KR101827912B1 - 보행 가능한 가상 현실 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 일반적으로 모션 베이스를 사용하는 보행 가능한 가상 현실 장치에 관련된다. 가상 현실 컨텐츠를 저장한 가상 현실 서버와 통신 가능하게 연결된 가상 현실 장치는 받침대, 받침대에 연결되어 사용자의 보행을 가능하게 하는 발판부, 받침대와 발판부의 상측에 이격되게 위치하는 천장부 및 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 천장부에 연결되는 프레임부를 포함할 수 있다. 가상 현실 장치는 일측 단부는 받침대에 동작 가능하게 연결되고 타측 단부는 발판부에 동작 가능하게 연결되는 모션 베이스 장치를 포함하여, 발판부의 상하운동, 요동운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 가능하게 할 수 있다. 천장부에는 복수의 동작 감지 카메라가 연결되어, 사용자의 하나 이상의 동작을 인식하여 제1 신호를 생성할 수 있다.

Description

보행 가능한 가상 현실 장치 {WALKABLE VIRTUAL REALITY APPARATUS}

본 개시는 가상 현실 서버에 통신 가능하게 연결되어 가상 현실 컨텐츠의 경험을 제공하는, 모션 베이스 기반의 보행 가능한 가상 현실 장치에 관련된다.

가상 현실이란 원하는 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 사용자가 마치 실제 주변 상황 및 환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 느끼도록 만들어주는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 말한다. 사용자가 가상 현실을 통해 실재감을 느끼기 위해서는 시각, 청각, 촉각 등 사용자의 오감을 통해 획득되는 정보를 제공해야 한다. 특히, 사용자의 감각 중에 가장 많은 정보를 요구하는 것은 시각으로서, 가상 현실의 발전에 따라 눈과 유사한 장치들이 개발되어 왔다. 이러한 노력의 결과로 개발된 장치가 바로 HMD(head mounted display)이다.

HMD란 사용자의 머리에 장착하는 디스플레이 장치로서, 그 종류와 원리는 다양하다. 초기에, HMD는 주로 군사장비 분야에서 활용되었으나, 게임 분야에 사용되면서 보편화되고 있다. 예컨대, 오큘러스 리프트(Oculus Rift)와 같은 현재의 HMD는 사용자가 얼굴을 왼쪽으로 회전하면 화면에 디스플레이되는 장면도 왼쪽으로 움직이고, 얼굴을 오른쪽으로 회전하면 화면에 디스플레이되는 장면도 오른쪽으로 움직인다. 즉, HMD 자체가 사용자의 움직임을 인식하고 화면에 반영하는 방식이다. HMD를 이용하면 많은 물리적 운용 공간을 필요로 하지 않으면서, 특정 상황에 적합해지도록 유연하게 적용할 수 있다. 등록특허 10-1279869의 경우, 두부(頭部) 장착형 디스플레이를 이용한 비행 시뮬레이터 영상 시현 장치 및 방법에 대해 개시하고 있다. 구체적으로, 이 문헌에서는 두부 장착형 디스플레이, 즉 HMD를 비행 시뮬레이터에 적용하여, 사용자가 시뮬레이터 운용시 실제 비행하는 것과 같은 경험을 할 수 있게 돕고 있다.

한편, 최근 상업적으로 HMD의 수요가 증가함에 따라, 관련 가상 현실 장치의 수요 또한 증가하였다. 종래의 가상 현실 장치의 경우 사용자가 앉은 채로 디스플레이에 출력된 화면에 따라 조작을 수행하면 상황에 따라 운동체감을 주도록 한 것이 대부분이다. 예컨대, 등록특허 10-1501632는 인터랙티브 오감형 라이더 비행 배틀 레이싱 장치에 대해 개시하고 있으며, 위 장치는 스피커, VR 헤드셋과 모션을 발생하는 모션 베이스 등을 포함하고 있고, 사용자는 앉은 채로 비행 배틀 레이싱을 경험할 수 있다.

그러나, 종래의 모션 베이스 기반의 가상 현실 장치와는 달리 사용자가 서 있는 상태로 움직이면서 가상 현실을 경험할 수 있다면, 몰입감과 현실감을 향상하여 사용자는 실제 가상 공간에 머무르고 있는 듯한 느낌을 얻을 수 있을 것이다. 따라서, 사용자가 서 있는 자세로 움직이며 사용할 수 있는 모션 베이스 기반의 장치로서, 기계적 구성이 간단하여 설치 및 관리 비용에 있어 효율적이면서도 단순화된 센싱 방식으로 복수의 사용자의 동시 접속이 가능하게 구현한 가상 현실 장치가 요구된다.

일 예시에서, 가상 현실 컨텐츠를 저장한 가상 현실 서버와 통신 가능하게 연결된 보행 가능한 가상 현실 장치가 제공되며, 이 보행 가능한 가상 현실 장치는 받침대, 받침대의 상측에 이격되게 위치하는 천장부 및 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 천장부에 연결되는 프레임부를 포함하여 보행 가능한 가상 현실 장치 내 공간을 형성할 수 있다. 받침대에는 사용자의 보행을 가능하게 하는 발판부가 연결된다. 보행 가능한 가상 현실 장치는 모션 베이스 장치를 더 포함할 수 있으며, 이 모션 베이스 장치는 일측 단부는 받침대에 동작 가능하게 연결되고 타측 단부는 발판부에 동작 가능하게 연결되어, 발판부의 상하운동, 요동운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 가능하게 할 수 있다. 천장부에는 복수의 동작 감지 카메라가 연결될 수 있다. 복수의 동작 감지 카메라는 사용자가 보행 가능한 가상 현실 장치 내의 공간에서 동작을 취하는 경우, 그 하나 이상의 동작을 인식하여 제1 신호를 생성할 수 있다. 이러한 복수의 동작 감지 카메라는 셋 이상의 적외선 카메라를 이용할 수 있다.

일 실시예에서, 보행 가능한 가상 현실 장치는 동작 처리 모듈과 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 동작 처리 모듈은 제1 신호를 수신하여 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성할 수 있다. 통신 모듈은 생성된 제2 신호를 가상 현실 서버로 전송할 수 있다. 가상 현실 서버는 제2 신호를 수신하여 이를 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로 입력할 수 있다.

다른 실시예에서, 보행 가능한 가상 현실 장치는 통신 모듈을 더 포함할 수 있으며, 이 통신 모듈은 제1 신호를 가상 현실 서버로 바로 전송할 수 있다. 가상 현실 서버는, 제1 신호를 수신하여 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성하고, 생성된 제2 신호를 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로써 입력할 수 있다.

다른 예시에서, 보행 가능한 가상 현실 장치는 천장부에 와이어 지지대를 연결할 수 있다. 와이어 지지대는 위치 조절 모듈을 포함하며, 이 위치 조절 모듈은 와이어 지지대의 상승 또는 하강이 가능하도록 와이어 지지대의 위치를 조절할 수 있다. 또한, 와이어 지지대에는 사용자의 신체에 고정적으로 연결되는 와이어가 연결될 수 있다.

또 다른 예시에서, 프레임부는 회전 구동 장치를 포함할 수 있다. 회전 구동 장치는 프레임부를 수평 회전시킬 수 있다. 일 실시예에서, 회전 구동 장치는 복수의 동작 감지 카메라가 사용자의 하나 이상의 동작을 인식하여 생성한 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 프레임부를 수평 회전시킬 수 있다.

또 다른 예시에서, 프레임부는 조작부를 포함할 수 있다. 조작부는 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 프레임부는 회전 구동 장치를 더 포함함으로써, 사용자의 신체의 특정 위치(예컨대, 손)로부터 조작부 사이의 거리가 임계 값 이하를 유지하도록 프레임부를 수평 회전시킬 수 있다.

또 다른 예시에서, 프레임부는 도구 관리부를 포함할 수 있다. 도구 관리부는 가상 현실 컨텐츠와 연관되어 사용할 수 있는 하나 이상의 도구를 포함할 수 있다. 하나 이상의 도구는 도구 관리부로부터 탈부착이 가능하며, 각각 가상 현실 컨텐츠 내의 하나 이상의 가상 객체(virtual object)에 대응할 수 있다. 도구 관리부는 하나 이상의 도구가 도구 관리부로부터 탈착될 때 이를 인식하여 탈착된 하나 이상의 도구를 표시하는 도구 표시 신호를 생성할 수 있다. 하나 이상의 도구는 각각 도구 버튼을 포함할 수 있다. 도구 버튼은 하나 이상의 가상 객체를 제어하기 위한 도구 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 프레임부는 회전 구동 장치를 더 포함함으로써, 사용자의 신체의 특정 위치(예컨대, 손)로부터 도구 관리부 사이의 거리가 임계 값 이하를 유지하도록 프레임부를 수평 회전시킬 수 있다.

또 다른 예시에서, 보행 가능한 가상 현실 장치는 환경 설정 모듈 및 환경 요소 장치를 더 포함할 수 있다. 환경 설정 모듈은 가상 현실 컨텐츠 내 환경 정보와 연관된 환경 제어 신호를 생성하여 환경 요소 장치에 전송할 수 있다. 환경 요소 장치는 온도 조절 장치, 음향 생성 장치, 향기 발산 장치, 바람 생성 장치 및 액체/기체 분사 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또 다른 예시에서, 가상 현실 시스템은 가상 현실 컨텐츠를 저장한 가상 현실 서버, 가상 현실 서버에 통신 가능하게 연결된 HMD(head mounted display) 및 가상 현실 서버에 통신 가능하게 연결된 보행 가능한 가상 현실 장치를 포함할 수 있다. 보행 가능한 가상 현실 장치는 받침대; 받침대에 연결되어 사용자의 보행을 가능하게 하는 발판부; 받침대 및 발판부의 상측에 이격되게 위치하는 천장부; 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 천장부에 연결되는 프레임부; 일측 단부는 받침대에 동작 가능하게 연결되고 타측 단부는 발판부에 동작 가능하게 연결되는 모션 베이스 장치; 및 천장부에 연결되는 복수의 동작 감지 카메라를 포함할 수 있다. 복수의 동작 감지 카메라는 사용자의 하나 이상의 동작을 인식하여 제1 신호를 생성할 수 있다. 가상 현실 서버는 가상 현실 컨텐츠와 연관된 모션 베이스 제어 신호를 생성하고, 이를 가상 현실 장치로 전송하여 모션 베이스 장치로 하여금 발판부의 상하운동, 요동운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 가능하게 할 수 있다. 또한, 가상 현실 서버는 제1 신호를 수신하여 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성하고, 생성된 제2 신호를 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로써 입력할 수 있다. 보행 가능한 가상 현실 장치는 위에서 설명된 예시들의 기술적인 특징을 포함할 수 있다.

전술한 요약은 예시적인 것일 뿐이고, 어떤 방식으로든 제한을 의도한 것은 아니다. 상술한 예시적인 태양, 실시예 및 특징들에 더하여, 추가의 태양, 실시예 및 특징들이 도면과 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 분명하게 될 것이다.

본 개시의 전술한 특징들 및 기타 특징들은, 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 충분히 분명해질 것이다. 이러한 도면들은 본 개시에 따르는 단지 몇 가지의 실시예만을 도시한 것이고, 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 개시는 첨부된 도면의 사용을 통하여, 더 구체적이고 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 보행 가능한 가상 현실 장치 및 다양한 예시적 사용자의 자세를 예시하고;
도 2는 보행 가능한 가상 현실 장치의 정면도를 예시하고;
도 3은 보행 가능한 가상 현실 장치를 포함하여 가상 현실 시스템을 구현하는 구성을 예시하고; 그리고
도 4는 둘 이상의 보행 가능한 가상 현실 장치를 포함하여 가상 현실 시스템을 구현하는 구성을 예시한다.

이하의 상세한 설명에서, 본 개시의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조가 이루어진다. 도면에서, 유사한 부호는, 문맥에서 다른 지시가 없다면, 일반적으로 유사한 구성요소를 식별한다. 상세한 설명, 도면, 및 청구항에서 기술된 예시적인 실시예들은 청구범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에 제시된 대상의 범위와 사상을 벗어나지 않으면서 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변형이 이루어질 수 있다. 여기에서 일반적으로 기술되고 도면에서 도시된 바와 같은 본 개시의 태양들이 다양한 다른 구성으로 배열, 대체, 조합, 분리, 및 설계될 수 있음과, 이 모두가 여기에서 명확히 고려됨이 쉽게 이해될 것이다.

도 1의 (a) 내지 (f)는 보행 가능한 가상 현실 장치 및 다양한 예시적 사용자의 자세를 예시한다. 이하에서는 일반적으로 가상 현실 컨텐츠가 저장된 가상 현실 서버에 통신 가능하게 연결되어 가상 현실 컨텐츠에 대한 경험을 제공할 수 있는, 모션 베이스 기반의 보행 가능한 가상 현실 장치에 대해 설명된다. 가상 현실 컨텐츠는 싱글 유저용 및/또는 멀티 유저용이 가능할 수 있다. 예컨대, 가상 현실 컨텐츠는 롤플레잉(role-playing) 유형의 컨텐츠 또는 서바이벌 전투 컨텐츠일 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)에서와 같이, 사용자는 HMD(head mounted display)를 장착한 채 가상 현실 장치 내 공간에서 와이어에 연결되어 걷거나, 뛰거나, 점프하거나, 방향을 전환하는 등 서 있는 채로 여러 가지 자세를 취할 수 있다. 가상 현실 장치의 천장부에 설치된 복수의 동작 감지 카메라는 이러한 사용자의 움직임을 감지할 수 있다. 가상 현실 장치 내 공간의 측면에는 조작부 및 도구 관리부를 포함할 수 있다. 도구 관리부에는 가상 현실 컨텐츠에 적합할 수 있는 임의의 적절한 도구가 구비될 수 있다. 예컨대, 서바이벌 전투 컨텐츠의 경우 도구 관리부에는 총, 칼, 망치 등이 구비될 수 있다.

도 1의 (c) 내지 (e)는 총을 든 채로 보행 가능한 가상 현실 장치 상에서 가상 현실 컨텐츠를 경험하는 사용자를 예시한다. 사용자가 들고 있는 실제 총은 가상 현실 컨텐츠 내의 가상 객체(총)에 대응하여, HMD 상에 총이 디스플레이되도록 구현할 수 있을 것이다. 한편, 사용자가 발을 디딜 수 있는 발판부에는 모션 베이스 장치가 동작 가능하게 연결되어, 발판부의 상하운동[도 1(c) 참조], 요동운동[도 1(d) 및 1(e) 참조] 또는 회전운동(도시되지 않음)을 가능하게 한다. 발판부가 움직임으로써 사용자는 더욱 가상 현실에 대한 몰임감과 현실감을 느낄 수 있다. 사용자가 가상 현실 컨텐츠 내에서 다른 도구를 사용하려고 하는 경우, 사용자는 총을 다시 도구 관리부에 부착한 후 다른 도구를 꺼내서 사용할 수 있다. 도구 관리부는 사용자가 선택(즉, 탈착)한 도구가 어떤 것인지 파악하여, 가상 현실 내에서도 해당 도구가 HMD 상에 디스플레이되도록 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 도 1(f)에서와 같이, 사용자가 망치로 도구를 변경하였다면, HMD 상에서도 디스플레이되던 총이 망치로 변경될 것이다. 한편, 도구 상의 도구 버튼 또는 조작부를 이용하여 사용자가 하나의 공통 도구를 사용하면서도 HMD 상에서는 각기 다른 도구로 변경되도록 구현할 수도 있다.

도 2는 보행 가능한 가상 현실 장치(200)의 정면도를 예시한다. 보행 가능한 가상 현실 장치(200)는 받침대(210), 프레임부(212), 천장부(214)를 이용하여 보행 가능한 가상 현실 장치(200) 내에 공간을 형성할 수 있다. 프레임부(212)는 일측 단부는 받침대(210)에 연결되고, 타측 단부는 천장부(214)에 연결된다. 프레임부(212)는 직육면체의 형상으로 도시되었으나, 원통 형상, 삼각 기둥 형상 등 임의의 형상일 수 있다. 또한, 프레임부(212)는 가상 현실 장치(200)의 측면을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있으면 충분하다. 예컨대, 프레임부(212)는 직육면체 형상에서 마주보는 두 개의 측면만을 이용하여 형성될 수 있다. 천장부(214)는 사용자가 서 있는 자세를 취하고, 이하에서 설명될 와이어(242) 및 동작 감지 카메라(230)를 설치하기에 불편함이 없도록 받침대(210)로부터 충분히 이격되어 위치할 수 있다.

받침대(210)에는 사용자의 보행을 가능하게 하는 발판부(216)가 연결된다. 일 예시에서, 발판부(216)는 트레드밀로 구현될 수 있다. 다른 예시에서, 발판부(216)는 압력 감지 센서를 포함하여 사용자의 하중에 의한 압력을 감지하고, 신호를 생성할 수 있다. 생성된 신호는 가상 현실 서버(도시 되지 않음)로 전송되어 위치 데이터 및/또는 속도 데이터 등으로 이용될 수 있다.

발판부(216)와 받침대(210) 사이에는 모션 베이스 장치(220)가 동작 가능하게 연결될 수 있다. 모션 베이스 장치(220)는 발판부(216)의 상하운동, 요동운동, 및 회전운동 중 적어도 하나를 가능하게 할 수 있다. 모션 베이스 장치(220)는 예컨대, 유압 실린더 또는 액추에이터를 사용하는 등 당업자에 의해 적절하게 구현될 수 있다. 또한, 모션 베이스 장치(220)는 3 자유도(DOF) 또는 6 자유도(DOF)로 제어될 수 있다. 일 예시에서, 모션 베이스 장치(220)는 3축 모션 베이스일 수 있다.

천장부(214)에는 복수의 동작 감지 카메라(230)가 연결될 수 있다. 복수의 동작 감지 카메라(230)는 사용자가 가상 현실 장치(200) 내의 공간에서 동작을 취하는 경우, 그 동작을 촬영할 수 있다. 일 실시예에서, 촬영된 동작은 신호로 생성되어 동작 처리 모듈(도시되지 않음)에 전송될 수 있다. 동작 처리 모듈은 생성된 신호에서 하나 이상의 동작을 검출할 수 있다. 예컨대, 동작 처리 모듈은 사용자의 오른손/왼손의 동작, 오른발/왼발의 동작 또는 몸통/머리의 움직임을 검출할 수 있다. 동작 처리 모듈은 생성된 신호에서 검출된 동작의 위치를 데이터로 나타낼 수 있도록 좌표를 설정할 수 있다. 예컨대, 좌표는 임의의 지점을 원점으로 지정하고, X축, Y축 및 Z축을 설정할 수 있다. 여기서는 직교 좌표계가 예시되었으나, 사용자는 데이터의 처리가 용이한 임의의 적절한 좌표계를 선택할 수 있다. 동작 처리 모듈은 설정된 좌표에서 검출된 하나 이상의 동작을 X값, Y값 및 Z값으로 변환할 수 있다. 변환된 X값, Y값 및 Z값은 통신 모듈(도시되지 않음)을 통해 가상 현실 서버로 전송되어 가상 현실 컨텐츠 내에서 동작 데이터로 입력될 수 있다. 입력된 동작 데이터는 가상 현실 컨텐츠 내에서 아바타의 동작으로 표현될 수도 있고, 가상 현실 컨텐츠에서 장소 이동(예컨대, 발 동작에 관한 동작 데이터를 입력받는 경우) 또는 가상 객체와 인터랙션이 가능하도록(예컨대, 손 동작에 관한 동작 데이터를 입력받는 경우) 처리될 수 있다.

다른 실시예에서, 동작 처리 모듈은 보행 가능한 가상 현실 장치(200)가 아닌 가상 현실 서버 내에 구현될 수 있다. 이 경우, 가상 현실 장치(200) 내의 통신 모듈은 복수의 동작 감지 카메라(230)가 생성한 신호(제1 신호)를 바로 가상 현실 서버로 전송할 수 있다. 가상 현실 서버는, 예컨대 그 내부의 동작 처리 모듈에서, 생성된 제1 신호를 수신하여 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성하고, 생성된 제2 신호를 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로써 입력할 수 있다.

복수의 동작 감지 카메라(230)는 셋 이상의 적외선 카메라를 이용할 수 있다. 적외선 카메라를 이용하는 경우, 모션 컨트롤 카메라(motion control camera) 등 다른 동작 감지 카메라를 이용하는 경우보다 비용, 전력 소모 및 인식 감도 등에 있어 효율적인 장점을 가진다.

또한, 천장부(214)에는 와이어 지지대(240)가 연결될 수 있다. 와이어 지지대(240)는 위치 조절 모듈(244)을 포함하여, 와이어 지지대(240)의 상승 또는 하강이 가능하도록 와이어 지지대(240)의 위치를 조절할 수 있다. 와이어 지지대(240)는 사용자의 신체에 고정적으로 연결되는 와이어(242)가 연결될 수 있다. 와이어(242)는 사용자의 허리 또는 어깨 등에 연결될 수 있다. 와이어(242)는 조끼 등 착용 가능한 수단에 연결되어, 사용자가 이를 착용함으로써 사용할 수도 있다. 위치 조절 모듈(244)을 이용하여 사용자의 신장에 맞추어 와이어(242)의 최하부의 위치가 조절될 수 있다. 위치 조절 모듈(244)은 가상 현실 서버로부터 모션베이스 장치(220)의 운동(예컨대, 상하운동)에 관한 신호를 수신하여 와이어 지지대(240)의 위치를 적절하게 조절할 수 있다. 위치 조절 모듈(244)은 분리된 모듈인 것처럼 예시되었으나, 가상 현실 서버 상에서 처리될 수 있도록 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다.

프레임부(212)는 조작부(250) 포함할 수 있다. 조작부(250)는 가상 현실 컨텐츠를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 조작부(250)는 버튼, 조이스틱, 터치패드 등 가상 현실 컨텐츠를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 조작부(250)는 별도의 장치를 이용하지 않으면서, 사용자가 프레임부를 터치하는 경우 복수의 동작 감지 카메라가 생성한 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 가상 현실 컨텐츠를 제어하는 제어 신호를 생성할 수도 있다. 생성된 제어 신호는 가상 현실 컨텐츠의 시작/종료 등 간단한 기능부터 수치 입력 등 다양한 기능을 수행할 수 있다.

프레임부(212)는 도구 관리부(260)를 포함할 수 있다. 도구 관리부(260)에는 가상 현실 컨텐츠에 적합할 수 있는 임의의 적절한 하나 이상의 도구(262)가 구비될 수 있다. 예컨대, 서바이벌 전투 컨텐츠의 경우 도구 관리부(260)에는 총, 칼, 망치 등이 구비될 수 있다. 하나 이상의 도구(262)는 각각 가상 현실 컨텐츠 내의 하나 이상의 가상 객체에 대응할 수 있다. 가상 객체는 HMD 상에 시각적으로 표현될 수 있다. 하나 이상의 도구(262)는 도구 관리부(260)로부터 탈착 및 부착이 가능할 수 있다. 하나 이상의 도구(262)가 도구 관리부(260)로부터 탈착되는 경우, 도구 관리부(260)는 이를 인식하여 탈착된 하나 이상의 도구(262)를 표시하는 도구 표시 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 사용자가 도구 관리부(260)로부터 도구(262)로 총을 선택하여 탈착하는 경우, 도구 관리부(260)는 총을 표시하는 신호를 생성하여 HMD 상에 총에 대응하는 가상 객체를 나타내거나, 아바타에 총에 대응하는 가상 객체가 주어지도록 구현될 수 있다. 하나 이상의 도구(262)는 각각 도구 버튼을 포함할 수 있다. 도구 버튼은 도구(262)에 대응하는 가상 객체를 제어하는 도구 제어 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 총에 포함된 도구 버튼을 누르면 신호가 생성되어 가상 현실 서버에 전송되고, 가상 현실에서 총알이 발사되거나, 재장전 등의 기능을 수행하도록 할 수 있다.

프레임부(212)는 회전 구동 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 회전 구동 장치는 프레임부(212)를 수평 회전시킬 수 있다. 회전 구동 장치는 예컨대, 프레임 및 모터를 이용하여 당업자에 의해 적절하게 구현될 수 있다. 회전 구동 장치는 동작 감지 카메라에서 사용자의 하나 이상의 동작을 인식하여 생성한 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 프레임부(212)를 수평 회전시킬 수 있다. 예컨대, 가상 현실 서버는 사용자의 오른손 또는 왼손의 동작을 감지하여 검출된 X값 및 Y값을 기초로 회전 신호를 생성하고, 회전 구동 장치는 생성된 회전 신호를 수신하여 프레임부(212)를 수평 회전시킬 수 있다. 회전 구동 장치를 통한 프레임부의 회전을 통해, 사용자의 신체의 특정 위치(예컨대, 손)로부터 조작부(250) 또는 도구 관리부(260) 사이의 거리가 일정 거리를 벗어나지 않도록 할 수 있다.

보행 가능한 가상 현실 장치(200)는 환경 설정 모듈 및 환경 요소 장치를 포함할 수 있다. 환경 설정 모듈은 가상 현실 컨텐츠 내 환경 정보와 연관된 환경 제어 신호를 생성하여 환경 요소 장치에 전송할 수 있다. 환경 요소 장치는 온도 조절 장치, 음향 생성 장치, 향기 발산 장치, 바람 생성 장치 및 액체/기체 분사 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 환경 요소 장치는 가상 현실 컨텐츠의 상황에 적절하게 구동되어, 사용자가 몰입할 수 있는 4D 경험을 가능하게 할 수 있다.

도 3은 보행 가능한 가상 현실 장치를 포함하여 가상 현실 시스템을 구현하는 구성을 예시한다. 이 가상 현실 시스템(300)은 HMD(310), 가상 현실 장치(320) 및 가상 현실 서버(330)를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, HMD(310) 및 가상 현실 장치(320)는 각각 가상 현실 서버(330)에 통신 가능하게 연결된다. 이러한 연결에는 유선 또는 무선 연결 방식이 사용되며, 당업계에 널리 알려진 여러 가능한 방법이 사용 가능하다.

HMD(310)는 현재 또는 앞으로 개발될 다양한 형태의 장치로서 사용자의 머리에 장착되어 사용자에게 시각 및/또는 청각은 물론 기타 가상 현실 컨텐츠의 체험에 가능한 자극을 제공할 수 장치를 포함할 수 있다. 기본적으로 현재 널리 사용되고 있는 장치는 영상 및 음성 데이터를 사용자에게 제공할 수 있는데, 이러한 영상 및 음성 데이터는 HMD(310)가 가상 현실 서버(330)로부터 수신하여 HMD(310) 내에 포함된 디스플레이 및 스피커를 통해 사용자에게 제공하게 된다. HMD(310)는 또한 사용자의 음성과 같은 사용자 입력을 수신하여 가상 현실 서버(330)로 전달함으로써 가상 현실 컨텐츠를 제어할 수 있는 인터랙티브한 형태의 장치도 가능하다.

가상 현실 장치(320)는 앞서 도2에서 설명한 가상 현실 장치의 기술적 특징을 포함할 수 있다. 가상 현실 장치(320)에 의해 생성된 제어 신호는 가상 현실 서버(330)로 전송되며, 전송된 제어 신호는 가상 현실 서버(330) 상에 저장되어 처리되고 있는 가상 현실 컨텐츠를 제어하는 데에 사용될 수 있다.

가상 현실 서버(330)는 가상 현실 컨텐츠를 처리하기 위한 장치로서, 이를 위해 적어도 메모리, 프로세서 등의 기본적인 하드웨어 구성을 갖춘 장치이면 충분하다. 가상 현실 서버(330)는 가상 현실 컨텐츠의 처리에 있어 가상 현실 장치(320)로부터 전송된 제어 신호를 수신하여 이 제어 신호를 기초로 가상 현실 컨텐츠를 제어하고, 그 제어 결과에 따른 영상 및/또는 음성 신호를 HMD(310)로 전송할 수 있다.

도 4는 둘 이상의 보행 가능한 가상 현실 장치를 포함하여 가상 현실 시스템을 구현하는 구성을 예시한다. 가상 현실 시스템(400)은 둘 이상의 HMD(410 및 420), 둘 이상의 가상 현실 장치(430 및 440), 둘 이상의 가상 현실 서버(450 및 460), 네트워크 허브(470) 및 종합 제어 및 관리 시스템(480)을 포함할 수 있다. 도 4에서는 HMD, 가상 현실 장치 및 가상 현실 서버가 각각 두 개씩 포함되는 것으로 도시되었지만 이에 제한되는 것은 아니다.

HMD(410 및 420) 및 가상 현실 장치(430 및 440)는 각각 가상 현실 서버(450 및 460)에 통신 가능하게 연결된다. 이러한 연결에는 유선 또는 무선 연결 방식이 사용되며, 당업계에 널리 알려진 여러 가능한 방법이 사용 가능하다. HMD(410 및 420), 가상 현실 장치(430 및 440) 및 가상 현실 서버(450 및 460)는 도 3의 HMD(310), 가상 현실 장치(320) 및 가상 현실 서버(330)와 각각 그 기능 및 세부사항이 유사할 수 있으며, 설명의 간소화를 위해 그 구체적인 설명은 생략한다.

네트워크 허브(470)는 가상 현실 서버(450 및 460)와 종합 제어 및 관리 시스템(480)을 바람직하게는 케이블로 연결하여 근거리 통신망인 LAN을 구성할 수 있다. 네트워크 허브(470)는 가상 현실 서버(450 및 460)로부터 종합 제어 및 관리 시스템(480)으로 그리고 종합 제어 및 관리 시스템(480)에서 가상 현실 서버(450 및 460)로 데이터를 전송하여 데이터 중계 기능을 한다. 종합 제어 및 관리 시스템(480)은 네트워크 허브를 거쳐 복수의 가상 현실 서버(450 및 460)를 제어 및 관리할 수 있다. 즉, 각각의 가상 현실 서버(450 및 460)에서 종합 제어 및 관리 시스템(480)으로, 종합 제어 및 관리 시스템(480)에서 다시 각각의 서버로 혼합된 데이터를 전송하여 가상 현실 컨텐츠를 제어하는 것이 가능하다. 가상 현실 컨텐츠에 따라, 종합 제어 및 관리 시스템(480)은 가상 현실 장치(430 및 440)의 사용자가 가상 현실 서버(450 및 460)를 통해 싱글 유저용 및/또는 멀티 유저용으로 이용 가능할 수 있다. 가상 현실 시스템(400)은 두 개의 가상 현실 장치(430 및 440)를 이용하여 구현되었지만, 당업자는 종합 제어 및 관리 시스템과 네트워크 허브를 포함하여 셋 이상의 가상 현실 장치를 이용하는 가상 현실 시스템도 구현할 수 있을 것이다. 본 개시의 가상 현실 장치는 비용을 많이 들이지 않으면서도 단순한 센싱 방식으로 구현되었기에, 다수의 사용자(예컨대, 15명)가 종합 제어 및 관리 시스템에 동시 접속이 가능하게 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 복수 및 단수의 용어 사용에 대하여 구별하도록 주의가 이루어졌지만, 복수 형태의 일부 참조에 대해 단수 형태를 의미할 수 있고, 단수 형태의 일부 참조에 대해 복수 형태를 의미할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, "A, B 및 C 중 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예컨대, "A, B 및 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B 및 C를 함께 갖는 시스템 등을 포함하지만 이에 제한되지 않음).

시스템 양상에서 하드웨어와 소프트웨어 구현 사이에는 구별이 거의 없다. 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용은 일반적으로 (그러나 어떤 경우, 하드웨어 및 소프트웨어 사이의 선택이 중요하게 될 수 있다는 점에서 항상 그런 것은 아니지만) 비용 대비 효율의 트레이드오프(tradeoff)를 나타내는 설계상 선택(design choice)일 뿐이다. 본 개시에서 설명된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술들이 영향 받을 수 있는 다양한 수단(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어)이 있으며, 선호되는 수단은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 사용되는 기술적 특징에 따라 변경될 것이다. 예컨대, 만약 구현자가 속도 및 정확도가 중요하다고 결정하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택할 수 있고, 만약 유연성이 중요하다면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수 있으며, 또는, 또 다른 대안으로서, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 중 일부 조합을 선택할 수 있다.

본 개시는 다양한 태양의 예시로서 의도된 본 출원에 기술된 특정 실시예들에 제한되지 않을 것이다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 많은 수정과 변형들이 그 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 여기에 열거된 것들에 더하여, 본 개시의 범위 안에서 기능적으로 균등한 방법과 장치가 위의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 수정과 변형들은 첨부된 청구항의 범위에 들어가도록 의도된 것이다. 본 개시는 첨부된 청구항과 그러한 청구항에 부여된 균등물의 전 범위에 의해서만 제한될 것이다. 본 개시가 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 합성 또는 구성에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 여기에서 사용된 용어는 특정 실시예를 기술하기 위한 목적이고, 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다.

전술로부터, 본 개시의 다양한 실시예가 예시의 목적을 위해 여기에서 설명되었으며, 본 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것이 인정될 것이다. 따라서, 여기에서 개시된 다양한 실시예가 제한되도록 의도된 것이 아니며, 진정한 범위 및 사상은 이하의 청구항에서 나타난다.

Claims (15)

1. 가상 현실 컨텐츠를 저장한 가상 현실 서버와 통신 가능하게 연결된 보행 가능한 가상 현실 장치에 있어서,
   받침대;
   상기 받침대에 연결되어 사용자의 보행을 가능하게 하는, 일체형으로 형성되는 발판부;
   상기 받침대 및 상기 발판부의 상측에 이격되게 위치하는 천장부;
   상기 천장부에 연결되는 와이어 지지대;
   일측 단부는 상기 와이어 지지대에 연결되고, 상기 와이어 지지대로부터 상기 발판부를 향하여 길이 방향으로 연장되며, 타측 단부는 상기 사용자의 신체 후면에 고정적으로 연결되는, 와이어;
   일측 단부는 상기 받침대에 연결되고 타측 단부는 상기 천장부에 연결되는 프레임부;
   일측 단부는 상기 받침대에 동작 가능하게 연결되고 타측 단부는 상기 발판부에 동작 가능하게 연결되어, 상기 발판부의 상하운동, 요동운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 가능하게 하는 모션 베이스 장치; 및
   상기 천장부에 연결되는 복수의 적외선 카메라
   를 포함하고,
   상기 복수의 적외선 카메라는 상기 프레임부 내의 공간을 적외선 영상으로 촬영하고, 상기 사용자의 하나 이상의 동작을 인식하여 제1 신호를 생성하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 신호를 수신하여 상기 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성하는 동작 처리 모듈; 및
   상기 제2 신호를 상기 가상 현실 서버로 전송하도록 구성된 통신 모듈
   을 더 포함하고,
   상기 가상 현실 서버는 상기 제2 신호를 수신하여 이를 상기 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로 입력하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 신호를 상기 가상 현실 서버로 전송하도록 구성된 통신 모듈
   을 더 포함하고,
   상기 가상 현실 서버는, 상기 제1 신호를 수신하여 상기 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성하고, 생성된 제2 신호를 상기 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로써 입력하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 와이어 지지대는 위치 조절 모듈을 포함하고, 상기 위치 조절 모듈은 상기 와이어 지지대의 상승 또는 하강이 가능하도록 상기 와이어 지지대의 위치를 조절하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
5. 삭제
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프레임부는 회전 구동 장치를 포함하고,
   상기 회전 구동 장치는 상기 프레임부를 수평 회전시키는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 회전 구동 장치는 상기 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 프레임부를 수평 회전시키는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프레임부는 조작부를 포함하고,
   상기 조작부는 상기 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 프레임부는 회전 구동 장치를 더 포함하고,
   상기 회전 구동 장치는 상기 사용자의 신체의 특정 위치로부터 상기 조작부 사이의 거리가 임계 값 이하를 유지하도록 상기 프레임부를 수평 회전시키는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부는 도구 관리부를 포함하고,
    상기 도구 관리부는 상기 가상 현실 컨텐츠와 연관되어 사용할 수 있는 하나 이상의 도구를 포함하며,
    상기 하나 이상의 도구는 상기 도구 관리부로부터 탈부착이 가능하고, 각각 상기 가상 현실 컨텐츠 내의 하나 이상의 가상 객체(virtual object)에 대응하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 도구 관리부는 상기 하나 이상의 도구가 상기 도구 관리부로부터 탈착될 때 이를 인식하여 상기 탈착된 하나 이상의 도구를 표시하는 도구 표시 신호를 생성하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 도구는 각각 도구 버튼을 포함하고,
    상기 도구 버튼은 상기 하나 이상의 가상 객체를 제어하기 위한 도구 제어 신호를 생성하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 프레임부는 회전 구동 장치를 더 포함하고,
    상기 회전 구동 장치는 상기 사용자의 신체의 특정 위치로부터 상기 도구 관리부 사이의 거리가 임계 값 이하를 유지하도록 상기 프레임부를 수평 회전시키는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보행 가능한 가상 현실 장치는 환경 설정 모듈 및 환경 요소 장치를 더 포함하고,
    상기 환경 설정 모듈은 상기 가상 현실 컨텐츠 내 환경 정보와 연관된 환경 제어 신호를 생성하여 상기 환경 요소 장치에 전송하고,
    상기 환경 요소 장치는 온도 조절 장치, 음향 생성 장치, 향기 발산 장치, 바람 생성 장치, 액체 분사 장치 및 기체 분사 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 보행 가능한 가상 현실 장치.
15. 가상 현실 시스템에 있어서,
    가상 현실 컨텐츠를 저장한 가상 현실 서버;
    상기 가상 현실 서버에 통신 가능하게 연결된 HMD(head mounted display); 및
    상기 가상 현실 서버에 통신 가능하게 연결된 보행 가능한 가상 현실 장치를 포함하고,
    상기 보행 가능한 가상 현실 장치는,
    받침대;
    상기 받침대에 연결되어 사용자의 보행을 가능하게 하는, 일체형으로 형성되는 발판부;
    상기 받침대 및 상기 발판부의 상측에 이격되게 위치하는 천장부;
    상기 천장부에 연결되는 와이어 지지대;
    일측 단부는 상기 와이어 지지대에 연결되고, 상기 와이어 지지대로부터 상기 발판부를 향하여 길이 방향으로 연장되며, 타측 단부는 상기 사용자의 신체 후면에 고정적으로 연결되는, 와이어;
    일측 단부는 상기 받침대에 연결되고 타측 단부는 상기 천장부에 연결되는 프레임부;
    일측 단부는 상기 받침대에 동작 가능하게 연결되고 타측 단부는 상기 발판부에 동작 가능하게 연결되는 모션 베이스 장치; 및
    상기 천장부에 연결되는 복수의 적외선 카메라
    를 포함하고,
    상기 복수의 적외선 카메라는 상기 프레임부 내의 공간을 적외선 영상으로 촬영하고, 상기 사용자의 하나 이상의 동작을 인식하여 제1 신호를 생성하고,
    상기 가상 현실 서버는,
    상기 가상 현실 컨텐츠와 연관된 모션 베이스 제어 신호를 생성하고, 이를 상기 보행 가능한 가상 현실 장치로 전송하여 상기 모션 베이스 장치로 하여금 상기 발판부의 상하운동, 요동운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 가능하게 하며,
    상기 제1 신호를 수신하여 상기 하나 이상의 동작의 위치를 나타내는 좌표의 X 값, Y 값 및 Z 값 중 적어도 하나를 검출하여 제2 신호를 생성하고, 생성된 제2 신호를 상기 가상 현실 컨텐츠 내의 동작 데이터로써 입력하는 것인, 가상 현실 시스템.

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