KR20130057200A - 햅틱 피드백 방법 및 장치, 기계로 읽을 수 있는 저장 매체 및 휴대용 통신 단말 - Google Patents

햅틱 피드백 방법 및 장치, 기계로 읽을 수 있는 저장 매체 및 휴대용 통신 단말 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른, 햅틱 피드백 방법은, 충돌 이벤트에 따라 업데이트되는 영상을 사용자에게 제공하는 과정과; 상기 충돌 이벤트의 종류 및 충격량을 포함하는 충돌 데이터를 생성하는 과정과; 상기 충돌 데이터에 따른 햅틱 패턴을 생성하는 과정과; 상기 햅틱 패턴에 따른 진동을 생성하는 과정을 포함한다.

Description

햅틱 피드백 방법 및 장치, 기계로 읽을 수 있는 저장 매체 및 휴대용 통신 단말{HAPTIC FEEDBACK METHOD AND APPARATUS, MACHINE-READABLE STORAGE MEDIUM AND PORTABLE COMMUNICATION TERMINAL}
본 발명은 햅틱 피드백(haptic feedback) 방법에 관한 것으로서, 특히 햅틱 액추에이터(actuator)가 내장된(또는 부착된) 휴대용 기기 또는 콘솔에서, 게임 등의 비디오 컨텐츠가 실행될 때 게임 애플리케이션 내의 물리 변수(physical parameters) 관련 데이터와 환경, 이벤트 상황 등의 데이터에 의해 자동으로 햅틱 피드백 패턴을 생성하기 위한 햅틱 피드백 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 햅틱 피드백 방법은 이벤트 기반의 방법이며, 미리 특정 이벤트에 적합한 햅틱 패턴을 매뉴얼 작업으로 만들어 놓고 게임에서 이벤트 발생시 그 라이브러리를 불러 바로 실행되게 하는 방식이 대부분이다.
게임은 실시간 애플리케이션이며, 시간 경과에 따른 이미지가 정해져 있는 게 아니라, 실시간으로 이미지가 재구성되는 특징을 갖는다. 게임 애플리케이션은 일정 시간마다 업데이트(update)를 실행하여 게임을 진행시키며, 주어진 정보에 따라 화면 렌더링(rendering)을 거쳐 디스플레이를 하고, 또한 이벤트를 자동 감지하여 사운드 효과, 진동 효과 등을 주게 된다. 이때, 통상적으로 게임 애플리케이션은 라이브러리에 있는 음원이나 진동 패턴을 불러와 스피커나 모터를 구동시킨다. 또한, 게임 애플리케이션은 키 보드 등 외부 입력이 있을 경우 업데이트를 하거나 인공지능 엔진에 의해 자동으로 게임을 진행시키기도 한다.
종래기술에 있어서 가장 큰 어려움은, 햅틱 패턴이 라이브러리 방식으로 저장되어 있으므로, 이벤트 종류가 많아지는 경우 더 많은 라이브러리를 만들고 또한 저장해야 한다는 것이다. 휴대용 단말기의 하드웨어 성능이 스마트폰 이후 크게 개선되어, 게임에서 점차 사실적인 표현이 늘어나고 있고 따라서 이벤트 종류는 더욱 다양하게 될 것인데, 라이브러리가 커지게 되면 게임 애플리케이션의 크기가 커서 효율적인 햅틱 피드백 구현에 장애 요인이 될 수 있다.
또한, 라이브러리 방식은 게임 개발자가 이벤트 상황에 맞게 최적의 패턴을 만들어 내야 하는데, 대부분은 게임 개발자가 액추에이터의 특성을 알지 못하므로 적절한 패턴을 만드는데 한계가 있고, 햅틱 패턴 제작에 시간이 많이 걸려 전체적인 게임 애플리케이션 제작에 있어서 제작 기간이 늘어날 우려가 크다.
본 발명의 특정 실시 예들의 목적은 종래기술과 관련된 문제점들 및/또는 단점들 중의 적어도 하나를 적어도 부분적으로 해결, 경감 또는 제거하는 것이다.
게임 애플리케이션 실행시 실재감, 몰입감을 증대시키기 위해, 게임 개발자가 임의로 이벤트에 따라 효과 진동을 설계하도록 하지 않고, 실제 게임 애플리케이션 내의 물리 변수를 이용하여 자동으로 햅틱 패턴을 생성하여 피드백하는 방법을 제안코자 한다. 그리고 이때 햅틱용 액추에이터의 특성을 고려한 햅틱 패턴 생성 방법도 제시한다. 이렇게 함으로써, 물리 엔진을 사용하는 게임에서 영상 데이터와 연동하여 햅틱 피드백이 되므로 실재감이 높아지고, 게임 개발자가 햅틱 피드백을 용이하게 설계할 수 있게 된다.
본 발명의 일 측면에 따른, 햅틱 피드백 방법은, 충돌 이벤트에 따라 업데이트되는 영상을 사용자에게 제공하는 과정과; 상기 충돌 이벤트의 종류 및 충격량을 포함하는 충돌 데이터를 생성하는 과정과; 상기 충돌 데이터에 따른 햅틱 패턴을 생성하는 과정과; 상기 햅틱 패턴에 따른 진동을 생성하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 햅틱 피드백 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 기계로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함하는 휴대용 통신 단말이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른, 햅틱 피드백 장치는, 충돌 이벤트에 따라 업데이트되는 영상을 사용자에게 제공하는 표시부와; 상기 충돌 이벤트의 종류 및 충격량을 포함하는 충돌 데이터를 생성하고, 상기 충돌 데이터에 따른 햅틱 패턴을 생성하는 제어부와; 상기 햅틱 패턴에 따른 진동을 생성하는 액추에이터를 포함한다.
현재 물리 엔진을 사용하여 실재감 높은 게임들이 출시되고 있는데, 본 발명은 햅틱 효과도 실제 물리 변수에 의해 자동으로 구현되게 함으로써 기존 게임에서 실재감과 몰입감을 더욱 증대시킬 수 있다. 또한, 자동으로 햅틱 피드백이 되므로, 게임 프로그램 개발자가 용이하게 햅틱 구동이 되는 게임을 개발할 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 햅틱 피드백 장치를 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 제어부의 상세 구성을 나타내는 도면,
도 3은 햅틱 패턴을 설명하기 위한 도면,
도 4 내지 도 6은 충돌 대상들의 강성에 따른 햅틱 패턴의 형태 변화를 설명하기 위한 도면들,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 햅틱 패턴 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8 내지 도 11은 게임의 종류에 따른 다양한 햅틱 패턴을 설명하기 위한 도면들.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 햅틱 피드백 장치를 나타내는 도면이다. 상기 햅틱 피드백 장치(100)는 센서부(110), 표시부(120), 스피커(130), 통신부(140), 구동부(160), 액추에이터(170), 메모리(150) 및 제어부(200)를 포함한다. 이외에, 상기 햅틱 피드백 장치(100)는 카메라, 마이크 등을 더 구비할 수 있다. 상기 햅틱 피드백 장치(100)는 햅틱 피드백을 제공하는 임의의 장치, 예를 들어 핸드폰과 같은 휴대용 통신 단말, 콘솔, PDA(personal digital assistant) 등일 수 있다.
상기 센서부(110)는 자이로 센서, 터치 스크린의 센서(즉, 터치 패널), 다수의 키 버튼들을 구비한 키패드 등으로 구현될 수 있으며, 사용자 입력의 위치, 방향, 가속도, 압력, 키 정보 등을 검출하고, 검출된 사용자 입력 데이터를 상기 제어부(200)로 전달한다. 또한, 상기 센서부(110)는 사용자의 손동작 등의 사물의 움직임을 검출하고, 이러한 움직임을 사용자 입력으로 인식하는 카메라로 구현될 수도 있다.
상기 표시부(120)는 상기 제어부로부터 수신한 영상 데이터를 사용자에게 표시한다. 상기 표시부(120)는 주기적으로 및/또는 이벤트에 따라 업데이트되는 영상을 사용자에게 제공한다.
상기 표시부(120)로는 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 터치 스크린(touch screen) 등을 사용할 수 있다.
상기 스피커(130)는 상기 제어부(200)로부터 수신한 음향 데이터를 음파로 변환하여 출력한다.
상기 통신부(140)는 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들어 안테나를 이용하여 공중으로부터 무선 하향 신호를 수신하고, 상기 무선 하향 신호를 복조하여 얻어진 하향 데이터를 상기 제어부(200)로 출력한다. 또한, 상기 통신부(140)는 상기 제어부(200)로부터 입력된 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하고, 생성된 무선 상향 신호를 안테나를 이용하여 공중으로 무선 전송한다. 이러한 변조 및 복조는 바람직하게는 부호분할다중접속(code division multiple access: CDMA) 방식에 따라 수행될 수 있고, 이외에 주파수분할다중(frequency division multiplexing: FDM) 방식, 시분할다중(time division multiplexing: TDM) 방식 등에 따라 수행될 수도 있다.
상기 메모리(150)는 게임, 통신 등 다양한 기능들의 애플리케이션들과 이와 관련된 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface: GUI)를 제공하기 위한 영상들, 사용자 정보, 문서 등과 관련된 데이터베이스들, 상기 햅틱 피드백 장치를 구동하는데 필요한 배경 영상들(메뉴 화면, 대기 화면 등) 또는 운영 프로그램들 등을 저장할 수 있다.
도 2는 상기 제어부의 상세 구성을 나타내는 도면이다. 상기 제어부(200)는 햅틱 애플리케이션(210) 및 햅틱 엔진(230)을 포함한다.
상기 제어부(200)는 사용자의 선택에 따른 햅틱 애플리케이션(210)을 실행하며, 상기 햅틱 애플리케이션(210)은 사용자 입력 데이터를 수신하고, 상기 사용자 입력 데이터에 따른 이벤트를 생성한다. 상기 햅틱 애플리케이션(210)은 상기 이벤트 및 실행 중인 프로세스에 기반한 렌더링 또는 이미지 프로세싱을 수행하고, 렌더링 또는 이미지 프로세싱에 따른 영상 데이터를 상기 표시부(120)로 출력한다. 또한, 상기 햅틱 애플리케이션(210)은 상기 이벤트 및 실행 중인 프로세스에 따른 음향 데이터를 생성하여 상기 스피커(130)로 출력한다.
충돌 검출부(220)는 상기 햅틱 애플리케이션(210) 내에 구비되며, 상기 이벤트가 충돌 이벤트인 경우에, 상기 제어부(200)에 의해 실행되는 햅틱 엔진(230)과 연동하며, 상기 충돌 검출부(220)는 물리 변수들을 포함하는 충돌 데이터를 상기 햅틱 엔진(230)으로 전달한다. 예를 들어, 상기 충돌 검출부(220)는 게임 내 두 개체들이 사용자 입력 및/또는 실행 중인 프로세스(또는 인공지능 엔진)에 의해 접촉하는 것을 감지하거나, 사용자 입력이 충돌을 야기하는 명령인 것을 감지할 수 있다.
상기 햅틱 엔진(230)은 상기 충돌 데이터에 근거하여 햅틱 패턴 데이터를 생성하고, 상기 햅틱 패턴 데이터를 구동부(160)로 출력한다.
상기 구동부(160)는 상기 햅틱 엔진(230)으로부터 수신한 햅틱 패턴 데이터에 따른 구동 신호(즉, 구동 전압)를 생성하고, 상기 구동 신호를 액추에이터(170)로 출력한다.
상기 액추에이터(170)는 상기 구동 신호에 따른 진동을 발생시킨다. 즉, 상기 구동부(160)는 상기 액추에이터(170)에 구동 신호를 인가하고, 상기 액추에이터(170)는 인가된 구동 신호에 따른 진동을 발생시킨다. 상기 구동 신호는 햅틱 패턴(즉, 진동 패턴)에 따른 다수의 펄스로 구성될 수 있다. 사용자는 상기 햅틱 피드백 장치(100)를 만지거나 쥐고 있는 손을 통해 이러한 햅틱 피드백(즉, 액추에이터(170)의 진동)을 느끼게 된다.
도 3은 햅틱 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 햅틱 패턴(310)은 구동 시간에 따른 구동 전압 곡선(320)에 대한 포락 곡선(envelope curve)으로 볼 수 있다. 즉, 구동 전압 곡선(320)은 햅틱 패턴(310)에 의해 둘러싸인 펄스 열의 형태를 갖는다. 햅틱 패턴(310)은 구동 전압 곡선(320)의 전체적인 형태, 즉 시간에 따른 구동 전압의 전체적인 변화 형태를 나타낸다.
구동 전압은 하기 수학식 1로 표현될 수 있다. 구동 전압 곡선(320) 및 햅틱 패턴(310)은 서로 대응되므로, 햅틱 패턴(310)의 세기 I(t)도 F(event,impulse,k1,k2,... )로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
이때, V(t)는 구동 전압, event는 이벤트의 종류, impulse는 충격량, k1,k2,...(즉, ki)는 충돌과 관련된 물리 변수들을 나타낸다. 예를 들어, 물리 변수들은 충돌하는 물체들의 강성 값들을 나타낼 수 있다.
햅틱 패턴(310)은 도 3에서와 같은 기본 패턴을 가지며, 이의 변형 또는 조합들로 구성될 수 있다. 상기 햅틱 패턴(310)은 그 세기가 점차 증가하는 상승부, 그 세기가 일정한 평탄부, 그 세기가 점차 감소하는 하강부로 구성될 수 있고, 상승부의 지속 시간 t1, 평탄부의 지속 시간 t2, 하강부의 지속 시간 t3를 조절함으로써, 상기 햅틱 패턴(310)의 형태를 결정할 수 있다. 이때, 상승부의 세기는 선형적으로 증가하고, 하강부의 세기는 선형적으로 감소할 수 있다.
도 3에서 햅틱 패턴(310)의 최대 세기(즉, 최대 구동 전압)는 물리 변수 중 충격량(Impulse)(또는, 힘(Force)이나 토크(Torque))에 대응하여 자동으로 설정된다. 햅틱 패턴은 물리 변수(stiffness 등) 및 이벤트의 종류에 따라 다른 형태를 갖게 된다. 충격량은 충돌 단계 또는 충돌을 야기하는 전 단계에서 충돌의 세기를 특정할 수 있는 임의의 물리적 값(충돌의 깊이, 충돌 시간, 충돌의 힘, 충돌의 토크, 충돌 대상의 운동량의 변화, 충돌 대상 또는 탄성 수단(고무줄, 스프링 등)을 당긴 거리, 충돌 대상 또는 탄성 수단을 누른 거리, 충돌 대상의 질량, 충돌 속도, 충돌 대상의 이동 방향, 충돌 대상의 이동 거리, 충돌 각도, 충돌 대상의 강성, 충돌 대상에 가해지는 압력 등)으로 정의된다.
예를 들어, 손에 쥐인 야구 배트로 야구공을 타격하는 경우에, 충격량에 따라 햅틱 패턴의 최대 세기가 결정되고, 강성(stiffness)이 높은 두 대상들(즉, 물체들)의 충돌이므로 t1=0으로 하고, 충돌 이벤트 지속 시간(표시부(120) 화면의 프레임 지속 시간이 기준 단위 시간이 됨)만큼 t2를 설정하고, 충돌 후 손에 의한 감쇄가 발생하므로, t3=0이면서 잔진이 없도록 액티브 브레이킹(active braking)시킨다(모터의 경우 위상(phase)을 반대로 하여 몇 주기의 사인파 진동을 발생함). 피에조 액추에이터처럼 주파수 조정이 가능한 경우, 구동 주파수를 충돌하는 두 대상들의 강성에 따라 조정할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는 표시부(120)의 화면에 나타나는 두 대상들의 충돌과 햅틱 피드백(및 음향)을 동기화시켜서, 상기 두 대상들이 충돌하는 동안에 햅틱 피드백이 제공되도록 한다.
햅틱 패턴의 형상은 이벤트의 종류나 k값(충돌 대상과 관련된 고정된 물리 변수 값, 예를 들어 강성 값)에 따라 미리 결정되고, t1, t2, t3 및 최대 세기는 실시간 변동하는 물리 변수 값에 따라 결정될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 충돌 대상들의 강성에 따른 햅틱 패턴의 형태 변화를 설명하기 위한 도면들이다. 도 4 내지 도 6은　충돌 대상의 강성(stiffness)을 기준으로 충돌 시 햅틱 패턴의 형태를 결정하는 것을 나타낸다. 보통 액추에이터가 출력할 수 있는 진동 형태는 일정, 점증 또는 점감할 수 있고, 이에 더하여 종료 시 잔진을 제거하기 위한 액티브 브레이킹(active braking)이 사용될 경우 잔진 없이 진동이 갑자기 사라지게 되어, 충격 등의 짧게 끝나는 상황을 잘 표현할 수 있게 된다. 　
강체 및 연체의 구분은 충돌 대상의 강성 값을 미리 설정된 임계값과 비교하고, 충돌 대상의 강성 값이 임계값보다 크면 강체(hard body: H)로 간주하고, 충돌 대상의 강성 값이 임계값 이하이면 연체(soft body: S)로 간주한다. 이러한 강성 값은 강체 또는 연체를 나타내는 코드값이나 정해진 범위의 수치로 표현될 수 있다.
도 4의 (a)는 강체(H)인 제1 충돌 대상(410)과 강체(H)인 제2 충돌 대상(420) 간의 충돌(또는, 타격(hit) 내지 파이어(fire))을 나타내고, 도 4의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 사각형인 것을 나타낸다. 이때, t1, t3=0이고, t2의 종점에서 액티브 브레이킹을 한다.
도 5의 (a)는 강체(H) 또는 연체(S)인 제1 충돌 대상(412)과 연체(S)인 제2 충돌 대상(422) 간의 충돌(또는, 비트(beat))을 나타내고, 도 5의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 이등변 삼각형인 것을 나타낸다. 이때, t2=0이고, 충돌 깊이에 따라 세기가 변화하고, t2의 종점에서 액티브 브레이킹을 한다.
도 6의 (a)는 강체(H)인 제1 충돌 대상(414)과 강체 상의 연체(S on H)인 제2 충돌 대상(424) 간의 충돌(또는, 비트(beat))을 나타내고, 도 6의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 직각 삼각형인 것을 나타낸다. 이때, t2, t3=0이고, t1의 종점에서 액티브 브레이킹을 한다.
본 발명에 따른 햅틱 피드백 장치(100)는 다양한 애플리케이션들에 적용될 수 있으며, 이하 게임 애플리케이션에 적용되는 경우를 예시하자면 아래와 같다. 즉, 이러한 경우에 상기 햅틱 애플리케이션(210)은 게임 애플리케이션에 대응된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 햅틱 패턴 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 상기 햅틱 패턴 생성 방법은 초기화 단계(S110), 사용자 입력 단계(S120), 충돌 검출 단계(S130), 충돌 데이터 전달 단계(S140) 및 햅틱 패턴 생성 단계(S150)를 포함한다.
초기화 단계(S110)에서, 상기 제어부(200)는 상기 햅틱 애플리케이션(210)을 로딩하면서, 메모리(150)에 저장된 게임 내 충격량 정보를 추출하고, 충격량의 범위와 햅틱 패턴의 세기 범위를 정합(matching)한다. 햅틱 패턴의 세기는 액추에이터(170)의 구동 전압에 대응되고, 액추에이터(170)의 구동 전압은 임계값 이하로 한정되어 있으므로, 충격량이 최대일 때 햅틱 패턴의 세기가 상기 임계값을 초과하지 않도록 햅틱 패턴의 세기를 정규화(normalization)한다. 예를 들어, 충격량이 최대일 때, 햅틱 패턴의 세기도 최대가 되도록 한다. 충격량과 햅틱 패턴의 세기는 게임 특성에 따라 선형 함수 또는 로그 함수에 따라 대응될 수 있다. 이때, 충격량은 충돌의 세기를 특정할 수 있는 임의의 물리적 값(깊이, 시간, 힘, 토크, 운동량의 변화, 당기거나 누른 길이 등)으로 정의된다. 후술하는 바와 같이, 충격량은 단순히 두 대상들 간의 충돌만을 정의하는 것이 아니라, 스프링을 누르거나 고무줄을 당기는 것과 같은 탄성력, 압력 등을 정의할 수 있다.
사용자 입력 단계(S120)에서, 센서부(110)는 사용자의 입력을 검출하고, 검출된 사용자 입력 데이터를 햅틱 애플리케이션(210)으로 전달한다. 상기 햅틱 애플리케이션(210)은 상기 사용자 입력 데이터를 수신하고, 상기 사용자 입력 데이터에 따른 이벤트를 생성한다. 예를 들어, 사용자는 키패드를 이용하여 격투 게임에서 주먹으로 상대방의 얼굴을 가격하는 명령을 입력하거나, 야구 게임에서 볼을 타격하는 명령을 입력하거나, 당구 게임에서 공을 타격하는 명령을 입력하거나, 새총의 고무줄을 당기는 명령 등을 입력할 수 있다. 햅틱 애플리케이션(210)은 상기 사용자 입력에 따른 이벤트를 생성한다.
충돌 검출 단계(S130)에서, 충돌 검출부(220)는 상기 이벤트가 충돌 이벤트인지의 여부를 판단한다.
충돌 데이터 전달 단계(S140)에서, 상기 충돌 검출부(220)는 상기 이벤트가 충돌 이벤트인 경우에 충돌 데이터를 상기 햅틱 엔진(230)으로 전달한다. 본 예에서, 구동 전압은 하기 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00002
이때, V(t)는 구동 전압, impulse는 충격량, e는 이벤트의 종류, d는 상세 이벤트 종류(고정된 물리 변수 값 k에 따른 분류로 햅틱 패턴의 형태를 결정하는 요소임), k1은 제1 충돌 대상의 강성 값, k2는 제2 충돌 대상의 강성 값, r은 패턴 반복 횟수를 나타낸다.
상기 충돌 검출부(220)는 impulse, e, d, k1, k2 및 r을 포함하는 충돌 데이터를 상기 햅틱 엔진(230)으로 전달한다.
햅틱 패턴 생성 단계(S150)에서, 햅틱 엔진(230)은 상기 충돌 데이터에 근거하여 햅틱 패턴 데이터를 생성하고, 햅틱 패턴 데이터를 구동부(160)로 출력한다.
도 8 내지 도 11은 게임의 종류에 따른 다양한 햅틱 패턴을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 격투 게임에서 주먹으로 얼굴을 가격한 경우를 나타낸다. 도 8의 (a)는 표시부(120)의 화면을 나타내고, 도 8의 (b)는 햅틱 패턴을 나타낸다.
상기 수학식 2를 참고하면, e=3(충돌), d=2(hard - soft on hard), k1(주먹)=1(hard), k2(얼굴)=0(soft), r=0(default)로 설정되고, impulse는 충돌 대상들의 겹치는 깊이 x에 비례하는 힘의 값 f로 설정된다.
볼은 뼈에 붙은 부드러운 재질이므로 햅틱 패턴은 점증하는 형태를 갖고, 그 세기 I는 충돌하는 두 대상들의 겹치는 깊이(또는 주먹의 이동 속도 등)에 따라 변화를 줄 수 있다.
도 8의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 직각 삼각형인 것을 나타내고, 강체인 주먹이 강체인 뼈에 붙은 연체인 볼을 가격하는 상황이므로, 햅틱 패턴은 점차 증가하는 형태를 갖는다. 이때, t2, t3=0이고, t1의 종점에서 액티브 브레이킹을 한다.
도 9는 야구 게임에서 배트로 야구공을 가격한 경우를 나타낸다. 도 9의 (a)는 표시부(120)의 화면을 나타내고, 도 9의 (b)는 햅틱 패턴을 나타낸다.
상기 수학식 2를 참고하면, e=3(충돌), d=1(hard-hard), k1(배트)=1(hard), k2(야구공)=1(hard), r=0(default)으로 설정되고, impulse는 야구공의 운동량 변화량인 Δ(mv)로 설정된다.
도 9의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 사각형인 것을 나타내고, 강체인 야구 배트가 강체인 야구공을 타격하는 상황이므로, 햅틱 패턴은 그 세기 I가 일정한 형태를 갖는다. 이때, t1, t3=0이고, t2의 종점에서 액티브 브레이킹을 한다.
도 10은 당구 게임에서 당구채로 당구공을 가격한 경우를 나타낸다. 도 10의 (a)는 표시부(120)의 화면을 나타내고, 도 10의 (b)는 햅틱 패턴을 나타낸다.
상기 수학식 2를 참고하면, e=3(충돌), d=1(hard-hard), k1(당구채)=1(hard), k2(당구공)=1(hard), r=0(default)로 설정되고, impulse는 당구공의 운동량 변화량인 Δ(mv)로 설정된다.
도 10의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 사각형인 것을 나타내고, 강체인 당구채가 강체인 당구공을 타격하는 상황이므로, 햅틱 패턴은 그 세기 I가 일정한 형태를 갖는다. 이때, t1, t3=0이고, t2의 종점에서 액티브 브레이킹을 한다.
도 9 및 도 10을 함께 참고하면, 공을 치는 상황에선 충돌하는 두 대상들이 모두 강체이므로, 햅틱 패턴의 형태는 일정한 세기를 갖고, 햅틱 패턴의 평탄부의 지속 시간 t2는 타격 시의 충격량(운동량의 변화량으로 표시됨)에 따라 길이가 조정된다. 실제 타격 시 충격량이 매우 크면서 시간은 극히 짧은데, 기존의 제한된 진동력만 줄 수 있는 액추에이터에서는 이러한 진동 패턴의 구현이 불가하므로, 충격량은 햅틱 패턴의 세기(즉, 구동 전압)가 아니라 지속 시간(즉, 구동 시간)에 반영된다. 충격량을 세기에 반영할지, 아니면 지속 시간에 반영할지는 이벤트에 따라 미리 설정될 수 있다. 예시된 바와 같이, 야구에서 타격이 당구에서의 타격보다 그 충격량이 크므로, 도 9의 (b)에 도시된 햅틱 패턴의 평탄부의 지속 시간 t2는 50ms이며, 도 10의 (b)에 도시된 햅틱 패턴의 평탄부의 지속 시간 t2는 25ms인 것을 알 수 있다.
도 11은 슈팅 게임에서 새총의 고무줄을 당기는 경우를 나타낸다. 도 11의 (a)는 표시부(120)의 화면을 나타내고, 도 11의 (b)는 햅틱 패턴을 나타낸다. 본 예의 이벤트 종류는 탄성체의 변형으로 분류될 수 있다.
상기 수학식 2를 참고하면, e=4(스프링), d,k1,k2=default, r=0(default)로 설정되고, impulse는 탄성 계수 및 당긴 거리 Δx의 곱에 해당하는 힘의 값 f로 설정된다.
도 11의 (b)는 햅틱 패턴의 형태가 직각 삼각형인 것을 나타내고, 햅틱 패턴은 점차 증가하는 형태를 갖는다. 이때, t2, t3=0이고, 액티브 브레이킹은 사용되지 않는다. 고무줄(또는 스프링)을 당긴 길이만큼 햅틱 패턴의 세기 I가 커지게 된다.
전술한 바와 같이, 이벤트의 종류(e 및 d)나 고정된 물리 변수 값에 따라 햅틱 패턴의 형태, 충격량의 사용 방식(세기에 사용할지, 지속 시간에 사용할지 등), 액티브 브레이킹을 할 것인지의 여부가 결정되고, 실시간 변동하는 물리 변수 값에 의하여 햅틱 패턴의 세기와 지속 시간 등이 결정된다.
본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 저장 유닛은 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다.
100: 햅틱 피드백 장치, 110: 센서부, 120: 표시부, 130: 스피커, 140: 통신부, 150: 메모리, 160: 구동부, 170: 액추에이터, 200: 제어부

Claims (18)

  1. 햅틱 피드백 방법에 있어서,
    충돌 이벤트에 따라 업데이트되는 영상을 사용자에게 제공하는 과정과;
    상기 충돌 이벤트의 종류 및 충격량을 포함하는 충돌 데이터를 생성하는 과정과;
    상기 충돌 데이터에 따른 햅틱 패턴을 생성하는 과정과;
    상기 햅틱 패턴에 따른 진동을 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자로부터 입력을 수신하는 과정을 더 포함하고,
    상기 충돌 이벤트는 상기 사용자 입력에 따라 발생함을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용자 입력에 따른 이벤트를 발생시키는 과정과;
    상기 발생한 이벤트가 충돌 이벤트인지의 여부를 판단하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 패턴은 상기 충돌 이벤트의 종류에 따라 그 형태가 결정되고, 상기 충격량에 따른 최대 세기를 가짐을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 패턴은 상기 충돌 이벤트의 종류에 따라 그 형태가 결정되고, 상기 충격량에 따른 지속 시간을 가짐을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충격량은 충돌의 깊이, 충돌 시간, 충돌의 힘, 충돌의 토크, 충돌 대상의 운동량의 변화, 충돌 대상 또는 탄성 수단을 당긴 거리, 충돌 대상 또는 탄성 수단을 누른 거리, 충돌 대상의 질량, 충돌 속도, 충돌 대상의 이동 방향, 충돌 대상의 이동 거리, 충돌 각도, 충돌 대상의 강성, 충돌 대상에 가해지는 압력 중의 하나임을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 패턴은 그 세기가 점차 증가하는 상승부, 그 세기가 일정한 평탄부 및 그 세기가 점차 감소하는 하강부로 구성됨을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충돌 이벤트의 종류는 강체와 강체의 충돌, 강체와 연체의 충돌, 강체와 강체 상의 연체의 충돌 및 탄성체의 변형 중의 하나임을 특징으로 하는 햅틱 피드백 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 햅틱 피드백 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체.
  10. 제9항의 기계로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함하는 휴대용 통신 단말.
  11. 햅틱 피드백 장치에 있어서,
    충돌 이벤트에 따라 업데이트되는 영상을 사용자에게 제공하는 표시부와;
    상기 충돌 이벤트의 종류 및 충격량을 포함하는 충돌 데이터를 생성하고, 상기 충돌 데이터에 따른 햅틱 패턴을 생성하는 제어부와;
    상기 햅틱 패턴에 따른 진동을 생성하는 액추에이터를 포함함을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사용자의 입력을 검출하는 센서부를 더 포함하고,
    상기 충돌 이벤트는 상기 사용자 입력에 따라 발생함을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 사용자 입력에 따른 이벤트를 발생시키고,
    상기 발생한 이벤트가 충돌 이벤트인지의 여부를 판단함을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 햅틱 패턴은 상기 충돌 이벤트의 종류에 따라 그 형태가 결정되고, 상기 충격량에 따른 최대 세기를 가짐을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 햅틱 패턴은 상기 충돌 이벤트의 종류에 따라 그 형태가 결정되고, 상기 충격량에 따른 지속 시간을 가짐을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 충격량은 충돌의 깊이, 충돌 시간, 충돌의 힘, 충돌의 토크, 충돌 대상의 운동량의 변화, 충돌 대상 또는 탄성 수단을 당긴 거리, 충돌 대상 또는 탄성 수단을 누른 거리, 충돌 대상의 질량, 충돌 속도, 충돌 대상의 이동 방향, 충돌 대상의 이동 거리, 충돌 각도, 충돌 대상의 강성, 충돌 대상에 가해지는 압력 중의 하나임을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 햅틱 패턴은 그 세기가 점차 증가하는 상승부, 그 세기가 일정한 평탄부 및 그 세기가 점차 감소하는 하강부로 구성됨을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 충돌 이벤트의 종류는 강체와 강체의 충돌, 강체와 연체의 충돌, 강체와 강체 상의 연체의 충돌 및 탄성체의 변형 중의 하나임을 특징으로 하는 햅틱 피드백 장치.
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