KR20130061538A - 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치 및 그 방법 - Google Patents

가상현실 기반 콘텐츠 제공장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

가상현실 기반 콘텐츠 제공장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치는 착용형 디스플레이와 트레이닝 환경에서의 사용자 움직임에 대한 반응에 기반하여 사용자에게 현실감 있는 증강현실 콘텐츠를 제공한다.

Description

가상현실 기반 콘텐츠 제공장치 및 그 방법 {Apparatus and method for providing contents based virtual reality}
본 발명의 일 양상은 콘텐츠 제공기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현실세계에 가상환경을 결합한 증강현실 제공기술에 관한 것이다.
증강현실 기술은 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 한다. 증강현실을 실현하는 방식 중 하나는 착용형 컴퓨터(wearable computer)이다. 특히 머리에 쓰는 형태의 컴퓨터 화면장치는 사용자가 보는 실제환경에 컴퓨터 그래픽·문자 등을 겹쳐 실시간으로 보여줌으로써 증강현실을 가능하게 한다.
가상공간을 스포츠에 적용한 콘텐츠 제공방식은 대부분 자전거나 트레드밀(treadmill) 형태로 사용자에게 운동효과를 제공하기 위한 방식이 활용된다. 이러한 형태의 증강현실 콘텐츠는 사용자의 움직임이 실제로 공간에서의 움직임과 동일하게 반영된다는 느낌을 주기 어려워 그 효과를 반감시켜 지속적인 활용을 유도하기 어려운 측면이 있다.
사용자에게 흥미를 주기 위해서는 사실감이 극대화되어야 하는데, 현재 가상현실 인터페이스는 실제공간과 동일한 기구들을 활용하는 방식으로 이를 극복하려는 시도가 대부분이다. 이러한 인위적인 형태는 실제로는 사용자의 제자리 움직임밖에 없으나 가상공간(스크린)에서만 이동이 발생하는 관계로 사용자에게 체감적인 효과를 기대하기 어렵다.
선행기술 한국 공개특허 제 2009-012875호에는 스포츠 플랫폼 기구부(자전거)의 물리적 움직임을 가상의 움직임의 물리적 이동량 정보로 변환하여 운동 효과를 제공하는 기술에 대해, 일본 공개특허 제 2002-228442호에는 촬상된 영상의 특징점을 활용하여 보정을 수행하고 이를 통해 위치자세를 결정하여 영상 정합 및 보정을 수행하는 기술에 대해 각각 개시하고 있다.
일 양상에 따라, 착용형 디스플레이와 트레이닝 환경에서의 사용자 움직임에 대한 반응에 기반하여 사용자에게 현실감 있는 증강현실 콘텐츠를 제공하기 위한 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치 및 그 방법을 제안한다.
일 양상에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치는, 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득하는 이미지 입력부와, 사용자에 장착되어 광을 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득하는 지향성 광원부와, 이미지 입력부와 지향성 광원부로부터 획득한 정보를 분석하여 사용자의 실제환경을 인식하는 객체 분석부와, 객체 분석부로부터 인식된 실제환경에 가상환경을 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성하는 콘텐츠 생성부와, 사용자에 장착되어 콘텐츠 생성부에서 생성된 증강현실 콘텐츠를 제공하는 착용형 디스플레이부를 포함한다.
다른 양상에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법은, 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득하는 단계와, 광을 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득하는 단계와, 영상정보와 사용자 머리의 움직임정보에 기초하여 사용자의 실제환경을 인식하는 단계와, 실제환경에 가상환경을 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성하는 단계와, 착용형 디스플레이를 통해 증강현실 콘텐츠를 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 착용형 디스플레이를 이용하여 사용자에게 현실감 있는 증강현실 콘텐츠를 제공할 수 있다. 또한, 사용자로부터 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득하고, 사용자에 장착된 지향성 광원으로부터 사용자 머리의 움직임정보를 획득하여 사용자의 실제환경을 정확히 인식할 수 있다. 나아가, 청각 효과, 온도 효과, 바람 효과, 물방울 효과, 진동 효과, 빛 점멸 효과를 포함하는 특수효과를 제공하여 사용자의 실제감을 체감적으로 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 증강현실 콘텐츠 제공기술이 새로운 도전 레포츠로 각광받고 있는 암벽등반 플랫폼에 적용되는 경우, 암벽장을 가상현실 기반의 체감형 콘텐츠로 변모시켜 사용자에게 보다 실감나고 재미있는 증강현실을 제공할 수 있다. 이 경우, 착용형 디스플레이를 통해 사용자가 실제로 암벽등산 시 느끼는 높이를 시각적 정보에 기반하여 체험할 수 있도록 암벽등반 콘텐츠를 제공할 수 있다.
일반적인 가상현실 콘텐츠들은 사용자의 체감도를 높이기 위해 모션 플랫폼을 구비하여 인위적이고 수동적인 위치감을 주고자 하는데 반하여, 본 발명은 EGD 또는 HMD를 이용하여 사용자의 자발적이고 능동적인 움직임과 시각적 효과만으로 보다 높은 현실적 중력감을 체감(1미터 높이나 100미터 높이나 모두 벽에 매달려 있으면 동일한 중력감을 받을 수 있음)하는 높은 수준의 현실감을 제공할 수 있어, 사용자에게 안전한 실내 환경에서 마치 알프스나 설악산 등의 암벽을 등반하고 있는 듯한 효과를 연출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치의 암벽등반 플랫폼을 통한 증강현실 제공 실시예를 도시한 참조도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치(1)의 구성도이다.
본 발명의 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치(1)는 간접적 체험효과를 탈피하여 사용자의 실제 동작이 증강현실 콘텐츠에 보다 효과적으로 반영되도록 하기 위해, 사용자의 움직임을 분석하고 사용자가 장착한 착용형 디스플레이(wearable display)에 시각적으로 사실적인 영상을 제공함에 따라, 실제와 같은 가상환경을 제공한다.
가상현실 기반 콘텐츠 제공장치(1)는 이미지 입력부(100), 지향성 광원부(110), 프로세서(10), 착용형 디스플레이부(150) 및 특수효과 제공부(160)를 포함한다. 프로세서(10)는 객체 인식부(120)와 객체 분석부(130) 및 콘텐츠 생성부(140)를 포함한다.
이미지 입력부(100)는 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득한다. 실제공간은 사용자가 실제로 눈으로 보면서 이동 가능한 현실세계이다. 일 실시예에 따르면, 이미지 입력부(100)는 실제공간에서 이동하는 사용자를 카메라로 촬영하여 사용자의 움직임을 감지한다. 예를 들면, 실제공간에 설치된 암벽 구조물(홀드)을 등반하는 사용자의 움직임을 감지한다. 카메라는 사용자의 컬러정보를 획득한다. 나아가, 카메라는 사용자의 컬러정보뿐만 아니라 깊이정보까지 획득할 수 있는 RGB-D 카메라일 수 있다.
지향성 광원부(110)는 사용자에 장착되어 광을 지향시키는데, 사용자의 머리에 부착될 수 있다. 지향성 광원부(110)는 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득한다. 사용자 머리의 미세한 움직임 각도변화에도 투사공간의 각 면에 지향성 광원의 투사되는 변화량이 크게 나타난다. 따라서, 지향성 광원부(110)는 실제환경과 가상환경을 정확하게 결합하기 위한 사용자 머리 움직임정보 획득에 활용된다. 한편, 실제공간이 야외인 경우, 지향성 광원방식 대신에, 마그네틱 방식이나 적외선 모션 캡쳐 방식의 디바이스를 활용할 수도 있다.
객체 인식부(120)는 이미지 입력부(100)와 지향성 광원부(110)로부터 획득한 정보를 토대로 객체를 인식하고, 객체 분석부(130)는 객체 인식부(120)에서 인식된 객체로부터 사용자의 실제환경을 인식한다. 콘텐츠 생성부(140)는 객체 분석부(130)로부터 인식된 실제환경에 가상환경을 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성한다. 가상환경은 가상현실 공간상에서 표시될 객체에 대한 3차원 모델로 미리 저장되어, 실제환경과 결합된다. 가상환경은 사용자가 실제로 그 곳에 있는 느낌을 제공해주는 가상의 공간이다.
일 실시예에 따르면, 객체 분석부(130)는 이미지 입력부(100)로부터 획득한 사용자 영상정보로부터 사용자의 위치를 파악한다. 그리고, 지향성 광원부(110)로부터 획득된 사용자 머리의 움직임정보로부터 사용자의 응시방향을 파악한다. 그러면 콘텐츠 생성부(140)는 가상현실 공간 상에서 객체 분석부(130)를 통해 파악된 사용자의 위치와 응시방향에 해당하는 소정의 가상환경을, 사용자의 실제환경과 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성한다.
착용형 디스플레이부(150)는 사용자에 장착되어, 콘텐츠 생성부(140)에서 생성된 증강현실 콘텐츠를 제공한다. 착용형 디스플레이부(150)는 사용자에게 시각적으로 실제감 있는 증강현실을 제공할 수 있는 도구이다. 착용형 디스플레이부(150)는 EGD(Eyeglasses Display) 또는 HMD(Head Mounted Display)일 수 있다.
특수효과 제공부(160)는 착용형 디스플레이부(150)를 통한 증강현실 콘텐츠 제공시에 특수효과를 결합하여 제공한다. 특수효과는 청각 효과, 온도 효과, 바람 효과, 물방울 효과, 진동 효과, 빛 점멸 효과일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치(1)의 암벽등반 플랫폼을 통한 증강현실 제공 실시예를 도시한 참조도이다.
가상현실 기반 콘텐츠 제공장치(1)는 사용자에게 스포츠 플랫폼을 제공하여, 사용자에게 스포츠 관련 증강현실 콘텐츠를 제공할 수 있다. 특히, 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치(1)는 암벽등반 증강현실 콘텐츠를 제공할 수 있다. 암벽등반 콘텐츠는 사용자가 산과 같은 공간에서 실제로 암벽을 등반하는 것과 같은 느낌을 제공하는 증강현실 콘텐츠이다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 입력부(100)가 인공 암벽등반 공간에서의 사용자 영상정보를 획득한다. 인공 암벽등반 공간은 암벽 구조물(홀드)이 실제공간에 설치된 것으로, 실제공간의 실내 또는 실외에 설치될 수 있다. 그리고, 사용자에 장착된 지향성 광원부(110)가 광을 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득한다.
프로세서(10)의 객체 인식부(120)와 객체 분석부(130)는 이미지 입력부(100)와 지향성 광원부(110)로부터 획득한 정보를 분석하여 사용자의 실제 암벽등반 환경을 인식한다. 그리고, 콘텐츠 생성부(140)는 객체 분석부(130)로부터 인식된 실제환경에 암벽등반 가상환경(참조부호 2)을 결합하여 암벽등반 콘텐츠를 생성한다. 암벽등반 가상환경(참조부호 2)은 가상의 산악지형이다. 예를 들면, 설악산이나 알프스 등의 자연 암벽일 수 있다. 가상환경(참조부호 2)은 가상현실 공간상에서 표시될 객체에 대한 3차원 모델로 미리 저장된다. 이어서, 사용자에 장착된 착용형 디스플레이부(150)가 콘텐츠 생성부(140)에서 생성된 암벽등반 콘텐츠를 사용자에게 제공한다. 착용형 디스플레이부(150)는 EGD(Eyeglasses Display) 또는 HMD(Head Mounted Display)일 수 있다.
착용형 디스플레이부(150)는 실제로 사람이 암벽등산 시 느끼는 높이를 시각적 정보에 기반하여 체험할 수 있도록 한다. 따라서, 사용자에게 안전한 실제환경에서 마치 알프스나 설악산 등의 암벽을 등반하고 있는 듯한 효과를 연출할 수 있다.
추가 양상에 따르면, 특수효과 제공부(160)가 착용형 디스플레이부(150)를 통한 증강현실 콘텐츠 제공시에 특수효과를 결합하여 제공한다. 특수효과는 청각 효과, 온도 효과, 바람 효과, 물방울 효과, 진동 효과, 빛 점멸 효과일 수 있다. 예를 들면, 사용자가 가파른 암벽을 타고 있을 때, 실제 바람을 사용자에게 배출하고 동시에 바람 소리를 제공하여 사용자가 더 현실감 있는 증강현실을 느끼도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법을 도시한 흐름도이다.
우선, 이미지 입력부(100)가 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득하고, 사용자에 장착된 지향성 광원부(110)가 광을 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득한다(300). 지향성 광원부(110)는 사용자의 머리에 부착될 수 있다.
이어서, 객체 분석부(130)가 이미지 입력부(100)와 지향성 광원부(110)로부터 획득한 정보를 분석하여 사용자의 실제환경을 인식한다(310). 일 실시예에 따르면, 사용자의 실제환경을 인식하는 단계(310)에서, 객체 분석부(130)는 이미지 입력부(100)로부터 획득한 사용자 영상정보로부터 사용자의 위치를 파악하고, 지향성 광원부(110)로부터 획득된 사용자 머리의 움직임정보로부터 사용자의 응시방향을 파악할 수 있다.
이어서, 콘텐츠 생성부(140)가 객체 분석부(130)로부터 인식된 실제환경에 가상환경을 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성한다(320). 일 실시예에 따르면, 증강현실 콘텐츠를 생성하는 단계(320)에서, 콘텐츠 생성부(140)는 가상현실 공간 상에서 객체 분석부(130)를 통해 파악된 사용자의 위치와 응시방향에 해당하는 소정의 가상환경을, 사용자의 실제환경과 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성할 수 있다.
이어서, 사용자에 장착된 착용형 디스플레이부(150)가 콘텐츠 생성부(140)에서 생성된 증강현실 콘텐츠를 제공한다(330).
추가 양상에 따르면, 특수효과 제공부(160)가 착용형 디스플레이부(150)를 통한 증강현실 콘텐츠 제공시에 특수효과를 결합하여 제공한다. 특수효과는 청각 효과, 온도 효과, 바람 효과, 물방울 효과, 진동 효과, 빛 점멸 효과를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치 100 : 이미지 입력부
110 : 지향성 광원부 10 : 프로세서
120 : 객체 인식부 130 : 객체 분석부
140 : 콘텐츠 생성부 150 : 착용형 디스플레이부
160 : 특수효과 제공부

Claims (15)

  1. 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득하는 이미지 입력부;
    사용자에 장착되어 광을 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득하는 지향성 광원부;
    상기 이미지 입력부와 상기 지향성 광원부로부터 획득한 정보를 분석하여 사용자의 실제환경을 인식하는 객체 분석부;
    상기 객체 분석부로부터 인식된 실제환경에 가상환경을 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성하는 콘텐츠 생성부; 및
    사용자에 장착되어, 상기 콘텐츠 생성부에서 생성된 증강현실 콘텐츠를 제공하는 착용형 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치는,
    스포츠 플랫폼을 제공하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치는,
    암벽등반 플랫폼을 제공하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지향성 광원부는,
    사용자의 머리에 부착되는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 착용형 디스플레이부를 통한 증강현실 콘텐츠 제공시에 특수효과를 결합하여 제공하는 특수효과 제공부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 특수효과는 청각 효과, 온도 효과, 바람 효과, 물방울 효과, 진동 효과, 빛 점멸 효과 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 객체 분석부는,
    상기 이미지 입력부로부터 획득된 사용자 영상정보로부터 사용자의 위치를 파악하고, 상기 지향성 광원부로부터 획득된 사용자 머리의 움직임정보로부터 사용자의 응시방향을 파악하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 콘텐츠 생성부는,
    가상현실 공간 상에서 상기 객체 분석부를 통해 파악된 사용자의 위치와 응시방향에 해당하는 소정의 가상환경을, 사용자의 실제환경과 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 착용형 디스플레이부는,
    EGD(Eyeglasses Display)인 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 착용형 디스플레이부는,
    HMD(Head Mounted Display)인 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치.
  11. 가상현실 기반 콘텐츠 제공장치가 가상현실 기반 콘텐츠를 제공하는 방법에 있어서,
    이미지 입력부가, 실제공간에서의 사용자 영상정보를 획득하는 단계;
    사용자에 장착된 지향성 광원부가, 광을 지향시키는 광원의 투사 변화량을 측정하여 사용자 머리의 움직임정보를 획득하는 단계;
    객체 분석부가, 상기 이미지 입력부와 상기 지향성 광원부로부터 획득한 정보를 분석하여 사용자의 실제환경을 인식하는 단계;
    콘텐츠 생성부가, 상기 객체 분석부로부터 인식된 실제환경에 가상환경을 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성하는 단계; 및
    사용자에 장착된 착용형 디스플레이부가, 상기 콘텐츠 생성부에서 생성된 증강현실 콘텐츠를 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 지향성 광원부는,
    사용자의 머리에 부착되는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    특수효과 제공부가, 상기 착용형 디스플레이부를 통한 증강현실 콘텐츠 제공시에 특수효과를 결합하여 제공하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 객체 분석부가 사용자의 실제환경을 인식하는 단계는,
    상기 이미지 입력부로부터 획득된 사용자 영상정보로부터 사용자의 위치를 파악하고, 상기 지향성 광원부로부터 획득된 사용자 머리의 움직임정보로부터 사용자의 응시방향을 파악하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 콘텐츠 생성부가 증강현실 콘텐츠를 생성하는 단계는,
    가상현실 공간 상에서 상기 객체 분석부를 통해 파악된 사용자의 위치와 응시방향에 해당하는 소정의 가상환경을, 사용자의 실제환경과 결합하여 증강현실 콘텐츠를 생성하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 콘텐츠 제공방법.
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