KR20160025731A - 실감 체험형 4d 라이더 장치 및 방법 - Google Patents

실감 체험형 4d 라이더 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실감 체험형 4D 라이더 장치 및 방법에 관한 것으로, 4D 라이더에서 3D 안경 착용후 월스크린 또는 LCD 표시부에 디스플레이되는 3D/4D 입체 영상 및 음향을 출력하고, 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에 구비된 스테레오 스피커, 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED를 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 장치를 구비하며, 4D 라이더의 시각, 청각, 후각, 촉각의 4D 특수효과(진동, 바람, 향기, 안개, 비눗방울, LED Light 등)를 통해 오감 만족 실감 체험 4D 라이더 시뮬레이터 장치를 제공하고, 모션 센서가 부착된 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터(가상 객체)가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터를 움직임을 제어하며, 스크린 커뮤니케이션 기능으로 마이크를 통해 입력된 사용자의 음성을 음성인식을 통해 관객의 질문을 다빈치 캐릭터가 실시간으로 대답하는 기능을 제공한다.

Description

실감 체험형 4D 라이더 장치 및 방법{4D Rider for realistic experience and method thereof}
본 발명은 실감 체험형 4D 라이더 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4D 라이더에서 3D 안경 착용후 월스크린 또는 LCD 표시부에 디스플레이되는 3D/4D 입체 영상 및 음향을 출력하고, 상하전후좌우 이동에 따라 좌석이 움직이는 의자에 구비된 스테레오 스피커, 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부(버블 장치), 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED를 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 장치를 구비하며, 시각, 청각, 후각, 촉각의 4D 특수효과(진동, 바람, 향기, 안개, 비눗방울, LED light)를 통해 실감 체험 4D 라이더 장치를 제공하고, 모션 센서가 부착된 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터(가상 객체)가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터를 움직임을 제어하며, 스크린 커뮤니케이션 기능으로 마이크를 통해 입력된 사용자의 음성을 음성인식을 통해 관객의 질문을 다빈치 캐릭터가 실시간으로 대답하는 기능을 제공하는, 실감 체험형 4D 라이더 장치 및 방법에 관한 것이다.
모션 캡처(motion capture)는 신체의 여러 부분에 센서들을 부착하고 일정 간격으로 획득된 센서의 위치값을 통해 가상캐릭터가 신체와 같은 동작으로 움직이게 하거나, 적외선 카메라로 촬영된 인체의 움직임을 디지털 형태로 컴퓨터에 기록한 다음 그 움직임을 컴퓨터 그래픽(Computer Graphics)으로 만든 캐릭터(객체)로 표현하도록 합성한다. 모션 캡처는 인체의 움직임을 수치 데이터로 디지털 방식으로 기록하여 저장하였다가 컴퓨터로 만든 가상 객체에 모션 데이터를 전송한다. 저장된 모션 캡쳐 데이터는 Maya 또는 3D Studio Max와 같은 3D 소프트웨어에서 디지털 모델에 그려지고 디지털 캐릭터(객체)는 촬영한 배우처럼 움직인다.
모션 캡춰 카메라(Motion Control Camera)는 컴퓨터를 사용한 모션 제어 기술을 카메라에 적용함으로써 카메라의 움직임을 정밀하게 제어한다. 컴퓨터에 의해 제어되므로 정밀한 카메라의 제어뿐만 아니라 카메라 움직임을 동일하게 반복할 수 있으며, 카메라의 위치 데이터를 3D 응용 소프트웨어의 카메라 데이터로 적용할 수 있어 영상의 합성을 위한 필수적 장비이다. 모션 캡춰 카메라와 연결된 컨트롤러의 간단한 조작만으로 트랙 위에서 전후 이동, 카메라 조작부에서 상하좌우의 이동이 가능하게 한다. 가장 큰 특징은 카메라의 모션을 저장했다가 호출하는 게 가능하여 카메라 모션을 오차 없이 재현한다.
특히, 모션 캡쳐 기술은 영화 및 게임 등 엔터테인먼트 분야에서 실제적인 인체의 움직임을 얻기 위해 사용된다. 대량의 모션 캡쳐 기술을 적용한 영화의 예로는 Avatar가 있다.
최근, 컴퓨터 그래픽(CG)을 사용하며 가상현실을 영상에 담기 시작한 기술이 개발되었으며 대용량의 데이터를 고속으로 처리하는 GPU(Graphic Processing Unit)가 탑재되어 병렬처리하는 컴퓨터 하드웨어가 개발되었고, 이와 동시에 CG 영상도 2D에서 3D로 발전하게 되었다. CG로 제작된 영상을 보다 현실적으로 보여주기 위해 객체의 움직임을 데이터화시켜 CG로 작업을 하는‘모션 캡처’기법까지 사용하게 되었다. 사용자 인식과 모션 추적 기술은 모션 컨트롤러와 사용자의 얼굴, 음성, 동작까지 인식하는 고유한 모션 트래킹 기술을 사용하여 증강현실(AR) 기술을 사용하는 3D 게임에 적용되고 있다.
'키 프레임 애니메이션(Key Frame Animation)'과 '시뮬레이션'과 같은 기존 애니메이션 기술에 비해 '모션 캡처'는 실시간 애니메이션 영상과 자연스럽게 보이는 높은 Quality의 영상을 제공하는 장점이 있다.
모션 캡처는 CG와 더불어 영화 기법의 하나로 사용되면서, 검은 망토를 휘날리며 빌딩 옥상에서 뛰어내리는 '배트맨'(1989년)과 액체 금속으로 이루어진 로봇을 표현한 '터미네이터2'(1991년) 등의 모션 캡처를 이용해 CG로 제작된 영화이다.'배트맨'에서는 검은 망토를 휘날리며 빌딩에서 하강하는 장면(scene)이 등장하며, 직접 뛰어내리는 스턴트맨의 안전을 위해 모션 캡처를 사용한 것이며, 망토 없이 뛰어내리는 장면을 모션 캡처를 통해 데이터화 시킨 다음 망토가 펄럭거리는 것을 CG로 처리해 영상을 제작한 것이다. 이후, 사람과 흡사한 움직임과 얼굴 표정을 담아내는 토이스토리(1995)의 가능성을 보여주었다.
모션 캡춰 시스템은 마그네틱 와이어 방식, 적외선 리플렉터 방식, 푸펫으로 분류되며, 모션 캡춰는 CG와 더불어 영화 기법으로 사용된다.
마그네틱 와이어 방식은 액터(Actor : 동작연기자)의 각 관절 부위에 자석형의 센서를 부착하여 센서의 스텝을 파악하여 모션을 샘플링하는 방식이다.
적외선 리플렉터 방식은 그 개념이 마그네틱 와이어 방식과 비슷하지만 다른 구조를 가지고 있다. 동작연기자의 관절 부위의 마커를 6∼8개의 카메라가 2차원적으로 포착하여 그 움직임을 3차원적으로 추적하여 모션을 캡처하는 방식이다.
푸펫은 이러한 전통적인 내니메이션에서 인형을 사용하는 스톱 모션 애니메이션을 사용하는 모션 캡처 기법이다. 실제 인형에 센서를 부착해 놓은 후, 사람이 인형을 움직여가며 애니메이션을 만들면서 그 움직임을 센서가 기록하여 모션 캡처를 하는 방식이다.
컴퓨터 그래픽스(CG)의 분야에서 3차원 모델링(3D modeling)은 3차원의 가상 공간속에 재현될 수 있는 수학적 모델을 생성하여 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태의 데이터로 저장되며, 가상공간의 3차원 모델을 통해 실세계의 물체를 묘사하거나 또는 물리적 환경을 모델링하여 가상환경 속에서 3차원적 물체의 모습을 3차원선으로 표현되어 나타나며 렌더링을 통해 실제 물체와 비슷한 양감, 질감을 표현한다. 3차원 모델링은 영화, 애니메이션, 광고 등의 엔터테인먼트 분야와 시뮬레이션, 건축 설계, 디자인, 예술 분야에 사용된다.
컴퓨터 그래픽스 분야에서는 선, 면, 객체를 표현할 수 있다.
* 선의 표현
직선(데이크스트라 알고리즘을 이용한 직선의 구현), 곡선(베지에 곡선, 스플라인 곡선), 곡선(베지에 곡선, 스플라인 곡선)
* 면의 표현
컴퓨터 그래픽스 분야에서 면의 표현법은 크게 두 종류의 접근 방식에 따른다. 첫째는 근사에 의한 표현 방식이고, 다각형망 모델이 이에 속한다. 다른 한 방법은 직접 계산해 내는 것이다.
곡면(베지에 곡면, 스플라인 곡면, 비균일 유리 B-스플라인 곡면(NURBS, NonUniform Rational B-Spline 곡면)
* 객체의 표현
1) 다각형망 모델(Polygon Mesh Model)은 실세계를 이루는 모든 면이 미세한 작은 볼록다각형(Convex Polygon)들의 망으로 표현 가능하다.
2) 구조적 강체 기하 모델
다각형망 모델이 실세계를 근사적으로 구성하는 반면, 구조적 강체 기하 모델(Constructive Solid Geometry Model)은 조금더 수학적으로 실세계를 구성하려 한다. 구조적 강체 기하 모델은 특정 객체에 원하는 모양을 추가하거나 삭제하기 위해 다른 적당한 객체를 사용한다. 특히, 다각형망 모델은 가장 각광받는 기법이며, 하드웨어 측면 또는 소프트웨어 측면에서 구현이 용이하다.
보통 영화는 2D(2차원, Two Dimension) 영화를 가리킨다. 입체 안경을 사용하여 영화를 보는 3D(3차원, Three Dimension) 영화가 개발되면서 보다 더 영화를 입체감 있게 볼 수 있게 됐다. 영화를 만들어내는 시나리오 작가와 연출자, 영상을 제작하는 그래픽 기술자, 소리를 제작하는 오디오 기술자, 실감형 장치를 제작하는 하드웨어 기술자, 영화에 맞게 실감형 장치의 효과를 설계해야 된다.
최근, 전시관, 놀이공원, 4D 체험관에서 움직이는 의자를 타고 바람을 맞으며 4D 영화를 입체감있게 감상하기 위해 4D 라이더가 연구 개발되고 있다.
4D 라이더는 항공기나 탱크, 자동차 등 가상공간에서 모션 컨트롤으로 좌석을 상하전후좌우로 움직이는 비행기 조종대를 구비하는 비행기 시뮬레이터, 군사용 시뮬레이터, 교육용으로 많이 사용하고 있는 가상 시뮬레이터로써 주로 유압(Oil Pressure)을 사용하고 6축 구조를 가지며 상,하,전,후,좌,우 이동 등 많은 움직임을 만들어 낼 수 있다. 약간 딱딱한 의자와 안전 벨트를 매고 사용할 경우 움직임이 매우 강하다. 의자를 지지하는 바닥 전체를 움직이며, 예를 들면 놀이동산의 롤러코스터를 타는 느낌(놀이공원의 4D 어트랙션)이 들게 할 수 있다.
4D 전용 극장의 영화는 주로 공압식(Air Pressure)과 전동식으로 설계될 수 있고, 협소한 공간에서 효과적인 움직임을 제공한다.
또한, 4D 기술을 사용한 아케이드 게임 산업에서 체감형 게임 머신 등에 사용될 수 있지만 아직까지 구체적인 제품이 출시되지 않고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 4D 라이더에서 3D 안경 착용후 월스크린 또는 LCD 표시부에 디스플레이되는 3D/4D 입체 영상 및 음향을 출력하고, 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에 구비된 스테레오 스피커, 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED를 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 장치를 구비하며, 4D 라이더의 시각, 청각, 후각, 촉각의 특수효과(진동, 바람, 향기, 안개, 비눗방울, LED light, 번개 효과 등)를 통해 오감 만족 실감 체험 4D 라이더 장치를 제공하고, 사람의 신체에 부착된 모션 센서를 장착하여 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브(interactive)하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터(가상 객체)를 움직임을 제어하며, 스크린 커뮤니케이션 기능으로 마이크를 통해 입력된 사용자의 음성을 음성인식을 통해 관객의 질문을 다빈치 캐릭터가 실시간으로 대답하는 기능을 제공하는, 실감 체험형 4D 라이더 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 실감 체험형 4D 라이더 장치는 4D 라이더의 동작을 제어하는 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기; 상기 4D 라이더 제어기와 연결되어 3D 입체영상과 음향 출력 및 4D 효과를 제어하는 제어부; 상기 제어부와 연결되어 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 모션 콘트롤(Motion Control)을 제어하여 의자 하부에 구비된 움직임 작동부; 및 상기 움직임 작동부를 통해 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이며, 진동, 바람, 향기, 비눗방울, 안개를 발산하는 의자; 제어부와 연결되어 빔 프로젝터를 통해 3D 입체영상을 표시하기 위한 월스크린 또는 LCD 표시부를 사용하는 영상 표시수단;을 포함하며, 상기 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기의 제어에 따라 상기 제어부의 전류 신호를 공급하여 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 압축 공기를 넣은 유압 펌프 또는 모터와 액츄에이터 사용를 작동하여 모션 콘트롤을 제어하는 상기 의자 하부에 움직임 작동부를 구비하여 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 것을 특징으로한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법은 4D 라이더의 제어기의 동작에 따라 월스크린 또는 LCD 표시부에 입체 영상 및 음향을 출력하고, 입체영상 재생시 타임 라인에 따라 기 설정된 임팩트 제어 신호에 따라 4D 효과가 출력되도록, 4D 라이더의 의자 하부의 움직임 동작부에 의해 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에서 구비된 L-R 스피커들, 바람을 분사하는 공기 분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 초소형 물방울을 스프레이 방식으로 물안개를 발생시키는 포그 발생부, 천장에서 여러 줄로 늘어뜨린 수백개의 LED들을 사용하여 입체적인 형상을 출력하여 4D 효과(진동, 바람, 향기, 비눗방울, 안개, LED light)이 작동하여 출력하는 단계; 모션 콘트롤 베이스 기반의 가상 객체(다빈치 캐릭터)를 실물 영상과 합성하여 출력하는 단계; 가상 공간의 3차원 좌표계에서 음원 발원점의 객체와 가상 객체(다빈치 캐릭터)와의 방향, 거리, 각도에 따라 스피커의 소리의 크기가 자동으로 조절되는 3D 입체음향 데이터를 오디오 시스템(스테레오 스피커, 또는 5.1 채널 스피커)으로 출력하는 단계; 스크린 영상의 가상 객체(다빈치 캐릭터)가 실시간으로 이동/회전/크기 조절되도록 배경 영상과 가상 객체의 동작되도록 3D 렌더링하는 단계; 4D 효과에 따라 후각 또는 촉각에 해당하는 냄새, 진동, 안개를 출력하는 단계; 및 모션 센서 기반의 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작이 스크린 영상과 반응하여 4D 라이더에서 3D 렌더링, 3D 입체음향 데이터 출력, 특수 효과(4D 효과)에 따라 시각/청각/후각/촉각 데이터를 적용하여 출력하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 실감 체험형 4D 라이더 장치 및 방법은 4D 라이더에서 3D 안경 착용후 월스크린 또는 LCD 표시부에 디스플레이되는 3D/4D 입체 영상 및 음향을 출력하고, 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에 구비된 스테레오 스피커, 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED를 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 장치를 구비하며, 4D 라이더의 시각, 청각, 후각, 촉각의 4D 특수효과(진동, 바람, 향기, 안개, 비눗방울, LED Light 등)를 통해 오감 만족 실감 체험 4D 라이더 시뮬레이터 장치를 제공하고, 모션 센서가 부착된 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터(가상 객체)가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터를 움직임을 제어하며, 스크린 커뮤니케이션 기능으로 마이크를 통해 입력된 사용자의 음성을 음성인식을 통해 관객의 질문을 다빈치 캐릭터가 실시간으로 대답하는 기능을 제공하는 효과가 있다.
실감 체험형 4D 라이더 장치는 3D/4D 특수 입체영상 및 음향과 역동적인 운동감(진동, 바람, 향기, 안개, 빛)을 구현해주는 인터렉티브하게 모션 베이스 기반의 특수 제작된 실물의 다빈치 캐릭터(예, 다빈치 자전거, 헬리콥터, 또는 비행기)의 움직임을 제어하여 월스크린의 영상의 내용과 일치하는 사실적인 입체감을 제공하며, 4D 라이더의 상하전후좌우 이동되는 의자의 시각, 청각, 후각, 촉각을 표현하는 4D 특수효과(예, 상하전후좌우 진동, 목과 얼굴 주변에 분사되는 바람, 폭탄터지는 탄약 냄새(향기), 안개, 비눗방울, LED light 등)를 통해 영상에 대한 몰입감과 입체감을 증대시키고 인터렉티브하게 실감 체험형 증강현실 상호작용 4D 라이더를 제공하는 효과가 있다.
실감 체험형 4D 라이더는 항공기나 탱크, 자동차 등 가상공간에서 모션 컨트롤으로 좌석을 상하전후좌우로 움직이는 비행기 조종대(4D 라이더 제어기)를 구비하는 비행기 시뮬레이터, 군사용 시뮬레이터, 가상 아케이드 게임 시뮬레이터로써 상,하,전,후,좌,우 이동 등 많은 움직임을 만들어 낼 수 있다. 약간 딱딱한 의자와 안전 벨트를 매고 사용하여 의자를 지지하는 바닥 전체를 움직이며, 예를 들면 실제 상황처럼 비행기나 헬리코텁에서 발사한 폭탄이 터지는 소리를 느끼고, 놀이동산의 롤러코스터를 타는 느낌(놀이공원의 4D 어트랙션)이 들게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실감 체험형 4D 라이더 장치의 사시도이다.
도 2는 의자 하부의 움직임 작동부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서가 부착된 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터(가상 객체)를 움직임을 제어하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 구성도이다.
도 4는 3D/4D 입체영상과 음향 및 4D 라이더의 시각,청각,후각,촉각의 특수효과를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법을 설명한 순서도이다.
도 6 내지 도 9는 모션 센서에 인터렉티브하게 반응하고 스크린 커뮤니케이션 기능을 제공하는 컴퓨 가상 다빈치 캐릭터르 예시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실감 체험형 4D 라이더 장치의 사시도이다.
실감 체험형 4D 라이더는 의자 하단에 유압 펌프로 작동되는 전동식 3축 또는 전동식 6축의 실감 체험 4D 라이더 장치를 구현하였다. 본 발명의 일 실시예에서는 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기(107)의 제어에 따라 제어부(100)의 전류 신호를 공급하여 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 압축 공기를 넣은 유압 펌프(또는 모터와 액츄에이터 사용)를 작동하여 모션 콘트롤(Motion Control)을 제어하는 의자 하부에 움직임 작동부를 구비하여 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자를 구현하였으며, 진동을 느끼게 할 수 있다.
입체영상 출력 장치는 빔프로젝터(beam projector, 영사기) 3D입체영상이 주사되는 월스크린, 또는 제어부와 연결된 LCD 모니터로 구현될 수 있다.
3D 입체영상은 사람의 눈처럼 좌우 두 대의 카메라(스테레오 카메라)로 촬영된 영상이다.
하단에 움직임 작동부가 구비된 좌석이 움직이는 의자에 구비된 사운드 시스템는 오디오 신호 처리부, 오디오 AMP, 스테레오 스피커(L-스피커, R-스피커), 또는 5.1 채널 스피커 또는 7.1 채널 스피커로 구현될 수 있다.
의자는 하부에 움직임 작동부가 구비된 좌석이 움직이는 의자에 구비된 사운드 시스템(오디오 신호 처리부, 오디오 AMP, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커 또는 7.1 채널 스피커), 바람을 부는 공기분사노즐, 전원 환경에 맞는 여러가지 향기를 발산하며 폭탄 터지는 냄새를 발산하는 향기 발산부(122), 비눗방울 분사부(버블 장치)(123), 초소형 물방울을 스프레이 방식으로 안개를 발생시키는 포그 발생부(124), 천장에서 여러 줄로 늘어뜨린 수백개의 LED들(129)을 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 제어 장치(127)를 구비한다.
실감 체험형 4D 라이더 장치는 3D/4D 특수 입체영상 및 음향과 역동적인 운동감(진동, 바람, 향기, 안개, LED light)을 구현하여 인터렉티브(interactive)하게 모션 베이스 기반의 특수 제작된 실물의 다빈치 캐릭터(가상객체, 예를들면, 다빈치 자전거, 헬리콥터, 또는 비행기)의 움직임을 제어하여 월스크린 또는 LCD 표시부의 입체영상의 내용과 일치하는 사실적인 입체감을 제공한다. 또한, 실감 체험형 4D 라이더 장치는 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에 구비된 사운드 시스템(오디오 AMP, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커 또는 7.1 채널 스피커), 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED들을 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 제어 장치를 구비하며, 4D 라이더의 구비된 장치들을 통해 4D 라이더의 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에서 시각, 청각, 후각, 촉각의 특수효과(4D 효과, 상하전후좌우 진동, 목과 얼굴 주변에 분사되는 바람, 폭탄터지는 탄약 냄새, 안개, 비눗방울, LED light 번개 효과 등)를 통해 영상에 대한 몰입감과 입체감을 증대시키고 실감 체험형 증강현실 상호작용 4D 라이더를 제작하였다.
도 2는 의자 하부의 움직임 작동부의 사시도이다.
의자 하부에 움직임 동작부는 의자 하부를 지지하는 하부 지지대(110), 회전력을 발생하는 유압펌프(111), 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸는 3개의 볼스크류(112), 볼스크류를 좌측과 우측에서 지지하는 지지부(109A, 109B), 부재를 회전할 수 있도록 지지하며 하부 지지대(110)에 부착된 3개의 힌지(113A, 113B, 113C), 상하좌우 변위를 발생하는 링크(114), 링크와 링크를 연결하는 링크 핀(114-1), 부재를 회전할 수 있도록 지지하며 상부 지지대(117)에 부착된 3개의 힌지(154A, 154B, 154C), 의자의 접하는 면의 상부 지지대(117)를 포함하며,
버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기(107)의 제어에 따라 제어부(100)의 전류 신호를 공급하여 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 압축 공기를 넣은 유압 펌프(또는 모터와 액츄에이터 사용)를 작동하여 모션 콘트롤(Motion Control)을 제어하는 의자 하부에 움직임 작동부를 구비하여 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움진인다.
상기 의자는 사용자가 착용하는 안전 벨트(미도시)를 더 구비할 수 있다.
4D 라이더의 제어부와 통신되는 모션 센서는 인터렉티브하게 사용자의 동작 움직임(센서의 위치값)과 가상 캐릭터(다빈치 캐릭터)의 증강현실 상호작용으로 동작되도록 MEMS Gyroscope Technology, Motion Interface, MotionTracking 디바이스로써, 4D 라이더의 제어부와 연결된 RF 통신부(미도시)와 RF를 통해 모션 동작의 센서의 위치값이 무선으로 통신되거나 또는 모션센서와 ADC(Analog-to-digital converter)를 통해 4D 라이더의 제어부와 통신되어 사용자의 모션 데이터를 전송한다.
모션 센서는 3차원 가속도 센서(G-센서) 또는 자이로스코프(자이로 센서)를 사용할 수 있다.
가속도 센서는 선형 가속도와 기울임 각도를 측정한다. 단일 혹은 다축의 가속도 센서는 크기와 선형, 회전, 중력의 가속도 방향들을 합쳐진 상태로 감지한다. 가속도 센서는 보통 제한된 모션 센싱 기능을 제공하는데 예를 들면, 가속도 센서가 내장된 장비는 고정된 위치에서 수평과 수직 사이의 회전만을 감지할 수 있다. 그 결과 가속도 센서는 모바일 장비에서 화면을 세로 방향에서 가로 방향으로 돌리는 것과 같은 간단한 또는 중력과 관련 있는 장비의 방향을 측정하는데 사용된다.
자이로센서는 한 축 또는 여러 축의 회전 움직임의 각 변화량을 측정한다. 자이로센서는 움직이는 물체의 기본축에 대한 회전과 방향을 복잡한 움직임에도 정확하고 정밀하게 측정할 수 있다. 또한 자이로센서는 가속도센서와 지자기센서와 다르게 중력이나 자기장과 같은 외부의 힘에 영향을 받지 않고 독자적으로 동작한다.
사람의 감각을 자극하기 위한 시각 장치는 진동을 발생하는 장치, LED 장치, 번개 효과, 충격적인 사고 장면을 표현할 수 있는 스트로브 라이트, 비눗방울을 발생시키는 버블 장치, 안개를 만드는 포그 발생기, LED 라이트 또는 환상적인 레이저 빔 장치 등이 사용될 수 있다.
청각 장치는 스피커들을 사용한다. 의자의 상측 좌우에 작은 스피커를 설치해 무선운 장면에서 무서운 음향 효과를 출력하면 관객들은 소름을 끼칠 정도로 비명을 지른다.
후각 장치는 향기 발산부(발향기)를 사용한다. 전쟁터의 폭탄이 터지는 경우 화약 냄새, 싱그러운 꽃향기, 바닷가 갯벌 냄새 등 미리 준비된 냄새로 관람객의 코의 후각을 자극한다.
예를들면, 하늘을 날 때 바람을 송풍하는 팬 장치, 폭탄이 터질 때 강한 바람을 일으키는 공기 발사기, 물 발사기, 놀이 동산의 롤러코스터 타면서 아래로 떨어질 때 아찔한 모션 의자의 낙하 운동, 고속으로 달리는 자동차처럼 몸을 떨어주는 진동 스피커, 소방관이 화재 현장에서 인명을 구조하는 장면에서 뜨거운 열기를 느끼게 하는 히터 장치 등 촉각 체험을 위한 장치를 사용한다.
4D 기술은 3D 입체영상(Stereoscopic 3D)과 물리적 효과(physical effects, 좌석의 진동 및 움직임, 섬광 조명, 물방울 분사, 냄새 발산)를 제공함으로써 관람객이나 놀이공원 이용자의 실감을 더해주는 체감형 기술이다. 일부에서는, 3D 입체영상에 좌석의 움직임과 바람 등 촉각기술이 추가된 4D, 냄새와 같이 후각이 추가된 기술을 5D라고 부른다. 4D의 물리효과 기술은 Air, Vibration, Motion Control, Water, Smell, Light 등의 기술이 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서가 부착된 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터(가상 객체)를 움직임을 제어하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 구성도이다.
실감 체험형 4D 라이더 장치는 4D 라이더의 동작을 제어하는 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기(107); 상기 4D 라이더 제어기(107)와 연결되어 3D 입체영상과 음향 출력 및 4D 효과를 제어하는 제어부(100); 상기 제어부(100)와 연결되어 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 압축 공기를 넣은 유압 펌프(또는 모터와 액츄에이터 사용)를 작동하여 모션 콘트롤(Motion Control)을 제어하여 의자 하부에 움직임 작동부를 구비하며 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이며, 진동, 바람, 향기, 비눗방울, 안개를 발산하는 의자; 제어부와 연결되어 빔 프로젝터를 통해 3D 입체영상을 표시하기 위한 월스크린 또는 LCD 표시부를 사용하는 영상 표시수단;을 포함하며,
버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기(107)의 제어에 따라 제어부(100)의 전류 신호를 공급하여 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 압축 공기를 넣은 유압 펌프(또는 모터와 액츄에이터 사용)를 작동하여 모션 콘트롤(Motion Control)을 제어하는 의자 하부에 움직임 작동부를 구비하여 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 것을 특징으로 한다.
실감 체험형 4D 라이더 장치는 4D 라이더의 동작을 제어하는 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기(107), 3D 입체영상과 음향을 출력하고 4D효과와 사용자와 인터렉티브 서비스를 제어하는 제어부(100), USB 메모리 카드 또는 SD 메모리카드를 통해 3D 입체영상을 재생하는 입체영상 재생부(101), 제어부(100)와 연결되며 음원 발생 지점과 가상 객체(다빈치 캐릭터) 사이의 방향, 거리, 각도에 따라 스피커의 볼륨의 크기(소리의 크기)를 제어하는 3D 입체음향 제어부(139), 3D 입체영상과 합성된 가상 객체(다빈치 캐릭터)를 디스플레이하는 LCD 표시부(102), 의자에 착석한 사용자가 부착한 센서에 의해 모션 센서의 위치값(모션 동작)을 감지하여 RF 또는 ADC를 통해 전송하는 모션 센서(103), 사용자에게 부착된 모션 센서로부터 모션 센서의 위치값을 A/D변환하는 ADC(104), 모든 배경의 3D 입체영상에 가상 객체를 합성하여 렌더링하는 3D 렌더링부(105); 하부에 움직임 동작부를 구비하고 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자를 구비한다.
의자 하부에 움직임 동작부는 의자 하부를 지지하는 하부 지지대(110), 회전력을 발생하는 유압펌프(111), 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸는 3개의 볼스크류(112), 볼스크류를 좌측과 우측에서 지지하는 지지부(109A, 109B), 부재를 회전할 수 있도록 지지하며 하부 지지대(110)에 부착된 3개의 힌지(113A, 113B, 113C), 상하좌우 변위를 발생하는 링크(114), 링크와 링크를 연결하는 링크 핀(114-1), 부재를 회전할 수 있도록 지지하며 상부 지지대(117)에 부착된 3개의 힌지(154A, 154B, 154C), 의자의 접하는 면의 상부 지지대(117)를 구비한다.
상기 장치는 제어부(100)와 연결되며, 3D 입체영상 장면(scene)의 타임라인에 따라 설정된 바람이 불도록 하는 공기 펌프(120)와 바람을 분사하는 공기 분사 노즐(121)를 더 포함한다.
상기 장치는 제어부(100)와 연결되며, 3D 입체영상 장면의 타임라인에 따라 설정된 냄새와 향기를 발산하는 향기 발산부(122)를 더 포함한다.
상기 장치는 제어부(100)와 연결되며, 3D 입체영상 장면의 타임라인에 따라 설정된 비눗방울을 분사하는 비눗방울 분사부(123)를 더 포함한다.
상기 장치는 제어부(100)와 연결되며, 3D 입체영상 장면의 타임라인에 따라 설정된 초소형 물방울을 스프레이 방식으로 분사하여 안개를 발생시키는 포그 발생부(124)를 더 포함한다.
상기 장치는 제어부(100)와 연결되며, 외부의 여러 줄의 수천 개의 LED들을 특정 형상을 만들도록 제어하는 LED 조명 제어 장치(127)를 더 포함한다.
상기 장치는 제어부(100)와 연결되며 음원 발생 지점과 가상 객체(다빈치 캐릭터) 사이의 방향, 거리, 각도에 따라 스피커의 볼륨의 크기(소리의 크기)를 제어하는 3D 입체음향 제어부(139)와 연결되며, 오디오 신호를 처리하는 오디오 신호 처리부(130), 설정된 스피커의 볼륨 레벨에 따라 오디오 신호를 증폭하는 오디오 앰프(131, 133), 의자의 상측 좌측에 구비된 L-스피커(132), 의자의 상측 우측에 구비된 R-스피커(134), 사용자의 음성 신호를 입력받는 마이크(mic)(137), 마이크(mic)(137)로부터 수신된 음성 신호를 A/D 변환하는 ADC(138)를 더 포함한다.
상기 장치는 스크린 커뮤니케이션 기능으로 제어부와 연결되어 사용자 음성을 인식하여 이에 대한 응답으로 인터렉티브 테이블에 저장된 대화 패턴에 따라 실시간으로 대답하는 음성인식 대화부(140)를 더 포함하며,
음성인식 대화부(140)는 마이크를 통해 입력된 사용자의 음성 데이터를 인식하는 음성 인식부(141), 인터렉티브 테이블에 저장된 대화 패턴에 따라 가상 객체(다빈치 캐릭터)가 응답 데이터를 출력하여 실시간으로 대답하는 인터렉티브 대화부(142), 및 사용자의 음성 데이터를 저장하는 메모리(143)로 구성된다.
도 4는 3D/4D 입체 영상과 음향 및 4D 라이더의 시각,청각,후각,촉각의 특수효과를 나타내는 개념도이다. 도 6 내지 도 9는 모션 센서에 인터렉티브하게 반응하고 스크린 커뮤니케이션 기능을 제공하는 컴퓨 가상 다빈치 캐릭터르 예시한 도면이다.
실감 체험형 4D 라이더 장치는 3D/4D 특수 입체영상 및 음향과 역동적인 운동감(진동, 바람, 향기, 안개, LED light)을 구현하여 인터렉티브(interactive)하게 모션 베이스 기반의 특수 제작된 실물의 다빈치 캐릭터(가상객체, 다빈치 자전거, 헬리콥터, 또는 비행기)의 움직임을 제어하여 월스크린 또는 LCD 표시부의 입체영상의 내용과 타임라인에 따라 4D 효과 작동 신호를 통해 진동, 바람, 향기, 안개, LED light의 특수효과를 연출하여 일치하는 사실적인 입체감을 제공한다. 또한, 실감 체험형 4D 라이더 장치는 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에 구비된 사운드 시스템(오디오 AMP, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커 또는 7.1 채널 스피커), 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED들을 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 제어 장치를 구비하며, 4D 라이더의 구비된 장치들을 통해 4D 라이더의 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에서 시각, 청각, 후각, 촉각의 특수효과(4D 효과, 상하전후좌우 진동, 목과 얼굴 주변에 분사되는 바람, 폭탄터지는 탄약 냄새, 안개, 번개, 비눗방울, LED light 효과 등)를 제공한다.
4D라이더 기 능 특 징

4D 좌석
모션 콘트롤(Motion Control)		 버튼을 구비하는 4D라이더
제어기에 의해 콘트롤
롤러코스터를 타는 듯한 스릴 체험


3D 입체음향(청각)		 폭파시, 충돌시 음원 발생지점 부터 다빈치 캐릭터(가상 객체)와의 방향, 거리, 각도에 따른 상대 거리에 따라 스피커의 볼륨크기 자동Up/Down 조절
4D 효과(3D 입체영상의 타임 라인 시점에 출력되도록 설정된 4D 효과 제어 신호에 따라 해당 기기의
시각,청각,후각,촉각의 특수 효과에 의해 실제감 정보 출력)		 진동, 눈/비/바람, 냄새, 안개안개, 번개, 비눗방울, LED light
4D 콘텐츠 제작 기술 3D CG, 증강현실(AR) 콘텐츠
3D입체영상과 가상 캐릭터의 합성
모션 센서 기반 입력에 기반한 인터렉티브 테이블
음성인식 및 관객 질문의 응답
실감 체험형 4D 라이더는 3D입체영상과 3D 입체음향을 제공하며, 3D 모델링과 실감 음향 통신 기법을 적용하여 X,Y,Z 좌표계에서 3D 입체음향 제어부에 의해 가상공간에서 음원이 발생하는 지점(예, 폭탄이 터지는 지점)과 가상 객체(헬리콥터)와의 거리, 방향, 각도에 따라 3차원 가상공간에서 3D 공간감을 표시하기 위해 가깝고 먼 거리감과 방향감을 표시하며, 기 설정된 거리별 스피커 볼륨 척도에 따라 거리가 가까워지면 스피커 볼륨의 크기(소리의 크기)를 크게 하고, 거리가 멀어지면 가상 객체의 크기와 스피커 볼륨의 크기를 작게 하여 음향을 출력하고 3D공간감을 표시하며, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커로 3D 입체음향을 출력한다.
4D 효과에 따라 후각 또는 촉각에 해당하는 냄새, 진동을 출력하고, 월스크린 또는 LCD 표시부의 가상 객체(다빈치 캐릭터) 선택후, 의자에 착석한 사용자가 착용하는 모션 센서의 동작 신호를 입력받아 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작과 스크린 영상의 가상 객체(다빈치 캐릭터)의 동작에 적용하며, 모션 센서 기반의 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작이 스크린 영상과 반응하여 4D 라이더에서 3D 렌더링, 3D 입체음향 데이터 출력, 3D 입체영상의 타입라인의 시점에 정의된 4D 효과 동작 신호에 의해 진동, 바람, 향기, 안개, 물방울, LED light의 형상을 다이나믹하게 디스플레이하는 4D 효과에 따라 시각/청각/후각/촉각 데이터를 적용하여 출력된다.
도 5는 본 발명에 따른 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법을 설명한 순서도이다.
실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법은 4D 라이더의 제어기의 동작에 따라 월스크린 또는 LCD 표시부에 3D/4D 입체 영상 및 음향을 출력하고, 3D/4D 입체영상 재생시 타임 라인에 따라 기 설정된 임팩트 제어 신호에 따라 4D 효과가 출력되도록, 4D 라이더의 의자 하부의 움직임 동작부에 의해 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에서 구비된 L-R 스피커들, 바람을 분사하는 공기 분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부(버블 장치), 초소형 물방울을 스프레이 방식으로 물안개를 발생시키는 포그 발생부, LED 조명 제어 장치에 의해 천장에서 여러 줄로 늘어뜨린 수백개의 LED들을 사용하여 입체적인 형상을 출력하여 역동적인 운동감(진동, 바람, 향기, 비눗방울, 안개, LED light)이 작동되게 하고, 모션 콘트롤 베이스 기반의 가상 객체(다빈치 캐릭터, 다빈치 자전거, 헬리콥터 또는 비행기 등)를 실물 영상과 합성하여 출력하는 단계(S10); 월스크린 또는 LCD 표시부를 3D 모델링하여 출력하며 양안 시차에 따른 3D 안경을 착용한 사용자에게 시각적으로 원근감, 입체감, 몰입감을 제공하는 단계(S20); 가상 공간에서 3차원 좌표계에서 음원 발원점의 객체와 다빈치 캐릭터(가상 객체)와의 방향, 거리, 각도에 따라 스피커의 소리의 크기가 자동으로 조절되는 3D 입체음향 데이터를 오디오 시스템(스테레오 스피커, 또는 5.1 채널 스피커)으로 출력하는 단계(S30); 타임라인에 따라 재생되는 3D/4D 입체영상에서 디스플레이 상황에 따라 바람, 바람 부는 소리, 폭탄 터지는 장면과 폭탄 터지는 소리, 다빈치 투석기를 동작하면 스크린 성의 무너지는 모습과 소리. 롤러 스케이트를 타는 소리를 출력하는 단계(S40); 스크린 영상의 가상 객체(다빈치 캐릭터)가 실시간으로 이동/회전/크기 조절되도록 배경 영상과 가상 객체(다빈치 캐릭터, 예를들면, 다빈치 자동차, 탱크)의 동작되도록 3D 렌더링하는 단계(S50); 관객의 질문을 마이크를 통해 음성 신호를 입력받아 A/D 변환 후 음성 인식을 하고 이에 대한 응답으로 4D 라이더의 메모리에 저장된 인터렉티브 테이블에 응답 데이터를 가상 객체가 스피커로 출력하는 단계(S60); 4D 효과에 따라 후각 또는 촉각에 해당하는 향기, 냄새, 진동, 안개를 출력하는 단계(S70); 월스크린 또는 LCD 표시부의 가상 객체(다빈치 캐릭터) 선택후, 의자에 착석한 사용자가 착용하는 모션 센서의 동작 신호를 입력받아 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작과 스크린 영상의 가상 객체(다빈치 캐릭터)의 동작에 적용하는 단계(S80); 및 모션 센서 기반의 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작이 스크린 영상과 반응하여 4D 라이더에서 3D 렌더링, 3D 입체음향 데이터 출력, 특수 효과(4D 효과)에 따라 시각/청각/후각/촉각 데이터를 적용하여 출력하는 단계를 포함한다.
3D 렌더링은 3D 입체영상 배경 화면에 사용자의 모션에 인터렉티브하게 반응하는 가상 객체(다빈치 캐릭터)를 합성하여 렌더링된다.
실감 체험형 4D 라이더는 3D입체영상과 3D 입체음향을 제공하며, 3D 모델링과 실감 음향 통신 기법을 적용하여 X,Y,Z 좌표계에서 3D 입체음향 제어부에 의해 가상공간에서 음원이 발생하는 지점(예, 폭탄이 터지는 지점)과 가상 객체(헬리콥터)와의 거리, 방향, 각도에 따라 3차원 가상공간에서 3D 공간감을 표시하기 위해 가깝고 먼 거리감과 방향감을 표시하며, 기 설정된 거리별 스피커 볼륨 척도에 따라 거리가 가까워지면 스피커 볼륨의 크기(소리의 크기)를 크게 하고, 거리가 멀어지면 가상 객체의 크기와 스피커 볼륨의 크기를 작게 하여 음향을 출력하고 3D공간감을 표시하며, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커로 3D 입체음향을 출력한다.
의자의 마이크로 입력된 사용자의 질문을 음성 인식한 후에, 가상 객체(다빈치 캐릭터)가 인터렉티브하게 제어부와 연결된 메모리에 저장된 인터렉티브 테이블을 참조하여 응답 데이터를 스피커로 출력한다.
참고로, 음성 인식(Speech Recognition, Voice Recognition)은 마이크(M)로부터 아날로그 음성 신호를 입력받아 4kHz 이하의 저역 필터링과 A/D변환, 8kHz 표본화, 12bit 비트율로 양자화된 후 N개의 표본으로 샘플링된 음성 신호를 음성 인식에 의해 단어(어휘, Words), 음소(Phoneme), 음절(syllable)의 인식 단위를 구분하여 음성 신호를 인식하여 단어나 단어열을 식별하고 의미를 추출하여, 검출된 사용자의 음성 신호의 주파수 스펙트럼의 음성 분석, 음소 인식, 단어 인식, 문장 해석을 통 음성을 인식한다. 음성 인식은 HMM(Hidden Markov Model) 확률 모델을 많이 사용하며, 동적 정합법(dynamic matching), 벡터 양자화(Vector Quantization), MSVQ(Multi Swction Vector Quantization), DTW(Dynamic Time Warping), 퍼지 추론 시스템(Fuzzy Inference System), 패턴 인식 중 어느 하나의 음성인식 방식을 사용한다.
실감 체험형 4D 라이더 장치는 3D 안경 착용후 월스크린 또는 LCD 표시부에 디스플레이되는 3D/4D 입체 영상 및 음향을 출력하고, 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에 구비된 스테레오 스피커, 바람을 부는 공기분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 포그 발생부, 천장에서 늘어뜨린 수백개의 LED를 사용하여 입체적인 형상을 만드는 LED 조명 제어 장치를 구비하며, 4D 라이더의 시각, 청각, 후각, 촉각의 4D 특수효과(진동, 바람, 향기, 안개, 비눗방울, LED Light 등)를 통해 오감 만족 실감 체험 4D 라이더 시뮬레이터 장치를 제공하고, 모션 센서가 부착된 실제 사람의 동작에 따라 월스크린 영상의 다빈치 캐릭터(가상 객체)가 해당 모션에 반응하여 인터렉티브하게 사람의 모션 베이스 기반 특수 제작된 월스크린 영상과 합성된 다빈치 캐릭터를 움직임을 제어하며, 스크린 커뮤니케이션 기능으로 마이크를 통해 입력된 사용자의 음성을 음성인식을 통해 관객의 질문을 다빈치 캐릭터가 실시간으로 대답하는 기능을 제공한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 제어부 101: 입체영상 재생부
102: LCD 표시부 103: 모션 센서
104: ADC 105: 3D 렌더링부
107: 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기
110: 하부 지지대
111: 유압펌프 112: 볼스크류,
113, 113A, 113B, 113C: 힌지 114: 링크
114-1: 링크 핀 154A, 154B, 154C: 힌지
117: 상부 지지대 120: 공기 펌프
121: 공기 분사 노즐 122: 향기 발산부
123: 비눗방울 분사부 124: 포그 발생부
127: LED 조명 제어 장치 130: 오디오 신호 처리부
131, 133: 오디오 앰프 132: L-스피커
134: R-스피커 137: 마이크(mic)
138: ADC 139: 3D 입체음향 제어부
140: 음성인식 대화부 141: 음성 인식부
142: 인터렉티브 대화부 143: 메모리

Claims (11)

  1. 4D 라이더의 동작을 제어하는 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기;
    상기 4D 라이더 제어기와 연결되어 3D 입체영상과 음향 출력 및 4D 효과를 제어하는 제어부;
    상기 제어부와 연결되어 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 모션 콘트롤(Motion Control)을 제어하여 의자 하부에 구비된 움직임 작동부;
    상기 움직임 작동부를 통해 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이며, 진동, 바람, 향기, 비눗방울, 안개를 발산하는 의자;
    제어부와 연결되어 빔 프로젝터를 통해 3D 입체영상을 표시하기 위한 월스크린 또는 LCD 표시부를 사용하는 영상 표시수단;을 포함하며,
    상기 버튼들이 구비된 4D 라이더 제어기의 제어에 따라 상기 제어부의 전류 신호를 공급하여 전동식 3축 또는 전동식 6축으로 압축 공기를 넣은 유압 펌프 또는 모터와 액츄에이터 사용를 작동하여 모션 콘트롤을 제어하는 상기 의자 하부에 움직임 작동부를 구비하여 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 것을 특징으로 하는 실감 체험형 4D 라이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 의자는
    하부에 움직임 작동부가 구비되며,
    좌석이 움직이는 의자에 구비된 사운드 시스템(오디오 신호 처리부, 오디오 AMP, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커);
    바람을 송풍하는 공기분사노즐;
    여러가지 향기를 발산하는 향기 발산부; 및
    비눗방울 분사부(버블 장치); 초소형 물방울을 스프레이 방식으로 분사하여 물안개를 발생시키는 포그 발생부;
    를 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부와 연결되며, 외부의 여러 줄의 수천 개의 LED들을 특정 형상을 만들도록 제어하는 LED 조명 제어 장치를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 연결되는 USB 메모리 카드 또는 SD 메모리카드를 통해 3D 입체영상을 재생하는 입체영상 재생부; 및
    3D 입체영상에 가상 객체들을 합성하여 렌더링하는 3D 렌더링부;
    를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부와 연결되며 음원 발생 지점과 가상 객체(다빈치 캐릭터) 사이의 방향, 거리, 각도에 따라 스피커의 볼륨의 크기(소리의 크기)를 제어하는 3D 입체음향 제어부;를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    3D 입체영상과 합성된 가상 객체를 디스플레이하는 LCD 표시부;
    상기 의자에 착석한 사용자가 부착한 센서에 의해 모션 센서의 위치값을 감지하여 RF 또는 ADC를 통해 전송하는 모션 센서;
    사용자에게 부착된 모션 센서로부터 모션 센서의 위치값을 A/D변환하여 제어부로 전송하는 ADC;
    를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치.
  7. 4D 라이더의 제어기의 동작에 따라 월스크린 또는 LCD 표시부에 입체 영상 및 음향을 출력하고, 입체영상 재생시 타임 라인에 따라 기 설정된 임팩트 제어 신호에 따라 4D 효과가 출력되도록, 4D 라이더의 의자 하부의 움직임 동작부에 의해 상하전후좌우 이동으로 좌석이 움직이는 의자에서 구비된 L-R 스피커들, 바람을 분사하는 공기 분사노즐, 향기 발산부, 비눗방울 분사부, 초소형 물방울을 스프레이 방식으로 물안개를 발생시키는 포그 발생부, 천장에서 여러 줄로 늘어뜨린 수백개의 LED들을 사용하여 입체적인 형상을 출력하여 4D 효과(진동, 바람, 향기, 비눗방울, 안개, LED light)이 작동하여 출력하는 단계;
    모션 콘트롤 베이스 기반의 가상 객체(다빈치 캐릭터)를 실물 영상과 합성하여 출력하는 단계;
    가상 공간에서 3차원 좌표계에서 음원 발원점의 객체와 가상 객체(다빈치 캐릭터)와의 방향, 거리, 각도에 따라 스피커의 소리의 크기가 자동으로 조절되는 3D 입체음향 데이터를 오디오 시스템(스테레오 스피커, 또는 5.1 채널 스피커)으로 출력하는 단계;
    스크린 영상의 가상 객체(다빈치 캐릭터)가 실시간으로 이동/회전/크기 조절되도록 배경 영상과 가상 객체의 동작되도록 3D 렌더링하는 단계;
    4D 효과에 따라 후각 또는 촉각에 해당하는 냄새, 진동, 안개를 출력하는 단계; 및
    모션 센서 기반의 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작이 스크린 영상과 반응하여 4D 라이더에서 3D 렌더링, 3D 입체음향 데이터 출력, 특수 효과(4D 효과)에 따라 시각/청각/후각/촉각 데이터를 적용하여 출력하는 단계;
    를 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    월스크린 또는 LCD 표시부의 가상 객체(다빈치 캐릭터) 선택후, 의자에 착석한 사용자가 착용하는 모션 센서의 동작 신호를 입력받아 인터렉티브 기술을 사용하여 실제 사용자의 동작과 스크린 영상의 가상 객체(다빈치 캐릭터)의 동작에 적용하는 단계를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 3D 렌더링은 3D 입체영상 배경 화면에 사용자의 모션에 인터렉티브하게 반응하는 가상 객체(다빈치 캐릭터)를 합성하여 렌더링되는 것을 특징으로 하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 실감 체험형 4D 라이더는 3D입체영상과 3D 입체음향을 제공하며, 3D 모델링과 실감 음향 통신 기법을 적용하여 X,Y,Z 좌표계에서 3D 입체음향 제어부에 의해 가상공간에서 음원이 발생하는 지점(예, 폭탄이 터지는 지점)과 가상 객체(헬리콥터)와의 거리, 방향, 각도에 따라 3차원 가상공간에서 3D 공간감을 표시하기 위해 가깝고 먼 거리감과 방향감을 표시하며, 기 설정된 거리별 스피커 볼륨 척도에 따라 거리가 가까워지면 스피커 볼륨의 크기(소리의 크기)를 크게 하고, 거리가 멀어지면 가상 객체의 크기와 스피커 볼륨의 크기를 작게 하여 음향을 출력하고 3D공간감을 표시하며, 스테레오 스피커 또는 5.1 채널 스피커로 3D 입체음향을 출력하는 단계를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 4D 라이더에서 의자의 마이크로 입력된 사용자의 질문을 음성 인식한 후에, 가상 객체(다빈치 캐릭터)가 인터렉티브하게 제어부와 연결된 메모리에 저장된 인터렉티브 테이블을 참조하여 응답 데이터를 스피커로 출력하는 단계를 더 포함하는 실감 체험형 4D 라이더 장치의 출력 방법.
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