지금까지 구현된 대부분의 가상환경 시스템은 헤드마운트디스플레이(HMD), 트랙커, 핸드 글로브, 포스 피트백 센서등의 전문적인 장비를 이용하여 구현되었으며 인터액티브한 장면을 연출하기 위하여 고속의 하드웨어 사양을 필요로 하였다. 현재 이러한 장비는 전문가가 아니면 사용하기가 어렵고 또 장비의 비용이 매우 고가이기 때문에 대중화되기까지 상당한 시간이 소요될 것으로 예상된다. 본 논문은 이와 같은 전문적인 장비가 아닌 범용장비에 속하는 CCD 카메라와 빔 프로젝트를 활용하여 사용자가 인터액티브하게 참여할 수 있는 게임 시스템의 설계와 구현에 관한 논문이다. 이 시스템에서 사용자는 별도의 센스가 부착된 장비가 없이 간단한 색상 마커만을 가지고 컴퓨터가 생성한 가상 공간에서 빔 프로젝트로 구성한 가상 공간에서 캐릭터와의 실시간 게임을 즐길 수 있는 기능을 가지고 있다.
가상현실은 시·공간을 초월하는 경험이 가능하며 아이들의 몰입감과 학습효과를 높일 수 있어 교육 도구로서의 가치를 인정받고 있다. 정부는 VR 기기를 전국의 초등학교에 보급하고 있지만, 양질의 교육용 실감형 콘텐츠는 부족한 상황이다. 따라서, 본 논문에서는 가상현실 기술을 활용한 국악기 연주 체험 프로그램을 제안하였다. Unity의 물리 엔진과 Oculus의 햅틱 기능을 이용하여 전통 국악기 중 편경을 실감 나게 연주할 수 있도록 가상환경을 구현하였다. 리듬 게임 형식을 적용하여 아이들의 흥미 또한 유발하였다. 이 프로그램을 통해 국악기를 직접 연주하며 해당 국악기에 대한 지식을 자연스럽게 습득할 수 있을 것이라 기대한다.
최근 인터넷과 비몰입형 가상현실 기술을 기반으로 하는 3D 사이버스페이스 분야에 대한 관심이 고조되고 있다. 그 동안 3D 그래픽의 처리나 네트워크 상의 데이터 전송기술과 같은 하드웨어 분야에서는 많은 개선이 있었으나 가상환경 내부의 다양한 상호작용을 처리하는 부분에 있어서는 연구가 미진한 실정이다. 특히 3D 사이버스페이스 상에서 참여자의 의사결정 및 상호작용의 수단이 되는 3D 사용자 인터페이스에 대한 연구는 성공적인 연구사례가 보고되지 않았다. 현재 실험적인 수준의 3D 사이버스페이스가 앞으로 좀더 활성화되고 일반화되기 위해서는 사용자 관점을 지원하는 친숙하고 자연스러운 3D 사용자 인터페이스에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 현재 가장 일반적인 입력 장치로서 사용되는 2D 마우스를 이용하여 3D 사이버스페이스 상의 다양한 객체들을 자연스럽게 조작할 수 있게 하는 3D 조작 인터페이스를 제안한다. 제안된 3D 조작 인터페이스를 실시간 환경에 적용하여 검증한 결과 3D 사이버스페이스 상에서의 상호작용을 매우 효과적으로 지원할 수 있음을 확인하였다.
실사 영상 기반의 메타버스 환경을 구축하기 위한 다수의 카메라를 통한 영상 취득 및 부호화, 전송 기술이 활발히 연구되고 있고, 이를 위해 영상 압축 표준화 단체인 moving picture experts group (MPEG) 에서는 MPEG immersive video (MIV) 표준을 개발하였다. 하지만, 현재 널리 사용되는 가상 현실 영상을 스트리밍 가능한 장비의 연산 능력으로는 MIV 기반 몰입형 영상을 스트리밍 시 복호기 동기화 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문은 저사양 및 고사양 장비에서 적응적으로 복호기 개수를 조절 가능한 geometry packing 기법을 MIV 의 참조 소프트웨어인 test model for immersive video (TMIV)에서 구현한다. 제안하는 패킹 기법은 지오메트리 영상을 패킹하여 텍스쳐 영상과 같은 높이를 가지도록 한 후 각각 단일 서브픽쳐 (subpicture) 로 부호화한다. 이후 부호화된 서브픽쳐들에 적응적으로 비트스트림 병합이 적용되어 장비의 복호기 사양에 대응한다.
가상현실은 인간과 컴퓨터가 서로 커뮤니케이션 할 수 있도록 하는 새로운 테크놀로지이다. 이는 사용자로 하여금 컴퓨터로 만들어진 가상의 삼차원 환경 속에서 보고, 듣고, 느끼며 그리고 가상환경과 상호 작용할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 정신치료 분야에 가상현실을 도입하고 이를 이용한 고소공포증 노출 치료 시스템을 개발하였다. 고소공포증은 높은 곳에 올라가면 불안, 공포를 느끼며 추락할 것 같은 두려움과 함께 자기도 모르게 뛰어내릴 것 같은 불안이 공포에까지 이르는 상태이다. 이 공포증을 치료하기 위해서는 약물치료방법과 인지, 행동 치료 방법이 주로 사용되었으나 이런 기존의 방법들은 치료 효율이 떨어지며, 치료시 어려움이 있다는 단점을 가지고 있다. 최근에는 기존의 치료방법의 단점을 극복하기 위해 많은 연구에서 가상현실을 정신치료에 적용하고 있다. 가상환경은 환자에게 적절한 자극을 제공하여 환자로 하여금 공포감을 느끼도록 하고, 환자는 이러한 공포상황에 체계적으로 노출됨으로써 공포증을 극복할 수 있게 된다. 이 논문에서는 개인용 컴퓨터를 기반으로 가상 엘리베이터 시뮬레이터를 개발하여 고소공포증 치료에 이용하고자 한다. 가상 엘리베이터 시뮬레이터를 구성하기 위해 위치센서, 머리 부착형 디스플레이 장치와 사운드 시스템을 사용하였고, 치료를 위한 가상환경은 전망용 엘리베이터에서 바라본 건물들을 배경으로 구성하였다. 또한 가상현실 정신치료에서 중요한 요소로 작용하는 몰입감을 높이기 위해 머리 부착형 디스플레이 장치에 위치센서를 부착함으로써 환자의 머리이동이 가상환경에 적용되도록 하였으며, 삼차원 사운드를 적용함으로써 사실적으로 느껴지도록 하였다. 이 연구를 통하여 생체신호를 측정하여, 가상환경에 노출 전과 후의 ECG를 측정 비교하였다.
최근 차세대 미디어 중 하나로 가상의 환경 내에서 극대화된 현실감 및 몰입감을 사용자에게 제공해 줄 수 있는 몰입형 미디어(Immersive Media)가 각광받고 있다. 이를 반영하듯 360도 전방위 영상을 이용한 VR미디어에 사용자의 움직임에 따라 자연스러운 사실감 및 입체감을 제공하는 Light Field 미디어 기술을 접목하려는 시도가 가속화되고 있으며, MPEG에서도 6DoF(Degrees of Freedom)기반의 LF 미디어를 서비스하기 위한 MPEG-I(Immersive) 표준화가 진행 중에 있다. 본 고에서는 LF 미디어 특성 및 이를 획득하고 재생하기 위한 요소기술 개발 현황을 살펴보고, LF 기술이 적용된 MPEG 표준화 동향을 소개한다.
본 연구에서는 사용자에게 가상환경에 존재하는 교육컨텐츠와 자연스럽게 안터랙션 할 뿐 아니라 인터랙션 양에 따라서 사용자에게 햅틱 정보를 전달해 줄수 있는 휴대용 입력장치를 제시한다. 제안하는 시스템은 사용자의 움직임을 측정하고 움직임에 따라서 사용자에게 햅틱 정보를 되돌려 준다. 교육 컨텐츠와 사용자의 인터랙션에 따른 햅틱 감각을 생성하기 위해 제안하는 입력장치는 모션 제어기, 햅틱 액츄에이터, 무선 통신 모듈, 그리고 모션센서로 구성한다. 사용자의 모션 입력을 측정하기 위해서 가속도 선서를 사용한다. 실험을 통해 제안하는 시스템이 떨림없이 안정적이고 연속적인 햅틱 감각이 생성됨을 파악한다.
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.
가상현실(Virtual Reality) 기술은 우리 시대에 인간의 희로애락(喜怒哀樂)을 담아내는 진보적 수단으로 자리 잡고 있다. 최근에 인지심리학 분야에서 치료도구로서 사용하기 위한 다양한 시도들이 일어나고 있다. 오감을 통한 가상세계속의 실재감은 현실세계의 인지(Cognition) 의 의미를 재해석해야 할 만큼 우리에게 폭넓게 다가오고 있다. 이러한 패러다임의 변화를 바탕으로 가상현실 기술들을 활용한 새로운 치료방법들이 가능해지고 있는데 그 대표적인 경우가 공황장애를 극복하기위한 행동치료 분야라고 할 수 있다. 특히 가상공간 내에서의 유연한 상호작용(Interaction) 기술의 발전은 환자들이 접할 수 있는 물리적 체험환경을 심리체험의 장으로 유도해 낼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 상호작용 기술은 사용자의 물리적 오감을 보다 적극적으로 자극할 수 있는 환경을 제공하며, 가상세계로 부터의 체험정보는 인간으로 하여금 잠재된 에너지들을 새롭게 환기(喚起) 시켜 현실적 경험들로 체득시키기에 매우 유용한 것이다. 가상현실치료의 장점은 장애 환자들의 증상에 따른 맞춤형 치료가 가능하고 치료단계별로 차별화시켜 적용할 수도 있다는 것이다. 각각의 증상과 단계별로 이루어지는 치료과정을 거치면서 환자들로 하여금 현실세계 환경과 상황에 점차 익숙해지게 하여 장애를 치료하는 것이다. 감성공학을 기반으로 한 몰입형 가상현실장비와 반작용 되먹임(force-relative feedback)기술과 입체음향, 그리고 후각을 자극하는 기술들은 인간의 오감을 자극하여 경험을 환기(喚起)시키는데 유용하다. 가상세계에 대한 몰입 감이 주는 장점으로는 도전, 상호작용, 사실성, 환상, 협동성과 같은 현상들이 확대 된다는 점일 것이다. 이러한 현실보강(augmented reality)기능을 확장시켜 치료분야에 적용하고 있는 것으로 최근에는 인터넷을 통한 가상공간과 데이터의 공유기술, 그리고 저렴한 가용성이 그 저변을 확대시키고 있다. 인지적 경험을 위한 능동적인 상호작용 환경을 제공하는 가상현실 치료기술은 두려움 때문에 실제 상황에 직면할 수 없는 환자들에게 적절하게 조절된 환경을 제시해 줄 수 있으며, 비밀이 보장되고, 안전하며, 경제적이라는 이점이 있다. 또한, 실시간(Realtime) 내비게이션을 하는 것을 원칙으로 하기 때문에 빠른 수정보완이 가능하며 안경 없이 입체영상을 볼 수 있는 렌티큘라(lenticular)기술의 보급으로 보다 사실적인 실재감(Presence) 구현이 가능해져서 사이버 멀미현상을 줄일 수 있게 되었다. 그리고 대화식 기술의 발전으로 가상공간 속에서 직접 자신의 손을 이용해서 내비게이션을 하거나 물체를 조종함으로서 실세계와 유사한 실재감에 근접해 가고 있다. 본 논문은 제한적이기는 하지만 장애치료에 활용하고 있는 감성공학기반 가상현실 기술의 특성과 적용범위와 문제점들을 살펴보고 미래의 가능성을 조망해 보고자 한다.
가상 현실(VR)에서 사용자와 동일한 아바타를 시각화하는 것은 몰입도를 증가시킨다. 가상 현실 기술이 발달함에 따라 여러 사용자들의 가상 소셜 네트워킹과 말하는 아바타를 포함하는 다양한 어플리케이션이 늘어난다. 보급형 가상현실 기기에서 사용자의 얼굴 전체와 몸 동작 캡처를 위한 디바이스 정보가 부족하기 때문에 대부분의 가상현실 애플리케이션은 대화하는 얼굴과 몸을 나타내지 않는다. 우리는 오디오와 동기화되어 대화하는 가상 얼굴을 위해, 가상현실 어플리케이션을 대상으로 하는, 새로운 방법을 제안한다. 우리의 시스템은 단일 사용자 애플리케이션에서 사용자 자신과 동기화된 아바타를 실험한다. 단일 사용자 환경에서는 자신의 아바타를 미러링 하고 다중 사용자 환경에서 동기화된 대화 파트너를 시각화 하여 동기화된 대화 아바타의 구현한다. 우리는 사실적으로 대화하는 아바타가 동기화되지 않은 말하는 아바타나 보이지 않는 아바타보다 더 영향력이 있다는 것을 사용자 스터디로 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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