본 연구는 혼합현실 사용자와 가상현실 사용자가 함께 참여하여 상호작용하는 비대칭 가상환경으로 메타 퀘스트 프로를 활용한 몰입형 콘텐츠 제작공정을 정리한다. 이를 기반으로 사용자의 체험 환경이 제공하는 현존감과 경험의 차이를 비교 분석한다. 제안하는 제작공정은 유니티 3D 엔진을 기반으로 Meta XR All-in-One SDK를 활용하여 통합 개발환경을 구축하는 것이다. 이는 현실 세계의 혼합현실 사용자와 가상 장면을 기반으로 하는 가상현실 사용자가 고정된 좌표에서 유기적이고 정확한 상호작용을 위하여 Room Model 기능을 활용한 현실 공간 분석 방법을 포함한다. 이를 토대로, 본 연구는 혼합현실 사용자와 가상현실 사용자가 함께 활동하는 몰입형 탁구 콘텐츠를 제작한다. 마지막으로, 제작된 콘텐츠를 활용하여 플랫폼 및 참여 방식의 차이가 현존감과 경험에 미치는 영향을 비교 분석하기 위한 설문 실험을 진행한다. 그 결과, 본 연구는 현실과 가상이 대응되는 체험 환경 내에서 모든 사용자가 만족하는 현존감과 경험을 느낄 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 LAN 기반 환경에서 반물입 혹은 몰입형 가상현실 장비의 대표적인 형태인 수평형, 수직형, 정방형 시스템들을 연동하여 복합 공유가상환경을 구축하였다. 또한 간단한 인터랙션을 포함하는 어플리케이션을 개발하여 공유가상환경 내에 위치한 사용자가 서로 다른 형태의 인터랙션 장비를 이용하여 가상객체와 실시간 상호작용 할 수 있도록 하고, 그 결과를 가상환경 내에 있는 사용자가 공유할 수 있도록 하였다. 기존의 연구가 동기종간의 공유가상환경을 구축하거나 이기종간의 단방향 인터랙션을 지원하는데 비해 본 논문에서는 다기종간의 공유가상환경 구축 및 실시간 상호인터랙션 방법을 제안하고 있다.
본 논문에서는 PC 상의 가상환경과 사용자간의 몰입형 상호작용 인터페이스로서 햅틱 마우스 시스템을 제안한다. 제안하는 햅틱 마우스는 진동감각 및 온열감을 제공하여 몰입감을 높인다. 진동 모듈은 편심모터와 솔레노이드 액추에이터로 구성하였으며 온열감 모듈은 작은 필름형태의 온도 센서와 펠티어 효과기반의 열 펌프를 이용하여 구축한다. 본 햅틱 마우스 시스템의 효용성을 보이기 위해 레이싱 게임 어플리케이션을 제작한 후 이를 사용하여 실험을 수행한다. 실험 결과로부터 제안하는 햅틱 마우스가 가상환경에서 몰입감을 증가시키며 가상환경과 사용자간의 효과적인 인터페이스로 사용될 수 있음을 증명한다.
이 논문에서는 동작기반 체험형 리모트 콘트롤러가 사용자와 상호작용을 하기 위해 갖춰야 할 기본적인 요소가 무엇인지 설명하고 체험형 리모트 콘트롤러의 동작 정보를 처리하는 시스템의 구성을 제안한다. 동작기반의 체험형 리모트 컨트롤러는 블루투스로 서버와 양방향 통신을 하게 되며 가속도 센서가 장착되어 기존의 버튼입력 기반의 리모트 컨트롤러와는 달리 동작을 이용한 입력을 할 수 있고 사용자에게 진동모터를 통한 촉감 피드백을 전해주어 사용자의 몰입감을 증가시킬 수 있도록 하였다. 가속도 센서를 이용한 동작 인식을 위해서는 두 가지 알고리즘이 개발되어 적용되었다. 동작기반의 체험형 리모트 컨트롤은 논문에 제시된 예 이외에도 기존의 버튼 기반으로 만들어진 응용프로그램에 쉽게 적용시킬 수 있으며 특히 엔터테인먼트 분야에서 사용자의 흥미와 몰입감을 더해주기 위해 사용될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 보다 인간중심의 사용자 인터페이스를 제공하는 테이블형 가상현실 장치와 이에 적합한 직관적 상호작용 형태를 소개하고, 이러한 상호작용 기법을 이용한 의료교육용 응용시스템을 설계, 구현하였다. 본 교육 시스템은 테이블형 가상현실 장치를 사용함으로써 다수의 참여자에 대한 공동 교육을 용이하게 하고, 인터랙션 장치간 케이블 연결을 최소화한 비디오 기반 트랙킹을 통해 자유로운 사용자 인터랙션을 제공하였다. 또한, 해드 트랙킹을 기반으로 하여 주 관찰자의 시점으로 변화하는 동적, 입체 영상 가시화에 의한 증진된 몰입감을 제공함으로써, 교육의 효과를 높이도록 하였다.
VR 영상을 활용한 가상현실 콘텐츠는 제작의 용이성과 사용자 편의성으로 인해 주목받고 있으나 상호작용이 결여된 상태이기 때문에 응용 분야와 활용성에 있어서 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 360도 파노라마 영상과 게임엔진을 활용하여 상호작용이 가능한 고해상도 VR 서비스를 구축하는 방안을 제시한다. 특히 복잡한 연산이 소요되는 배경 영상은 파노라마 영상으로 미리 렌더링하여 생성한 것이므로 낮은 사양의 단말기에서도 높은 프레임 수를 유지하면서 서비스를 제공할 수 있는 특징이 있으며, 사용자의 시점과 움직임에 반응하여 고해상도의 배경영상을 발췌하여 보여주기 때문에 상당한 몰입감을 구현할 수 있다. 본 제안 방법의 효과성을 보이기 위해 가상 동물원 환경을 VR로 구성하여 보았으며 사용자의 상호작용과 몰입감을 증대시킬 수 있음을 보이기 위해 상호작용 게임을 사례로 보인다.
가상 환경 속의 참여자는 가상 객체와의 상호작용을 통해 실제와는 다른 몰입감과 인지적 경험을 하게 된다. 최근에는 누구나 쉽고 저렴하게 가상 환경을 경험할 수 있는 스마트폰 기반의 머리 착용형 디스플레이(HMD)들과 광시야각의 고품질 HMD들도 폭넓게 상용화되고 있다. 하지만, HMD의 근본적 수렴-초점조절 불일치 구조와 현실 세계에서 학습된 인지 차이로 인한 어지러움, 메스꺼움 등의 부작용은 여전히 극복해야 할 문제로 남아 있다. 본 연구는 여러 인지 차이 요인 중 가상 객체와의 상호작용에 중요한 일관된 크기 인지에 초점을 두고 있다. 실제 환경에서 물체의 크기 인지에 영향을 주는 시각도가 가상 환경에서도 주된 요인인지 검증하고, 그 시각도와 가상 객체 크기 인지에 도움을 주는 환경 구성 요소인 그림자와 격자 표현과의 관계를 분석한다. 회귀 분석 결과 시야각이 작은 HMD 환경에서 시각도는 크기 인지에 영향을 미치며, 그림자와 격자 표현도 크기 인지와 유의미한 결과를 얻었다.
본 논문에서는 $CAVEW^{TM}-like$ 시스템과 같은 대형 디스플레이 기반의 몰입형 시뮬레이션 환경에 필요한 인터랙션 기법을 제안한다. 축소 모형(miniature) 인터랙션은 원거리에 있는 객체를 쉽게 선택하거나 조작하기 위하여 가상 세계 전체를 축소하여 사용자 근처에 디스플레이하고 이를 조작함으로써 대상 객체와 상호작용 할 수 있도록 해준다. 또한, 조감도(bird's eye view)로 표현되는 지도상에 사용자 위치를 표시하여 가상 세계 탐색시 이동 경로를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 축소 모형은 투명 패널 인터페이스를 통하여 보여지며 사용자는 이를 이용하여 택타일 피드백(tactile feedback)을 제공 받을 수 있다. 그리드(grid)를 이용한 비주얼 가이더는 가상 세계 내에 그리드를 디스플레이하여 대상 객체와 사용자간의 위치 관계를 쉽게 파악할 수 있도록 해준다. 일반적으로 대형 디스플레이 환경에서의 인터랙션은 정확한 깊이 인식이 어렵기 때문에 인터랙션 시사용자의 불필요한 행위를 유발하게 된다. 본 논문에서 제안하는 기법은 이 같은 문제점을_개선하여 객체 조작 시 느껴지는 피로감을 최소화 시킬 수 있으며 다양한 몰입 및 상황 기반 시뮬레이션 어플리케이션에 적용되어 활성화 될 수 있다.
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.
엔지니어링 분석을 위한 가상현실 응용 분야에서는 대규모 또는 복잡한 공학적 데이터를 효율적으로 분석하고 의미 있는 정보를 추출하기 위해 대형 스크린 등의 몰입형 가시화 인터페이스가 주로 사용된다. 이와 더불어 가시화 결과에 대한 사용자의 분석 조작을 구현할 수 있는 휴먼 인터페이스 기술이 필요한데, 기존의 휴먼 인터페이스 기술은 조이스틱과 같은 단독 활용형 디바이스를 통해 주로 운영자 위주의 단방향 검토가 가능하지만, 최근 착용형 및 비착용형 모션인식 기술의 발전으로 인해 가상현실 참여자간의 양방향 상호작용 인터페이스 개발이 가능할 거승로 기대된다. 본 연구에서는 신체의 자연스러운 움직임으로 가상현실을 조작할 수 있는 휴먼 이터페이스 기술에 대한 분석과 기초 연구를 소개한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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