KR102401955B1 - Fsm 특성을 활용한 ar 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템 - Google Patents

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차현준
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Abstract

본 발명은 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유한한 상태를 가진 객체를 형성, 특정한 조건이 만족되면 유한한 상태 중 1가지를 스스로 선택하여 동작하는 Finite State Machine(FSM) 특성을 이용하여 사용자가 특정한 조건이 만족될 수 있도록 가이드를 제시할 수 있는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템에 관한 것으로서,
콘텐츠 프레임 별 AR 및 VR 이미지 또는 영상 데이터를 생성하는 AR 및 VR 부; 콘텐츠별 유한한 상태를 가진 이벤트를 형성하고, 각 이벤트의 효율값과 실제값을 비교하여 일정치 이상의 효율을 발생시키기 위해 방향, 자세, 힘을 가이드하는 FSM 제어부; 및 상기 FSM 제어부로부터 전달받은 가이드 정보를 2D 또는 3D 콘텐츠 화면으로 표시하는 표시부;를 포함한다.

Description

FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템{Virtual sports game contents providing system and method using Finite State Machine}
본 발명은 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유한한 상태를 가진 객체를 형성하고, 특정한 조건이 만족되면 유한한 상태 중 1가지를 스스로 선택하여 동작하는 Finite State Machine(이하 FSM) 특성을 이용하여 사용자가 특정한 조건이 만족될 수 있도록 가이드를 제시할 수 있는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템에 관한 것이다.
일반적으로 유한 상태 기계(finite-state machine, FSM) 또는 유한 오토마톤(finite automaton, FA; 복수형: 유한 오토마타 finite automata)는 컴퓨터 프로그램과 전자 논리 회로를 설계하는 데에 쓰이는 수학적 모델이다. 간단히 '상태 기계'라고 부르기도 한다.
유한 상태 기계는 유한한 개수의 상태를 가질 수 있는 오토마타, 즉 추상 기계라고 할 수 있다. 이러한 기계는 한 번에 오로지 하나의 상태만을 가지게 되며, 현재 상태(Current State)란 임의의 주어진 시간의 상태를 칭한다.
이러한 기계는 어떠한 이벤트(Event)에 의해 한 상태에서 다른 상태로 변화할 수 있으며, 이를 전이(Transition) 이벤트라 한다.
특정한 유한 오토마톤은 현재 상태로부터 가능한 전이 이벤트 상태와, 이러한 전이를 유발하는 조건들의 집합으로서 정의된다.
현 간접센싱방식의 AR스포츠 게임 콘텐츠의 문제점은 아래와 같다.
먼저 사용자의 활동 공간은 3D, 콘텐츠는 2D 영역에서 display하는데, AR스포츠 게임 콘텐츠는 일반적으로 정면 스크린, 혹은 바닥 스크린에 영상이 투사되며 사용자는 해당 스크린에 출력되는 영상을 이용하여 콘텐츠를 활용하지만 사용자는 3D 공간에서 움직이고 스포츠 콘텐츠는 2D에서 인식되므로 사용자는 2D와 3D 사이의 괴리감을 느껴 학습에 어려움이 발생된다.
따라서 2D와 3D 사이의 괴리감으로 인한 접근성이 하락되어 AR 스포츠 게임 콘텐츠에 사용되는 동작들이(3D -> 2D) 콘텐츠를 활용한 학습에 영향을 미치게 되고 사용자들은 계획된 운동량을 채우지 못하는 상황이 이어지는 문제가 발생하였다.
대한민국 공개특허공보 제10-2021-0031756호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 사용자의 위치를 분석하여 올바른 위치 선정을 위한 위치 유도 가이드와, 사용자의 동작을 분석하여 효율적으로 움직임을 유도하는 공략 가이드와, 사용자의 동작을 분석하여 정확한 동작을 수행하도록 유도하는 동작 수정 가이드를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 FSM(Finite State Machine) 특성을 이용하여 사용자가 특정한 조건이 만족될 수 있도록 가이드를 제시하여 사용자의 참여도를 증가시키고 활동량을 증가시키는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 콘텐츠 프레임 별 AR 및 VR 이미지 또는 영상 데이터를 생성하는 AR 및 VR 부; 콘텐츠별 유한한 상태를 가진 이벤트를 형성하고, 각 이벤트의 효율값과 실제값을 비교하여 일정치 이상의 효율을 발생시키기 위해 방향, 자세, 힘을 가이드하는 FSM 제어부; 상기 FSM 제어부로 부터 전달받은 가이드 정보를 2D 또는 3D 콘텐츠 화면으로 표시하는 표시부;를 포함한다.
상기 FSM 제어부는, 사용자에게 표시부를 통해 가이드를 제시하는 가이드부; 상기 콘텐츠별 프레임에서 x, y, z축에 대한 속도와 가속도를 계산하는 계산부; 사용자의 핵심 동작을 분석하여 동작이 일정 각도 또는 속도 이상으로 이루어지지 않는 자세에 대한 반복 이벤트를 제시하는 반복부; 사용자의 특정한 조건이 만족될 수 있도록 활동량을 계산하여 활동량을 증가시키도록 하는 이벤트를 제공하는 활동량 분석부;를 포함한다.
상기 가이드부는 2D로 투사되는 콘텐츠 화면에서 사용자가 3D 공간의 어느 위치에 있어야 하는지 가이드하는 위치 유도 가이드 모듈;을 포함한다.
상기 위치 유도 가이드 모듈은 해당 위치를 기준으로 복수개의 동작 및 거리를 파악하여, 콘텐츠 시작 전 플레이어 지정을 위한 위치 선정 또는 상기 콘텐츠 내의 캐릭터와 대전을 하기 위한 위치를 선정할 수 있다.
상기 가이드부는 상기 콘텐츠 내에서 발생할 수 있는 이벤트 중 한가지를 활성화시켜 사용자가 반응을 할 때 해당 반응을 분석하여 효율이 일정치 이상 발생되는 조건을 사용자에게 제시하는 공략 가이드 모듈;을 포함한다.
상기 공략 가이드 모듈은 대전 콘텐츠의 경우 표시부를 통해 부위별 타격에 대한 효율을 제시하고, 펀치, 킥의 속도와 타격 부위를 분석하여 상대 캐릭터를 더욱 효율적으로 이길 수 있도록 표시부를 통해 가이드를 제시한다.
상기 반복부를 통해 사용자가 동작을 정확하게 구현할 수 있는 환경을 조성하기 위해 상기 계산부를 통해 계산된 정보를 통해 사용자 스스로 동작을 반복 수정하도록 하는 동작 수정 가이드 모듈;을 더 포함한다.
상기 공략 가이드 분석부는 콘텐츠 내에서 충돌 이벤트 발생시 이벤트 발생 포인트를 기준으로 프레임 분석을 실행하기 위해, 충돌 이벤트가 발생된 프레임을 n프레임이라고 할 경우 n-1 프레임과 n+1 프레임의 위치를 통해 이벤트 객체에 대한 속도를 계산한다.
상기 공략 가이드 분석부는 n-2 프레임과 n+2프레임의 위치를 통해 이벤트 객체에 대한 가속도를 계산하며, 상기 콘텐츠 내에서 동작들의 일반적인 가속도와 사용자의 가속도를 비교하여 사용자의 동작이 실제 콘텐츠 내의 동작들을 구현한 것인지 판단하고 해당 판단을 통해 유효 동작을 구분 후 사용자에게 가이드를 제시한다.
상기 FSM 제어부는 테니스 콘텐츠의 경우 이벤트 객체인 테니스공에 모든 프레임에서 타격이벤트가 발생했을 경우 최대 효율을 가지는 타격에 대한 이론값을 저장하고, 타격이벤트의 이론값과 실제값과 비교하여 사용자에게 정확한 타격타이밍, 각도, 방향, 힘을 가이드하는 가이드 값을 통해 가이드한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 가이드를 통해 2D와 3D 사이의 괴리감을 해소하여, 사용자 스스로 동작을 수정하며 적용하여 콘텐츠를 통해 학습하고 발전을 도모할 수 있다.
또한 본 발명은 사용자의 활동량을 증가시키며 콘텐츠 사용시 괴리감을 최소화할 수 있도록 도움을 준다.
또한 본 발명은 FSM 특성을 이용하여 사용자가 특정한 조건이 만족될 수 있도록 가이드를 제시하여 사용자의 참여도를 증가시키고 활동량을 증가시킬 수 있다.
또한 본 발명은 사용자에게 특정 상황에서는 특정 자세를 취하도록, 타격지점과 포인트, 타이밍 등을 가이드해줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 FSM 제어부의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드부의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 속도 또는 가속도를 계산하는 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 테니스 콘텐츠의 경우 가이드 정보를 제공하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기 상태의 경우 위치 정보 등을 제공하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대전 콘텐츠의 경우 가이드 정보를 제공하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AR 스포츠 게임콘텐츠 제공 방법을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 콘텐츠 프레임 별 AR 및 VR 이미지 또는 영상 데이터를 생성하는 AR 및 VR 부(10); 콘텐츠별 효율값과 실제값을 비교하여 일정치 이상의 효율을 발생시키기 위해 방향, 자세, 힘을 가이드하는 FSM 제어부(20); 상기 FSM 제어부(20)로부터 전달받은 가이드 정보를 2D 또는 3D 콘텐츠 화면으로 표시하는 표시부(40);를 포함한다.
이 때 상기 AR 및 VR 부(10)에는 사용자의 핵심 동작을 분석하기 위한 카메라 등이 포함될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 FSM 제어부(20)는 사용자에게 표시부(40)를 통해 가이드를 제시하는 가이드부(21), 상기 콘텐츠별 프레임에서 x, y, z축에 대한 속도와 가속도를 계산하는 계산부(22), 사용자의 핵심 동작을 분석하여 동작이 일정 각도 또는 속도 이상으로 이루어지지 않는 자세를 반복적으로 제시하는 반복부(23), 사용자가 특정한 조건이 만족될 수 있도록 가이드를 분석하여 활동량을 증가시키도록 하는 활동량 분석부(24)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 가이드부(21)는 위치 유도 가이드 모듈(211), 공략 가이드 모듈(212), 동작 수정 가이드 모듈(213)을 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 FSM 제어부(20)에 연결되어 공략 가이드 분석부(30)는 콘텐츠 내에서 충돌 이벤트 발생시 이벤트 발생 포인트를 기준으로 프레임 분석을 실행한다.
예를 들어, 충돌 이벤트가 발생된 프레임을 n프레임이라고 할 경우 n-1 프레임과 n+1 프레임의 위치를 통해 이벤트 객체에 대한 속도를 계산한다.
또한 상기 공략 가이드 분석부(30)는 n-2 프레임과 n+2 프레임의 위치를 통해 이벤트 객체에 대한 가속도를 구한다.
그리고 콘텐츠 내에서 동작들의 일반적인 가속도와 사용자의 가속도를 비교하여 사용자의 동작이 실제 콘텐츠 내의 동작들을 구현한 것인지 판단하고 해당 판단을 통해 유효 동작을 구분 후 사용자에게 가이드를 제시할 수 있다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 위치 유도 가이드 모듈(211)은 2D로 투사되는 콘텐츠 화면에서 사용자가 3D 공간의 어느 위치에 있어야 하는지 가이드를 하여 사용자가 콘텐츠 화면에 적응할 수 있도록 도움을 준다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이 위치 유도 가이드 모듈(211)은 3D 공간상에서 2D 콘텐츠 화면에 적응이 되면 해당 위치를 기준으로 다양한 동작 및 거리 파악이 가능해지며 이를 통해 3D와 2D 사이의 괴리감을 줄일 수 있다.
특히 AR스포츠 게임 콘텐츠의 경우 콘텐츠 흐름에 맞는 위치 선정이 필수적이므로 상기 위치 유도 가이드 모듈(211)을 통해 사용자가 스포츠 콘텐츠를 효율적으로 접근하고 효율적으로 활용하고 이용할 수 있도록 한다.
예를 들어 텐츠 실행 후 상태는 대기 혹은 플레이어 지정 두가지 상태를 가지며 사용자가 특정 위치로 움직여 대기하지 않는 이상 콘텐츠는 지속적으로 대기상태를 유지한다.
이때 콘텐츠에서는 플레이어 지정에 대한 조건을 만족하는 상태를 사용자에게 제시하여 사용자가 콘텐츠를 사용함에 있어 어려움을 느끼지 않도록 가이드를 제시한다.
또한, 캐릭터와 대전을 하기 위한 위치 선정에 있어서, 여러가지의 상태를 가진 캐릭터가 자신의 상태 중 한가지를 활성화할 수 있는 조건을 사용자에게 제시하여 사용자의 활동량을 증가시키며 콘텐츠 사용시 괴리감을 최소화할 수 있도록 도움을 준다.
도 6에 도시된 바와 같이 공략 가이드 모듈(212)은 콘텐츠 내에서 발생할 수 있는 공략 이벤트(E2)에서 타격 이벤트(E21)와 충돌 이벤트(E22) 중 한가지를 활성화시켜 사용자가 반응을 할 때 해당 반응을 분석하여 효율이 가장 크게 발생되는 조건을 사용자에게 제시한다.
일반적인 경우 VR스포츠 콘텐츠는 효율과 활동량은 비례하는 방향으로 설계되어 있어 공략 가이드 모듈(212)을 통해 사용자의 흥미를 증가시키고 활동량 또한 증가시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 대전 콘텐츠의 경우 부위별 타격에 대한 효율을 제시하여 사용자의 흥미도를 높이도록, 펀치, 킥의 속도와 타격 부위를 분석하여 상대 캐릭터를 더욱 효율적으로 이길 수 있도록 가이드를 제시한다.
동작 수정 가이드 모듈(213)은 사용자의 핵심 동작을 분석하여 동작이 정확하게 이루어지지 않는 자세를 반복적으로 제시하여 사용자가 동작을 정확하게 구현할 수 있는 환경을 조성한다.
상기 동작 수정 가이드 모듈(213)의 가이드를 통해 사용자 스스로 동작을 수정하며 적용하여 콘텐츠를 통해 학습하고 발전을 도모할 수 있다.
동작 수정 가이드 모듈(213)은 계산부(22)를 통해 모든 프레임에서 x, y, z축에 대한 속도, 가속도를 갖는 이벤트 객체의 해당 속도와 가속도를 통해 이론적으로 효율이 가장 큰 방향을 계산할 수 있다.
일실시예로서, 도 9에 도시된 바와 같이 FSM 제어부(20)는 사용자가 이벤트 객체와 충돌하여 이벤트가 발생했을 경우 이벤트객체는 충돌 프레임에 대해 이론값과 실제값 2가지를 모두 가지고 있다.
이 때 FSM은 유한개의 상태를 가지므로 사용자가 사용한 기술이 어떤 것인지 파악하고, 해당 기술이 가지는 최고 효율값과 실제값을 비교하여 사용자에게 몇%의 효율이 발생했으며 최대 효율을 발생시키기 위해 방향, 자세, 힘을 가이드할 수 있다.
상술한 테니스 콘텐츠의 경우 이벤트 객체는 테니스공이 되며 테니스공은 모든 프레임에서 타격이벤트가 발생했을 경우 최대 효율을 가지는 타격에 대한 이론값을 가지고 있다.
이 때 이벤트 객체는 x, y, z축에 대한 속도, 가속도를 갖는 객체이고, 타격이벤트의 타격지점에서 이벤트 객체가 가지고 있는 이론값(각도, 방향, 힘 값)과 타격이벤트의 이론값과 실제값과 비교하여 사용자에게 정확한 타격타이밍, 각도, 방향, 힘을 가이드하는 가이드 값을 제공한다.
즉 사용자가 테니스공을 타격했을 때 타격지점에서 테니스공이 가지고있는 이론값, 방향, 힘 등을 실제 값과 비교하여 사용자에게 정확한 타격타이밍, 각도, 방향을 가이드할 수 있다.
또한 격투 콘텐츠의 경우 유한 상태를 가지고 있으므로 각각의 상태에 대한 최대 효율을 가지고 있다.
예를 들어 이벤트 객체가 로우 가드일 경우 최대 효율을 가지는 것은 머리이며 사용자는 하이킥, 펀치 등 유한한 상태로만 판단이 된다.
따라서 사용자가 타격하는 이론값과 가이드 값은 실제 값과 각각의 상태에 대한 최대 효율을 매칭시켜 사용자에게 특정 상황에서는 특정 자세를 취하도록 타격지점과 포인트, 타이밍 등을 가이드하는 가이드 값을 제공한다.
따라서 사용자가 객체가 되어 이벤트를 발생시켰을 경우 실제 값과 각각의 상태에 대한 최대 효율을 매칭시켜 사용자에게 특정 상황에서는 특정 자세를 취하도록, 타격지점과 포인트, 타이밍 등을 가이드해 줄 수 있다.
10 : AR 및 VR 부
20 : FSM 제어부
21 : 가이드부
22 : 계산부
23 : 반복부
24 : 활동량 분석부
211 : 위치 유도 가이드 모듈
212 : 공략 가이드 모듈
213 : 동작 수정 가이드 모듈
30 : 공략 가이드 분석부
40 : 표시부

Claims (9)

  1. 콘텐츠 프레임 별 AR 및 VR 이미지 또는 영상 데이터를 생성하는 AR 및 VR 부(10);
    콘텐츠별 유한한 상태를 가진 이벤트를 형성하고, 각 이벤트의 효율값과 실제값을 비교하여 일정치 이상의 효율을 발생시키기 위해 방향, 자세, 힘을 가이드하는 FSM 제어부(20); 및
    상기 FSM 제어부(20)로 부터 전달받은 가이드 정보를 2D 또는 3D 콘텐츠 화면으로 표시하는 표시부(40);를 포함하여,
    상기 FSM 제어부(20)는,
    사용자에게 표시부(40)를 통해 가이드를 제시하는 가이드부(21);
    상기 콘텐츠 프레임 별에서 x, y, z축에 대한 속도와 가속도를 계산하는 계산부(22);
    사용자의 핵심 동작을 분석하여 동작이 일정 각도 또는 속도 이상으로 이루어지지 않는 자세에 대한 반복 이벤트를 제시하는 반복부(23); 및
    사용자의 특정한 조건이 만족될 수 있도록 활동량을 계산하여 활동량을 증가시키도록 하는 이벤트를 제공하는 활동량 분석부(24);를 포함하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드부(21)는 2D로 투사되는 콘텐츠 화면에서 사용자가 3D 공간의 어느 위치에 있어야 하는지 가이드하는 위치 유도 가이드 모듈(211);을 포함하는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 위치 유도 가이드 모듈(211)은 해당 위치를 기준으로 복수개의 동작 및 거리를 파악하여, 콘텐츠 시작 전 플레이어 지정을 위한 위치 선정 또는 상기 콘텐츠 내의 캐릭터와 대전을 하기 위한 위치를 선정할 수 있는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드부(21)는 상기 콘텐츠 내에서 발생할 수 있는 이벤트 중 한가지를 활성화시켜 사용자가 반응을 할 때 해당 반응을 분석하여 효율이 일정치 이상 발생되는 조건을 사용자에게 제시하는 공략 가이드 모듈(212);을 포함하는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 공략 가이드 모듈(212)은 대전 콘텐츠의 경우 표시부(40)를 통해 부위별 타격에 대한 효율을 제시하고, 펀치, 킥의 속도와 타격 부위를 분석하여 상대 캐릭터를 더욱 효율적으로 이길 수 있도록 표시부(40)를 통해 가이드를 제시하는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 반복부(23)를 통해 사용자가 동작을 정확하게 구현할 수 있는 환경을 조성하기 위해 상기 계산부(22)를 통해 계산된 정보를 통해 사용자 스스로 동작을 반복 수정하도록 하는 동작 수정 가이드 모듈(213);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    공략 가이드 분석부(30)는 콘텐츠 내에서 충돌 이벤트 발생시 이벤트 발생 포인트를 기준으로 프레임 분석을 실행하기 위해, 충돌 이벤트가 발생된 프레임을 n프레임이라고 할 경우 n-1 프레임과 n+1 프레임의 위치를 통해 이벤트 객체에 대한 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    공략 가이드 분석부(30)는 n-2 프레임과 n+2 프레임의 위치를 통해 이벤트 객체에 대한 가속도를 계산하며,
    상기 콘텐츠 내에서 동작들의 일반적인 가속도와 사용자의 가속도를 비교하여 사용자의 동작이 실제 콘텐츠 내의 동작들을 구현한 것인지 판단하고 해당 판단을 통해 유효 동작을 구분 후 사용자에게 가이드를 제시하는 것을 특징으로 하는 FSM 특성을 활용한 AR 스포츠 게임 콘텐츠 제공시스템.
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