KR102541593B1 - Vr 시스템 탑승 장비 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

VR 시스템 탑승 장비 제어 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 장치는VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도 정보를 획득하는 가속도 획득부; 상기 획득된 가속도의 직선 가속도에 기초하여 상기 가상 탑승체의 회전 방향, 회전 각도, 직선 이동 방향, 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 역움직임 연산부; 상기 연산된 역움직임 및 상기 가속도 정보 중 회전 가속도로부터 획득되는 상기 가상 탑승체의 회전 움직임에 기초하여 VR 시스템의 탑승 장비 움직임을 제어하는 움직임 제어 정보를 생성하는 움직임 제어 정보 생성부; 상기 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 상기 탑승 장비를 구동시키는 탑승 장비 구동부를 포함한다. 개시된 장치에 의하면, VR 시스템에서 반작용에 따른 가속감을 사용자가 체감할 수 있도록 움직임이 제어될 수 있으며, VR 시스템에서 발생하는 현실과의 괴리감으로 인해 발생하는 어지럼증을 억제할 수 있는 장점이 있다.

Description

VR 시스템 탑승 장비 제어 장치 및 방법{Device and Method for Controlling Boarding Device of VR System}

본 발명은 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 VR 시스템에서 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체에 동기화되어 현실 세계에서 움직이는 VR 시스템 탑승 장비의 움직임을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

가상 현실(Virtual Reality: 이하 VR) 기술의 발전에 의해 VR 어트랙션 시장이 활성화됨에 따라 여러 형태의 사용자 탑승형 VR 탑승 장비가 개발되었다. 기존에는 사용자가 실제 탑승하는 탑승 장비가 고정된 위치에서 롤(Roll)과 피치(Pitch)의 2축 또는 롤과 피치 및 히브(heave)의 3축에 대한 제한적인 회전각을 제공하는 지상 고정형 탑승 장비가 가장 보편적으로 이용되었다. 지상 고정형 탑승 장비는 제한적인 회전각만을 제공하고 직선 운동을 제공하지 아니하므로, 지상 고정형 탑승 장비를 위한 VR 컨텐츠는 미리 지정된 시나리오의 경로를 따라 진행하도록 구성되었다.

따라서 VR 컨텐츠 내에서 사용자가 바라보는 영상의 방향과 가상 탑승체의 구동을 사전에 정확하게 연동시킬 수 있었다. 또한 사용자 자신의 머리 회전 등을 HMD(Head Mounted Display) 트래킹 등으로 측정하여 추가적으로 반영하기 용이하였다.

그러나, 제한적인 회전 움직임만 제공할 수 있는 VR 시스템 탑승 장비는 현실 세계에서 발생하는 가속감을 완전히 제공할 수는 없었다.

도 1은 VR 컨텐츠에서 롤러 코스터가 내려가는 상태일 경우 VR 시스템 탑승 장비의 상태를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, VR 컨텐츠에서 롤러 코스터가 아래로 내려가는 경우, 롤러 코스터 자체는 지면을 향해 기울어져 있기 때문에 VR 시스템의 탑승 장비도 앞으로 기울어지게 된다.

그런데, 현실 세계에서는 지면을 항해 내려갈 때 반작용의 힘을 받으면서 가속감을 느끼게 되나, 고정형 VR 컨텐츠 탑승 장비는 이러한 반작용을 구현할 수 없으므로 현실과의 괴리감을 초래할 수 밖에 없으며, 현실과의 괴리감은 어지럼증을 유발하는 원인으로 작용하기도 하였다.

본 발명은 VR 시스템에서 반작용에 따른 가속감을 사용자가 체감할 수 있도록 움직임이 제어되는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 VR 시스템에서 발생하는 현실과의 괴리감으로 인해 발생하는 어지럼증을 억제할 수 있는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치 및 방법을 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도 정보를 획득하는 가속도 획득부; 상기 획득된 가속도의 직선 가속도에 기초하여 상기 가상 탑승체의 회전 방향, 회전 각도, 직선 이동 방향, 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 역움직임 연산부; 상기 연산된 역움직임 및 상기 가속도 정보 중 회전 가속도로부터 획득되는 상기 가상 탑승체의 회전 움직임에 기초하여 VR 시스템의 탑승 장비 움직임을 제어하는 움직임 제어 정보를 생성하는 움직임 제어 정보 생성부; 상기 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 상기 탑승 장비를 구동시키는 탑승 장비 구동부를 포함하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치가 제공된다.

상기 탑승 장비는 소정의 길이를 가지고 회전 가능한 직선 축을 포함하고, 상기 탑승 장비는 상기 직선 축상에서 전후 방향으로 이동 가능하며, 상기 획득된 직선 가속도의 방향이 전방 방향일 경우, 상기 역움직임 연산부는 상기 직선 축이 상기 전방 방향의 반대 방향으로 회전하도록 회전 방향을 연산하고, 상기 탑승 장비가 전방 방향으로 직선 이동하도록 상기 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산한다.

상기 직선 축의 회전 및 상기 탑승 장비의 직선 이동은 동시에 이루어진다.

상기 획득된 직선 가속도의 방향이 후방 방향일 경우, 상기 역움직임 연산부는 상기 직선 축이 상기 후방 방향의 반대 방향으로 회전하도록 회전 방향을 연산하고, 상기 탑승 장비가 후방 방향으로 직선 이동하도록 상기 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산한다.

상기 회전 각도, 상기 직선 이동 거리 및 상기 직선 이동 속도는 상기 획득된 직선 가속도에 비례한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도 정보를 획득하는 단계(a); 상기 획득된 가속도에 기초하여 상기 가상 탑승체의 회전 방향, 회전 각도, 직선 이동 방향, 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 포함하는 역움직임을 연산하는 단계(b); 상기 연산된 역움직임 및 상기 가속도 정보 중 회전 가속도로부터 획득되는 상기 가상 탑승체의 회전 움직임에 기초하여 VR 시스템의 탑승 장비 움직임을 제어하는 움직임 제어 정보를 생성하는 단계(c); 상기 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 상기 탑승 장비를 구동시키는 단계(d)를 포함하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, VR 시스템에서 반작용에 따른 가속감을 사용자가 체감할 수 있도록 움직임이 제어될 수 있으며, VR 시스템에서 발생하는 현실과의 괴리감으로 인해 발생하는 어지럼증을 억제할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 VR 컨텐츠에서 롤러 코스터가 내려가는 상태일 경우 VR 시스템 탑승 장비의 상태를 나타낸 도면.
도 2는 실제 내리막길을 내려가는 환경에서 탑승 장비에 탑승한 사용자의 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 시스템의 탑승 장비 제어 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 컨텐츠로부터 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도를 획득하는 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 가속도 반영에 따른 역 움직임을 연산하는 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 반영에 따른 역 움직임의 일례를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라가 설치된 위치를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 컨텐츠의 탑승 장비 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 VR 시스템의 탑승 장비 제어 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방 방향으로의 급가속 상황에서 이루어지는 움직임의 예시를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후방 방향으로의 급가속 상황에서 이루어지는 움직임의 예시를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방 방향으로의 가속 후 원래 상태로 복귀하는 움직임의 예시를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후방 방향으로의 가속 후 원래 상태로 복귀하는 움직임의 예시를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 VR 컨텐츠의 탑승 장비 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

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. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2는 실제 내리막길을 내려가는 환경에서 탑승 장비에 탑승한 사용자의 상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 VR과 같은 가상 환경이 아닌 현실 환경에서 내리막길을 빠르게 내려가는 롤러코스터(탑승 장비)에 사람이 탑승하였을 경우 롤러 코스터는 지면에 대해 앞으로 기울어진 구조를 가지게 된다.

일반적인 VR 시스템은, 도 2에 도시된 롤러 코스터의 현실 구조와 동일하게 VR 탑승 장비가 지면에 대해 앞으로 기울어진 구조를 가지도록 VR 탑승 장비의 회전을 제어한다.

도 2에 도시된 현실의 롤러 코스터는 직선 움직임을 가지고 내려가기에 사용자는 롤러 코스터가 내려가는 방향의 반대 방향으로 힘을 받게 되며, 이러한 이유로 롤러 코스터는 기울어져 있지만 사람의 몸은 기울어져 있지 않고 앉아 있는 의자 등받이에 밀착되어 있는 것을 확인할 수 있다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, VR 시스템의 탑승 장비에 탑승한 사용자는 내리막길을 내려가는 직선 움직임을 경험하지 않기에 사용자의 몸이 의자 등받이에 밀착되어 있지 않고 사용자의 몸 역시 앞으로 기울어지게 된다.

배경 기술에서 설명한 바와 같이 이러한 사용자의 자세는 현실과는 괴리된 것이며 이로 인해 VR 시스템의 사용자는 VR을 통해 제공되는 현실감의 정도가 저하될 뿐만 아니라 현실과는 괴리된 움직임으로 인해 사용자는 정보의 혼란 및 어지럼증을 경험하게 된다.

이러한 모든 문제는 VR 시스템의 탑승 장비는 VR 컨텐츠의 회전 가속도에 따른 회전 움직임은 반영할 수 있으나, 직선 가속도에 따른 직선 움직임은 반영할 수 없다는 점에서 기인한다.

본 발명은 이런 직선 가속도에 따른 움직임을 VR 시스템의 탑승 장비에 탑승한 사용자가 체감할 수 있도록 하여 현실과의 괴뢰감을 최소화하고 어지럼증을 최소화할 수 있는 VR 시스템의 탑승 장비 제어 장치 및 방법을 제안하는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 시스템의 탑승 장비 제어 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승 장비 제어 장치는 가속도 획득부(300), 역움직임 연산부(310), 움직임 제어 정보 생성부(320), 탑승 장비 구동부(330) 및 사용자 움직임 감지부(340)를 포함한다.

가속도 획득부(300)는 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도를 획득한다. 가속도 획득부(300)는 VR 컨텐츠의 제어에 따라 움직이는 VR 컨텐츠 내의 가상의 가속도를 획득하는 것이다.

VR 컨텐츠 내에서 탑승하고 있는 가상 탑승체는 미리 설정된 프로세스 또는 사용자의 조작에 의해 계속적으로 움직이며, 이러한 움직임에 대한 가속도를 가속도 획득부(300)에서 획득하는 것이다.

VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 움직임은 회전 움직임을 유발하는 회전 가속도와 직선 움직임을 유발하는 직선 가속도로 구분되며, 가속도 획득부(300)는 회전 가속도와 직선 가속도를 구분하여 획득한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 컨텐츠로부터 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.

우선 VR 컨텐츠의 API를 이용하여 인접하는 복수의 프레임에 대한 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체 속도 정보를 획득한다(400).

복수의 프레임에 대한 속도 정보가 획득되면, 프레임의 속도 정보의 변화를 이용하여 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도를 연산한다(단계 402). 가속도는 속도 정보의 차이므로 프레임별 속도 정보의 차연산에 의해 가속도를 연산할 수 있을 것이다.

가상 탑승체의 가속도가 연산되면, 연산된 가속도로부터 직선 가속도와 회전 가속도를 분리한다(단계 404).

회전 가속도는 VR 시스템 탑승 장비의 회전 움직임 정보를 생성하는데 사용되며, 직선 움직임은 향후 설명할 역 움직임 정보를 생성하는데 사용된다.

한편, 도 4에서는 VR 컨텐츠의 각 프레임에서의 가상 탑승체 속도 정보를 분석하여 가속도 정보를 연산하는 경우에 대해 도시하였으나, VR 컨텐츠가 가속도 정보를 제공하는 API를 지원하는 경우 VR 컨텐츠로부터 직접 가상 탑승체의 가속도를 획득할 수도 있을 것이다.

역 움직임 연산부(310)는 가상 탑승체가 제공하지 못하는 직선 움직임을 사용자가 체감하도록 하기 위한 역움직임을 연산한다. 본 발명에서 역 움직임은 VR 컨텐츠의 직선 가속도가 사용자에게 가해질 때 사용자에게 발생하는 현실적으로 발생하는 움직임으로 정의한다.

예를 들어, 기차가 정지 상태에서 순간적으로 빠른 속도로 앞으로 나가는 경우 기차에 탄 사람은 기차의 이동 방향의 반대 방향으로 힘을 받아 뒤로 밀리게 된다. 이때, 뒤로 밀리는 반작용 움직임이 발생한다.

그러나, VR 시스템에서 사용하는 탑승 장비는 고정되어 있어 회전 움직임만을 제공할 수 있을 뿐 반작용 움직임을 직선 방향으로 제공할 수는 없기에 직선 움직임에 해당되는 반작용 움직임을 회전 움직임으로 제공하여야 하며, 반작용 움직임을 제공하기 위한 회전 움직임을 본 발명에서는 역 움직임으로 정의한다.

예를 들어, 반작용 움직임이 x 방향으로 이동하는 움직임일 경우 x 방향을 향해 회전하는 움직임이 이루어지도록 역 움직임을 연산하는 것이다.

역 움직임은 반작용 움직임에 작용하는 가속도의 크기와 VR 시스템 탑승 장비의 최대 회전 각도에 기초하여 결정된다. 또한, 반작용 움직임에 작용하는 가속도의 크기는 VR 컨텐츠 가상 탑승체의 직선 가속도의 크기에 의해 결정된다.

결국, 역 움직임을 위한 회전 각도의 크기는 최대 회전 각도(θ_max)와 VR 컨텐츠의 직선 가속도에 의해 결정되며, 이는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

위 수학식에서 σ 는 0 ~ 1을 가지는 직선 가속도 계수이며, 예를 들어 (현재 가속도/최대 가속도)로 정의될 수 있을 것이다.

예를 들어, 현대 VR 컨텐츠의 가상 탑승체가 x 방향으로 최대 가속도로 움직임고 있고, 최대 회전 각도가 30도일 경우, 역 움직임은 -x 방향으로 30도 회전하도록 연산되는 것이다.

이러한 역 움직임은 궁극적으로는 회전 좌표계인 Rol 및 Putch 값으로 변환되도록 연산될 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 가속도 반영에 따른 역 움직임을 연산하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 역 움직임을 연산 방법을 정리하여 설명하면, 우선 획득된 직선 가속도를 이용하여 반작용 움직임 방향을 결정한다(단계 500).

반작용 움직임 방향이 결정되면, 직선 가속도의 크기 및 VR 시스템 탑승 장비의 회전 각도를 이용하여 역움직임을 위한 회전 각도를 연산한다(단계 502). 예를 들어, 위 수학식 1과 같이 역움직임의 회전 각도를 연산할 수 있을 것이나 이는 예시적인 것이며, 반작용 움직임 반영을 위한 회전 각도는 직선 가속도 크기에 기초하여 다양한 방식으로 설정될 수 있을 것이다.

반작용 움직임 방향을 회전 방향으로 설정하고, 연산된 회전 각도를 반영한 역 움직임 정보를 생성한다(단계 504).

움직임 제어 정보 생성부(320)는 가속도 획득부(300)에서 획득되는 VR 컨텐츠 가상 탑승체의 회전 가속도와 역움직임 연산부(310)에서 연산되는 역움직임을 합성하여 VR 시스템 탑승 장비의 움직임을 제어하기 위한 움직임 제어 정보를 생성한다.

회전 가속도에 따른 움직임과 역움직임은 모두 회전 움직임으로 두 개의 움직임 벡터를 합성하여 움직임 제어 정보를 생성할 수 있을 것이다.

탑승 장비 구동부(330)는 움직임 제어 정보 생성부(320)에서 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 탑승 장비를 구동하며, 두 개의 움직임을 모두 반영한 회전이 이루어지도록 탑승 장비를 구동시킨다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 반영에 따른 역 움직임의 일례를 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)는 도 1에 도시된 도면으로서, VR 컨텐츠의 롤러코스터(가상 탑승체)가 지면을 향해 내려가는 상태일 때 역움직임을 반영하지 않는 VR 시스템 탑승 장비의 상태를 나타낸 것이다.

이 경우, VR 컨텐츠의 가상 탑승체의 회전 움직임만이 반영되므로 탑승 장비는 앞으로 기울어져 있는 상태이다.

도 6의 (b)는 본 발명에 의한 역움직임이 반영된 상태로서 가상 탑승체가 하강하는 방향의 반대 방향으로 반작용 움직임이 발생하게 되고, 이를 회전 움직임인 역움직임으로 반영하여 오히려 VR 시스템의 탑승 장비가 뒤로 기울어진 상태가 되는 것을 확인할 수 있다.

도 6의 (b)와 같은 움직임으로 인해 VR 시스템 사용자는 앉아있는 의자 방향으로 밀착되고, 직선 가속도에 따른 반작용 움직임을 체감할 수 있게 되어 보다 현실감 있는 VR 컨텐츠 이용이 가능하고 현실과의 괴리감으로 인한 어지럼증 유발도 방지할 수 있게 된다.

사용자 움직임 감지부(340)는 사용자의 움직임을 감지하고 감지된 사용자의 움직임 정보를 피드백하는 기능을 한다.

사용자의 움직임은 두가지로 분류될 수 있다. 제1 움직임은 탑승 장비의 움직임에 의한 움직임이고, 제2 움직임과 탑승 장비와는 무관하게 사용자에 의한 움직임이다. 사용자에 의한 움직임은 사용자가 고개를 좌우로 돌리는 등 탑승 장비와는 무관하게 사용자가 HMD의 위치를 변경시키는 움직임이다.

VR 시스템은 사용자의 움직임을 반영하여 가상 세계를 바라보는 시점을 정하게 되며, 종래에는 사용자(HMD)의 움직임을 카메라를 통해 감지한 후 가상 세계를 바라보는 시점을 결정하였다.

종래에는 사용자(HMD)의 움직임을 감지하기 위해 카메라를 탑승 장비의 외부에 설치하여 탑승 장비에 의한 움직임과 사용자에 의한 움직임을 모두 감지한 후 감지된 움직임을 가상 세계 시점을 결정하는데 반영하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 사용자 움직임 감지 방식은 본 발명과 같이 역 움직임이 반영될 경우에는 적용되기 어렵다. 예를 들어, 도 6의 (b)와 같은 역 움직임이 반영될 경우 사용자의 시야는 위를 향하게 되는데, 탑승 장비의 외부에서 사용자 움직임을 감지하게 될 경우 사용자의 시야는 위를 향하게 된다. 즉, 컨텐츠의 가상 탑승체는 아래 방향을 향해서 가는데 시선은 위로 향하는 문제가 발생하는 것이다.

본 발명에서는 이러한 문제를 방지하기 위해 사용자에 의한 움직임만을 감지하도록 하며 이에 움직임 감지를 위한 카메라를 탑승 장비에 고정시킨다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라가 설치된 위치를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 시스템은 탑승장치에 카메라를 결합하고, 결합된 카메라를 통해 사용자의 움직임을 감지한다. 카메라는 탑승 장비에 결합되어 있으므로 탑승 장비와 함께 움직인다. 따라서, 탑승 장비의 움직임으로 인한 사용자의 움직임은 포착되지 아니하며 사용자에 의한 움직임만이 카메라에 포착된다.

다만, 탑승 장비로 인한 움직임도 반영되어야 하는데, 탑승 장비의 움직임은 VR 컨텐츠의 가상 탑승체의 움직임과 동기화되는 것이므로 가상 탑승체의 움직임과 카메라에 의해 감지되는 사용자에 의한 움직임을 조합하여 사용자의 시선을 결정한다.

역움직임은 탑승 장비에만 반영되는 것일 뿐 VR 컨텐츠의 가상 탑승체에는 반영되지 아니하므로 가상 탑승체의 움직임과 사용자에 의한 움직임을 통해 정확한 시선 방향을 결정하는 것이 가능하다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 컨텐츠의 탑승 장비 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 우선 VR 컨텐츠로부터 제공되는 정보를 이용하여 VR 컨텐츠 가상 탑승체의 가속도를 획득한다(단계 800). 앞서 설명한 바와 같이, 프레임별 가상 탑승체의 속도 정보를 차감하여 가속도 정보를 획득할 수 있으며, 가속도 정보 획득을 위해 API가 이용될 수 있다. 회전 가속도와 직선 가속도는 독립적으로 획득될 수 있다.

가속도 정보가 획득되면, 가속도로 인해 현실 세계에서 발생하는 역움직임을 연산한다(802). 앞서 설명한 바와 같이, VR 시스템의 탑승 장비는 직선 움직임을 제공할 수 업거나 매우 제한적으로 제공할 수 밖에 없기 때문에 직선 가속도에 따른 직선 움직임에 의해 발생하는 반작용은 반영될 수 없다. 역움직임은 이러한 반작용 움직임은 회전 움직임으로 변환한 움직임이며, 앞서 설명한 바와 같이, 반작용의 방향과 반작용의 크기를 이용하여 역움직임의 회전 방향 및 회전 각도를 결정한다.

연산된 역 움직임 및 상기 획득된 회전 가속도에 따른 회전 움직임을 반영하여 탑승 장비를 제어하기 위함 움직임 제어 정보를 생성한다(단계 804).

움직임 제어 정보가 생성되면, 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 탑승 장비를 구동 시킨다(단계 806).

탑승 장비를 구동 시키면서 사용자의 움직임을 감지하며, 감지된 움직임에 따라 VR 컨텐츠의 시선 방향이 결정된다(단계 808). 앞서 설명한 바와 같이, 역움직임이 시선 방향에 영향을 주지 않도록 탑승 장비에 결합된 카메라를 이용하여 사용자의 움직임을 감지한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 VR 시스템의 탑승 장비 제어 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 9에 도시된 실시예는 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도가 미리 설정된 임계값 이상일 경우 탐승 장비를 제어하기 위한 장치 구조를 블록도로 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 8에서는 탑승 장비의 회전 움직임을 역으로 적용하여 사용자에게 현실적인 가속감을 제공하는 방법에 대해 설명하였다. 그러나, 탑승 장비의 회전 각도에는 한계가 있으며, 지나치게 높은 각도의 회전은 사용자에게 또 다른 종류의 어지럼증을 유발할 수도 있을 것이다. 이러한 회전 각도의 한계로 인해 탑승 장비의 사용자에게 제공할 수 있는 가속감에는 한계가 존재한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 VR 커텐츠 내 가상 탑승체의 가속도가 미리설정된 임계값 이상이 경우, VR 컨텐츠에서 제공하는 가속감을 사용자가 현실적으로 체감하도록 추가적임 탑승 장비 움직임을 부여하도록 한다.

도 9을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탑승 장비 제어 장치는 가속도 획득부(900), 역움직임/전후방 움직임 연산부(910), 움직임 제어 정보 생성부(920), 탑승 장비 구동부(930) 및 사용자 움직임 감지부(940)를 포함한다.

도 9에서 가속도 획득부(900), 탑승 장비 구동부(930) 및 사용자 움직임 감지부(940)의 동작은 도 3과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

가속도 획득부(900)에서 획득되는 가상 탑승체의 가속도 중 직선 가속도가 미리 설정된 임계값 이상일 경우, 역움직임/전후방 움직임 연산부(910)는 가속감을 체감하도록 하기 위한 회전 움직임과 전후방 움직임을 함께 연산한다.

예를 들어, 직선 가속도가 증가하는 상황(일례로, 급출발, 급경사를 내려가는 상황 등)에서는 가속 방향과 역방향으로의 회전 움직임과 함께 가속 방향으로 직선 움직임이 함께 이루어지도록 한다. 예를 들어, 가속 방향이 전방 방향일 경우, 가속 방향으로의 역방향으로의 회전 움직임과 함께 전방 방향으로의 직선 움직임이 함께 이루어지도록 하는 것이다. 반대로, 가속 방향이 후방 방향일 경우, 가속 방향으로의 역방향으로의 회전 움직임과 함께 후방 방향으로의 직선 움직임이 함께 이루어지도록 한다.

직선 움직임의 이동 거리 및 이동 속도는 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 직선 가속도에 비례하여 결정된다.

탑승 장비가 가속도 방향에 따라 직선으로 이동하여 가속도를 부여하면서 역움직임을 반영한 회전이 동시에 이루어지기에 탑승 장비에 탑승한 사용자는 더 높은 가속감을 느낄 수 있게 된다.

역움직임/전후방 움직임 연산부(910)는 회전 방향, 회전 각도, 직선 이동 방향, 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 가상 탑승체의 가속도에 기초하여 연산하며, 움직임 제어 정보 생성부(320)는 연산된 움직임(회전 움직임+직선 움직임)이 탑승 장비에 반영되기 위한 움직임 제어 정보를 생성한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방 방향으로의 급가속 상황에서 이루어지는 움직임의 예시를 도시한 도면이다.

도 10의 (a)는 전방 방향으로의 급가속이 이루어지기 전 상태이며, 도 10의 (b)는 전방 방향으로의 급가속이 이루어진 후의 상태이다.

도 10의 (a)를 참조하면, 전방 방향으로의 급가속이 이루어지기 전에는 탑승 장비는 회전하지 않고 정상 상태로 멈춰 있다. 탑승 장비는 소정 길이를 가진 직선 축(1000)에 결합되어 있으며, 직선 축(1000)은 회전이 가능하도록 설정되고, 탑승 장비는 직선 축(1000)에서 전 후방 이동이 가능한 구조를 가진다.

도 10의 (b)를 참조하면, 전방 방향으로 급가속이 이루어지면 탑승 장비와 결합되어 있는 직선 축(1000)은 전방 방향과 반대 방향으로 회전(탑승 장비가 뒤로 젖혀지도록 회전)하며, 직선 축(1000)의 회전과 동시에 탑승 장비는 직선 축(1000)에서 전방으로 이동한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후방 방향으로의 급가속 상황에서 이루어지는 움직임의 예시를 도시한 도면이다.

도 11의 (a)는 도 10의 (a)와 동일하게 탑승 장비는 회전하지 않고 정상 상태로 멈춰 있는 상태이다.

도 11의 (b)를 참조하면, 후방 방향으로 급가속이 이루어지면 탑승 장비와 결합되어 있는 직선 축(1000)은 후방 방향과 반대 방향으로 회전(탑승 장비가 앞으로 젖혀지도록 회전)하며, 직선 축(1000)의 회전과 동시에 탑승 장비는 직선 축(100)에서 후방으로 이동한다.

한편, 탑승 장비가 직선으로 움직일 수 있는 거리에는 한계가 있다. 탑성 장비가 직선으로 움직일 수 있는 거리는 직선 축(1000)의 길이에 의해 정해지며, 전방으로의 급가속 움직임이 여러 번 이루어질 경우 더 이상 전방으로의 이동은 불가능하다.

이에, 급가속 상황이 종료되고 VR 컨텐츠 내 가상 탑승체가 등속 움직임을 하게 되면, 탑승 장비 역시 원래의 상태로 복귀하여야 차후에 발생하는 가속 상황에 대처할 수 있다.

도 10의 (b) 및 도 11의 (b)로부터 확인되듯이, 급가속이 종료된 상태에서 직선 축은 회전되어 있고, 탑승 장비는 전방 또는 후방 방향으로 이동한 상태이다. 이때, 탑승 장비를 원래의 상태로 급격히 복귀시키면, 탑승 장비에 탑승한 사용자는 VR 컨텐츠와는 다른 가속감을 체감하기에 어리럼증을 유발하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 원래의 상태로의 복귀는 2단계로 이루어진다. 제1 단계는 직선 축(1000)의 회전 상태를 유지하면서 직선 운동을 통해 탑승 장비를 직선 축에서의 원래의 위치로 복귀시킨다. 제2 단계는 회전된 직선 축(1000)을 원래의 각도로 복귀시킨다.

이러한 복귀 움직임 연사 역시 역움직임/전후방 움직임 연산부(910)에서 이루어지며, 움직임 제어 정보 생성부(920)는 연산된 움직임을 반영하기 위한 제어 정보를 생성한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방 방향으로의 가속 후 원래 상태로 복귀하는 움직임의 예시를 도시한 도면이다.

도 12의 (a)를 참조하면, 전방 방향으로 가속이 이루어지면 직선 축(1000)이 전방 방향과 반대 방향(탑승 장비가 뒤로 젖혀지는 방향)으로 회전된 상태이고 탑승 장비는 회전된 직선 축(1000)을 따라 전방으로 이동한 상태이다.

도 12의 (b)를 참조하면, 직선 축(1000)의 회전 상태를 유지한 상태에서 탑승 장비를 후방 방향으로 이둥시키는 움직임이 1차적으로 이루어진다. 탑승 장비가 직선 축(1000)의 본래의 지점으로 이동되면, 도 10의 (a)와 같은 상태가 되도록 직선 축(1000)을 회전시킨다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 후방 방향으로의 가속 후 원래 상태로 복귀하는 움직임의 예시를 도시한 도면이다.

도 13의 (a)를 참조하면, 후방 방향으로 가속이 이루어지면 직선 축(1000)이 후방 방향과 반대 방향(탑승 장비가 앞으로 젖혀지는 방향)으로 회전된 상태이고 탑승 장비는 회전된 직선 축(1000)을 따라 후방으로 이동한 상태이다.

도 13의 (b)를 참조하면, 직선 축의 회전 상태를 유지한 상태에서 탑승 장비를 전방 방향으로 이동시키는 움직임이 1차적으로 이루어진다. 탑승 장비가 직선 축(1000)의 본래 지점으로 이동하며, 도 11의 (a)와 같은 상태가 되도록 직선 축(1000)을 회전시킨다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 VR 컨텐츠의 탑승 장비 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.

도 14를 참조하면, 우선 VR 컨텐츠로부터 제공되는 정보를 이용하여 VR 컨텐츠 가상 탑승체의 가속도를 획득한다(단계 1400).

가속도 정보가 획득되고, 직선 가속도가 미리 설정된 임계값 이상이면 가속도에 기초하여 탑승 장비의 회전 방향과 회전 각도 및 직선 움직임을 연산한다. 앞서 설명한 바와 같이, 직선 움직임의 연산은 이동 방향(전방 또는 후방), 이동 거리 및 이동 속도를 연산하는 것을 의미한다.

연산된 회전 방향, 회전 각도, 이동 방향, 이동 거리 및 이동 속도에 따라 탑승 장비를 제어하기 위한 움직임 제어 정보를 생성한다(단계 1404).

움직임 제어 정보가 생성되면, 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 탑승 장비를 구동 시킨다(단계 1406).

탑승 장비를 구동 시키면서 사용자의 움직임을 감지하며, 감지된 움직임에 따라 VR 컨텐츠의 시선 방향이 결정된다(단계 1408). 앞서 설명한 바와 같이, 역움직임이 시선 방향에 영향을 주지 않도록 탑승 장비에 결합된 카메라를 이용하여 사용자의 움직임을 감지한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도 정보를 획득하는 가속도 획득부;
   상기 획득된 가속도의 직선 가속도에 기초하여 상기 가상 탑승체의 회전 방향, 회전 각도, 직선 이동 방향, 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 역움직임 연산부;
   상기 연산된 역움직임 및 상기 가속도 정보 중 회전 가속도로부터 획득되는 상기 가상 탑승체의 회전 움직임에 기초하여 VR 시스템의 탑승 장비 움직임을 제어하는 움직임 제어 정보를 생성하는 움직임 제어 정보 생성부;
   상기 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 상기 탑승 장비를 구동시키는 탑승 장비 구동부; 및
   상기 탑승 장비에 고정되어 설치되고 상기 탑승 장비와 함께 움직이는 카메라를 이용하여 사용자가 착용한 HMD의 움직임을 감지하고, 상기 감지된 HMD의 움직임에 기초하여 가상 세계 시점을 결정하는 사용자 움직임 감지부를 포함하되,
   상기 탑승 장비는 소정의 길이를 가지고 회전 가능한 직선 축을 포함하고, 상기 탑승 장비는 상기 직선 축상에서 전후 방향으로 이동 가능하며,
   상기 획득된 직선 가속도의 방향이 전방 방향일 경우, 상기 역움직임 연산부는 상기 직선 축이 상기 전방 방향의 반대 방향으로 회전하도록 회전 방향을 연산하고, 상기 탑승 장비가 전방 방향으로 직선 이동하도록 상기 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 직선 축의 회전 및 상기 탑승 장비의 직선 이동은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 획득된 직선 가속도의 방향이 후방 방향일 경우, 상기 역움직임 연산부는 상기 직선 축이 상기 후방 방향의 반대 방향으로 회전하도록 회전 방향을 연산하고, 상기 탑승 장비가 후방 방향으로 직선 이동하도록 상기 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 회전 각도, 상기 직선 이동 거리 및 상기 직선 이동 속도는 상기 획득된 직선 가속도에 비례하는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 장치.
   
6. VR 컨텐츠 내 가상 탑승체의 가속도 정보를 획득하는 단계(a);
   상기 획득된 가속도에 기초하여 상기 가상 탑승체의 회전 방향, 회전 각도, 직선 이동 방향, 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 포함하는 역움직임을 연산하는 단계(b);
   상기 연산된 역움직임 및 상기 가속도 정보 중 회전 가속도로부터 획득되는 상기 가상 탑승체의 회전 움직임에 기초하여 VR 시스템의 탑승 장비 움직임을 제어하는 움직임 제어 정보를 생성하는 단계(c);
   상기 생성된 움직임 제어 정보에 기초하여 상기 탑승 장비를 구동시키는 단계(d); 및
   상기 탑승 장비에 고정되어 설치되고 상기 탑승 장비와 함께 움직이는 카메라를 이용하여 사용자가 착용한 HMD의 움직임을 감지하고, 상기 감지된 HMD의 움직임에 기초하여 가상 세계 시점을 결정하는 단계(e)를 포함하되,
   상기 탑승 장비는 소정의 길이를 가지고 회전 가능한 직선 축을 포함하고, 상기 탑승 장비는 상기 직선 축상에서 전후 방향으로 이동 가능하며,
   상기 획득된 가속도의 방향이 전방 방향일 경우, 상기 단계(b)는 상기 직선 축이 상기 전방 방향의 반대 방향으로 회전하도록 회전 방향을 연산하고, 상기 탑승 장비가 전방 방향으로 직선 이동하도록 상기 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 방법.
   
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 직선 축의 회전 및 상기 탑승 장비의 직선 이동은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 획득된 가속도의 방향이 후방 방향일 경우, 상기 단계(b)는 상기 직선 축이 상기 후방 방향의 반대 방향으로 회전하도록 회전 방향을 연산하고, 상기 탑승 장비가 후방 방향으로 직선 이동하도록 상기 직선 이동 거리 및 직선 이동 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 방법.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 회전 각도, 상기 직선 이동 거리 및 상기 직선 이동 속도는 상기 획득된 가속도에 비례하는 것을 특징으로 하는 VR 시스템 탑승 장비 제어 방법.
    
    
    
    
    

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