.
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.
본 논문에서는 전자공학 초보자가 교육용 로봇의 제작과정을 온라인상에서 효과적으로 학습할 수 있는 콘텐츠를 설계하고 구현하였다. 제작한 콘텐츠에서는 가상의 실습실을 플래쉬 애니메이션으로 현실감 있게 제작하여 학습자가 마우스를 이용하여 부품을 조립하는 과정을 가상적으로 체험할 수 있도록 하였다. 또한 로봇 제작 단계 이전에 전자 기초 이론, 부품, 공구등에 대한 학습 과정을 이해하기 쉬운 용어 및 재미있는 예를 들어 설명하여 초보자를 배려하였다. 이상에서와 같이 본 논문에서 제안한 교육용 로봇 개발 콘텐츠는 이론적인 내용뿐만 아니라, 멀티미디어를 이용한 가상의 실습실을 통해서 현실감 있는 실습이 가능하기 때문에 로봇을 제작하고자하는 초보 학습자에게 유용한 콘텐츠가 될 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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