본 논문에서는 증강현실(AR) 당구 콘텐츠를 위한 물리 시뮬레이션을 제안한다. 제안하는 증강현실 당구 콘텐츠에 대한 물리 시뮬레이션의 특징은 다음과 같다. 먼저, 증강현실 환경에서 실제와 비슷한 당구공의 움직임을 구현하기 위해 당구공에 적용되는 힘과 관성모멘트 계산을 하여 물리식을 도출한다. 다음에 타격 지점에 대한 가상 당구공의 회전과 관련된 가상 당구공의 속도와 각속도를 구한다. 다음으로, 가상 당구공의 움직임 궤적이 실제 당구공과 비슷한 움직임을 구현하기 위하여 입사벡터, 법선벡터, 반사벡터 등의 물리식을 도출하게 된다. 이러한 방정식을 증강현실 환경에 적용하여 AR 당구 콘텐츠를 구현할 수 있다. 이러한 물리 시뮬레이션은 사용자가 가상 당구대를 사용하여 실제와 유사함을 느낄 수 있도록 하며 실제 환경과 상호 작용하게 돕는다. 실험 결과 실제 당구공의 경로와 가상 당구공의 경로 사이의 정확도 범위는 97.75%~99.11%로 계산됐다. 따라서 본 논문에서 제안하는 증강현실 당구 콘텐츠에 대한 물리 시뮬레이션의 성능은 실제 당구공의 경로와 유사함을 확인하였다.
증강현실 시스템이 엔터테인먼트, 쇼핑, 교육 및 훈련 등의 영역에서 널리 사용되고 있으며, 증강현실 기술의 점차 중요성이 커지고 있다. 증강현실 기술을 교육이나 훈련에 사용할 때 동일한 마커에 대해서도 작업 단계에 따라 다른 가상 객체를 표현할 수 있어야 한다. 또한 훈련 내용은 상황에 따라 달라지기 때문에 훈련 시나리오를 이용해서 기술할 필요가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 훈련 내용을 시나리오를 기반으로 작성할 수 있으며, 이를 증강현실 시스템과 연계할 수 있는 증강현실 시스템을 위한 시나리오 마크업 언어를 제안한다. 증강현실을 위한 시나리오 마크업 언어는 장면, 마커와 가상 객체를 연결하는 방법, 장비의 상태 혹은 센서 값을 파악하기 위한 방법, 조건에 따른 장면 이동 방법 등의 기능을 제공한다. 증강현실 시나리오 마크업 언어는 유연하게 증강현실 시스템의 사용 방법과 콘텐츠 사용의 유용성과 확장성을 높일 수 있다.
2012년 여수세계엑스포에서 세계최초로 선을 보인 증강현실 기념우표는 최근까지 사용되고 있는 가장 아날로그적 매체인 우표와 디지털매체의 첨단인 증강현실 기술을 접목시켜 과거와 미래가 현재에서 소통되고 융합되는 교차점이라는 의의를 지니게 되었다. 총 33종의 기념우표 중 10개의 우표에 적용된 증강현실은 세계최초라는 의미보다 예술적 가치에 더 큰 의미를 두고 있다. 적용된 증강현실은 단순히 이미지를 사실적 3D로 표현한 것이 아니라, 각 우표의 이미지가 담고있는 의미와 여수엑스포의 주제를 형상화하고 시각화하는 창조 과정을 거친 '예술적 재현'을 추구하였으며, 예술작품으로써의 이미지를 보여주는 우표 위의 공간은 현실(아날로그)과 가상(디지털)의 경계에 가로 놓인 새로운 개념의 '신 예술공간'의 창조였다. 본 연구는 각 우표에 인쇄된 이미지의 의미를 분석하고 이에 따른 증강현실 콘텐츠의 디자인을 개념화하는 과정을 거쳐 10개의 이미지를 도출한다. 이미지 도출 과정은 우표에 나타난 엑스포 행사장의 풍경과 각 건물이 지니고 있는 의미, 여수의 지역적 특색을 접목한 후 과장과 축약의 과정을 거쳐 초현실적 그래픽 환경을 디자인하는 과정을 거쳤다. 또한 도출된 이미지는 각 우표에 증강현실로 적용되기 위해 3D 애니메이팅과 코딩 과정을 거쳐 최종 시각조형예술로 표현된다. 본 연구에서는 비마커 이미지인식기반 3D 증강현실 우표를 구현하였으며, 다음과 같은 연구결과를 도출하였다. 첫째, 모바일 기기에서 증강현실 구현을 위한 우표 이미지 등록과 좌표변환 방법 및 증강현실을 우표에 접목하는 과정에서 여러 가지 고려해야 할 사항을 파악할 수 있었다. 둘째, 우표 디자인에 따른 증강현실 콘텐츠의 조형적 표현에 따라 새로운 가상의 전시공간 창출가능성을 모색할 수 있었다. 셋째, 시각적 조형성을 통한 몰입성과 정보제공 측면에서의 사용성을 동시에 만족시킬 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있었다.
증강현실(Augmented Reality)기술은 가상의 정보와 현실의 배경을 혼합하여 사용자에게 제공하는 기술로, 현재 많은 분야에서 이 기술을 접목하여 다양한 연구를 진행하고 있다. 그 중 하나인 건설 산업은 복잡한 설계와 시설물을 기반으로 모든 업무가 행해지는 특징으로 인해 증강현실 기술의 활용 가능성이 높은 분야로 주목받고 있다. 또한 증강현실 기술은 현재 많은 사람들이 사용하고 있는 스마트폰에 구현되어 쉽고 빠르게 이용할 수 있게 되었다. 이에 본 논문에서는 증강현실 기술을 통하여 교량의 내/외적인 정보들을 제공하는 증강현실 기반 교량 정보 시스템을 제안한다. 교량 정보 시스템은 증강현실 기술을 통해 언제 어디서나 교량의 내/외적인 정보를 실시간으로 검색하여 제공받을 수 있고 사용성능평가 기능을 통해 교량에 대한 유지보수를 원활히 할 수 있다.
ICT 기술발전으로 웨어러블 디바이스(wearable device)와 증강현실(augmented reality: AR) 및 가상현실(virtual reality: VR)등은 차세대 게임 산업에 새로운 재미와 가치를 부여할 기술로 주목받고 있다. 특히 가상현실 기술은 몰입(immersion)이라는 경험적 속성을 가지고 있어, 컴퓨터 시뮬레이션으로 창출된 3차원 가상공간으로 사용자의 오감 경험을 확장하고 공유함으로서 공간적, 물리적 제약에 의해 현실 세계에서는 직접 경험하지 못하는 상황을 간접 체험할 수 있도록 한다. 따라서 본 논문에서는 가상증강현실을 이용하여 유저와 상호작용하고, 사용자에게 현실적인 공포감을 줄 수 있도록 하는 오감 체험 공포 시뮬레이션을 개발하였다. 이 체험 시뮬레이션 게임은 Eon Studio 개발툴과 JavaScript를 이용하여 구현되었으며, Eon I-CUBE안에서 1인칭 주인공 시점으로 게임을 진행하도록 하였다.
게임의 평가모델은 게임의 성공적 개발을 위하여 다양한 방향으로 연구되어 왔다. 특히 게임의 사전 평가는 게임의 성공을 견인하는 중요 요소로 인식되어 왔다. 다양한 장르의 게임을 평가하는 연구가 있어왔으나 4차 산업을 대두로 기술적 발달에 근거한 가상현실 게임과 증강 현실 게임 평가 항목은 연구 결과가 많지 않았다. 특히 증강 현실 게임에 중점하여 평가 항목을 연구한 결과는 전무한 상태이며 온라인 게임 등 다른 장르의 게임 평가항목을 이용하여 왔다. 특히 게임의 재미 요소를 근간으로 하는 평가 항목을 적용하기에는 어려움이 따르며 장르 및 플렛폼에 따라 평가 항목이 다양하여 증강 현실에 적합한 평가 항목을 개발하여 이를 적용하여 유용성을 확인한다.
본 논문은 6DOF 위치기반 자기장 센서(Liverty Latus, Pollhemus)를 사용한 가상현실 방송제작에서 사용할 수 있는 인터랙티브 증강현실 시스템, K-Pointer를 제안한다. 우리는 방송에서 추적 및 인식의 정확성을 높이기 위해 Pollemus사의 6DOF 자기장기반 위치 추적 센서 리버티(수신부,소스)와 라투스(송신부,마커), 그리고 4입력 버튼장치를 결합한 인터페이스를 가지고 기존 방송용 증강현실 시스템과 통합하여 새로운 인터랙티브 증강현실 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 방송용 증강현실 그래픽 합성 시스템(수신부)과 센서의 위치정보와 버튼 이벤트를 전송하는 시스템(송신부)으로 구성되며, 센서추적정보와 버튼이벤트 정보는 UDP로 실시간으로 수신부로 전송된다. 우리는 사용자 손의 모션과 버튼이벤트로 그래픽 정보를 인터랙티브하게 제어할 수 있게 하였다. 결과적으로 본 시스템은 기존의 합성중심의 방송용 증강현실 시스템을 사용자의 모션 기반 그래픽을 제어할 수 있는 인터랙티브 증강현실시스템으로 그 기능을 확장 시킬 수 있게 한다. 제안된 시스템은 광학식 추적을 하지 않기 때문에 조명의 변화에 영향이 없으며, 라투스 수신기가 작기 때문에 손에 쥐었을 때 거의 보이지 않고 가려도 추적이 강인하여 버튼장치를 통해 사용자가 정확한 이벤트로 직접 그래픽을 그리거나 쉽게 제어할 수 있는 장점이 있다.
분 논문은 카메라 장비와 마커, DB를 이용하여 문자의 색감과 모음, 자음을 인식하여 문자에 해당되는 이미지 및 영상을 HMD 및 모니터, 가정에서 사용하는 화상 카메라 등을 이용하여 보다 구체적인 정보를 전달할 수 있게 해준다. DB에는 각 텍스트의 모음과 자음에 관한 텍스트가 등록되어 있으며, 각각의 색과 텍스트를 비교하여 해당하는 이미지를 출력하게 된다. 기존의 증강현실 기법은 해당 마크에 관한 패턴을 인식하여 그에 해당하는 이미지 및 영상을 출력하는데, DB를 이용한 문자인식을 사용할 경우 사용자에게 텍스트를 인식하여 연관된 많은 정보를 제공할 수 있게 된다. 제안된 인터페이스는 다양한 모습을 어려 시야를 통해 기존의 카탈로그보다 사용자의 접근성을 향상시키고, 미리 정의된 DB에 접근하여 해당 문자에 관한 여러가지 정보를 사용자에게 전달한다. 여러 전달 매체를 이용, 가상현실 및 증강현실 등을 다양한 카탈로그 뿐만 아니라 교육 및 신문 잡지, 광고 등 문자가 등장하는 여러 분야에 활용이 가능하다.
본 논문에서는 감각형 오브젝트, 사용자의 컨텍스트를 이용한 테이블 기반 증강현실 상호작용 시스템을 제안한다. 기존의 테이블 기반 상호작용 시스템들은 2차원 GUI기반의 인터페이스를 사용하여 상호작용 시 직관성이 결여되었고, 고립된 시스템으로 동작하여 시스템의 활용성 측면에서 제한적이다. 제안된 시스템은 테이블 표면에 관련된 정보를 투영시키고, 일반적인 오브젝트에 마커를 부착하여 카메라를 통해 추적함으로써 일상생활의 오브젝트를 상호작용 도구로 활용한다. 동시에 측면의 디스플레이를 통해 테이블 위에 그래픽 객체를 증강시켜 상호작용의 직관성을 향상시킨다. 또한 vr-UCAM을 통해 사용자의 컨텍스트를 상호작용에 반영하고 (6),칼만 필터의 예측 기법에 기반하여 보정된 오브젝트의 추적 정보를 컨텍스트로써 공유하여 제안된 시스템이 범용적인 인터페이스로 활용될 수 있도록 한다. 실험에서는 제안된 시스템을 가상환경 네비게이션 시스템과 연동하여 유용성을 평가하였다. 제안된 인터페이스는 다양한 형태의 콘텐츠에 대한 사용자의 접근성을 향상시킴으로써 가상현실 및 증강현실 등 다양한 분야의 직관적인 사용자 인터페이스로 사용될 수 있다.
증강현실은 가상현실의 한 분야로 실제 환경에 가장 사물을 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다. 증강현실은 가상의 공간과 사물만을 대상으로 하는 기존의 가상현실과 달리 현실세계 기반위에 가상의 사물을 합성하여 현실세계 만으로는 얻기 어려운 부가적인 정보를 보강해 제공할 수 있는 특징을 가지고 있다. 실세계 기반위에 가상의 사물의 합성을 구현하는데 있어 중요하게 여겨지는 기반 기술인 레지스트레이션 방법이 있다. 레지스트레이션 방법은 실사영상과 3차원 그래픽 객체의 위치와 방향을 결정하는 방법으로서, 모델기반추적과 Move-Matching방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 모델기반추적방법에 대하여 물체 추적을 통한 물체의 정보와 색상 분포를 이용하여 각 장면간의 물체 추적을 통하여 전환되는 장면에서의 모델을 통해 상대적 좌표계를 생성하는 방법에 대하여 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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