KR101819586B1 - 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단순히 손가락의 제스처만을 이용한 인터페이스 방식이 아닌 물리적 객체를 활용한 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 사용자가 텐저블 입력을 할 수 있는 하나 이상의 스마트퍽(31)을 포함하며, 사용자의 입력을 처리하고 멀티터치 스크린의 터치한 위치를 확인하며, 상기 스마트퍽(31)이 터치한 위치를 이용하여 터치 대상물을 판단하는 디스플레이모듈(30)과, 상기 스마트퍽(31)과 WiFi TCP/IP통신을 하여 받아온 정보를 디스플레이모듈(30)로 전송하며, 스마트퍽과의 연결을 관리하고 클라이언트의 리스폰 코드를 처리하는 멀티텍션 서버(10) 및 상기 디스플레이모듈(30)로 입력되는 정보를 관리하는 디스플레이서버(20)로 구성된다.
이에 따라서, 본 발명은 범용성이 높으면서 비교적 저가 형태의 장비를 활용하여 텐저블 인터페이스를 구현이 가능하며, 테이블 탑 디스플레이의 그래픽스를 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템 및 그 방법{a Tangible interface system using smart puck and the method thereof}
본 발명은 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단순히 손가락의 제스처만을 이용한 인터페이스 방식이 아닌 물리적 객체를 활용한 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 우리가 일상생활에서 물건을 만지고 느끼고 잡는 등의 행위를 통해 정보를 조작하는 인터페이스를 텐저블 유저 인터페이스(TUI : Tangible User Interface)라 한다. 이는 디지털 정보를 손의 터치를 이용한 방식이 아닌 물리적인 객체(physical object)와 함께 결합하여 일상생활의 활동을 가능하게 조작하는 방식으로써 그래스퍼블 인터페이스(graspable interface)라고도 표현하기도 한다. 즉, 텐저블 유저 인터페이스는 무엇인가 잡는 느낌을 주어 사용자에게 직간접적으로 본질적인 자연스러움을 줄 수 있는 상호작용방식이라고 할 수 있다. 이러한 텐저블 인터페이스 중 테이블 탑 디스플레이 환경에서 사용되는 물리적 객체는 그 정보를 표현하는 주체임과 동시에 디지털 정보를 조작하는 물리적인 대상이 된다는 점에서 대표적인 인터페이스 도구로 주목 받아왔다. 현재 대부분의 테이블 탑 디스플레이 환경을 조작하는 대표적인 방법 중 하나가 손의 터치를 이용하여 디지털 정보를 얻는 콘텐츠들이 주를 이루고 있다.
이 방식은 사용자들이 콘텐츠에 대한 디지털 정보를 얻기 위하여 먼 거리 또는 여러 방향에서 조작을 해야 할 경우 몰입도가 떨어지기 때문에 사용자들의 콘텐츠 조작에 대한 만족감이 낮은 문제점이 있었다.
따라서 인터페이스 도구 중 하나인 물리적 객체를 활용하여 디지털 정보를 얻을 수 있는 텐저블 유저 인터페이스는 다양한 분야에서 활용 및 응용되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2005-0108569호(증강현실에서 텐저블 인터페이스를 이용한 모델링 시스템, 공개일자 2005년11월17일)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명은 정전식 테이블 탑 디스플레이에서 정보와 콘텐츠를 표현함에 있어서 사용자들이 몰입감과 흥미요소를 높일 수 있도록 새로운 인터페이스 표현 방식을 제공하는 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 범용성이 높으면서 비교적 저가 형태의 장비를 활용하여 텐저블 인터페이스를 구현이 가능하며, 테이블 탑 디스플레이의 그래픽스를 제어하는 디스플레이 모듈을 구축하는 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 시스템은 사용자가 텐저블 입력을 할 수 있는 하나 이상의 스마트퍽(31)을 포함하며, 사용자의 입력을 처리하고 멀티터치 스크린의 터치한 위치를 확인하며, 상기 스마트퍽(31)이 터치한 위치를 이용하여 터치 대상물을 판단하는 디스플레이모듈(30)과, 상기 스마트퍽(31)과 WiFi TCP/IP통신을 하여 받아온 정보를 디스플레이모듈(30)로 전송하며, 스마트퍽과의 연결을 관리하고 클라이언트의 리스폰 코드를 처리하는 멀티텍션 서버(10) 및 상기 디스플레이모듈(30)로 입력되는 정보를 관리하는 디스플레이서버(20)를 포함한다.
이때, 상기 스마트퍽(31)은 아날로그 입력채널에서 유효한 PWM 신호를 검출하면 스마트퍽(31)의 아이디와 PWM신호의 디코드한 리스폰 정보를 사전에 설정된 시간에 따라 멀티텍션서버(10)로 전송한다.
본 발명의 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 구동방법은 하나 이상의 스마트퍽(31)에서 멀티텍션 서버(10)에 클라이언트로 연결을 요청하는 단계(S10), 상기 멀티텍션 서버(10)는 요청을 수신하며, 응답에 따른 데이터신호를 전송하는 단계(S20), 스마트퍽(31)이 디스플레이 모듈(30)과 접촉하며, 접촉한 위치에 PWM으로 인코드 된 광신호를 스마트퍽(31)으로 전송하는 단계(S30), 상기 스마트퍽(31)은 수신받은 광신호를 디코드하여 멀티텍션 서버(10)로 정보를 제공하는 단계(S40) 및 상기 멀티텍션 서버(10)에는 스마트퍽(31)의 고유 아이디를 확인하여 디스플레이 모듈(30)로 스마트퍽(31)의 정보를 전송하는 단계(S60)를 포함한다.
이때, 상기 S30단계에서, 디스플레이 모듈에서 스마트퍽으로 PWM코드를 전송하는 과정에서 신호가 없는 Low상태가
Figure 112015108051982-pat00001
이상 지속되면 스타트 상태가 유지되며, 상기 스타트 상태에서 decode 0 상태 또는 decode 1상태로 전이된다.
또한, 상기 S40단계이후에, 상기 디스플레이 모듈(30)에서 추가 정보를 터치한 스마트퍽(31)의 주변에 스마트퍽(31)의 관련정보를 표출하는 단계(S50)를 더 포함한다.
이와 같은 구성으로 본 발명의 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템이 완성되는 것이다.
이에 따른 본 발명의 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템을 이용하면, 정전식 테이블 탑 디스플레이에서 정보와 콘텐츠를 표현함에 있어서 사용자들이 몰입감과 흥미요소를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 범용성이 높으면서 비교적 저가 형태의 장비를 활용하여 텐저블 인터페이스를 구현이 가능하며, 테이블 탑 디스플레이의 그래픽스를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 텐저블 인터페이스 시스템의 동작상태를 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 보내오는 PWM코드를 스마트퍽에서 디코드하는 상태 전이도를 나타내는 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PWM신호가 검은색 이미지와 밝은 흰색이미지를 교차로 디스플레이되는 예시도이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 PWM코드의 표출시간 측정값을 나타내는 그래프이다.
도 6은 종래의 스마트퍽의 시스템 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 종래의 스마트퍽 시스템의 정보 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 스마트퍽 시스템의 스마트퍽 구조도를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 6은 종래의 스마트퍽의 시스템 구조를 나타내는 도면이고, 도 7은 종래의 스마트퍽 시스템의 정보 흐름을 나타내는 도면이고, 도 8은 종래의 스마트퍽의 구조도를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 종래의 스마트퍽 및 스마트퍽 시스템을 설명한다.
상기한 종래의 스마트퍽의 시스템 구조는 정보를 보여주고 물리적인 상호작용을 지원해주는 50인치 PDP 디스플레이 장치, 직관적인 정보 조직을 위한 물리적인 도구인 스마트퍽, 스마트퍽의 절대적인 위치를 추적하는 적외선 이미지 센서시스템, 그리고 테이블 형태의 프레임으로 구성된다.
도 6을 참조하여 종래의 스마트퍽 시스템을 설명한다.
예로 들어, 디스플레이를 위해 테이블 형태의 프레임을 제작하여 그 프레임 위에 50인치 PDP를 고정하였다. 그 위에 적외선 센서 시스템을 설치하는 형태로 구성된다. 또한, 상기 스마트퍽은 PDP 표면에 놓고 사용자가 스마트퍽을 움직이면 적외선 센서를 통해 위치가 추적된다. 이동성을 보장하기 위해 프레임의 다리에는 바퀴를 부착한 형태로 구성된 것이다.
상기와 같은 스마트퍽 시스템의 정보 흐름을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 메인 PC에서는 스마트퍽의 사용자에 의한 상호작용, 즉 회전, 버튼, 그리고 위치 등의 정보가 필요하다. 회전이나 버튼 입력이 있으면, 스마트퍽 자체에서 이를 센싱하여 Bluetooth 무선 통신을 통해 PC에 전달한다. 상기 스마트퍽의 위치는 USB로 PC와 연결된 XYFer 적외선 센싱 장치로부터 절대적인 위치 정보를 받는다. 메인 PC는 이러한 입력된 정보를 통해 사용자의 의도를 파악하여 해당되는 새로운 영상을 파이오니아 PDP 디스플레이장치를 통해 사용자에게 제공한다. 이때 영상의 해상도는 XVGA(1280*768)으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 스마트퍽은 실린더 모양의 입력된 도구로써, 사용자의 물리적인 조작 즉, 회전과 버튼 입력을 감지하여 Bluetooth 무선 통신을 통해 PC에 전달한다. 회전 입력은 기존의 많은 전자제품에서 효과적으로 사용되고 있으며, 예를 들어 수동카메라의 줌인, 줌아웃기능, 비디오 플레이어의 조그셔틀 기능, 마우스의 스크롤 기능 등을 예로 들 수 있다.
이러한 회전 입력은 사용자의 감각을 잘 반영할 수 있기 때문에 스마트퍽의 회전기능을 통해 세밀한 조작이 가능하게 한다. 사용자가 회전부를 돌리면 엔코더가 회전 정도를 감지한다. 버튼 기능은 기존의 마우스에 버튼과 비슷한 역활을 하며, 선택을 하거나 모드를 바꾸며, 시작과 끝을 알리는 기능 등에 해당한다. 상기 스마트퍽의 상태를 알려주는 LED가 하단에 있어서 사용자가 쉽게 파악할 수 있다.
상기 스마트퍽의 바닥에는 PDP와의 스크래치를 방지하기 위한 헝겊을 부착한다.
상기 스마트퍽을 PDP위에 놓고 움직일 때 스마트퍽의 절대적인 위치를 알아야 하며, 이를 위해 테이블 프레임의 상단에 XYFer 적외선이미지 센서 시스템을 부착하여 동시에 두 점을 인식할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 상기한 종래의 스마트퍽 시스템의 문제점을 개선한 것으로, 앞서 설명한 바처럼 사용자들이 콘텐츠에 대한 디지털 정보를 얻기 위하여 먼 거리 또는 여러 방향에서 조작을 해야 할 경우 몰입도가 떨어지기 때문에 사용자들의 콘텐츠 조작에 대한 만족감이 낮은 문제점이 있었는데 이를 해결하기 위하여 안출한 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 시스템은 사용자가 텐저블 입력을 할 수 있는 하나 이상의 스마트퍽(31)을 포함하며, 사용자의 입력을 처리하고 멀티터치 스크린의 터치한 위치를 확인하며, 상기 스마트퍽(31)이 터치한 위치를 이용하여 터치 대상물을 판단하는 디스플레이모듈(30)과, 상기 스마트퍽(31)과 WiFi TCP/IP통신을 하여 받아온 정보를 디스플레이모듈(30)로 전송하며, 스마트퍽과의 연결을 관리하고 클라이언트의 리스폰 코드를 처리하는 멀티텍션 서버(10) 및 상기 디스플레이모듈(30)로 입력되는 정보를 관리하는 디스플레이서버(20)를 포함한다.
이때, 상기 스마트퍽(31)은 아날로그 입력채널에서 유효한 PWM 신호를 검출하면 스마트퍽(31)의 아이디와 PWM신호의 디코드한 리스폰 정보를 사전에 설정된 시간에 따라 멀티텍션서버(10)로 전송한다.
또한, 상기 스마트퍽의 소프트웨어는 C언어로 작성되어 아두이노 모듈에서 동작하며, ESP8266 WiFi 모듈을 통해 멀티텍션 서버에 접속하게 된다. 프로그램이 처음 기동되면 멀티텍션 서버에 TCP/IP 접속을 하고 아날로그 입력 채널에서 유효한 PWM신호를 검출하면 멀티텍션 서버에 스마트퍽의 고유 아이디와 함께 PWM의 디코드한 리스폰 정보를 주기적으로 보내게 된다.
여기서, 하나 이상의 스마트퍽은 각각 고유 아이디를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 스마트퍽이 검출한 디코드 정보를 각각의 고유 아이디 정보와 함께 멀티텍션 서버로 보내게 된다.
또한, 상기 스마트퍽은 공지된 기술인 정전식 펜을 정전식 터치 디스플레이장치 위에 올려놓으면 터치한 위치를 시스템이 확인하고 해당 위치에 PWM 광신호를 보내게 된다.
여기서 상기 PWM광신호는 밝고 어두운 이미지를 보여주는 시간의 길이에 의해 정보를 인코딩한다.
도 2는 본 발명의 텐저블 인터페이스 시스템의 동작상태를 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 시스템을 이용한 구동방법은 하나 이상의 스마트퍽(31)에서 멀티텍션 서버(10)에 클라이언트로 연결을 요청하는 단계(S10), 상기 멀티텍션 서버(10)는 요청을 수신하며, 응답에 따른 데이터신호를 전송하는 단계(S20), 스마트퍽(31)이 디스플레이 모듈(30)과 접촉하며, 접촉한 위치에 PWM으로 인코드 된 광신호를 스마트퍽(31)으로 전송하는 단계(S30), 상기 스마트퍽(31)은 수신받은 광신호를 디코드하여 멀티텍션 서버(10)로 정보를 제공하는 단계(S40) 및 상기 멀티텍션 서버(10)에는 스마트퍽(31)의 고유 아이디를 확인하여 디스플레이 모듈(30)로 스마트퍽(31)의 정보를 전송하는 단계(S60)를 포함한다.
또한, 상기 S40단계이후에, 상기 디스플레이 모듈(30)에서 추가 정보를 터치한 스마트퍽(31)의 주변에 스마트퍽(31)의 관련정보를 표출하는 단계(S50)를 더 포함한다.
여기서, 상기 광신호는 PWM코드 즉, Pulse with Modulation(펄스 구동방식)을 의미하는 것으로 펄스에 변화를 주는 코드를 뜻하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 모듈에서 보내오는 PWM코드를 스마트퍽에서 디코드하는 상태 전이도를 나타내는 상태도이다.
도 3과 같은 상태 전이도를 이용하여 설명하도록 한다. 상기 디스플레이 모듈에서 스마트퍽으로 PWM코드 신호가 없는 Low상태가
Figure 112015108051982-pat00002
이상 지속되면 스타트 상태가 유지되며 이 상태에서 decode 0상태 또는 decode 1상태로 전이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PWM신호가 검은색 이미지와 밝은 흰색이미지를 교차로 디스플레이되는 예시도이다.
상기 텐저블 인터페이스 시스템에서의 PWM신호는 도 4에서 보시는 바와 같이 검은색 이미지와 밝은 흰색 이미지를 교차로 일정한 타임 패턴에 따라 화면에 디스플레이를 한다. 즉 인코드 데이터를 스마트퍽이 터치한 위치에 정보를 보내는 것이다.
예를 들어, 스마트퍽에는 3개의 정전식 터치 탭을 가지고 있으며 동시에 3개의 터치가 이루어 지는데 이 정보를 후술될 실시예 1의 데이터 구조에 저장하게 된다.
[실시예 1]
Figure 112015108051982-pat00003
처음 터치가 이루어지면 puckID는 알지 못함으로 초기값을 유지하다가 후에 멀티텍션 서버에서 보내온 데이터를 이용하여 puckID를 업데이트 한다. puckID가 확인 되면 해당 퍽의 주변에 관련된 정보를 출력하거나 또는 콘텐츠에 따라 적절한 디스플레이 정보를 제어한다. Info 데이터 스트럭처는 lifeTime을 가지고 있어 lifeTime이 계속 갱신되지 않으면 유효하지 않은 정보로 간주하여 목록에서 제거하게 된다. lifeTime은 멀티텍션 서버에서 데이터가 접수될 때 마다 새로운 값으로 갱신하게 된다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 PWM코드의 표출시간 측정값을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면 본 발명에서 제시한 코드방식은 코드길이가 늘어날수록 전송시간이 많이 소요된다. 코드의 전송 즉, 표출시간을 측정한 것이다. 도 5를 보면 스마트퍽의 개수가 늘어날수록 코드 전송 속도가 함께 늘어나는 단점을 볼수 있다.
이에 따라 스마트퍽 하나당 3개의 터치를 사용함으로 현 시스템에서는 총 3개의 스마트퍽을 동시에 이용할 수 있게 된다. 그러므로 도 5에서의 code 0, code 1, code 2까지 사용할 수 있으며 최대 소요 전송속도는 1000ms 정도로 확인이 된다.
상기와 같은 구성으로 본 발명의 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템이 완성되는 것이다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 멀티텍션 서버
20 : 디스플레이 서버
30 : 디스플레이모듈
31 : 스마트퍽

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템을 이용한 구동방법에 있어서,
    하나 이상의 스마트퍽(31)에서 멀티텍션 서버(10)에 클라이언트로 연결을 요청하는 단계(S10);
    상기 멀티텍션 서버(10)는 요청을 수신하며, 응답에 따른 데이터신호를 전송하는 단계(S20);
    스마트퍽(31)이 디스플레이 모듈(30)과 접촉하며, 디스플레이 모듈이 접촉한 위치에 PWM으로 인코드 된 광신호를 스마트퍽(31)으로 전송하는 단계(S30);
    상기 스마트퍽(31)은 수신받은 광신호를 디코드하여 멀티텍션 서버(10)로 정보를 제공하는 단계(S40); 및 상기 멀티텍션 서버(10)에는 스마트퍽(31)의 고유 아이디를 확인하여 디스플레이 모듈(30)로 스마트퍽(31)의 정보를 전송하는 단계(S60);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 구동방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 S40단계 이후에,
    상기 디스플레이 모듈(30)에서 추가 정보를 터치한 스마트퍽(31)의 주변에 스마트퍽(31)의 관련정보를 표출하는 단계(S50);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 구동방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 S30단계에서, 디스플레이 모듈에서 스마트퍽으로 PWM코드를 전송하는 과정에서 신호가 없는 Low상태가
    Figure 112015108051982-pat00004
    이상 지속되면 스타트 상태가 유지되며, 상기 스타트 상태에서 decode 0 상태 또는 decode 1상태로 전이될 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 구동방법.
KR1020150155448A 2015-11-06 2015-11-06 스마트퍽을 이용한 텐저블 인터페이스 시스템 및 그 방법 KR101819586B1 (ko)

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JP2015069556A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 ブラザー工業株式会社 電子筆記装置、筆記情報処理プログラム、電子筆記システム

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