3D 디스플레이 기술이 발달함에 따라 3 차원 공간에서의 뇌-컴퓨터 인터랙션 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 3D 디스플레이 기술은 사용자에게 실재감과 몰입감을 부여하여 특정 태스크를 수행할 때 사용자 태스크 퍼포먼스를 향상시킬 수 있다. 이와 같은 3D 입체감이 주는 긍정적 효과에 대한 연구는 교육, 주의력 향상, 엔터테인먼트를 목적으로 하는 뇌-컴퓨터 인터랙션 분야에서도 활발히 이루어지고 있다. 뇌-컴퓨터 인터랙션을 구성하는 뇌파성분에는 시각, 청각, 촉각 유발지속전위, 사건유발전위, 사건관련 동기/비동기화 성분, 느린 피질전위 등이 있다. 이 중 시유발 지속전위를 이용한 뇌-컴퓨터 인터랙션 기술은 오브젝트 콘트롤을 위한 사전훈련이 거의 요구되지 않으며 높은 정보전달율을 가지는 것을 특정으로 하기 때문에 최근 널리 사용되고 있다. 그러나 저주파수 대역의 명멸자극이 유발하는 피로감으로 인해 사용시간이 제한적인 한계점이 있다. 따라서, 본고에서는 유발뇌파의 일종인 시유발지속전위를 이용한 뇌-컴퓨터 인터랙션 기술을 소개하고 3D 홀로그램 인터랙션 수행 시 피로감을 최소화할 수 있는 방안에 대해 논의 하고자 한다.
본 논문에서는 5.1채널 입체음향 오디오 신호를 2채널의 헤드폰으로 재생하기 위한 HRTF (Head Related Transfer Function) 기반의 입체음향 생성 시스템에 대하여 다룬다. 각 채널의 모노 입력신호는 HRTF를 이용한 바이노럴(binaural) 필터링을 통해 가상적으로 음상정위되며, 입체감과 공간감을 증가시키기 위해 잔향효과가 추가된다. 연산량 감소를 위해 음상정위 성능을 저하시키지 않는 범위에서 HRTF의 임펄스 응답 탭 수를 줄였으며, 잔향효과를 위한 음장제어부에서는 초기반사열중 주요한 성분만을 지연기로 모델링하였다. 또한 비개인화된 HRTF DB에 의란 앞/뒤 혼돈 문제를 줄이기 위하여 앞/뒤 스펙트럼의 차를 가중치로 하여 HRTF 스펙트럼을 강조하는 방법을 적용하였다. 구현한 시스템의 성능 평가 결과, 단순한 스테레오 방법이나 2채널 Down Mixing 방식에 비해 현실감 있고 방향성 있는 입체음향을 느낄 수가 있었다.
현대의 도자 조형은 순수 조형사고에 의해 보다 신선하고 개성적인 조형물의 개념으로 넓게 확장되어가고 있으며 다양한 요구에 의해 개성과 취향을 만족시킬 수 있는 디자인 개발이 이루어지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 우리의 생활전반에 정서적인 기여를 할 수 있는 조형물을 제시하고자 입체주의의 표현양상을 도입하는 과정에서 주어진 대상을 복수시점으로 감지하고도 2차원적인 평면에 표현한 입체주의 시대 회화의 한계를 넘어 입체감과 공간감의 표현을 위해 조형적 측면에서 접근하여 제작하였다. 따라서 연구자는 작품을 제작하기에 앞서 20C 미술계의 커다란 전환점이었던 입체주의의 표현 양상과 현대 도예의 영역확장에 대한 선이해가 중요하다고 판단되어 이에 대한 접근을 시도하였다. 위의 연구를 통하여 기존개념에서 탈피해 새로운 관점에서 접근해보니 창의적이며 실용성을 겸비한 개성적인 조형물로서 새로운 가능성이 엿보였다. 이는 생활 속의 예술로 도자 조형의 영역을 확대시켜 연구대상으로서 현대도예의 한 분야가 될 수 있으리라 생각된다.
2차원적 이미지에 생동감 있는 3-D 깊이감을 구현하기 위한 노력은 입체 지각에 대한 이론적 이해 및 그에 따른 기술적 발전과 더불어 오래 동안 지속되어 왔다. 본 논문에서는 입체경을 사용한 입체시 구현 원리에 기반을 둔 대중적인 입체경들을 간략히 개괄하고, 이들 중 액티브 셔터 방식의 입체경이 사용된 시각기억 실험 사례를 소개하였다. 실험에 참가한 피험자들은 자극들의 지각된 깊이를 기억하였으며, 이에 대한 기억 정확도가 측정되었다. 기억 및 검사를 위한 항목들의 깊이감은 1) 단안, 2) 양안 그리고 3) 단안과 양안 단서가 사용된 조건으로 각기 달리 처치되어 구분되었다. 참가자들의 기억 수행은 양안단서만이 처치된 조건에서 가장 낮았던 반면, 양안단서와 단안단서가 동시에 구현되었을 때 가장 높았다. 이러한 결과는 시각기억이 깊이 정보를 저장할 때, 양안단서를 통해 구현된 정보보다 단안 단서를 통해 구현된 정보를 더 효율적으로 저장하며, 양안단서와 단안단서가 동시에 사용되었을 때 가장 효과적인 기억 수행이 가능함을 시사한다.
입체음향을 구현하는 방법으로는 다수의 스피커를 사용하는 다채널 음향재생 시스템과 2개의 스피커나 스테레오 헤드폰을 이용하는 2채널 음향재생 바이노럴 시스템이 있다. 그 중에서 공간 및 비용 상의 문제로 인하여 2채널을 이용한 음향재생시스템이 주목을 받고 있다. 일반적으로 2채널로 입체음향을 재생하기 위해서는 소리가 음원으로부터 청자의 두 귀에 이르는 경로를 모델링한 머리전달함수 (HRTF : Head Related Transfer Function)를 이용하지만 혼돈원추 상에서 음상정위의 혼돈을 주게 되므로 입체감을 저하시킨다는 단점이 있다. 본 논문에서는 2채널 입체음향 시스템을 효과적으로 구현하기 위하여 머리전달함수를 개선하는 알고리즘을 제안한다. HRTF 그룹화 및 심리음향을 이용하여 각 방향에 해당하는 주파수 스펙트럼 특성을 부각시키는 방법을 적용하였으며 시뮬레이션을 통하여 제안한 알고리즘이 정확한 방향감을 생성할 수 있음을 확인하였다.
몰입도가 높은 가시화 기법 중 하나인 입체 영상은 차세대 미디어의 표준으로 최근 크게 주목 받고 있다. 그러나 일반 2차원 영상과는 달리 입체 영상은 3차원의 기하정보가 존재해야만 영상을 생성하는 것이 가능하다. 따라서 3차원의 기하정보가 존재하지 않는 2차원 영상을 이용한 입체 영상의 저작은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 영상 기반 모델링 기법을 활용하여 단안 영상으로부터 입체 영상을 생성하기 위한 입체 영상 저작 도구를 제안한다. 이를 위해 입력된 영상에서 사영 기하 정보를 사용하여 깊이 정보를 추론함으로써 3차원 환경을 구성하는 전역 깊이 정보 추출 방법과 영상 내에 존재하는 사물의 정확한 깊이 정보로 수정하기 위한 부분 깊이 정보 수정 방법을 제안한다. 또한, 추출한 깊이 정보로부터 몰입감이 높은 입체 영상의 시점을 결정하기 위한 대화식 입체 영상 미리 보기 기능을 제안한다. 본 논문에서 제안한 기법은 2차원 영상 저작 도구인 포토샵의 플러그인으로 구현함으로써 범용성을 높였다.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제10권2호
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pp.53-66
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2006
최근 몰입도가 높은 가시화 기법 중 하나인 3차원 입체영상에 관심이 높아지고 있다. 그러나 일반적인 2차원 영상과는 달리 3차원 입체 영상은 3차원의 기하정보가 존재해야만 영상 생성이 가능하다. 3차원 기하정보가 존재하지 않는 2차원 영상을 이용한 입체 영상 저작이 매우 어렵다. 따라서 본 논문에서는 영상 기반 모델링 기법을 이용한 한 장의 실사 영상으로부터 3차원 입체 영상 생성하기 위한 3차원 입체 영상 저작 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 Adobe Photoshop(R)의 Plug-in형태로 개발함으로써 범용성과 확장성을 고려하였고 몰입감이 높은 입체 영상의 시점을 결정하기 위한 대화식 3차원 입체 영상 미리 보기 기능을 제공한다.
21세기에 새로운 분야로 대두되고 있는 가상현실은 많은 사람들의 흥미를 끌고 있다. 상상 속에서나 가능하던 일들을 현실감과 입체감을 통해 실제처럼 느낄 수 있게 해준다는 것이 가상현실의 가장 큰 매력일 것이다. 가상현실을 요하는 멀티미디어 기기들의 활발한 시장진출로 3D 효과를 가진 오디오/비디오의 하드웨어 구현이 불가피하다. 본 연구에서는 휴대용 기기들에서 실시간 3D 입체음향 효과를 얻을 수 있도록 하드웨어를 구성하였다. 기존의 입체음향 기술에서 사용되는 콘볼루션 방법은 계산량이 많기 때문에 실시간 구현이 어렵다. 그러나 제안된 방식은 FFT를 사용하여 주파수 영역에서 처리함으로써 계산량을 줄여 하나의 프로세서로도 실시간 처리가 가능하도록 하였다. 저가/저전력/소형화조건을 요구하는 휴대용 기기에서 3D 입체 음향 효과를 얻을 수 있는 것이다. DSP는 TI(Texas Instruments)사의 16비트 고정소수점(fixed-point) 프로세서인 TMS320C5416을 사용한다. 구현된 3D 입체음향 칩은 입체음향을 필요로 하는 휴대용 MP3 Player, 가전용 오디오/비디오 등에 응용될 수 있다.
깊이데이터는 CG 또는 실사 영상에서 획득되는데 입체 영상 분야에서 활용도가 높다. 예를 들어 2D영상의 3D화질 개선, 입체영상의 입체감 개선 등의 활용이 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 추세에 맞추어 홀로그램을 생성하는 입력 데이터의 전처리과정으로 통하여 CGH 홀로그램을 개선하는 영상처리 기술을 제안한다. 입력 데이터의 전처리를 통해 생성된 홀로그램 영상의 화질 개선을 제안하고, 실험을 통해 제안 방법의 우수성을 보여준다.
입체음향을 구현하는 방법은 5.1 채널을 이용하는 방법과 사람이 두 귀를 이용하여 정위감을 느끼는 원리와 같은 2 채널 입체음향을 구현 방법이 있다. 2 채널 입체음향을 재생하는 것은 5.1 채널에 비하여 설치하는 측면에서 효율적이지만 cross-talk 를 제거하는 것이 어려운 문제이다. Cross-talk를 제거하기 위해서는 머리의 위치를 정확하게 추정하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 2 채널로 3 차원 입체음향을 재생하기 위하여 머리의 위치를 추정하기 위한 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 전처리를 통하여 머리의 범위를 검출하고 수학적 형태학을 이용하여 눈의 위치를 검출하여 머리가 향하고 있는 방향을 검출한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘이 효율적으로 머리의 위치를 검출할 수 있음을 시뮬레이션을 통하여 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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