KR102161646B1 - 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템은, 실내운동기구의 일부 장치에 부착되어 상기 장치의 회전을 검출하기 위한 회전 센서부; 시간당 검출된 회전수에 기초하여 상기 장치의 회전속도를 계산하도록 구성되는 처리부; 운동기록 데이터 및 가상현실 콘텐츠를 저장하기 위한 저장부; 상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하도록 구성되는 콘텐츠 생성부; 및 상기 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하기 위한 헤드마운티드 디스플레이를 포함한다. 실시예에 따르면, 고정식 자전거 등의 실내운동기구에 부착된 센서를 통해 페달 또는 바퀴의 회전을 검출하고, 이로부터 회전속도를 계산하여 가상현실 공간에서 주행하는 자전거의 속도에 반영하는 방식으로 운동기구와 가상현실 간의 실시간 연동이 이루어진다. 이를 이용해 사용자는 실내용 운동기구를 활용하여 마치 외부에 있는 것처럼 체험할 수 있어 보다 즐겁게 운동을 수행할 수 있다.

Description

가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INTERWORKING VIRTUAL REALITY AND INDOOR EXERCISE MACHINE}
본 발명은 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정 자전거와 같은 실내운동기구에 부착된 센서를 이용해 페달의 회전속도를 계산하고, 상기 회전속도가 실시간으로 반영되는 가상현실 콘텐츠를 제공하기 위한 연동 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대인들은 바쁜 생활에 비해 부족한 운동량, 과거에 비해 과도한 영양 섭취로 인해 비만율이 갈수록 증가하고 있다. 조깅이나 자전거 타기와 같은 야외운동은 신체능력 향상은 물론 체지방 감소를 통해 비만 문제를 해결할 수 있는 좋은 운동법이지만 날씨나 환경 등 외부요인에 영향을 받기 쉽고 현대인들의 주거 환경인 도심에서는 활동을 위한 장소도 마땅하지 않아 꾸준히 운동하기가 쉽지 않다.
실내용 고정식 자전거는 헬스장이나 집안에서 트레이닝용으로 사용되는 바닥에 고정된 채 바퀴만 회전하도록 구성된 자전거형 운동기구로서, 제자리에서 페달을 회전시켜 다리 근육과 지구력을 발달시킬 수 있다. 고정식 자전거는 좁은 공간에서도 탈 수 있을 뿐만 아니라 날씨나 외부환경에 영향을 받지 않기 때문에 안전하고 꾸준하게 즐길 수 있는 운동기구이다. 또한 속도와 저항을 조절하여 운동량을 결정할 수 있기 때문에 실외에서 타는 경우에 비해 사용자가 원하는 운동 강도로 수행하기에도 적합하다.
이러한 장점에도 불구하고, 실내용 자전거는 한정된 공간에서 혼자 운동할 수밖에 없어 사용자가 지루함을 느끼기 쉽다. 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위해 고정식 자전거와 음악에 맞춘 안무 등을 결합한 새로운 형태의 운동법들이 소개되고 있으나 이 경우에도 자전거의 주행보다는 안무 등 다른 동작에 초점이 맞춰진 경우가 많다.
한편, 최근 엔터테인먼트 분야에서는 가상현실 기술을 활용한 체험형 프로그램이 각광받고 있다. 가상현실(Virtual Reality)이란 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터 상으로 구현하여 사용자로 하여금 마치 실제 주변 상황 및 환경과 상호작용하는 것처럼 가상 체험할 수 있도록 하는 인간-컴퓨터 간 인터페이스를 의미한다. 가상현실 기술을 활용하여 사용자는 공간적, 지리적 한계를 극복하여 어떠한 장소나 상황도 쉽게 체험할 수 있게 되었다.
최근에는 이러한 가상현실 기술을 스포츠 분야와 결합한 스크린 골프, 스크린 야구 등이 유행하고 있는데, 사용자가 제한된 현실 공간에서 운동(스윙)을 수행하면 컴퓨터 상에 구현된 가상의 필드에 수행 결과(예를 들어, 스윙 속도나 공의 타점을 반영하여 가상공간에서 공이 날아감)가 반영될 수 있다. 시간이 부족하고 운동 공간이 마땅치 않은 현대인들의 니즈를 반영하여 이와 같은 혼합형 시뮬레이션 게임 산업이 가파르게 성장하고 있다.
실감나는 체험을 위한 몰입형 가상현실은 일반적으로 헤드마운티드 디스플레이(Head-Mounted Display; HMD) 등의 웨어러블 장치를 이용해 구현된다. HMD는 디지털 영상을 실제 세계와 같이 입체로 볼 수 있게 해주는 착용형 디스플레이장치로서, 좌안과 우안에 각각 다른 영상을 출력하여 기존 모니터와는 다르게 영상의 입체감이 느껴질 수 있게 한다. HMD를 이용하면 기존 모니터에 비해 실감나는 가상현실을 체험할 수 있으며, 장치 내에 IMU 센서가 구비되어 사용자의 고개방향에 따라 대응하는 영상을 출력함으로써 보다 높은 몰입감을 제공할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1878201호
이에 본 발명은 고정 자전거와 같은 실내용 운동기구를 가상현실(VR)과 연동하여 실내에서도 마치 외부 환경에서 운동하는 것처럼 체험하게 함으로써 보다 즐겁게 운동효과를 얻을 수 있도록 하기 위해 착안되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템은, 실내운동기구의 일부 장치에 부착되어 상기 장치의 회전을 검출하기 위한 회전 센서부; 시간당 검출된 회전수에 기초하여 상기 장치의 회전속도를 계산하도록 구성되는 처리부; 운동기록 데이터 및 가상현실 콘텐츠를 저장하기 위한 저장부; 상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하도록 구성되는 콘텐츠 생성부; 및 상기 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하기 위한 헤드마운티드 디스플레이를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 실내운동기구는 실내용 고정 자전거이고, 상기 회전 센서부는 상기 고정 자전거의 페달 또는 바퀴에 부착되며, 상기 처리부는 상기 페달 또는 바퀴의 분당 회전수(RPM)를 계산할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가상현실 콘텐츠는 미리 저장된 가상의 자전거 코스를 상기 분당 회전수에 기초한 주행속도로 주행하는 시뮬레이션 영상으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가상의 자전거 코스는 내리막 또는 오르막 경사지점을 포함하고, 상기 자전거 속도는 상기 경사지점의 지면 경사도에 기초하여 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 경사지점에서의 자전거 속도는 미리 입력된 사용자의 몸무게에 더 기초하여 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 처리부는 상기 자전거 속도에 기초하여 칼로리 소모량을 계산하도록 구성되고, 상기 계산된 칼로리 소모량은 운동기록 데이터로서 상기 저장부에 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 사용자의 생체신호를 검출하기 위한 생체신호 센서부를 더 포함하고, 상기 처리부는 검출된 생체신호에 기초하여 실시간 생체정보를 생성하도록 구성되고, 상기 실시간 생체정보는 운동기록 데이터로서 상기 저장부에 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 생체신호는 심박수, 산소포화도, 또는 근전도신호를 포함하며, 상기 운동기록 데이터는 시간에 따른 심박수 또는 산소포화도의 변화량을 나타내거나, 근전도신호에 기초한 각 근육의 활성화 정도를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 운동기록 데이터는 상기 가상현실 콘텐츠에 포함되어 헤드마운티드 디스플레이 상에 함께 표시되거나, 별도의 단말기 화면 상에 개별적으로 표시될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 헤드마운티드 디스플레이는 내부에 IMU 센서를 포함하고, 상기 가상현실 콘텐츠에서 자전거의 진행방향은 상기 IMU 센서가 측정한 회전, 가속도, 또는 각속도에 기초하여 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 사용자가 조작할 수 있는 조작부를 더 포함하고, 상기 가상현실 콘텐츠에서 상기 조작부의 입력에 따라 추가적인 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 콘텐츠 생성부는 상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 증강현실 콘텐츠를 생성하도록 구성되고, 상기 헤드마운티드 디스플레이는 증강현실 콘텐츠를 제공하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법은, 실내운동기구의 일부 장치에 부착된 센서부를 이용하여 상기 장치의 회전을 검출하는 단계; 처리부에서 시간당 검출된 회전에 기초하여 상기 장치의 회전속도를 계산하는 단계; 콘텐츠 생성부에서 상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하는 단계; 및 헤드마운티드 디스플레이 상에서 상기 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 처리부에서 운동기록 데이터를 산출하여 저장부에 저장하는 단계; 및 저장된 운동기록 데이터를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고정식 자전거 등의 실내운동기구에 부착된 센서를 통해 장치(자전거의 페달이나 바퀴)의 회전을 검출하고, 이로부터 회전속도를 계산하여 가상현실 공간의 자전거 주행코스에서 주행하는 운동기구의 속도에 반영하는 방식으로 운동기구와 가상현실간 실시간 연동을 구현한다. 즉, 사용자는 실내용 운동기구를 활용하여 마치 외부에 있는 것처럼 간접 체험할 수 있어 보다 즐겁게 운동을 수행할 수 있다.
종래의 가상현실-운동기구의 연동시스템은 화면을 일반 모니터나 TV에 출력하였으나, 실시예에 따르면 헤드마운티드 디스플레이(HMD)와 연동하여 몰입감을 향상시켰으며, 종래의 시스템은 대부분 실내용 운동기구와 일체로 구성되어 있어 장비의 구입 및 설치 비용이 높았으나 본 시스템은 부착 가능한 소형 센서와 HMD로 구성되어 있어 이동과 설치가 간편하고 기존의 실내운동기구를 그대로 사용할 수 있으므로 범용성이 높다.
도 1은 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템으로 구현된 가상현실 화면을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템으로 구현된 운동기록 데이터의 출력 화면을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 방법을 나타낸 순서도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치(device)", "서버(server)" 또는 "시스템(system)" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 부, 모듈, 장치, 서버 또는 시스템은 플랫폼(platform)의 일부 또는 전부를 구성하는 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 애플리케이션(application) 등의 소프트웨어를 지칭하는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 도면에 제시된 순서도를 참조하여 설명된다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 일련의 과정들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수도 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수도 있다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템은, 회전 센서부(10), 헤드마운티드 디스플레이(20), 처리부(30), 저장부(40), 콘텐츠 생성부(40)를 포함할 수 있으며, 선택적으로 생체신호 센서부(11), 손동작 인식부 등의 추가 구성요소를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 시스템을 구성하는 각 구성요소들의 기능과 결합관계에 대해 설명하도록 한다. 이러한 구성요소들이 반드시 개별적인 소프트웨어나 하드웨어를 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성요소들은 하나 이상의 프로세서 또는 하나 이상의 장치 상에서 독립적으로 또는 다른 장치와 결합하여 구현될 수 있다.
회전 센서부(10)는 실내운동기구(1)의 일부 장치에 부착되어 상기 장치의 회전을 검출하도록 구성된다. 일 예에서, 실내운동기구(1)는 실내용 고정 자전거이고, 회전 센서부(10)는 상기 고정 자전거의 페달 또는 바퀴 등의 장치에 결합되어 페달이나 바퀴가 회전할 때마다 이를 감지하여 카운트한다.
회전 센서부(10)의 원리는 예를 들어 전자기 센서가 자전거의 바퀴 축이나 페달 축에 고정된 상태에서, 움직이는 바퀴나 페달에 설치된 자석이 상기 센서를 지날 때마다 발생하는 펄스를 감지하여 1회전을 인식하는 방식이다(예를 들어, MEGANE 사의 Gemini 210 사이클링 센서 등). 그러나 이는 하나의 예시일 뿐이며 예를 들어 적외선 레이저 송수신기(고정)와 반사기(이동)로 구성되어 적외선이 반사되어 돌아올 때마다 1회전을 인식하는 방식 등 다양한 형태의 센서가 이용될 수 있다.
생체신호 센서부(11)는 사용자의 생체신호를 검출하여 부가적인 운동기록 데이터를 생성하기 위해 이용된다. 일 실시예에서, 생체신호 센서부(11)는 사용자의 손목, 팔, 목 등의 신체부위에 착용 가능한 웨어러블 디바이스 형태일 수 있으며, 내장된 센서를 이용하여 심박수, 산소포화도, 근전도신호 등 사용자의 신체상태와 관련된 데이터를 측정한다. 측정된 생체신호 데이터는 처리부(30)로 전송되어 시간에 따른 심박수, 산소포화도의 변화량, 근전도신호에 기초한 각 근육의 활성화 정도 등 운동기록 데이터를 생성하는데 이용되고, 생성된 데이터는 저장부(40)에 저장되거나 서버 DB로 전송되어 이후에 활용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 최대 심박수(간단히, 220에서 사용자의 나이를 뺀 값으로도 계산할 수 있음)를 기준으로 운동강도를 산출할 수도 있고, 사용자가 목표 심박수를 설정하여 운동의 강도를 설정할 수도 있다.
헤드마운티드 디스플레이(Head Mounted Display; HMD)는 생성된 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하기 위한 구성요소로서, 머리에 착용하기 위한 고정부(밴드나 결합장치)와 사용자의 양쪽 눈에 인접하여 화면을 출력하기 위한 디스플레이부로 구성된다. HMD는 기존의 모니터와는 달리 영상의 거리감이 느껴지도록 좌우의 영상이 다르게 표시되며 이를 통해 사용자가 입체감을 느낄 수 있는 것이 특징이다.
종전의 HMD는 군사용, 훈련용 등의 특수한 목적으로 활용되었으나 최근 디스플레이 기술의 발달로 소형화, 경량화 되면서 저가의 HMD가 상용화 되고 있는 추세이다. 이러한 저가의 HMD는 최근까지 3D 영화감상 등의 용도로 주로 사용되었으나 고도의 몰입성을 제공할 수 있는 기술적 특성을 배가하여 가상현실, 증강현실의 시각화 장치로서의 활용도가 높아지고 있다.
일 실시예에 따른 헤드마운티드 디스플레이(20)는 내부에 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서, 즉 관성 측정 장치를 구비할 수 있는데, 사용자가 HMD를 착용한 상태에서 머리를 상하좌우로 움직이면 상기 IMU 센서가 측정한 회전, 가속도, 또는 각속도에 기초하여 콘텐츠를 변경할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 HMD를 착용한 상태에서 고개를 우측으로 돌리면 HMD에 표시되는 가상현실 콘텐츠도 사용자의 우측 시점에 맞추어 표시된다. 이로써 사용자가 고정된 시점으로 콘텐츠를 시청하는 것이 아닌 직접 가상현실 환경에 존재하는 것처럼 느낄 수 있게 하여 몰입감을 증대시킬 수 있다.
또 다른 예로는, IMU 센서가 측정한 회전, 가속도, 또는 각속도에 기초하여 가상현실 콘텐츠에서 자전거의 진행방향을 변경할 수도 있다. 일반적인 고정 자전거는 핸들이 고정되어 있어 진행방향을 변경할 수 없는데, 이러한 구성을 이용하면 가상현실 내에서 자전거의 진행방향을 변경하여 사용자가 원하는 대로 제어할 수 있다.
헤드마운티드 디스플레이(20)는 후술하는 처리부(30), 저장부(40), 콘텐츠 생성부(50) 등의 컴퓨터 관련 구성요소와 직접 결합되어 하나의 디바이스를 구성할 수도 있고, 이러한 구성요소들과 시스템적으로 분리되어 컴퓨터나 스마트폰 등의 장치로부터 출력된 영상을 단순히 화면에 표시하도록 구성될 수도 있다.
처리부(30)는 상기 회전 센서부(10)에서 시간당 검출한 회전수에 기초하여 장치(페달, 바퀴 등)의 회전속도를 계산하도록 구성된다. 실시예에서 처리부(30)는 CPU와 같이 복합적인 전기전자 소자로 구성된 하드웨어와 이를 통해 임의의 프로세스를 구현하기 위한 소프트웨어의 집합을 의미하며 PC, 스마트폰, 태블릿 등의 개별적인 장치에 포함되거나, 전술한 바와 같이 헤드마운티드 디스플레이(20)에 일체로 구성될 수 있다.
처리부(30)에서는 예를 들어 고정 자전거의 페달이나 바퀴에 부착된 센서가 회전을 검출하면 분당 회전수(RPM)에 기초하여 페달/바퀴의 회전속도를 계산한다. 계산된 회전속도는 가상현실 콘텐츠 내에서의 자전거의 이동속도를 결정하는데 이용된다. 예를 들어, 자전거 바퀴의 원주(2 x π x R)에 시간당 회전수를 곱하면 자전거의 주행속도를 계산할 수 있다. 또한, 변위(출발점에서 도착점까지의 직선거리)를 시간으로 나누어 편균속도를 계산할 수 있다.
이외에도 처리부(30)는 운동과 관련된 다양한 데이터를 처리하여 운동기록 데이터를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 서버나 데이터베이스에 미리 저장된 고정 자전거 타기의 시간당 칼로리 소모량 정보를 이용하여 사용자가 운동 개시 이후 소모한 전체 칼로리 소모량을 계산하거나(산소섭취량, 몸무게, 운동 시간 정보로부터 소모 열량을 계산할 수 있음), 상기 이동속도와 칼로리 소모량을 계산함에 있어서 가상현실 공간의 경사도를 반영하여 이를 조정할 수도 있다. 또한, 생체신호 센서부(11)로부터 수신한 심박수, 산소포화도, 근전도신호 등의 생체신호 정보를 이용하여 시간에 따른 심박수 또는 산소포화도의 변화량을 나타내거나 근전도신호에 기초한 각 근육의 활성화 정도 등 생체관련 데이터를 계산할 수 있다.
일 실시예에서, 처리부(30)는 상기 근전도신호의 RMS 값에 기초하여 상기 신체부위의 생체정보를 계산하고, 계산된 결과를 수치로 표시하거나 상기 아바타에 색상 또는 모양으로 표현하되, 상기 생체정보는, 상기 신체부위의 동작에 따른 칼로리 소모량을 포함하고, 상기 칼로리 소모량은 가상의 공간에 그래프로 표시될 수 있다. 이에 따라 사용자는 가상현실 내 본인의 아바타의 근육 부위에 표시되는 색상이나 모양으로부터 본인의 실제 근육 중 어느 부위가 얼만큼 자극되고 있는지 직관적으로 알 수 있다.
이렇게 생성된 운동기록 데이터는 저장부(40)에 저장된다. 실시예에서, 저장부(40)에는 운동기록 데이터뿐만 아니라 자전거 주행과 관련된 가상현실 콘텐츠와 시스템을 운영하는데 필요한 프로그램, 운동기록 관련 데이터베이스, 운동기구의 사용자나 다른 사용자들의 관련 정보 등(ID, 나이, 운동기록 등)이 저장될 수 있다. 저장부(40)는 메모리의 형태로 다른 구성요소들과 함께 하나의 장치에 포함되거나, 네트워크로 연결된 외부 서버나 외부 장치에 독립적으로 존재할 수도 있다.
저장부(40)에 저장된 운동기록 데이터는 추가적인 운동 정보를 생성하기 위해 처리부(30)에 전송될 수 있고, 가상현실 콘텐츠 상의 자전거의 동작에 이를 반영하거나 화면 상에 데이터가 직접 표시된 영상 콘텐츠를 생성하기 위해 콘텐츠 생성부(40)로 전송될 수도 있다.
콘텐츠 생성부(50)는 실내운동기구(1)와 연관되며 장치(페달/바퀴)의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하도록 구성된다. 본 명세서에서 가상현실(Virtual Reality)이란 특정 환경이나 상황을 컴퓨터로 구현하여 사용자로 하여금 마치 실제로 주변 상황이나 환경과 상호작용하고 있는 것처럼 만들어주는 인간-컴퓨터 간 인터페이스를 의미한다.
일 실시예에 따른 가상현실 콘텐츠는 사용자가 가상의 자전거 코스를 주행하는 것을 간접적으로 체험할 수 있게 하는 영상 콘텐츠로서, 자전거를 타는 1인칭 시점으로 코스를 따라가면서 주변 배경 오브젝트(도로, 나무, 동식물 등)를 볼 수 있도록 구성된다.
도 2는 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템으로 구현된 가상현실 화면을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 화면에는 자전거 도로를 주행하는 사용자의 1인칭 시점이 출력되며, 하단에는 자전거 핸들 오브젝트(100), 전방에는 도로와 나무 등의 오브젝트(200)가 표시된다.
일 실시예에서, 가상현실 콘텐츠의 자전거 코스는 실존하는 주행 도로나 자연 환경에 기초하여 만들어질 수 있다(예를 들어, 북한산 자전거길 등). 이로써 사용자는 실내에서도 마치 외부 자전거 코스를 주행하는 듯한 느낌을 받을 수 있어 보다 즐겁게 운동할 수 있다. 사용자는 HMD 또는 이와 연결된 컴퓨터 장치를 조작하여 저장부 또는 서버 DB에 저장된 다양한 주행코스 목록 중에서 원하는 코스를 선택하여 콘텐츠를 즐길 수 있다.
일 실시예에서, 가상현실 콘텐츠는 영상 등 시각적 콘텐츠뿐만 아니라 주변 환경 오브젝트와 상호작용하는 소리 등 청각적 콘텐츠나, 가상 주행코스의 노면 상태, 자전거의 속도에 따른 진동 등 촉각적 콘텐츠를 더 포함할 수 있다. 이를 위해 청각적 콘텐츠를 제공하기 위한 스피커, 촉각적 콘텐츠를 제공하기 위한 진동기 등의 추가적인 구성요소가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 손동작 인식부(도시되지 않음)는 실내운동기구(1)의 일부, 예를 들어 고정식 자전거의 핸들 센터부분에 설치되어 사용자의 손동작을 인식하도록 구성될 수 있다. 고정식 자전거의 경우 실제 자전거와 달리 제자리에 고정되어 있으므로 사용자가 핸들을 잡지 않아도 비교적 안전하다. 따라서 사용자는 고정식 자전거를 타는 동시에 양손을 자유롭게 움직일 수 있는데, VR 콘텐츠 내에서 손동작을 이용하여 다양한 가상의 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 손동작 인식부는 헤드마운티드 디스플레이(20) 장치의 하단에 설치되어 HMD 아래에서 이루어지는 손동작을 인식할 수 있다.
전술한 바와 같이, 헤드마운티드 디스플레이(20)는 내부에 IMU 센서를 구비할 수 있는데, 사용자가 HMD를 착용한 상태에서 머리를 상하좌우로 움직이면 상기 IMU 센서가 측정한 회전, 가속도, 또는 각속도에 기초하여 콘텐츠를 변경할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 HMD를 착용하고 장면을 바라본 상태에서는 도 2와 같이 정면을 기준으로 한 VR 콘텐츠가 표시되고, 사용자가 고개를 좌우로 움직이면 실제로 고개를 돌려 좌우를 보는 것처럼 좌우시점을 기준으로 한 VR 콘텐츠가 표시된다. 이로써 사용자는 마치 현실 세계에서 자전거 주행을 하는 듯한 느낌을 받을 수 있다.
일 실시예에서, HMD 장치의 월드포지셔널 트래킹 데이터를 활용하여, 사용자가 머리를 움직여 가상현실 내 장애물을 회피하는 등의 동적 상호작용 요소를 콘텐츠 내부에 구현할 수 있다. VR 카메라와 동적 상호작용 요소 간의 충돌 처리는 델리게이트 기반의 이벤트 형식으로 구현할 수 있다. HMD의 포지션 데이터 외에 Angular 트래킹 데이터를 활용하여 머리를 흔드는 등의 동작을 통해 해결할 수 있는 문제들을 콘텐츠 내부에 구현할 수 있다.
HMD를 통한 VR 콘텐츠는 지속적으로 사용할 경우 사용자의 어지럼증을 야기하는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 급격한 화면 전환이나 장소 이동 시 현실과의 괴리감으로 인해 발생하는 어지럼증을 최소화하기 위한 기술이 적용된다. 사용자의 움직임과 VR 콘텐츠의 이동 방식에서 발생하는 괴리감에 초점을 두고 컨트롤 기능을 구현하였는데, 고정식 자전거와 VR 자전거 속도 센서를 융합하여 페달을 밟아 주행하는 방식의 컨트롤 기능을 구현할 수 있으며, 페달을 밟는 운동을 통해 현실과 콘텐츠 사이의 괴리감과 어지럼증을 감소시킬 수 있다. 또한, 너무 빠른 이동이나 급격한 회전을 지양하여 어지럼증을 최소화하는 가상현실 코스와 콘텐츠를 구성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, HMD을 착용한 상태에서 운동시 땀이나 흘러내림 같은 불편 요소를 해소하기 위해 VR 모드와 평면 스크린 모드의 스위칭 기능이 구현될 수 있다. 이에 따라 화면 렌더링 전환 기능을 구현하여 사용자는 실시간으로 타깃 디바이스(HMD 및 스마트폰, PC 등)을 전환할 수 있다.
일 실시예에서, 가상현실 속에서 주행하는 자전거의 속도는 상기 처리부(30)에서 계산된 장치(페달/바퀴)의 회전속도에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서, 사용자가 실내운동기구인 고정 자전거의 페달을 빨리 밟을수록 가상현실 콘텐츠의 자전거 속도 또한 빨라지게 되고, 사용자가 페달을 천천히 밟으면 반대로 가상현실 속 자전거도 느리게 이동하는 식으로 운동기구와 가상현실을 연동시킬 수 있고, 이를 이용하면 다양한 스포츠/엔터테인먼트 콘텐츠를 구현할 수 있다.
가상현실 콘텐츠는 실내운동기구와 연관된 콘텐츠(예를 들어, 운동기구가 고정 자전거라면 가상현실 콘텐츠는 자전거 주행 시뮬레이션 게임 등)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않으며 다양한 콘텐츠와 결합될 수 있다(예를 들어, 고정 자전거의 회전 속도에 따라 속도를 컨트롤할 수 있는 차량 시뮬레이션 게임 등). 종래의 주행 시뮬레이션 게임(예를 들어, 콘솔 게임기를 이용한 자전거, 자동차 레이싱 게임 등)에서는 단순히 조이스틱을 이용하여 차량의 속도를 조절하였으나, 실시예의 시스템을 이용하면 사용자의 운동량에 따라 가상현실 속의 차량 속도가 제어되므로 사용자의 운동능력 향상과 엔터테인먼트 효과를 동시에 누릴 수 있다.
일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템은 사용자가 조작할 수 있는 조작부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 가상현실 콘텐츠에서 상기 조작부의 입력에 따라 추가적인 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 조작부는 조이스틱 등의 입력 하드웨어일 수 있으며, 조이스틱을 이용하여 일반적인 고정식 자전거에서는 불가능한 방향의 전환이나 가상현실 속에서의 추가 동작(미사일 발사, 아이템 사용 등)을 수행할 수 있다. 이와 같은 부가적인 장치와 프로그램을 이용하면 보다 재미있는 방식으로 운동과 VR 콘텐츠를 즐길 수 있다.
또한, 일 실시예의 가상현실 콘텐츠는 가상의 자전거 코스를 혼자서 주행하는 것이 아닌, 서버를 통해 접속된 다른 사용자와의 실시간 동시 주행을 제공할 수 있다. 이를 위해 시스템은 통신부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 처리부(30)는 통신부를 통해 동일한 프로그램을 이용하는 다른 사용자의 실시간 주행 정보를 서버로부터 수신하여 처리할 수 있고, 콘텐츠 생성부(50)는 다른 사용자 캐릭터의 주행을 실시간으로 반영하는 VR 콘텐츠를 생성하여 제공할 수 있다. 이를 통해 다른 사용자와 경쟁하거나 협력하여 주행이 가능하므로 보다 즐겁게 운동할 수 있고 운동에 대한 동기부여를 할 수 있다.
실시예의 가상현실 콘텐츠에서, 가상의 자전거 코스는 내리막 또는 오르막 경사지점을 포함하고, 상기 자전거 속도는 상기 경사지점의 지면 경사도에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 가상현실 속 자전거 코스에는 평지뿐만 아니라 내리막길이나 오르막길이 구현될 수도 있는데, 실제 자전거 주행시 동일한 속도를 낸다면 평지보다는 오르막길에서 체력이 더 소모되고 내리막길에서 체력이 덜 소모된다. 최근 실내 자전거에서는 이와 같은 운동효과의 조절을 위해 사용자가 페달에 가해지는 저항을 가감할 수 있는 기능이 구현되어 있으나, 이는 사용자가 수동으로 제어해야 하기 때문에 본 발명과 같은 가상현실 콘텐츠에 적용하기에는 바람직하지 않다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가상 자전거 코스의 오르막이나 내리막 지점에 연동되어 자전거의 페달 저항을 자동으로 증가시키거나 감소시킴으로써 보다 실감나는 주행 체험을 제공할 수 있다. 이를 위해, 시스템에는 페달이나 바퀴에 설치되며 처리부로부터 입력된 신호에 따라 저항을 증가시키거나 감소시키는 브레이크패드가 더 포함될 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 물리적인 저항을 통해 자전거의 속도를 가감속시키는 것이 아닌, 각 경사 지점에서의 가상 자전거 주행 속도를 경사도에 맞게 조정함으로써 유사한 효과를 달성할 수 있다. 예를 들어, 오르막 지점에서는 가상 자전거의 속도를 감소시킴으로써 사용자가 실제로는 동일한 속도로 페달을 밟더라도 가상현실 속 자전거가 더디게 진행하도록 하여 오르막을 오르는 듯한 운동효과를 얻을 수 있고, 반대로 내리막 지점에서는 속도를 증가시킴으로써 사용자가 동일한 속도로 페달을 밟더라도 가상현실 속 자전거는 더 빠르게 진행하도록 프로그래밍될 수 있다. 이와 같이 구성할 경우 시스템과 연동되는 브레이크 패드 등의 부가 장치가 없더라도 실감나는 주행효과를 얻을 수 있어 경제성이 높다.
콘텐츠 맵(가상현실 코스)에 경사도가 있는 지형을 주행할 때 사실감을 더하기 위해 사용자와 지면 사이의 수직 방향 벡터를 측정하여 내적 공식을 활용해 두 벡터 간의 내적을 구하고, 내적 공식으로 구해진 지면과의 경사도를 활용하여 오르막길 또는 내리막길에서 가속 및 감속 수치를 경사 저항공식을 사용하여 가중치를 적용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 경사지점에서의 자전거 속도는 미리 입력된 사용자의 몸무게를 더 고려하여 조정될 수 있다. 실제 자전거 주행에 있어서는 같은 정도의 힘으로 페달을 밟는다고 가정하면 탑승자의 몸무게가 무거울수록 주행속도가 느려지고 가벼울수록 주행속도가 빨라진다. 그러나 실내용 고정 자전거는 실제로 노면을 주행하지 않으므로 회전 속도는 사용자의 무게에 따른 마찰저항에 영향을 받지 않는다. VR 콘텐츠 중 네트워크 서버를 통한 다른 사용자와의 경쟁모드 등에서는 이러한 비현실적인 설정이 사용자의 동기부여에 방해가 될 수도 있다.
따라서 실시예에서는 미리 입력된 사용자의 몸무게에 기초하여 몸무게와 주행속도가 반비례하도록 가상현실 내 자전거의 속도를 조정하여 현실감과 몰입감을 향상시킨다. 예를 들어, 경사높이는 수평거리와 Tan 경사각의 곱과 같고, 경사저항은 무게(입력된 사용자의 몸무게)와 Sin 경사각의 곱으로부터 대략적으로 구할 수 있다. 계산된 경사저항(구배저항)은 속도를 조정하는데 이용된다.
일 실시예에 따르면, 사용자의 현재속도 및 경로 곡률에 따른 동적 각속도 변화가 고려될 수 있다. 사용자의 속도와 회전 시 각속도의 비례관계 공식을 활용하여 사용자의 현재속도에 따른 가중치를 고정된 각속도에 더한다. 경로의 곡선 면의 곡률에 따라 가중치를 더한 사용자의 각속도를 사용해도 일정 곡률 이상(60~90%)을 벗어나게 되면 가속도 및 원심력에 따라 경로를 벗어나는 현상 해결을 위해 속도에 따른 가중치와 경로 곡률에 따른 추가 가중치를 구하여 더한다.
일 실시예에서, 운동기록 데이터는 헤드마운티드 디스플레이에 출력되는 가상현실 화면의 일부에 함께 표시되거나(도 2의 300 참조), 별도의 단말기(스마트폰, PC, 태블릿 등) 상에 개별적으로 표시될 수 있다(도 3의 400 참조). 운동기록 데이터는 예를 들어 현재속도, 평균속도, 주행시간, 총 코스거리, 현재 주행거리, 남은 주행거리, 기간별 총 주행거리(일/주/월 단위로 주행거리를 합산한 데이터), 시간당 칼로리 소모량 등의 장치의 동작과 관련된 정보와 심박수, 산소포화도, 근육 활성화 정보 등 부가적인 생체신호 센서로부터 감지된 데이터를 처리한 신체관련 정보가 포함될 수 있으며, 나아가 가상환경 주행코스의 경사도, 경사저항(구배저항) 등 주행보조 정보 등이 포함될 수 있다.
도 2를 참조하면, 사용자가 바라보는 가상현실 화면의 우측 상단에 주행시간, 주행거리, 현재속도, 평균속도 등의 운동기록 데이터가 실시간으로 표시된다. 현재속도와 평균속도는 전술한 바와 같이 회전 센서부에서 검출한 회전을 토대로 처리부에서 계산되고, 주행거리는 자전거 바퀴의 원주길이에 속도를 곱하여 산출된다. 주행시간은 사용자가 페달을 밟거나 주행 코스가 시작된 시점부터 측정된다.
일반적인 실내용 고정 자전거에서도 별도의 디스플레이를 통해 이와 같은 정보가 출력될 수 있지만, 사용자의 시야를 완전히 가리는 헤드마운티드 디스플레이를 착용할 경우 이러한 정보를 볼 수가 없기 때문에 원활한 운동 수행을 위해 화면 상단에 실시간 운동기록 데이터를 동시에 출력되는 것이다. 운동기록 데이터(300)는 주행에 따른 가상 자전거 코스의 변화와 무관하게 한 지점에 고정되어 지속적으로 표시될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 시스템으로 구현된 운동기록 데이터의 출력 화면을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 운동기록 데이터(400)는 사용자의 요청에 의해 단말기(스마트폰, PC, 태블릿 등) 디스플레이에 표시될 수 있다. 사용자는 운동 중 또는 운동이 끝난 후에라도 날짜 별로 기록된 운동기록 데이터(단말기의 저장부에 저장되거나 외부 서버에 별도로 저장됨)를 확인함으로써 운동 기록의 향상이나 신체 능력 향상 여부를 파악할 수 있다.
일 실시예에서, 콘텐츠 생성부(50)는 상기 실내운동기구(1)와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 증강현실 콘텐츠를 생성하도록 구성되고, 상기 헤드마운티드 디스플레이(20)는 증강현실 콘텐츠를 제공하도록 구성될 수 있다.
증강현실(Augmented Reality)은 현실세계에 가상의 영상을 결합한 형태로 구현되며 사용자에게 보통의 현실세계와 그 곳에 실재하지 않는 가상의 영상정보를 동시에 제공함으로써 새로운 형태의 시각적 효과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 증강현실에서는 바라보는 현실세계의 대상물에 대한 구체적인 정보를 가상의 영상으로 함께 제공할 수 있으며, 가상의 물체를 현실세계 속에 배치할 수도 있다.
증강현실 콘텐츠의 경우, 가상현실 콘텐츠와는 달리 자전거 코스 등 가상의 환경 자체를 제공하기보다는 도 2의 운동기록 데이터(300)나 도 3의 운동기록 데이터(400)를 실제 시야의 일부에 표시되도록 하여 운동을 보조하는 역할을 수행할 수 있다. 이 경우 헤드마운티드 디스플레이(20)는 시야를 완전히 차단한 채 영상을 직접 출력하는 구성이 아닌, 투명 디스플레이를 포함하여 사용자의 시야를 방해하지 않으면서도 영상을 출력하도록 구성될 수 있다. 이러한 투명 디스플레이는 투명한 산화물 반도체막을 이용하여 구현되며, 사용자가 장치 뒤쪽에 위치하는 후면 배경을 보면서 필요한 정보를 얻을 수 있다. 실시예에 따라 가상현실 콘텐츠와 증간현실 콘텐츠가 동시에 제공될 수도 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동 방법에 대해 설명한다. 실시예에 따른 방법은 운동기구에 부착된 센서, 프로세서와 메모리를 포함하는 컴퓨터 장치, 헤드마운티드 디스플레이, 부가적으로는 네트워크로 연결된 서버를 통해 구현될 수 있다.
먼저, 실내운동기구의 일부 장치에 부착된 센서를 이용하여 장치의 회전을 검출하는 단계가 수행된다(S10). 예를 들어, 센서는 고정 자전거와 같은 실내운동기구의 페달 또는 바퀴에 결합되어 페달이나 바퀴가 회전할 때마다 이를 감지하여 카운트한다.
이어서 시간당 검출된 회전에 기초하여 장치의 회전속도를 계산하는 단계가 수행된다(S20). 예를 들어 고정 자전거의 페달이나 바퀴에 부착된 센서가 회전을 검출하면 분당 회전수(RPM)에 기초하여 페달/바퀴의 회전속도를 계산한다. 계산된 회전속도는 가상현실 콘텐츠 내에서의 자전거의 이동속도를 결정하는데 이용된다.
이어서 실내운동기구와 연관되며 장치의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하는 단계가 수행된다(S30). 일 실시예에 따른 가상현실 콘텐츠는 사용자가 가상의 자전거 코스를 주행하는 가상 주행 콘텐츠로서, 자전거를 타는 1인칭 시점으로 코스를 따라가면서 주변 배경 오브젝트(도로, 나무, 동식물 등)를 볼 수 있도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 가상현실 속에서 주행하는 자전거의 속도는 계산된 장치(페달/바퀴)의 회전속도에 기초하여 결정될 수 있으며, 즉 사용자가 실내운동기구인 고정 자전거의 페달을 빨리 밟을수록 가상현실 콘텐츠의 자전거 속도 또한 빨라지게 되고, 사용자가 페달을 천천히 밟으면 반대로 가상현실 속 자전거도 느리게 이동하는 식으로 운동기구와 가상현실 간의 실시간 연동을 구현할 수 있다.
이어서 헤드마운티드 디스플레이(HMD) 상에서 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계가 수행된다(S40). HMD는 머리에 착용하기 위한 고정부(밴드나 결합부)와 사용자의 양쪽 눈에 인접하여 화면을 출력하기 위한 디스플레이부로 구성되며, 양안에 서로 다른 영상을 출력하여 사용자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이, 사용자가 HMD를 착용한 상태에서 머리를 상하좌우로 움직이면 상기 IMU 센서가 측정한 회전, 가속도, 또는 각속도에 기초하여 콘텐츠를 변경할 수 있다.
이와 같이 HMD를 통해 사용자에게 실감나는 가상현실 영상을 제공하는 동시에 사용자가 작동시키는 실내운동기구의 회전속도를 가상현실 속 주행 자전거에 실시간으로 반영하여 사용자가 마치 현실 세계에서 자전거 주행을 하는 듯한 느낌을 줄 수 있다. 이를 이용하여 다양한 스포츠/엔터테인먼트 콘텐츠를 구현할 수 있으며, 사용자가 지루하지 않게 운동을 즐길 수 있도록 한다.
추가적으로 사용자의 운동기록 데이터를 산출하여 저장하는 단계(S50) 및 저장된 운동기록 데이터를 표시하는 단계(S60)가 더 수행될 수 있다. 단계(S50)에서, 프로세서는 운동기구의 회전에 따른 현재속도, 평균속도, 주행거리 등의 운동정보나 감지된 생체신호로부터 심박수, 산소포화도, 근육 활성도 등의 생체정보를 산출하고 이를 메모리 장치나 외부 서버DB에 저장한다. 저장된 운동기록 데이터는 사용자의 요청에 따라 가상현실 영상의 일부에 함께 표시되거나 별도의 단말기(스마트폰, PC, 태블릿 등)에 표시될 수 있다.
실시예에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다.
프로그램 명령어의 예로는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따르면, 고정식 자전거 등의 실내운동기구에 부착된 센서를 통해 장치(자전거 페달)의 회전을 검출하고, 이로부터 회전속도를 계산하여 가상현실 공간의 자전거 주행코스에서 주행하는 운동기구의 속도에 반영하는 방식으로 운동기구와 가상현실 간의 실시간 연동을 구현할 수 있다. 즉, 사용자는 실내용 운동기구를 활용하여 마치 외부에 있는 것처럼 간접 체험할 수 있어 보다 즐겁게 운동을 수행할 수 있다.
종래의 가상현실과 운동기구의 연동시스템은 화면을 일반 모니터나 TV에 출력하였으나 실시예에 따르면 헤드마운티드 디스플레이(HMD)와 연동하여 몰입감을 향상시켰으며, 종래의 시스템은 대부분 실내용 운동기구와 일체로 구성되어 있어 장비의 구입 및 설치 비용이 높았으나 실시예의 시스템은 부착 가능한 소형 센서와 HMD로 구성되어 있어 이동과 설치가 간편하고 기존의 실내운동기구를 그대로 사용할 수 있으므로 범용성이 높다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 실내운동기구
10: 회전 센서부
11: 생체신호 센서부
20: 헤드마운티드 디스플레이
30: 처리부
40: 저장부
50: 콘텐츠 생성부
100, 200: 가상현실 오브젝트
300, 400: 운동기록 데이터

Claims (15)

  1. 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템으로서,
    사용자의 신체부위에 부착되어 근전도신호를 포함하는 생체신호를 검출하기 위한 생체신호 센서부;
    실내운동기구의 일부 장치에 부착되어 상기 장치의 회전을 검출하기 위한 회전 센서부;
    시간당 검출된 회전수에 기초하여 상기 장치의 회전속도를 계산하도록 구성되는 처리부;
    운동기록 데이터 및 가상현실 콘텐츠를 저장하기 위한 저장부;
    상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하도록 구성되는 콘텐츠 생성부; 및
    상기 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하기 위한 헤드마운티드 디스플레이를 포함하되,
    상기 가상현실 콘텐츠는 미리 저장된 가상의 자전거 코스를 분당 회전수에 기초한 주행속도로 주행하는 시뮬레이션 영상으로 구성되며,
    상기 가상의 자전거 코스는 내리막 또는 오르막 경사지점을 포함하고 상기 자전거의 주행속도는 상기 경사지점의 지면 경사도에 기초하여 조정되며, 상기 경사지점에서의 자전거의 주행속도는 미리 입력된 사용자의 몸무게에 반비례하여 조정되어, 경사도 및 몸무게에 따른 운동량의 변화를 반영하고,
    상기 가상현실 콘텐츠는 상기 실내운동기구의 장치의 회전속도를 실시간으로 반영하되, 임계치 이상의 속도 변화 또는 회전 각도 변화에 대해서는 반영 정도를 감소시킴으로써 가상현실 콘텐츠로 인한 어지럼증을 최소화하도록 구성되며,
    상기 처리부는 상기 근전도신호의 RMS 값에 기초하여 상기 신체부위의 생체정보를 계산하고, 계산된 결과를 상기 가상현실 내에 구현되는 사용자의 아바타에 색상 또는 모양으로 표현하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실내운동기구는 실내용 고정 자전거이고, 상기 회전 센서부는 상기 고정 자전거의 페달 또는 바퀴에 부착되며, 상기 처리부는 상기 페달 또는 바퀴의 분당 회전수(RPM)를 계산하는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 자전거 속도에 기초하여 칼로리 소모량을 계산하도록 구성되고,
    상기 계산된 칼로리 소모량은 운동기록 데이터로서 상기 저장부에 저장되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는 검출된 생체신호에 기초하여 실시간 생체정보를 생성하도록 구성되고,
    상기 실시간 생체정보는 운동기록 데이터로서 상기 저장부에 저장되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생체신호는 심박수, 산소포화도, 또는 근전도신호를 포함하며,
    상기 운동기록 데이터는 시간에 따른 심박수 또는 산소포화도의 변화량을 나타내거나, 근전도신호에 기초한 각 근육의 활성화 정도를 나타내는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 운동기록 데이터는 상기 가상현실 콘텐츠에 포함되어 헤드마운티드 디스플레이 상에 함께 표시되거나, 단말기 화면 상에 개별적으로 표시되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 헤드마운티드 디스플레이는 내부에 IMU 센서를 포함하고,
    상기 가상현실 콘텐츠에서 자전거의 진행방향은 상기 IMU 센서가 측정한 회전, 가속도, 또는 각속도에 기초하여 변경되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 시스템은 사용자가 조작할 수 있는 조작부를 더 포함하고,
    상기 가상현실 콘텐츠에서 상기 조작부의 입력따라 추가적인 동작을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  12. 제1항에 있어서.
    상기 콘텐츠 생성부는 상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 증강현실 콘텐츠를 생성하도록 구성되고,
    상기 헤드마운티드 디스플레이는 증강현실 콘텐츠를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 시스템.
  13. 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법으로서,
    사용자의 신체부위에 부착되어 근전도신호를 포함하는 생체신호를 검출하는 단계;
    실내운동기구의 일부 장치에 부착된 센서부를 이용하여 상기 장치의 회전을 검출하는 단계;
    처리부에서 시간당 검출된 회전에 기초하여 상기 장치의 회전속도를 계산하는 단계;
    콘텐츠 생성부에서 상기 실내운동기구와 연관되며 상기 장치의 회전속도가 반영된 가상현실 콘텐츠를 생성하는 단계; 및
    헤드마운티드 디스플레이 상에서 상기 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 가상현실 콘텐츠는 미리 저장된 가상의 자전거 코스를 분당 회전수에 기초한 주행속도로 주행하는 시뮬레이션 영상으로 구성되며,
    상기 가상의 자전거 코스는 내리막 또는 오르막 경사지점을 포함하고, 상기 자전거의 주행속도는 상기 경사지점의 지면 경사도에 기초하여 조정되며,
    상기 경사지점에서의 자전거의 주행속도는 미리 입력된 사용자의 몸무게에 더 기초하여 조정되고,
    상기 가상현실 콘텐츠는 상기 실내운동기구의 장치의 회전속도를 반영하되, 임계치 이상의 속도 변화 또는 회전 각도 변화에 대해서는 반영 정도를 감소시킴으로써 가상현실 콘텐츠로 인한 어지럼증을 최소화하도록 구성되며,
    상기 헤드마운티드 디스플레이 상에서, 상기 근전도신호의 RMS 값에 기초하여 상기 신체부위의 생체정보를 계산한 결과가 상기 가상현실 내에 구현되는 사용자의 아바타에 색상 또는 모양으로 표현되는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    처리부에서 운동기록 데이터를 산출하여 저장부에 저장하는 단계; 및
    저장된 운동기록 데이터를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 따른 가상현실과 실내운동기구의 연동을 위한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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