KR20130074431A - 능동적 가상현실 서비스 제공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동적 가상현실 서비스 제공 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 장치는 사용자의 움직임에 따른 변화 정보를 센싱하는 센서부, 상기 변화 정보를 이용하여 디스플레이 장치에 대한 시야거리 및 시야각 중 적어도 하나를 계산하는 주제어부 및 상기 시야거리 정보 및 시야각 정보를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 통신부를 포함하되, 상기 디스플레이 장치는 상기 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 변경된 영상을 출력한다. 본 발명에 따르면, 사용자의 시야에 따라 다른 영상을 제공할 수 있어 현실감을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

능동적 가상현실 서비스 제공 장치{APPARATUS OF PROVIDING ACTIVE VIRTUAL REALITY}
본 발명은 능동적 가상현실 서비스 제공 장치에 관한 것으로서, 센서가 장착된 안경을 이용하여 실감나는 3차원 영상 서비스를 제공할 수 있는 장치에 관한 것이다.
종래에는 사용자의 위치에 관계없이 스크린 상의 객체가 동일하게 표시된다.
예를 들어, 스크린 상에 휴대폰의 전면이 표시되는 경우, 사용자가 그 위치를 변경한다고 하더라도 휴대폰의 측면 또는 배면은 전혀 확인할 수 없다.
근래에는 현실감을 제공하기 위해 터치스크린 상에 객체를 표시하고, 사용자의 터치가 있는 경우 객체의 다른 부분을 확인할 수 있도록 객체방향을 변경하는 기술이 제안되고 있다.
상기한 방식은 사용자의 터치와 같은 인위적인 조작을 필요로 하기 때문에 현실감을 느끼도록 하는 데에는 부족함이 있다.
한편, 최근에는 실감나는 가상현실 서비스를 제공하기 위해 3차원 디스플레이 장치가 제공되고 있다. 3차원 디스플레이 장치는 양안 시차에 상응하는 영상을 사용자의 좌우측 눈에 투사함으로써 스크린 상의 객체에 대해 입체감을 느끼도록 한다.
그러나 3차원 디스플레이 장치가 입체감을 제공한다고 하더라도 사용자의 위치에 따라 객체의 방향을 변경하지는 못하기 때문에 역시 현실감이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 3차원 디스플레이 장치는 모든 사용자가 하나의 영상만을 볼 수 있기 때문에, 예를 들어, 서로 다른 캐릭터가 등장하는 가상현실 게임 서비스에 있어 복수의 사용자가 객체의 동일한 부분만을 봐야 하기 때문에 사용자의 흥미를 끌지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 스크린 상의 객체를 실감나게 확인할 수 있도록 하는 능동적 가상현실 서비스 제공 장치를 제안하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 사용자에게 착용되어 능동적 가상현실 서비스를 제공하는 장치로서, 사용자의 움직임에 따른 변화 정보를 센싱하는 센서부; 상기 변화 정보를 이용하여 디스플레이 장치에 대한 시야거리 및 시야각 중 적어도 하나를 계산하는 주제어부; 및 상기 시야거리 정보 및 시야각 정보를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 통신부를 포함하되, 상기 디스플레이 장치는 상기 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 변경된 영상을 출력하는 능동적 가상현실 서비스 제공 장치가 제공된다.
상기 주제어부는, 상기 디스플레이 장치의 미리 설정된 기준 지점을 이용하여 상기 시야거리 및 시야각을 계산할 수 있다.
상기 디스플레이 장치가 출력하는 좌우 시차 영상을 각각 입력 받는 한 쌍의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 제1 영상에 대한 좌우 시차 영상 및 제2 영상에 대한 좌우 시차 영상을 편광 필름을 거쳐 출력하며, 상기 한 쌍의 렌즈는 편광 필름이 코팅되고 셔터를 구비하며, 상기 제1 영상 및 제2 영상 중 하나에 대한 좌우 시차 영상을 선택적으로 입력 받을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 능동적 가상현실 서비스를 제공하는 디스플레이 장치로서, 영상을 출력하는 영상 출력부; 사용자에 착용된 안경 장치로부터 사용자의 시야거리 정보 및 시야각 정보를 수신하는 통신부; 및 상기 수신된 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 출력될 영상을 변경하는 영상 변경부를 포함하되, 상기 안경 장치는 사용자의 움직임에 따른 변화 정보를 센싱하여 상기 디스플레이 장치에 대한 상기 시야거리 및 시야각 중 적어도 하나를 계산하는 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 센서를 이용하여 사용자의 위치를 검출하고, 검출된 위치에 따라 영상을 변경하기 때문에 실감나는 가상현실 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가상현실 서비스 제공 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 장치의 블록도.
도 5는 셔터식 입체 영상 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 6은 편광식 입체 영상 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동시 시청 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로그램 시청 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 게임 서비스를 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가상현실 서비스 제공 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 시스템은 디스플레이 장치(100) 및 디스플레이 장치(100)와 무선 통신하는 안경 장치(102)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 방송 송출 시스템으로부터 수신된 영상을 디코딩하여 출력하는 TV일 수 있으나, 이에 한정됨이 없이 데스크탑, 태블릿 PC 및 이동 통신 단말기와 같이 영상 출력이 가능한 단말을 모두 포함할 수 있다.
바람직하게, 디스플레이 장치(100)는 사람의 양안 시차를 고려하여 촬영된 2개의 영상을 출력할 수 있으며, 본 실시예에 따른 안경 장치(102)는 셔터 방식 또는 편광 방식을 통해 안경의 좌우측에 서로 다른 영상이 입력되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안경 장치(102)에는 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 센서가 장착된다.
안경 장치(102)는 센서를 이용하여 사용자의 움직임에 따른 디스플레이 장치(100)와 안경 장치(102)의 시야거리 및 시야각을 계산한다.
근거리 무선 통신을 통해 안경 장치(102)는 시야거리 정보 및 시야각 정보를 디스플레이 장치(100)로 전송하며, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 수신된 정보에 기초한 영상을 출력한다.
보다 상세하게, 디스플레이 장치(100)는 안경 장치(102)로부터 시야거리 정보 및 시야각 정보가 수신되는 경우, 영상 보정 과정 또는 미리 저장된 영상 선택 과정을 통해 사용자의 현재 위치(시야거리 및 시야각)에 상응하는 영상을 출력한다.
상기한 과정을 통해 사용자는 자신의 움직임에 따라 변경된 영상을 확인할 수 있기 때문에 보다 높은 현실감을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 서비스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 3차원 입체 영상 서비스가 제공되는 환경에서, 사용자가 제1 위치(200)에서 제2 위치(202)로 이동하는 경우, 안경 장치(102)는 사용자의 움직임을 감지하여 변경된 위치에서의 시야거리 및 시야각 정보를 디스플레이 장치(100)로 전송한다. 디스플레이 장치(100)는 수신된 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 사용자의 변경된 위치에 상응하는 영상을 출력하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 영상 출력부(300), 통신부(302), 영상 변경부(304) 및 메모리부(306) 및 제어부(308)를 포함할 수 있다.
영상 출력부(300)는 사용자 요청에 따른 영상을 출력하며, 3차원 입체 영상 서비스의 제공 시, 양안 시차에 상응하는 2개의 영상을 출력한다.
통신부(302)는 근거리에 위치한 하나 이상의 안경 장치(102)와 통신하며, 안경 장치(102)로부터 시야거리 정보 및 시야각 정보를 수신한다.
영상 변경부(304)는 수신된 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 영상을 변경한다.
여기서, 영상의 변경은 현재 출력되는 영상을 사용자가 움직인 위치에 상응하는 영상으로 보정하거나, 메모리부(306)에 저장된 다른 영상을 선택하는 과정일 수 있다.
예를 들어, 스크린 상에 소정 객체가 디스플레이되는 경우, 영상 변경부(304)는 시야거리에 비례하여 현재 영상을 객체가 커지거나 작아진 영상으로 변경하며, 시야각이 바뀌는 경우, 이전과는 다른 부분이 포함된 영상으로 변경한다.
영상 출력부(300)는 상기와 같이 변경된 영상을 출력하여 사용자가 움직인 위치에 상응하는 영상을 확인할 수 있도록 한다.
제어부(308)는 영상 출력 및 영상 변경과 같은 전반적인 과정을 제어한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 안경 장치(102)는 셔터 제어부(400), 센서부(402), 주제어부(404) 및 통신부(406)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 안경 장치(102)는 좌우측 렌즈에 소정 주기로 온/오프되는 셔터가 설치될 수 있으며, 셔터 제어부(400)는 좌우측 렌즈에 서로 다른 영상이 입력되도록 셔터의 온/오프를 제어한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안경 장치(102)가 셔터식인 경우, 디스플레이 장치(100)는 좌측 시야용 영상(500), 블랙 영상(502) 및 우측용 영상(504)을 순차적으로 출력하며, 셔터 제어부(400)에 의한 온/오프를 통해 좌측 렌즈 및 우측 렌즈에 서로 다른 영상이 입력된다.
상기에서는 안경 장치(102)가 셔터식인 것으로 설명하였으나, 안경 장치(102)가 편광식, 즉 편광 렌즈를 구비하는 것도 본 발명의 범주에 포함될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 편광식인 경우, 디스플레이 장치(100)는 좌우측 시야 영상이 혼합된 영상(600)을 출력한다. 출력된 영상은 편광 필름을 거쳐 편광 렌즈로 입력되며, 좌우측 편광 렌즈에 각각 좌측 시야 영상(602) 및 우측 시야 영상(604)이 입력되어 눈으로 입력된다.
센서부(402)는 사용자의 움직임을 감지한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부(402)는 가속도 센서(410) 및 각속도 센서(412)를 포함할 수 있다.
주제어부(404)는 사용자의 움직임에 따라 가속도 센서(410) 및 각속도 센서(412)에서 센싱된 정보를 이용하여 현재 사용자의 위치를 계산한다.
현재 사용자의 위치는 디스플레이 장치(100)로부터의 시야거리 및 디스플레이 장치(102)에 대한 시야각으로 정의될 수 있다.
여기서, 시야거리 및 시야각은 디스플레이 장치(100)에 대해 미리 설정된 기준 지점을 중심으로 결정될 수 있다.
기준 지점은 디스플레이 장치(100)의 중심 위치(예를 들어, 스크린 중심 위치)일 수 있으나, 이에 한정됨이 없이 스크린 상에 디스플레이되는 메인 객체로 설정될 수도 있으며, 이러한 경우 기준 지점이 동적으로 변경될 수 있을 것이다.
사용자의 시야거리는 공간상에서 사용자의 눈(즉, 안경 장치)의 좌표값을 통해 계산될 수 있으며, 이는 사용자의 움직임에 따른 수직 및 수평 방향으로의 가속도값을 통해 계산될 수 있다.
사용자의 수직 및 수평 방향 움직임의 가속도값을 알면 다음과 같이 사용자의 시야의 절대 위치를 다음의 수학식 1을 통해 계산할 수 있다.
Figure pat00001
초기 이후 발생한 모든 x, y, z 축 방향의 사용자 움직임에 대한 가속도값()을 두 번씩 적분함으로써 현재 사용자의 절대 위치()를 알 수 있으며, 이를 통해 사용자의 시야와 디스플레이 장치(100)에 대한 시야거리를 계산할 수 있다.
또한, 사용자의 움직임에 대한 x, y, z 축 방향의 가속도값()은 각 방향으로의 가속도 센서(410)를 통해 측정된 모든 가속도의 합에서 중력에 의한 가속도를 빼줌으로써 알 수 있다. 나아가, 가속도 센서(410)가 향하고 있는 방향()은 다음의 수학식 2와 같이 각속도 센서(412)를 통해 센싱된 각속도()의 적분을 통해 알 수 있다.
Figure pat00002
상기와 같이 계산된 방향을 이용하여 디스플레이 장치(100)에 대한 시야각을 계산할 수 있다.
통신부(406)는 계산된 시야거리 및 시야각 정보를 디스플레이 장치(100)로 전송하며, 디스플레이 장치(100)는 시야거리 및 시야각에 맞는 영상을 출력한다.
상기에서는 3차원 입체 영상 서비스에서 시야거리 및 시야각에 따라 영상을 변경하여 출력하는 것으로 설명하였으나, 2차원 영상에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 안경 장치(102)를 이용하여 복수의 사용자가 다른 영상을 볼 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동시 시청 서비스를 설명하기 위한 도면으로서, 두 명의 사용자에게 서로 다른 영상을 제공하는 예를 도시한 것이다.
동시 시청 서비스를 제공하기 위해, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 제1 영상(제1 사용자를 위한)에 대한 좌우 시차 영상(700), 제2 영상(제2 사용자를 위한)에 대한 좌우 시차 영상(702) 및 각 시차 영상 사이에 배치되는 블랙 영상(704)을 출력한다.
출력된 영상은 편광 필름을 거쳐 각 사용자의 안경 장치(102-1,102-2)로 입력된다.
이때, 제1 사용자의 안경 장치(102-1)로는 편광 필름 및 편광 렌즈에 의해 제1 영상만이 입력되며, 제2 사용자의 안경 장치(102-2)로는 제2 영상만이 입력된다.
각 안경 장치(102)의 렌즈에 구비된 셔터가 온/오프 됨으로써 각 사용자의 안경 장치(102-1,102-2)의 좌우측 렌즈에는 서로 다른 시차의 영상이 입력되며, 이를 통해 각 사용자는 서로 다른 영상을 3차원으로 확인할 수 있다.
본 실시예에 따른 동시 시청 서비스는 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 디스플레이 장치(100)를 통해 복수의 사용자가 서로 다른 채널을 시청할 수 있도록 한다.
가상현실 게임에 적용하는 경우, 디스플레이 장치(100)는 각 사용자의 안경 장치(102-1,102-2)에서 계산된 시야거리 정보 및 시야각 정보를 이용하여 각 사용자의 안경 장치(102-1,102-2)에 상응하는 영상을 생성할 수 있다.
각 사용자는 자신의 위치에 상응하는 영상을 독립적으로 수신함으로써 도 9에 도시된 바와 같이, 가상현실 게임에서 자신의 시야에 맞는 가상현실 객체를 보면서 게임을 즐길 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 사용자에게 착용되어 능동적 가상현실 서비스를 제공하는 장치로서,
    사용자의 움직임에 따른 변화 정보를 센싱하는 센서부;
    상기 변화 정보를 이용하여 디스플레이 장치에 대한 시야거리 및 시야각 중 적어도 하나를 계산하는 주제어부; 및
    상기 시야거리 정보 및 시야각 정보를 상기 디스플레이 장치로 전송하는 통신부를 포함하되,
    상기 디스플레이 장치는 상기 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 변경된 영상을 출력하는 능동적 가상현실 서비스 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주제어부는,
    상기 디스플레이 장치의 미리 설정된 기준 지점을 이용하여 상기 시야거리 및 시야각을 계산하는 능동적 가상현실 서비스 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치가 출력하는 좌우 시차 영상을 각각 입력 받는 한 쌍의 렌즈를 더 포함하는 능동적 가상현실 서비스 제공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 제1 영상에 대한 좌우 시차 영상 및 제2 영상에 대한 좌우 시차 영상을 편광 필름을 거쳐 출력하며,
    상기 한 쌍의 렌즈는 편광 필름이 코팅되고 셔터를 구비하며, 상기 제1 영상 및 제2 영상 중 하나에 대한 좌우 시차 영상을 선택적으로 입력 받는 능동적 가상현실 서비스 제공 장치.
  5. 능동적 가상현실 서비스를 제공하는 디스플레이 장치로서,
    영상을 출력하는 영상 출력부;
    사용자에 착용된 안경 장치로부터 사용자의 시야거리 정보 및 시야각 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 수신된 시야거리 정보 및 시야각 정보에 기초하여 출력될 영상을 변경하는 영상 변경부를 포함하되,
    상기 안경 장치는 사용자의 움직임에 따른 변화 정보를 센싱하여 상기 디스플레이 장치에 대한 상기 시야거리 및 시야각 중 적어도 하나를 계산하는 디스플레이 장치.
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