KR20160113491A - 모션 플랫폼 시스템 - Google Patents

모션 플랫폼 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160113491A
KR20160113491A KR1020150039214A KR20150039214A KR20160113491A KR 20160113491 A KR20160113491 A KR 20160113491A KR 1020150039214 A KR1020150039214 A KR 1020150039214A KR 20150039214 A KR20150039214 A KR 20150039214A KR 20160113491 A KR20160113491 A KR 20160113491A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user
motion
upper frame
paragliding
image
Prior art date
Application number
KR1020150039214A
Other languages
English (en)
Inventor
조현우
김홍기
전우진
김기홍
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020150039214A priority Critical patent/KR20160113491A/ko
Priority to US15/070,393 priority patent/US20160275809A1/en
Publication of KR20160113491A publication Critical patent/KR20160113491A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/085Special purpose teaching, e.g. alighting on water, aerial photography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63FCARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/25Output arrangements for video game devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63FCARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/90Constructional details or arrangements of video game devices not provided for in groups A63F13/20 or A63F13/25, e.g. housing, wiring, connections or cabinets
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/012Head tracking input arrangements
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/16Sound input; Sound output
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006Mixed reality
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/16Ambient or aircraft conditions simulated or indicated by instrument or alarm
    • G09B9/20Simulation or indication of aircraft attitude
    • G09B9/206Simulation or indication of aircraft attitude for in-flight condition
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/24Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer including display or recording of simulated flight path
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/30Simulation of view from aircraft
    • G09B9/301Simulation of view from aircraft by computer-processed or -generated image
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/30Simulation of view from aircraft
    • G09B9/301Simulation of view from aircraft by computer-processed or -generated image
    • G09B9/302Simulation of view from aircraft by computer-processed or -generated image the image being transformed by computer processing, e.g. updating the image to correspond to the changing point of view
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/30Simulation of view from aircraft
    • G09B9/307Simulation of view from aircraft by helmet-mounted projector or display
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0179Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0181Adaptation to the pilot/driver
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0179Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

모션 플랫폼 시스템이 개시된다. 모션 플랫폼 시스템은 사용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공하는 광시야각 디스플레이, 사용자가 탑승하는 패러글라이딩 하네스, 사용자가 조종하는 조종 손잡이 브레이크, 패러글라이딩 하네스가 고정되는 상단 프레임, 상단 프레임을 지지하는 스탠드 구조물 및 영상에 대한 콘텐츠를 재생하는 컴퓨팅 장치를 포함한다.

Description

모션 플랫폼 시스템{Motion platform system}
본 발명은 모션 플랫폼 시스템에 관한 것이다.
기존의 모션 플랫폼은 크게 3가지 형태를 보인다. 첫째, 4D 극장이나 4D 체험관 같은 소규모 저가격 모션 플랫폼, 둘째, 비행기 조종 시뮬레이터와 같은 초대형 고정밀 모션 플랫폼, 그리고 마지막으로 소방차, 크레인과 같은 공공, 산업분야 장비를 모사하는 훈련용 모션 플랫폼이다.
이들은 모두 사용자에게 영상 콘텐츠와 함께 연동하는 모션을 제공한다는 점에서 공통점을 지닌다. 물론, 모션 플랫폼의 정밀성이나 동작 범위, 내구성, 가격 등은 응용분야에 따라 전혀 다르다. 그런데, 대부분의 경우 모션 플랫폼은 사용자가 앉아서 발이 땅에 닿은 상태를 전제로 동작하도록 구현되어 있다. 심지어, 항공 분야의 비행기 조종 시뮬레이터도 비행기 조종석에 사용자가 앉은 상태를 기준으로 설계되어있다. 이에 따라, 사용자가 보는 영상도 굳이 360도를 다 보여줄 필요가 없으며, 대부분의 경우 사용자가 앉아있는 정면 방향을 보여주는 것으로 충분하다. 더구나, 기존의 모션 플랫폼은 발 아래쪽에 3축~6축의 모션 베이스가 위치하며, 이를 제어함으로써, 모션을 생성하고 있기 때문에, 발 아래에 영상이 보여질 수 있다고 하여도 상당 부분이 가려져서 특별한 효과를 보기 어렵기도 하다. 또한, 기존의 모션 플랫폼에서 영상을 제공하는 디스플레이는 대개 사용자가 모션 플랫폼에 앉는 방향을 기준으로 정면에 위치한다. 그리고, 기존의 모션 플랫폼은 여러 개의 평면 디스플레이를 타일 형식으로 붙인 디스플레이나, 대형 실린더 형태의 곡면 디스플레이가 적용되어 있다. 이러한 디스플레이를 통해 제공되는 영상은 사용자의 시선이 변경되거나 모션 플랫폼의 움직임으로 인하여 자세가 변경되는 것과는 무관하게 정해진 영상일 뿐이고, 아무리 큰 디스플레이가 사용되더라도, 콘텐츠가 표현하는 가상 세계와 모션 플랫폼을 비롯한 장치들이 보이는 현실 세계를 사용자가 분리하여 인지하는 것이 쉽기 때문에, 공중에 떠 다니는 듯한 느낌에 대한 몰입도가 떨어지게 된다. 즉, 종래의 가상현실 기반의 모션 플랫폼은 부유감을 효과적으로 제공할 수 없는 단점이 있다.
응용 분야 비행 시뮬레이터 특수 장비 훈련 4D 라이더
주요 특징 초대형, 고가격 대형, 환경요소, 정밀 소형, 저가격
개발 주안점 정밀성 위주 환경요소 중요 가격, 공간효율성
적용 분야 군사 특수산업(공공) 극장, 체험관
개발 기업 방위산업체 위주 개발 독점적 기업 개발 수많은 업체가 개발
한편, 표 1을 참조하면, 표 1은 종래의 가상현실 기반의 모션 플랫폼 기술의 응용 분야를 나타낸다. 모션 플랫폼의 응용분야는 군사용, 특수산업용(공공용 포함), 엔터테인먼트용으로 구분될 수 있다. 각 응용분야는 실제 장비로 훈련하기에는 실물이 상당히 고가이거나 수량이 한정된 경우이거나, 영상만으로는 콘텐츠에 대한 몰입도가 떨어지는 점을 보완하기 위하여 모션을 제공하는 경우라고 할 수 있다.
이와 같은 종래의 모션 플랫폼 응용분야의 특징에 부합하면서, 최근 일반인들의 관심이 증가하고 있는 또 다른 응용분야로, 익스트림 스포츠 분야를 고려할 수 있다.
예를 들어, 패러글라이딩은 초보자가 쉽게 접근하기 어려울뿐더러, 야구, 축구 등과 같은 스포츠와는 달리, 전문가가 하는 것을 관람하는 것만으로 간접체험이 되는 것이 아니라, 직접 체험하는 것이 훨씬 더 중요한 스포츠이다. 패러글라이딩과 관련된 기술은 주로 패러글라이딩 장비와 공기역학에 대한 기술을 중심으로 개발되어 왔으며, 구체적으로는 위기 상황에 대비한 장치 발명이나 패러글라이더 구조 설계 등이 있다. 이것은 주로 전문 패러글라이더를 위한 것으로서, 익스트림 스포츠에 입문하는 일반인들을 위한 것은 아니었다. 몇몇 패러글라이딩 입문을 위한 훈련 기구가 활용되고 있으나, 이 훈련 기구는 단순한 장비 착용을 위한 것이며, 이보다 좀 더 진보된 장치들은 크레인이나 원심력을 이용하여 사용자가 중력을 느낄 수 있게 하기 위한 것일 뿐이다.
본 발명은 센서가 장착된 모션 플랫폼과 광시야각 디스플레이가 연동하여 사용자의 위치 및 방향에 상응하게 360도 영상을 제공하는 모션 플랫폼 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모션 플랫폼 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템은 사용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공하는 광시야각 디스플레이, 상기 사용자가 탑승하는 패러글라이딩 하네스, 상기 사용자가 조종하는 조종 손잡이 브레이크, 상기 패러글라이딩 하네스가 고정되는 상단 프레임, 상기 상단 프레임을 지지하는 스탠드 구조물 및 상기 영상에 대한 콘텐츠를 재생하는 컴퓨팅 장치를 포함한다.
상기 광시야각 디스플레이는 상기 사용자의 눈에 밀착되는 고글 형태이고, 상기 머리 움직임을 추적하는 헤드 트래킹 모듈을 포함한다.
상기 광시야각 디스플레이가 장착된 헬멧을 더 포함한다.
상기 상단 프레임은 상기 사용자의 무게중심 이동에 따라 자유롭게 움직이는 형태로 상기 스탠드 구조물에 결합된다.
상기 상단 프레임은 볼(ball) 형태의 볼조인트를 구비하며, 상기 볼조인트를 통해 상기 스탠드 구조물의 상단에 결합된다.
상기 상단 프레임은 상기 조종 손잡이 브레이크의 당김 정보를 감지하는 브레이크 센서 모듈 및 상기 사용자의 자세에 따라 움직이는 상기 상단 프레임의 기울어진 정도를 감지하는 자세 트래킹 모듈을 포함한다.
상기 사용자의 정면쪽에 위치하여, 상기 사용자의 모션을 캡쳐하는 깊이 카메라를 더 포함하되, 상기 광시야각 디스플레이는 상기 캡처된 모션이 덧붙여진 가상현실 콘텐츠를 출력한다.
상기 상단 프레임에 설치되며, 실감나는 체험을 제공하기 위하여 바람 소리를 출력하는 입체음향 제공장치를 더 포함한다.
상기 상단 프레임에 설치되며, 실감나는 체험을 제공하기 위하여 다수의 팬을 이용하여 바람을 발생시키는 바람효과 제공장치를 더 포함한다.
상기 입체음향 제공장치는 상기 팬에 의한 소음을 상쇄시키는 바람 소리를 출력하고, 상기 사용자의 발 아래 위치에 해당하는 상기 스탠드 구조물의 하단에 더 설치된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모션 플랫폼 시스템이 개시된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템은 사용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공하는 광시야각 디스플레이, 상기 사용자가 탑승하는 패러글라이딩 하네스, 상기 사용자가 조종하는 조종 손잡이 브레이크, 상기 패러글라이딩 하네스가 고정되는 상단 프레임, 상기 상단 프레임을 지지하며, 상기 상단 프레임을 통해 능동적인 모션을 제공하는 모터 모듈을 포함하는 스탠드 구조물, 상기 모터 모듈의 구동을 제어하는 구동 장치 및 상기 영상에 대한 콘텐츠를 재생하며, 상기 구동 장치를 제어하는 컴퓨팅 장치를 포함한다.
상기 모터 모듈은 좌우로 방향을 전환하는 패러글라이딩 모션을 재현하기 위하여 복수의 자유도의 모션을 제공한다.
상기 모터 모듈에 의하여 재현되는 모션은 기류에 따른 모션 또는 상기 사용자의 조종에 의한 방향 전환 모션이다.
상기 콘텐츠는 증강현실(Augmented Reality) 기법을 이용하여, 초급자의 경우, 비행 경로 정보가 중첩된 증강현실 영상을 제공하고, 중급자의 경우, 비행 경로를 제외하고 상승 및 하강 기류 정보가 중첩된 증강현실 영상을 제공한다.
본 발명은 센서가 장착된 모션 플랫폼과 광시야각 디스플레이가 연동하여 사용자의 위치 및 방향에 상응하게 360도 영상을 제공함으로써, 사용자가 몰입하여 리얼한 부유감을 느낄 수 있다.
도 1은 종래의 가상현실 기반 모션 플랫폼 시스템의 구성을 개략적으로 예시한 도면.
도 2는 모션 플랫폼 시스템의 구조를 개략적으로 예시한 도면.
도 3은 모션 플랫폼 시스템의 360도 영상 가시화의 예시를 나타낸 도면.
도 4는 광시야각 디스플레이와 헬멧의 결합 형태를 예시한 도면.
도 5는 모션 플랫폼 시스템의 상단 프레임의 구조를 예시한 도면.
도 6은 자세 추적을 이용한 영상 제공의 예시를 나타낸 도면.
도 7은 사용자 모션 캡쳐용 카메라의 설치 예시를 나타낸 도면.
도 8은 좌우 방향 변화에 따른 모션을 나타낸 도면.
도 9는 입체음향 제공 장치의 구성을 예시한 도면.
도 10은 컴퓨팅 장치의 구성을 예시한 도면.
도 11은 다른 실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템의 구조를 개략적으로 예시한 도면.
도 12는 패러글라이딩의 방향 전환을 예시한 도면.
도 13은 가변형 스탠드 구조물을 예시한 도면.
도 14는 도 11의 모션 플랫폼 시스템의 모션을 예시한 도면.
도 15는 증강현실을 이용한 가이드 정보 제공을 예시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 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.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 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.
우선, 도 1을 참조하여, 종래의 모션 플랫폼 시스템에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1은 종래의 가상현실 기반 모션 플랫폼 시스템의 구성을 개략적으로 예시한 도면이다.
현존하는, 발이 공중에 떠 있는 듯한 부유감을 주는 익스트림 스포츠로는 패러글라이딩, 행글라이딩, 낙하산 등이 있다. 물론, 스카이다이빙, 스키점프와 같은 스포츠 역시 공중을 나는 느낌을 주는 스포츠이지만, 이러한 스포츠는 특별한 기구를 이용하여 공중을 부유하는 것은 아니며, 사용자에 의한 조종보다는 자유 낙하에 가깝기 때문에 모션 플랫폼으로 구성하면 체험 효과가 상대적으로 떨어진다. 행글라이더는 바람을 이용한 부유감을 주면서 사용자에 의한 적극적인 조종이 가능하여 모션 플랫폼으로 구성하기에 알맞다. 그러나, 행글라이더는 그 특성상 사용자가 엎드린 자세를 취하게 되므로, 공간상의 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 낙하산은 앉은 자세로 바람에 떠 다니는 효과를 줄 수 있어서, 부유감을 제시하는 모션 플랫폼의 또 다른 후보이지만, 특별한 조종이 없고 실제 낙하산은 낙하산을 펼치는 순간의 느낌이 매우 강하기 때문에 그 이후의 부유감은 상대적으로 작다는 단점이 있다. 이러한 점에서, 행글라이더와 낙하산을 결합한 패러글라이딩이 부유감을 제시하는 모션 플랫폼으로 구성하기에 가장 적당할 수 있다. 하기의 표 2는 비동력으로 부유감을 제시하는 익스트림 스포츠들을 비교한 것을 나타낸다.
대상 스포츠 낙하산 행글라이딩 패러글라이딩
부유감 제공 제공 제공 제공
자기 조종 제한 우수 우수
공간 효율성 우수 상대적 비효율 우수
주요 모션 낙하산 펼치는 순간 활강 및 조종 구간 활강 및 조종 구간
실제로, 사람이 특별한 동력 장치 없이 간단한 장비만을 착용한 채 공중을 활강하는 것은 상당한 훈련이 필요하다. 가상현실 기반의 모션 플랫폼 시스템이 이러한 느낌을 제공하는 것은 크게 2가지 효과를 줄 수 있다. 첫째, 지상에서 쉽고 안전하게 패러글라이딩을 체험함으로써, 사전에 훈련하는 효과가 있다. 둘째, 실제 패러글라이딩을 위한 다소 반복적이고 제한된 여건(예를 들어 한 번 비행 후, 다시 산꼭대기까지 걸어 올라가야 한다거나, 비가 오고 바람이 심한 경우는 비행이 금지됨)을 해소하고, 언제 어디서나 패러글라이딩을 즐길 수 있는 효과가 있다.
따라서, 이러한 부유감을 제시하는 모션 플랫폼 시스템은 실제 패러글라이딩과 가능한 유사하게 구현되어, 사용자가 마치 실제로 패러글라이딩을 하는 듯이 몰입할 수 있도록 하는 것이 가장 중요한 요소라고 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 가상현실 기반 모션 플랫폼 시스템은 기본적으로, 대형 스크린(110)을 통해 영상을 제공하고, 제공되는 영상에 맞추어 모션 플랫폼(120)이 움직이는 구조로 되어 있다.
이러한 종래의 모션 플랫폼 시스템의 문제점은 사용자의 시선에 따른 영상이 제공되지 않고, 디스플레이(110)의 바깥의 외부 환경이 함께 노출되기 때문에 사용자가 영상에 쉽게 몰입할 수 없는 단점이 있다. 또한, 기본적으로 모션 플랫폼(120)의 움직임을 제어하는 장치(121)가 사용자의 발이 위치하는 근처에 3축 내지 6축 베이스로 구성되어 있고, 사용자의 발이 바닥에 닿아있기 때문에, 종래의 모션 플랫폼 시스템은 구조적으로 공중에 떠 있는 듯한 부유감을 제공하기 매우 어렵다.
그래서, 본 발명에서는 종래의 모션 플랫폼 시스템에 대하여 2가지 사항을 중점적으로 개선한다. 첫째는, 착용형 광시야각 디스플레이를 이용하여 프레임이 없는 360도 가상현실 콘텐츠를 사용자의 위치와 방향에 동기화하여 제공하는 것이고, 둘째는, 실제로 사용자가 탑승했을 때, 자연스럽게 발이 공중에 뜨는 구조물이다. 이와 같이 개선된 모션 플랫폼 시스템에 대하여, 이하, 도 2 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 모션 플랫폼 시스템의 구조를 개략적으로 예시한 도면이고, 도 3은 모션 플랫폼 시스템의 360도 영상 가시화의 예시를 나타낸 도면이고, 도 4는 광시야각 디스플레이와 헬멧의 결합 형태를 예시한 도면이고, 도 5는 모션 플랫폼 시스템의 상단 프레임의 구조를 예시한 도면이고, 도 6은 자세 추적을 이용한 영상 제공의 예시를 나타낸 도면이고, 도 7은 사용자 모션 캡쳐용 카메라의 설치 예시를 나타낸 도면이고, 도 8은 좌우 방향 변화에 따른 모션을 나타낸 도면이고, 도 9는 입체음향 제공 장치의 구성을 예시한 도면이고, 도 10은 컴퓨팅 장치의 구성을 예시한 도면이다.
본 발명에 따른 모션 플랫폼 시스템은 패러글라이딩을 재현하는 것으로 가정한다. 이하, 도 2를 중심으로, 본 발명의 일실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 10을 참조하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템은 착용형 광시야각 디스플레이(HMD; Head-Mounted Displays)(210), 패러글라이딩 하네스(220), 조종 손잡이 브레이크(230), 상단 프레임(240), 스탠드 구조물(250) 및 컴퓨팅 장치(260)를 필수적으로 포함할 수 있다. 그리고, 모션 플랫폼 시스템은 더 실감나는 체험을 제공하기 위한 선택사항으로, 바람효과 제공장치(270), 입체음향 제공장치(280) 및 향기효과 제공장치(290)를 더 포함할 수 있다.
착용형 광시야각 디스플레이(210)는 종래 기술이 단순히 전면에 고정형 디스플레이를 놓기 때문에 디스플레이 바깥의 외부 환경이 사용자에게 노출됨으로 인하여 몰입도가 떨어지는 단점을 해소하기 위하여 사용된다.
따라서, 착용형 광시야각 디스플레이(210)는 착용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공해야 한다.
즉, 도 3을 참조하면, 착용형 광시야각 디스플레이(210)를 착용한 사용자가 가만히 앉아 있더라도, 정면이 아닌 곳을 바라볼 때, 예를 들어, 고개를 숙여 발 아래를 보거나 고개를 들고 돌려 머리 위 오른쪽을 볼 때, 이에 따른 아래쪽 영상(320)과 오른쪽 위 영상(310)과 같은 360도 영상이 끊김 없이 착용형 광시야각 디스플레이(210)를 통해 제공되어야 한다.
한편, 종래의 모션 플랫폼 시스템은 특별한 기구의 착용 없이 고정형 디스플레이를 통해 영상을 제공함에 반해, 본 발명에 따른 모션 플랫폼 시스템은 사용자가 착용형 광시야각 디스플레이(210)를 착용해야 하는 불편함이 있을 수 있다. 하지만, 실제로 패러글라이딩을 할 때, 안전을 위하여 고글 뿐 아니라 헬멧까지 착용해야 비행이 가능하므로, 패러글라이딩을 체험하거나 훈련하기 위한 사용자에게 이 정도의 불편함은 큰 영향을 주지 않을 것이다. 오히려, 실제와 같은 상황이 재현되도록, 사용자는 고글이 결합된 헬멧을 착용하는 것이 도움이 될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 패러글라이딩용 헬멧(400)은 광시야각 디스플레이(210)를 구비하며, 여기서, 광시야각 디스플레이(210)는 착용자의 머리 움직임을 추적하는 헤드 트래킹 모듈(211)을 포함할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 패러글라이딩 하네스(220)와 조종 손잡이 브레이크(230)는 실제 패러글라이딩의 장비를 그대로 적용할 수 있다. 패러글라이딩 하네스(220)는 사용자가 탑승 시, 실제 패러글라이딩 활강 중의 자세와 가장 유사한 V자 형태가 되도록 설치되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 패러글라이딩 하네스(220)는 앉아있는 것과 누워있는 것의 중간 정도의 자세가 나올 수 있도록 설치되는 것이 가장 좋다. 이는 사용자의 키나 자세와 무관하게 패러글라이딩 하네스(220)에 사용자가 앉았을 때, 발이 바닥에 닿지 않을 수 있다.
패러글라이딩 하네스(220)는 상단 프레임(240)에 고정된다. 이 상단 프레임(240)은 고정형이 아니라, 사용자의 무게중심 이동에 따라 자유롭게 움직일 수 있는 형태를 가진다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 상단 프레임(240)은 볼(ball) 형태의 볼조인트(241)를 구비하며, 볼조인트(241)를 통해 스탠드 구조물(250)의 상단에 결합될 수 있다. 여기서, 볼조인트(241)는 안전과 직접적으로 연관된 결합 부위로서, 상단 프레임(240)에서 가장 중요한 부분이 될 수 있으므로, 최대하중 이상을 지지할 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다.
또한, 상단 프레임(240)은 조종 손잡이 브레이크(230)의 당김 정도를 감지하는 브레이크 센서 모듈(242)을 구비하며, 사용자의 자세에 따라 움직이는 상단 프레임(240)의 기울어진 정도를 감지하는 자세 트래킹 모듈(243)을 구비할 수 있다. 이는 앞서 언급한 헤드 트래킹 모듈(211)과 함께 중요한 센서 장치가 될 수 있다.
브레이크 센서 모듈(242)은 여러 번의 당김과 놓음이 반복되더라도, 일관된 값이 나올 수 있는 특성을 가지는 것이 중요하다. 구체적으로, 브레이크 센서 모듈(242)은 포텐셔미터(가변저항기)가 포함되어 구성될 수 있다.
한편, 실제 패러글라이딩에서는 사용자가 방향을 효과적으로 전환하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 무게 중심을 이동시키는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에 모션 플랫폼 시스템은 사용자의 자세에 따른 영상을 제공하기 위하여, 현재 사용자가 어느 방향으로 얼마큼 기울어져 있는지를 감지해야 한다. 이를 수행하는 구성이 자세 트래킹 모듈(243)이다. 이 자세 트래킹 모듈(243) 역시, 일관성 있는 출력값을 제공하는 것이 중요하며, 실시간성을 유지하여야 한다. 구체적으로, 자세 트래킹 모듈(243)은 자이로스코프 센서를 구비하여 좌우기울기(roll), 앞뒤기울기(pitch) 및 좌우회전각(yaw)을 감지할 수 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 가만히 있을 때의 영상(612)과 자세를 기울일 때의 영상(611)이 나타내는 바와 같이, 사용자가 일정한 수평선(610)에 시선을 고정시키고 있더라도 사용자의 자세가 기울어지면, 자세 트래킹 모듈(243)이 기울어진 정도를 감지하고, 이에 맞추어 수평선(610)이 반대로 기울어진 영상(611)이 생성될 수 있다.
광시야각 디스플레이(210)가 제공하는 360도 전방향(全方向)의 입체 영상은 실제 항공 촬영 영상이나 가상현실 영상으로 구현될 수 있다. 여기에 몰입도를 더하기 위해서는 실제 세계와 가상 세계를 결합하는 방식을 사용하는 것이 더 효과적일 수 있다.
예를 들어, 실제 항공 촬영을 통해 획득한 영상은 미리 촬영된 영상이므로, 사용자의 조종에 의한 경로 변경이 사실상 불가능하다. 단지, 사용자는 시선을 돌려 정해진 경로의 360도 풍경을 관람하는 형식이 된다. 물론, 이것은 응용분야에 따라 좋은 시범 교재가 될 수 있다. 즉, 패러글라이딩 경기에서, 시범 비행을 한 영상을 360도 관람하면서 주요 경유지를 확인해보는 역할로는 충분하다. 그러나, 체험 및 엔터테인먼트에서는 강한 시각적 효과가 있는 영상이 몰입도를 높일 수 있다. 여기서, 강한 시각적 효과란, 갑자기 눈앞을 스쳐 지나가는 새, 다리 아래를 아슬아슬하게 통과하는 장면 등을 예로 들 수 있다. 이러한 장면은 안전문제로 인해 촬영을 하기 매우 어렵다. 따라서, 이러한 장면에 대해서는 가상 입체 객체를 만들어서 실사와 합성하여 보여주는 것이 좋다.
한편, 가상현실 기반의 콘텐츠가 이용되는 경우, 사용자가 조종하는 대로 패러글라이딩을 체험할 수 있는 장점이 있다. 이때, 사용자가 발 아래쪽이나 머리 위쪽을 보았을 때, 사용자의 발이나 손, 패러글라이더의 날개(캐노피; canopy)가 보이면, 훨씬 실감나는 체험이 될 수 있다. 즉, 사용자가 조종 손잡이나 라이저(risers) 줄을 잡아당기거나 놓거나, 발로 속도조절바(speed bar)를 조작할 경우, 이를 사용자가 직접 확인할 수 있도록 손 모양, 위치, 라이저와 브레이크 줄을 실사로 합성하여 보여줄 수 있다. 또한, 이러한 조작에 따라 패러글라이딩 날개가 접히거나 펼쳐진 모양을 가상으로 만들어 보여주는 것도 훈련을 목적으로 할 경우 필요할 수 있다. 물론, 응용분야가 전문훈련이 아닌 경우에는 실사를 보여주지 않아도 되지만, 손, 발, 다리의 움직임에 따라 움직이는 가상의 손, 발, 다리를 합성하여 보여주는 것이 몰입도를 높일 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 모션 플랫폼 시스템은 사용자의 정면 쪽에 위치하는 깊이 카메라(depth camera)(700)를 구비할 수 있다. 깊이 카메라(700)는 사용자의 발, 손의 모션을 캡쳐할 수 있으며, 캡처된 모션은 가상현실 콘텐츠에 덧붙여져 보여질 수 있다.
스탠드 구조물(250)은 패러글라이딩 하네스(220), 상단 프레임(240) 등의 하중과 함께 탑승자의 하중까지 고려한 최대하중을 지지할 수 있어야 한다. 또한, 스탠드 구조물(250)은 전술한 바와 같이, 사용자가 패러글라이딩 하네스(220)에 V자형태로 탑승했을 때, 발이 바닥에 닿지 않도록 높이가 확보되어야 한다. 이러한 조건들이 만족된다면, 그 형상은 다양하게 설계될 수 있다. 다만, 도 8에 도시된 바와 같이, 패러글라이딩의 특성상 좌우로 몸을 기울여서 방향을 전환하는 경우가 빈번하므로, 스탠드 구조물(250)은 이러한 모션을 방해하지 않도록 좌우가 개방된 형상을 가져야 한다. 또한, 앞뒤로 기울어지는 모션을 감안하여 상단 프레임(240)과 스탠드 구조물(250)은 서로 부딪히지 않는 구조를 가져야 한다. 그리고, 모션 플랫폼 시스템은 상단 프레임(240)에 설치되는 브레이크 센서 모듈(242)과 자세 트래킹 모듈(243)의 데이터 전송선과 전원선이 지나갈 수 있는 통로(미도시)가 마련되어야 한다. 이 통로는 바람효과 제공장치(270), 입체음향 제공장치(280) 및 향기효과 제공장치(290)와 같은 부가적인 장치가 설치되는 경우, 이들의 데이터 전송선 및 전원선의 통로로 함께 사용될 수 있다.
입체음향 제공장치(280) 역시 실감나는 체험을 위해 필요하다. 특히, 입체음향 제공장치(280)에 의한 바람 소리는 바람효과 제공장치(270)의한 바람과 함께 제공되는 경우, 실감 효과는 배가될 수 있다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 바람효과 제공장치(270)의 팬(270-1~270-7)이 돌아가는 소음은 자연풍을 맞으며 활강하였을 때의 소리와는 전혀 달라, 사용자는 기계적인 느낌을 받을 수 있다. 오히려, 이 소음을 상쇄할 수 있을 정도의 바람 소리가 상단에 위치한 입체음향 제공장치(280-1, 280-2)에서 출력되어야 한다. 또한, 바다나 강물 위를 패러글라이딩하는 콘텐츠가 사용되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 발 아래 쪽에 위치한 입체음향 제공장치(280-3, 280-4)가 파도 소리나 물 소리를 출력하는 것이 효과적이다.
컴퓨팅 장치(260)는 모션 플랫폼 시스템을 전반적으로 제어하며, 특히, 영상 및 음원 콘텐츠를 재생하고, 각종 제어 프로그램을 동작시켜 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 컴퓨팅 장치(260)는 광시야각 디스플레이(210)와의 영상 신호 연결선, 브레이크 센서 모듈(242)과의 데이터 전송선, 자세 트래킹 모듈(243)과의 데이터 전송선, 바람효과 제공장치(270)의 전원 릴레이 제어 보드와의 데이터 전송선이 연결될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(260)는 운영자를 위한 별도의 모니터와 연결될 수 있다.
한편, 컴퓨팅 장치(260)는 도 10에 도시된 바와 같이, 스탠드 구조물(250)의 내부에 장착되도록 구현될 수도 있다. 이것은 외부에 보이는 전선이 숨겨짐으로써, 운영이 용이한 장점이 있다. 단, 스탠드 구조물(250)의 설계가 복잡해지고, 상용 컴퓨터가 사용되는 것이 아니므로 비용이 상승할 수 있다.
예를 들어, 지금까지 설명한 모션 플랫폼 시스템을 사용자가 이용하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 사용자는 패러글라이딩 하네스(220)에 탑승한 후, 착용형 광시야각 디스플레이(210)를 눈에 완전히 밀착되도록 착용한다. 운영자는 사용자가 조종 손잡이 브레이크(230)을 잡을 수 있도록 도와준다. 운영자는 컴퓨팅 장치(260)와 브레이크 센서 모듈(242) 및 자세 트래킹 모듈(243)의 데이터 통신이 양호한지 확인한다. 준비가 완료되면, 컴퓨팅 장치(260)가 착용형 광시야각 디스플레이(210)에서 가시화될 콘텐츠를 재생한다. 사용자는 왼손, 오른손 또는 양손으로 조종 손잡이 브레이크(230)를 당기거나 놓을 수 있다. 이와 동시에 또는 별도로, 사용자는 다리를 꼬거나 몸을 기울이는 방식으로 자세를 바꿈으로써, 무게중심의 이동을 이용하여 방향 전환을 시도할 수 있다. 또한, 사용자는 고개를 상하좌우 등으로 자유롭게 돌려 360도 영상에서 바라보고자 하는 방향을 변경할 수 있다. 이에 따라, 컴퓨팅 장치(260)는 영상 콘텐츠의 방향, 위치, 고도 등을 변경할 수 있다. 또한, 모션 플랫폼 시스템은 바람효과 제공장치(270), 입체음향 제공장치(280) 및 향기효과 제공장치(290)와 같은 보조 장치들이 부착된 경우, 각각의 보조 장치에 상응하는 효과를 제공하게 된다. 콘텐츠가 종료되면, 사용자는 운영자의 도움을 받아 착용형 광시야각 디스플레이(210)를 벗고 패러글라이딩 하네스(220)에서 안전하게 내려올 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템의 구조를 개략적으로 예시한 도면이고, 도 12는 패러글라이딩의 방향 전환을 예시한 도면이고, 도 13은 가변형 스탠드 구조물을 예시한 도면이고, 도 14는 도 11의 모션 플랫폼 시스템의 모션을 예시한 도면이고, 도 15는 증강현실을 이용한 가이드 정보 제공을 예시한 도면이다. 이하, 도 11을 중심으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템에 대하여 설명하되, 도 12 내지 도 15를 참조하기로 한다.
도 2의 모션 플랫폼 시스템은 그 자체로써, 사용자의 조종 및 부유감 체험을 위한 효과적인 모션 플랫폼이며, 간단한 구조와 작은 공간에 설치가 가능하지만, 한 가지 부족한 점이 있다. 그것은 실제 야외에서의 익스트림 스포츠의 경우, 기류의 영향이 매우 중요한데 이를 표현하는 방법이 수동적(manual)이라는 점이다. 즉, 도 12를 참조하면, 실제 패러글라이딩에서는 좌우로 곡선을 그리면서 방향 전환을 할 때, 사용자는 시선의 각도나 위치가 변할 뿐 아니라, 중력 및 관성에 의한 힘을 몸으로 느끼게 되는데, 이에 대한 표현이 도 2의 모션 플랫폼 시스템은 부족한 면이 있다. 이를 해결하면서, 전술한 2가지 중점 개선사항을 만족시키기 위해서는 모터 및 액추에이터를 포함하는 능동 장치가 필요하다. 예를 들어, 모션 플랫폼 시스템은 사용자가 콘텐츠 상의 상승기류의 지점에 도달하면, 모터 구동를 통해 실제로 패러글라이딩 하네스(220)를 들어올림으로써, 패러글라이딩 하네스(220)에 앉은 사용자가 상승하는 듯한 가속도를 받게 할 수 있다. 도 11은 이와 같은 점을 추가적으로 고려한 모션 플랫폼 시스템을 나타낸 것이다.
도 11에서는 도 2의 모션 플랫폼 시스템의 구성과 동일한 구성(예를 들어, 착용형 광시야각 디스플레이(210), 패러글라이딩 하네스(220), 조종 손잡이 브레이크(230), 상단 프레임(240), 바람효과 제공장치(270), 입체음향 제공장치(280) 및 향기효과 제공장치(290) 등)은 도시하지 않으며, 그 설명 또한 생략하기로 한다.
도 11의 모션 플랫폼 시스템이 도 2의 모션 플랫폼 시스템과 특히 다른 점은 스탠드 구조물(1100)이 단순히 모션 플랫폼의 하중을 지지하는 구조물로만 쓰이지 않고, 능동적인 모션을 제공하는 모터 모듈(1110)이 스탠드 구조물(1100)의 상단에 위치하고 있다는 점이다. 이에 따라, 스탠드 구조물(1100)의 형상(디자인)도 C자형이 아니라 O자형으로 형성되어 하중이 분산되게 할 수 있다. 또한, 스탠드 구조물(1100)은 도 13에 도시된 바와 같이, 쉽게 이동이 가능하도록 폭과 높이가 변경될 수 있다. 예를 들어, 먼저 바퀴를 움직일 수 있도록 풀고, 방사형으로 고정된 바퀴 지지대를 나란히 놓이게 한 후, 가로 방향으로 폭을 줄인다. 그리고, 상단 부분을 아래로 눌러서 높이를 낮추면, 비교적 작은 부피로 모션 플랫폼 시스템을 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 모터 모듈(1110)은 6자유도(DOF: Degrees of Freedom)의 모션을 제공할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이 좌우로 방향을 전환하는 패러글라이딩 모션이 재현되기 위해서는, 모터 모듈(1110)은 도 14에서 도시한 바와 같은 좌우 기울임(roll), 앞뒤 기울임(pitch), 좌우 수평 회전(yaw) 및 상승 혹은 하강하는 평행이동(heave)의 모션을 발생시켜야 한다. 반면에, 좌우 평행이동(sway), 앞뒤 평행이동(surge)은 상대적으로 큰 영향을 주지 않는다. 따라서, 모터 모듈(1110)은 반드시 6자유도의 모션을 제공할 필요는 없다. 다만, 난류, 돌풍 등의 다양한 기류에 대한 훈련을 목적으로 하는 경우에는 정밀한 모션을 구현하기 위하여 6자유도의 모션을 제공하는 것이 필요하다.
모터 모듈(1110)에 의하여 제공되는 능동적인 모션은 2가지 다른 상황에서 이용될 수 있다. 첫째, 영상 콘텐츠의 시나리오 상에서 상승기류, 하강기류 등의 다양한 환경요소가 있을 경우, 해당 지점에 도달했을 때 사용자의 조종과 무관하게 상승, 하강하는 등의 모션을 제공하는 상황에 이용될 수 있다. 둘째, 사용자가 조종 손잡이 브레이크(230)를 조종함으로써, 비행 경로를 바꾸는 경우, 그에 따른 방향 전환 모션을 제공하는 상황에 이용될 수 있다.
두 경우 모두 하나의 응용 분야인 전문 훈련용으로 사용되었을 때에는 정밀성이 중요하다. 실제 패러글라이딩을 할 때, 전방에 상승 기류가 있는지 또는 하강 기류가 있는지를 파악하는 것은 초급자에게는 매우 어려운 문제이다. 현재는 이를 몇 가지 이론을 바탕으로 오랜 비행 경력을 통해 경험적으로 터득하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 모션 플랫폼 시스템은 이러한 중급 이상의 패러글라이딩 훈련에 적절히 사용될 수 있다. 이를 위해, 콘텐츠는 단순이 상공에서 내려다보는 입체 지형을 보여주는 것에서 나아가, 공기역학 및 기후학, 물리학적 시뮬레이션을 이용하여, 위치, 방향, 범위, 풍력, 풍속 등을 변수로 하는 장소, 시간에 따른 적절한 기류 정보를 산출하는 기능을 구비하여야 한다. 이것은 다시 그 지점에 도달했을 때, 모터 모듈(1110)이 연동하여 사용자가 중력 및 관성 가속도를 인지하게 할 수 있다. 또한, 실제 비행에 앞서 단계적 훈련과 비행 숙련을 위하여, 본 발명의 모션 플랫폼 시스템은 도 15에 도시된 바와 같은 증강현실(Augmented Reality) 기법을 이용하여, 초급자의 경우, 비행 경로 정보가 중첩된 증강현실 영상(1520)을 제공하고, 중급자의 경우, 비행 경로를 제외하고 색, 기호 등으로 표시된 상승 및 하강 기류 정보가 중첩된 증강현실 영상(1510)을 제공할 수 있다.
한편, 도 15의 2가지 상황 모두, 시각 정보로 제공되는 영상 콘텐츠와 모터 모듈(1110)를 통해 제공되는 모션은 동기화되어야 한다. 만약, 영상 콘텐츠와 모션 사이의 불일치 간극(시간 차이 혹은 시각과 체감 모션의 차이)이 발생하면, 사용자에 따라 두통, 멀미, 울렁거림 등의 부작용이 나타날 수 있다. 일반적으로, 모터 제어가 빠른 주기로 이루어지면, 모터에 의하여 움직이는 기구의 전체적인 움직임이 부드럽지 않고 뚝뚝 끊기듯이 나타나게 된다. 반면에, 움직임을 부드럽게 하기 위하여 제어 명령이 모터로 드문드문 가게 되면, 정밀한 모션 제어가 되지 않기 때문에, 도 11의 모션 플랫폼 시스템의 모터 모듈(1110)에 의한 효과가 반감되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 풀기 위하여, 도 11의 모션 플랫폼 시스템은 모터 모듈(1110)의 동작을 제어하는 구동장치(1120)를 더 구비할 수 있으며, 구동장치(1120)는 실시간 운영체제(RTOS: real time operating system)가 설치될 수 있다.
예를 들어, 구동장치(1120)에 실시간 운영체제가 적용된 경우, 전술한 2가지 상황 중 전자의 경우는 다음과 같은 절차가 이용될 수 있다.
1) 콘텐츠 상에서 기류의 위치나 방향을 미리 설정한다.
2) 각 기류에 따른 모션을 구동장치(1120)에 등록한다.
3) 가상현실 기반의 콘텐츠를 재생하는 컴퓨팅 장치(1130)는 정해진 위치에 도달했을 때, 해당 위치에 따른 모션을 제공하도록 구동장치(1120)에 명령한다.
4) 구동장치(1120)는 등록된 모션을 검색하여 이를 모터 모듈(1110)에 제공하기 시작한다.
5) 실시간 운영체제의 특성에 따라 생성되는 부드러운 움직임이 상단 프레임(240)을 통해 패러글라이딩 하네스(220)에 앉은 사용자에게 제공된다.
6) 컴퓨팅 장치(1130)는 실제 모션값을 구동장치(1120)로부터 읽어온다.
7) 컴퓨팅 장치(1130)는 구동장치(1120)로부터 읽어온 모션값에 따른 영상 콘텐츠의 변경(상승, 하강 등)을 수행한다.
8) 모션이 종료되면, 구동장치(1120)는 완료 신호를 컴퓨팅 장치(1130)에 전송한다.
그런데, 후자의 경우, 즉, 사용자의 조종에 따른 모션이 제공되어야 하는 경우는 조금 다르다. 왜냐하면, 이는 어느 지점에서 어느 방향으로 갈 지 사전에 정해질 수 없기 때문이다. 이와 경우는 다음과 같은 절차가 이용될 수 있다.
1) 사용자가 조종 손잡이 브레이크(230)를 조작한다.
2) 컴퓨팅 장치(1130)는 센서값들을 일정 시간 누적하여 특징값(조작 시점+조작 범위)들을 도출한다.
3) 컴퓨팅 장치(1130)는 특징값이 도출되면, 이를 구동장치(1120)로 전송한다.
4) 구동장치(1120)는 특징값에 따른 움직임을 산출하여 이에 따라 모터 모듈(1110)을 구동시킨다.
5) 컴퓨팅 장치(1130)는 실제 모션값을 구동장치(1120)로부터 읽어온다.
6) 컴퓨팅 장치(1130)는 구동장치(1120)로부터 읽어온 모션값에 따른 영상 콘텐츠의 변경(좌우 방향 전환 등)을 수행한다.
1) ~ 6)의 절차를 계속 반복하며, 절차 2)에서 특징값이 도출되지 않는 경우, 1) ~ 2)의 절차를 계속 반복한다.
구동장치(1120)만 실시간 운영체제이고, 컴퓨팅 장치(1130)는 실시간 운영체제가 아닌 경우, 네트워크를 통한 컴퓨팅 장치(1130)와 구동장치(1120)간의 데이터 전송은 어쩔 수 없이 시간 지연 문제가 발생하게 될 수 있다. 실제 패러글라이딩의 조작시에도, 사용자가 손잡이를 조종한 후, 어느 정도 시간이 지나야 방향전환이 이루어지므로, 손잡이를 당긴 후 모션이 적용될 때까지의 초기 시간 지연은 현실감에 큰 영향을 주지 않는다. 문제가 되는 것은 초기 시간 지연 이후에도, 지속적으로 컴퓨팅 장치(1130)로부터 방향 전환 명령이 나올 때, 모션이 뚝뚝 끊기는 현상이 일어날 우려가 있다. 가장 확실한 해결 방법은 구동장치(1120)와 컴퓨팅 장치(1130)를 하나로 통합하여 실시간 운영체제를 적용하는 것이다. 가격 상승이나 기존 상용 컴퓨터를 사용했을 때의 편리함을 고려하여, 상기 방법이 여의치 않는 경우, 특징값을 추출하고 명령을 내리는 주기를 덜 빈번하게 하는 방법이 있을 수 있다. 모션의 정밀성과 부드러운 모션은 이 주기에 따라 트레이드 오프가 발생하므로, 이는 시스템 별로 실험을 통해 적정값을 도출해야 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 착용형 광시야각 디스플레이
220: 패러글라이딩 하네스
230: 조종 손잡이 브레이크
240: 상단 프레임
250: 스탠드 구조물
260: 컴퓨팅 장치
270: 바람효과 제공장치
280: 입체음향 제공장치
290: 향기효과 제공장치

Claims (14)

  1. 사용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공하는 광시야각 디스플레이;
    상기 사용자가 탑승하는 패러글라이딩 하네스;
    상기 사용자가 조종하는 조종 손잡이 브레이크;
    상기 패러글라이딩 하네스가 고정되는 상단 프레임;
    상기 상단 프레임을 지지하는 스탠드 구조물; 및
    상기 영상에 대한 콘텐츠를 재생하는 컴퓨팅 장치를 포함하는 모션 플랫폼 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광시야각 디스플레이는 상기 사용자의 눈에 밀착되는 고글 형태이고,
    상기 머리 움직임을 추적하는 헤드 트래킹 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광시야각 디스플레이가 장착된 헬멧을 더 포함하는 모션 플랫폼 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상단 프레임은 상기 사용자의 무게중심 이동에 따라 자유롭게 움직이는 형태로 상기 스탠드 구조물에 결합되는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상단 프레임은 볼(ball) 형태의 볼조인트를 구비하며, 상기 볼조인트를 통해 상기 스탠드 구조물의 상단에 결합되는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상단 프레임은
    상기 조종 손잡이 브레이크의 당김 정보를 감지하는 브레이크 센서 모듈; 및
    상기 사용자의 자세에 따라 움직이는 상기 상단 프레임의 기울어진 정도를 감지하는 자세 트래킹 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 정면쪽에 위치하여, 상기 사용자의 모션을 캡쳐하는 깊이 카메라를 더 포함하되,
    상기 광시야각 디스플레이는 상기 캡처된 모션이 덧붙여진 가상현실 콘텐츠를 출력하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상단 프레임에 설치되며, 실감나는 체험을 제공하기 위하여 바람 소리를 출력하는 입체음향 제공장치를 더 포함하는 모션 플랫폼 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상단 프레임에 설치되며, 실감나는 체험을 제공하기 위하여 다수의 팬을 이용하여 바람을 발생시키는 바람효과 제공장치를 더 포함하는 모션 플랫폼 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입체음향 제공장치는 상기 팬에 의한 소음을 상쇄시키는 바람 소리를 출력하고,
    상기 사용자의 발 아래 위치에 해당하는 상기 스탠드 구조물의 하단에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  11. 사용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공하는 광시야각 디스플레이;
    상기 사용자가 탑승하는 패러글라이딩 하네스;
    상기 사용자가 조종하는 조종 손잡이 브레이크;
    상기 패러글라이딩 하네스가 고정되는 상단 프레임;
    상기 상단 프레임을 지지하며, 상기 상단 프레임을 통해 능동적인 모션을 제공하는 모터 모듈을 포함하는 스탠드 구조물;
    상기 모터 모듈의 구동을 제어하는 구동 장치; 및
    상기 영상에 대한 콘텐츠를 재생하며, 상기 구동 장치를 제어하는 컴퓨팅 장치를 포함하는 모션 플랫폼 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모터 모듈은 좌우로 방향을 전환하는 패러글라이딩 모션을 재현하기 위하여 복수의 자유도의 모션을 제공하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 모터 모듈에 의하여 재현되는 모션은 기류에 따른 모션 또는 상기 사용자의 조종에 의한 방향 전환 모션인 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 콘텐츠는 증강현실(Augmented Reality) 기법을 이용하여, 초급자의 경우, 비행 경로 정보가 중첩된 증강현실 영상을 제공하고, 중급자의 경우, 비행 경로를 제외하고 상승 및 하강 기류 정보가 중첩된 증강현실 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.


KR1020150039214A 2015-03-20 2015-03-20 모션 플랫폼 시스템 KR20160113491A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150039214A KR20160113491A (ko) 2015-03-20 2015-03-20 모션 플랫폼 시스템
US15/070,393 US20160275809A1 (en) 2015-03-20 2016-03-15 Motion platform system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150039214A KR20160113491A (ko) 2015-03-20 2015-03-20 모션 플랫폼 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160113491A true KR20160113491A (ko) 2016-09-29

Family

ID=56925163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150039214A KR20160113491A (ko) 2015-03-20 2015-03-20 모션 플랫폼 시스템

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20160275809A1 (ko)
KR (1) KR20160113491A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018105866A1 (ko) * 2016-12-07 2018-06-14 주식회사 에이스카이 자유낙하 훈련 장치 및 이를 이용한 훈련 방법
KR20180064744A (ko) * 2016-12-06 2018-06-15 한국산업기술대학교산학협력단 무인 비행체를 이용한 비행 체험 방법 및 장치
KR20190023199A (ko) 2017-08-28 2019-03-08 (주)이노시뮬레이션 실시간 모션 시뮬레이션 시스템의 모션버퍼 제어방법
WO2020027531A1 (ko) * 2018-07-31 2020-02-06 브이알카버 주식회사 실사 컨텐츠에 기초한 어트랙션 레이싱 가상체험 방법 및 시스템
WO2020105849A1 (ko) * 2018-11-23 2020-05-28 주식회사 쓰리디아이 Vr 모션 플랫폼을 위한 멀미저감 방법 및 장치

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018048814A1 (en) * 2016-09-06 2018-03-15 Russell-Hampson, Inc. Virtual reality motion simulation system
CN106485973A (zh) * 2016-10-21 2017-03-08 上海申电教育培训有限公司 基于虚拟现实技术的电力技能培训平台
CN106552417B (zh) * 2016-12-01 2020-08-11 台州云造智能科技有限公司 一种虚拟现实滑板休闲娱乐体验装置
WO2018115439A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-28 Marabas Oy Exergaming arrangement and method thereof
CN106932908B (zh) * 2017-05-06 2019-02-12 山西辰涵数字传媒股份有限公司 一种多位感知体验的vr眼镜
CN107315481B (zh) * 2017-07-17 2020-04-14 西交利物浦大学 一种虚拟环境下交互行为的控制方法及控制系统
US20190310711A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 Majormega, Llc Method and system for sensory simulation in virtual reality to enhance immersion
IT201800005864A1 (it) * 2018-05-30 2019-11-30 Apparato di simulazione della conduzione di un motociclo e relativo procedimento
CN109599001A (zh) * 2018-12-28 2019-04-09 任剑岚 基于物联网的vr云端一体化智慧教学装置
CN109754667A (zh) * 2019-03-08 2019-05-14 天津良图动漫文化传媒有限公司 一种与vr眼镜相结合的模拟飞行装置
CN110097796A (zh) * 2019-04-29 2019-08-06 武汉鹿行科技有限公司 一种基于vr眼镜的航摄可视仿真方法、设备、终端和系统
CN110517610A (zh) * 2019-07-24 2019-11-29 合肥博略文化传播有限公司 一种数字化展馆用vr投影显示器
CN110930812A (zh) * 2019-10-18 2020-03-27 深圳威阿科技有限公司 飞机模拟座舱控制系统
GB2623383A (en) * 2022-10-11 2024-04-17 D&D Skunkworks Inc Systems of flight simulation and methods of operating same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5857917A (en) * 1994-06-16 1999-01-12 Francis; Mitchell J. 3-D simulator ride
US7686390B2 (en) * 2007-11-07 2010-03-30 Montecito Research Motion simulation chair
US8641540B2 (en) * 2011-07-13 2014-02-04 Roland Feuer Inverted simulation attraction
WO2013144807A1 (en) * 2012-03-26 2013-10-03 Primesense Ltd. Enhanced virtual touchpad and touchscreen
US10163295B2 (en) * 2014-09-25 2018-12-25 Konami Gaming, Inc. Gaming machine, gaming machine control method, and gaming machine program for generating 3D sound associated with displayed elements

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180064744A (ko) * 2016-12-06 2018-06-15 한국산업기술대학교산학협력단 무인 비행체를 이용한 비행 체험 방법 및 장치
KR101881227B1 (ko) * 2016-12-06 2018-07-23 한국산업기술대학교산학협력단 무인 비행체를 이용한 비행 체험 방법 및 장치
WO2018105866A1 (ko) * 2016-12-07 2018-06-14 주식회사 에이스카이 자유낙하 훈련 장치 및 이를 이용한 훈련 방법
KR20190023199A (ko) 2017-08-28 2019-03-08 (주)이노시뮬레이션 실시간 모션 시뮬레이션 시스템의 모션버퍼 제어방법
WO2020027531A1 (ko) * 2018-07-31 2020-02-06 브이알카버 주식회사 실사 컨텐츠에 기초한 어트랙션 레이싱 가상체험 방법 및 시스템
WO2020105849A1 (ko) * 2018-11-23 2020-05-28 주식회사 쓰리디아이 Vr 모션 플랫폼을 위한 멀미저감 방법 및 장치
KR20200060973A (ko) * 2018-11-23 2020-06-02 주식회사 쓰리디아이 Vr 모션 플랫폼을 위한 멀미저감 방법 및 장치
US11928251B2 (en) 2018-11-23 2024-03-12 3D Interactive Co., Ltd. Motion sickness reduction method and apparatus for VR motion platform

Also Published As

Publication number Publication date
US20160275809A1 (en) 2016-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160113491A (ko) 모션 플랫폼 시스템
Greengard Virtual reality
US10639557B2 (en) Synchronized motion simulation for virtual reality
JP6798042B2 (ja) 着座式運動シミュレーション型遊園地アトラクション
WO2018012393A1 (ja) シミュレーションシステム、処理方法及び情報記憶媒体
US20100240454A1 (en) Methods and apparatus to provide user a somatosensory experience for thrill seeking jumping like activities
US10124211B2 (en) Device for carrying out movements by shifting the center of gravity and/or actuating muscles of a human body
KR101131093B1 (ko) 지리정보를 이용한 4d 기반의 비행선 체험 시뮬레이션 시스템 및 방법
KR102032831B1 (ko) 낙하산을 이용한 항공기 조종사 비상탈출 훈련용 시뮬레이터 시스템
KR101230192B1 (ko) 낙하산 강하 훈련 시뮬레이션 시스템 및 그 방법
WO2018012394A1 (ja) シミュレーションシステム、処理方法及び情報記憶媒体
JPH10137444A (ja) 飛行シミュレーションゲーム装置
US10890976B2 (en) Pressure controlled kinetic feedback platform with modular attachments
JP2020022814A (ja) シミュレータ乗り物
CN209471593U (zh) 虚拟现实动态双用模拟飞行科普座舱
KR20170085869A (ko) 수직 중력 방향으로 가속력을 스키선수의 산에서의 낙하, 회전, 감속의 주력 하중을 발생하는 엘리베이터형 모션 시뮬레이터 장치와 정밀 스키 제어 하중 및 움직임을 만들어내는 스키 반력 다이나모 장치에 의한 가상 스키 시뮬레이터 기술과 가상스키의 네트웍 경주 스포츠를 위한 가상 스튜디오 vr 스키 인터넷 방송, 인터넷 관중의 경기 관람 서비스의 vr 가상현실 스포츠 플랫폼 기술
US11931664B2 (en) User experiences in simulated environments
GB2487369A (en) Simulator apparatus for parachute training
KR101159090B1 (ko) 지리 정보를 이용한 4d 기반의 체험형 패러글라이딩 시뮬레이션 시스템 및 방법
KR101131097B1 (ko) 지리정보를 이용한 4d 기반의 체험형 패러글라이딩 시뮬레이션 게임 시스템 및 방법
JP7429613B2 (ja) 航空機のvr訓練システム、航空機のvr訓練方法及び航空機のvr訓練プログラム
CN104225912B (zh) 一种具有多种体感效果的游戏机
CN114404938B (zh) 一种虚拟现实方法
KR102328405B1 (ko) 날으는 체감이 증대된 4d vr시뮬레이터
US20110165943A1 (en) Flight and Motion Simulator Control Mechanism