KR20240065863A - 시점변환이 가능한 가상현실시스템 - Google Patents

시점변환이 가능한 가상현실시스템 Download PDF

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KR20240065863A KR1020220147098A KR20220147098A KR20240065863A KR 20240065863 A KR20240065863 A KR 20240065863A KR 1020220147098 A KR1020220147098 A KR 1020220147098A KR 20220147098 A KR20220147098 A KR 20220147098A KR 20240065863 A KR20240065863 A KR 20240065863A
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Abstract

본 발명은 시점변환이 가능한 가상현실시스템에 관한 것으로 구체적으로는 가상공간에서의 시점변환을 통해 제한된 실제공간을 확장하여 이동함으로서 어지러움을 해소할 수 있도록 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템에 관한 것이다.
본 발명은 실제공간에서의 이동량을 가상현실에서 축소되게 표현하는 캐릭터를 두고, 캐릭터와 사용자의 시점을 변경가능하도록 함으로서 1인칭시점에서는 제한된 공간보다 확장된 공간이동을 가능하도록 한 이점이 있으며, 3차원시점에서는 캐릭터가 이동 시 간접적인 이동을 하지 않아 어지러움이 유발되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

시점변환이 가능한 가상현실시스템{A virtual reality system that can convert perspectives}
본 발명은 시점변환이 가능한 가상현실시스템에 관한 것으로 구체적으로는 가상공간에서의 시점변환을 통해 제한된 실제공간을 확장하여 이동함으로서 어지러움을 해소할 수 있도록 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템에 관한 것이다.
가상현실(VR)은 그래픽 등을 통해 현실이 아닌 환경을 마치 현실과 흡사하게 만들어내는 기술이다. 가상현실은 시간 및 장소에 상관없이 모든 사람에게 인터랙티브(대화형 또는 쌍방향) 몰입 콘텐츠를 제공하여 학습 등의 방법에 큰 변화를 가져올 잠재력이 있는 것으로 평가된 바 있다. 이에 기초하여 최근 몇 년간 VR 기술은 의료분야, 군사분야, 엔터테인먼트 분야, 스포츠 분야 등 산업 전반에 걸쳐 급속도로 발전해 왔고, 지금도 여전히 진행 중에 있다.
또한 최근에 들어 HMD(Head Mounted Display, Head Mount Display) 등과 같은 가상현실 기기가 보급됨에 따라 사람 들이 영상 콘텐츠를 즐기는 양상이 변화하고 있다. 이러한 가상현실 기기는 사용자 시점에 따라 시점 변환 가능 한 컨텐츠를 제공하는 것을 주요 기능으로 하며, 이에 따라 사용자는 마치 본인이 가상공간 상에 있는 듯한 느낌을 받을 수 있도록 한다.
또한 가상현실 권장플레이영역(최대 5m의 대각선 영역)에서 제한된 거리 이상을 이동하기 위한 방식 중 실제로 사용자가 이동하지 않았으나 장면이 이동되는 것처럼 연출하는 방식이 있다.
하지만 이는 어지러움을 유발하고 직접적인 이동은 가상현실 내에서 넓은 영역을 활용하지 못하는 문제가 발생된다.
한국등록특허공보 제10-1848149호 한국등록특허공보 제10-1713875호
본 발명은 실제공간에서의 이동량을 가상현실에서 축소되게 표현하는 캐릭터를 두고, 캐릭터와 사용자의 시점을 변경가능하도록 함으로서 제한된 공간보다 확장된 공간이동을 가능하도록 하고 어지러움증이 유발되는 것을 방지하기 위한 목적이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 사용자의 머리에 착용되되 가상공간프로그램부(200)에 접속하기 위한 사용자단말기(100)와, 사용자단말기(100)를 통해 접속되되 가상환경 내에 플레이어와 캐릭터가 각각 생성되는 가상공간프로그램부(200)를 포함하고, 상기 사용자단말기(100)는 사용자의 머리에 착용하기 위한 HMD(110)와, 가상공간프로그램부(200)의 가상환경부(210) 내의 캐릭터를 컨트롤하기 위한 캐릭터제어기능과 플레이어와 캐릭터의 시점을 변환하기 위한 시점변환제어기능을 포함하는 컨트롤러(120)를 포함하고, 상기 가상공간프로그램부(200)는 가상환경 내에서 플레이어와 캐릭터가 각각 생성되어 플레이어시점모드 또는 캐릭터시점모드로 시점이 결정되며 시점제어부(220)에 의해 플레이어 또는 캐릭터의 시점이 변화되거나 플레이어와 캐릭터의 시점을 전환되는 가상환경부(210)와, 상기 가상환경부(210)의 플레이어 또는 캐릭터의 시점을 변환하도록 제어하거나 플레이어와 캐릭터의 시점전환을 제어하기 위한 시점제어부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템을 제공한다.
본 발명은 실제공간에서의 이동량을 가상현실에서 축소되게 표현하는 캐릭터를 두고, 캐릭터와 사용자의 시점을 변경가능하도록 함으로서 1인칭시점에서는 제한된 공간보다 확장된 공간이동을 가능하도록 한 이점이 있으며, 3차원시점에서는 캐릭터가 이동 시 간접적인 이동을 하지 않아 어지러움이 유발되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 사용자단말기의 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 가상공간프로그램부의 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 시점변환이 가능한 가상현실방법에 대한 순서도이다.
도 5는 실제공간과 가상환경 내에서의 모습을 각각의 시점별로 나타낸 예시 모습이다.
도 6은 가상환경 내에서 시점이 변화되었을 때 이동 변환에 관한 예시 모습을 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 시점변환이 가능한 가상현실시스템에 관한 것으로 구체적으로는 가상공간에서의 시점변환을 통해 제한된 실제공간을 확장하여 이동함으로서 어지러움을 해소할 수 있도록 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 구성을 나타낸 블록도로서 본 발명의 시점변환이 가능한 가상현실시스템은 사용자단말기(100), 가상공간프로그램부(200)를 포함하여 구성된다.
각 구성요소를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
사용자단말기(100)는 사용자의 머리에 착용되되 가상공간프로그램부(200)에 접속하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 사용자단말기의 구성을 구체적으로 나타낸 블록도로서 본 발명의 사용자단말기(100)는 HMD(110), 컨트롤러(120)를 포함하여 구성된다.
HMD(110)는 사용자의 머리에 착용하기 위한 것이다. 상기 HMD(110)는 블루투스나 지그비와 같은 근거리 통신을 통해 가상공간프로그램부(200)로부터 제공받은 영상을 디스플레이를 통해 출력시킨다. 부연하자면, HMD(110)는 참여자의 머리에 착용되는 디스플레이 디바이스로서, 외부와 차단된 상태에서 참여자의 시각에 가상세계를 보여준다. HMD(110)는 마이크, 스피커 및 복수의 센서를 포함할 수 있다.
상기 HMD(110)는 위치?회전센서(111)를 더 포함하되 위치?회전센서(111)는 사용자의 위치 및 회전을 감지하기 위한 것이다. 상기 위치?회전센서(111)는 관성센서가 바람직하며 관성센서는 가속도센서, 자이로센서, 지자계센서 등이 사용된다.
또한 상기 위치?회전센서(111)에 의해 측정된 사용자의 위치 정보인 위치값과 사용자의 회전정보인 회전값인 센서값변환정보를 가상공간프로그램부(200)의 센서값변환부(222)로 전송될 수 있다.
컨트롤러(120)는 가상공간프로그램부(200)의 가상환경부(210) 내의 캐릭터를 컨트롤하기 위한 캐릭터제어기능과 플레이어와 캐릭터의 시점을 변환하기 위한 시점변환제어기능을 포함하는 것이다.
상기 컨트롤러(120)는 캐릭터제어기능(121), 시점변환제어기능(122)을 포함하여 구성된다.
캐릭터제어기능(121)은 가상환경부(210) 내에서 캐릭터의 위치를 변화시켜 캐릭터의 시점을 변환하기 위하여 캐릭터제어정보를 시점제어부(220)로 전달하기 위한 기능이다.
시점변환제어기능(122)은 가상환경부(210) 내의 상태가 플레이어시점모드인 경우 캐릭터시점모드로 변환하기 위한 시점변환정보 또는 가상환경부(210) 내의 상태가 캐릭터시점모드인 경우 플레이어시점보드로 변환하기 위한 시점변화정보를 시점제어부(220)로 전달하기 위한 기능이다.
가상공간프로그램부(200)는 사용자단말기(100)를 통해 접속되되 가상환경 내에 플레이어와 캐릭터가 각각 생성되는 것이다.
도 3은 본 발명의 가상공간프로그램부의 구성을 구체적으로 나타낸 블록도로서 가상공간프로그램부(200)는 가상환경부(210), 시점제어부(220)를 포함하여 구성된다.
가상환경부(210)는 가상환경 내에서 플레이어와 캐릭터가 각각 생성되어 플레이어시점모드 또는 캐릭터시점모드로 시점이 결정되며 시점제어부(220)에 의해 플레이어 또는 캐릭터의 시점이 변화되거나 플레이어와 캐릭터의 시점을 전환되는 것이다.
상기 플레이어시점모드는 플레이어의 시점에서 가상환경 내의 모습을 보기 위한 것으로 플레이어용카메라가 on이 된 상태이고 캐릭터용카메라가 off된 상태이며, 캐릭터시점모드는 캐릭터의 시점에서 가상환경 내의 모습을 보기 위한 것으로 캐릭터용카메라가 on이 된 상태이며 플레이어용카메라는 off된 상태를 의미한다.
상기 가상환경부(210)는 플레이어생성부(211), 캐릭터생성부(212), 플레이어카메라부(213)를 포함하여 구성된다.
플레이어생성부(211)는 가상환경 내에 위치하는 플레이어를 생성하기 위한 것이다.
캐릭터생성부(212)는 가상환경 내에 위치하는 캐릭터를 생성하기 위한 것이다. 상기 캐릭터생성부(212)는 가상환경 내에 위치하는 캐릭터의 크기에 관한 비율을 설정할 수 있으며, 사용자가 가상환경을 상대적으로 넓게 활용하고 싶은 경우 캐릭터의 크기를 상대적으로 작게 만들 수 있으며, 사용자가 가상환경을 상대적으로 좁게 활용하고 싶은 경우 캐릭터의 크기를 상대적으로 작게 만들 수도 있다.
또한 사전에 저장된 사용자의 정보에 따라 캐릭터 크기의 비율이 결정될 수 도 있다.
플레이어카메라부(213)는 상기 플레이어생성부(211)에 의해 생성된 플레이어의 시점에서 보이는 가상환경모습을 촬영하도록 플레이어용카메라가 생성되되 플레이어시점모드인 경우 on이 되며 캐릭터시점모드인 경우 off되는 것을 특징으로 한다.
캐릭터카메라부(214)는 상기 캐릭터생성부(212)에 의해 생성된 캐릭터의 시점에서 보이는 가상환경모습을 촬영도록 캐릭터용카메라를 생성되되 캐릭터시점모드인 경우 on이 되며 플레이어시점모드인 경우 off되는 것을 특징으로 한다.
시점제어부(220)는 상기 가상환경부(210)의 플레이어 또는 캐릭터의 시점을 변환하도록 제어하거나 플레이어와 캐릭터의 시점전환을 제어하기 위한 것이다.
상기 시점제어부(220)는 시점변환부(221), 센서값변환부(222), 캐릭터제어부(223)를 포함하여 구성된다.
시점변환부(221)는 사용자단말기(100)의 컨트롤러(120)로부터 시점변환정보를 전달받으면 전달된 시점변환정보에 따라 가상환경부(210) 내의 플레이어와 캐릭터의 시점이 전환되기 위한 것이다.
즉 플레이어용카메라와 캐릭터용카메라의 on/off를 통해 플레이어시점모드에서 캐릭터시점모드로 시점이 변하거나, 캐릭터시점모드에서 플레이어시점모드로 시점이 변하는 것이다.
센서값변환부(222)는 플레이어시점모드 상태인 경우 사용자단말기(100)의 위치및회전센서(111)로부터 센서값변환정보를 전달받으면 전달된 센서값변환정보에 따라 가상환경부(210) 내에 플레이어의 시점이 변화되기 위한 것이다.
캐릭터제어부(223)는 캐릭터시점모드인 상태인 경우 사용자단말기(100)의 컨트롤러(120)로부터 캐릭터제어정보를 전달받으면 전달된 캐릭터제어정보에 따라 가상환경부(210) 내에 캐릭터의 시점이 변화되기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 시점변환이 가능한 가상현실방법에 대한 순서도이다.
본 발명의 시점변환이 가능한 가상현실방법은 HMD착용및이동단계(S1), 센서값변환정보전송단계(S2), 사용자제어시점변경단계(S3), 이동거리결정단계(S4) 순으로 진행된다.
S1) HMD착용및이동단계
HMD착용및이동단계(S1)는 사용자가 HMD(110)를 착용한 상태에서 소정 거리를 이동함으로서 변화된 사용자가 위치값과 회전값에 대한 센서값변환정보를 위치및회전센서(111)를 이용하여 측정하는 단계이다.
S2) 센서값변환정보전송단계
센서값변환정보전송단계(S2)는 HMD(110)에 부착된 위치및회전센서(111)를 통해 측정된 센서값변환정보를 가상공간프로그램부(200)의 시점제어부(220)의 센서값변환부(222)로 전송하는 단계이다.
S3) 사용자제어시점변경단계
사용자제어시점변경단계(S3)는 플레이어와 캐릭터의 시점을 변경할 경우 사용자가 사용자단말기(100)의 컨트롤러(120)를 이용하여 시점변환을 위한 시점변환제어기능을 선택하고 선택된 시점변환제어기능을 통해 제공된 시점변환제어정보가 가상공간프로그램부(200)의 시점제어부(220)의 시점변환부(221)로 전송되는 단계이다.
도 5는 실제공간과 가상환경 내에서의 모습을 각각의 시점별로 나타낸 예시 모습이다.
도 5를 참고하면 실제공간(S) 내에 사용자(10)가 HMD(110)를 착용한 상태에서 컨트롤러(120)를 들고 있는 모습을 확인할 수 있다.
사용자(10)가 HMD(110)를 통해 보는 가상환경은 플레이어시점모드(M1) 또는 캐릭터시점모드(M2) 중에 사용자가 선택한 하나의 모드를 제공받을 수 있다.
만약 플레이어의 시점에서 가상환경을 보는것을 선택한다면 플레이어시점모드(M1)에서 플레이어(20)가 플레이어용카메라를 통해 가상환경공간을 볼 수 있다(k1 참고).
또한 캐릭터의 시점에서 가상환경을 본다면 캐릭터시점모드(M2)에서 플레이어통합캐릭터(40)에 설치된 캐릭터용카메라를 통하여 가상환경 공간을 볼 수 있다(K3 참고).
플레이어시점모드(M1)인 경우 HMD(110)를 착용한 사용자가 이동함으로서 플레이어 시점에서 가상환경을 볼 수 있으며(a), 컨트롤러(120)를 이용하여 캐릭터(30)의 움직임을 조정할 수 있다(b).
캐릭터시점모드(M2)인 경우 HMD(110)를 착용한 사용자가 이동함에 따라 가상환경 내의 플레이어통합캐릭터(40)가 이동하여 가상환경 내의 모습을 확인할 수 있다.
S4) 이동거리결정단계
이동거리결정단계(S4)는 사용자제어시점변경단계(S3)를 통해 변경된 시점에 따라 가상환경 내에서의 이동거리를 결정하는 단계이다.
도 6은 가상환경 내에서 시점이 변화되었을 때 플레이어 시점 또는 캐릭터 시점에서의 이동거리에 관한 예시 모습을 나타낸 것으로, 플레이어 시점일 때와 캐릭터 시점일 때의 이동비율이 1:0.5인 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.
도 6(a)는 도 5의 플레이어시점모드(M1)일 때인 플레이어의 시점인 상태에서 가상환경 내에서의 이동거리를 나타낸 모습을 사용자가 움직인 만큼 플레이어가 직접 가상환경 내에서 이동하는 것이다. 즉, 실제공간에서 HMD(110)를 착용한 사용자가 1m를 이동했다면 가상환경부(210) 내의 가상환경 내에서도 플레이어도 동일하게 1m를 이동하게 된다. 이때 캐릭터는 사용자가 컨트롤러(120)를 이용하여 움직임을 조정할 수 있다.
반면 도 6(b)는 도 5의 캐릭터시점모드(M2)일 때인 캐릭터의 시점인 상태에서 가상환경 내에서의 이동거리를 나타낸 모습으로 다시 말해 사용자가 캐릭터에 투영되어 직접적으로 이동했을 때를 나타낸 모습이다. 즉, 실제공간에서 HMD(110)를 착용한 사용자가 1m를 이동했다면 가상환경부(210) 내의 가상환경 내에서의 이동거리는 0.5m로서 실제 사용자가 이동한 거리의 절반만큼 이동하게 된다. 이와 같이 캐릭터시점모드(M2)일 때 가상환경 내의 공간을 더 넓게 활용할 수 있게 된다.
즉 다시 말해 사용자의 움직임을 일정하게 축소된 비율(1/n)로 반영하는 캐릭터가 있다면, 사용자가 실제로 이동가능한 영역을 1제곱미터라고 했을때, 캐릭터시점모드 일 때의 캐릭터를 기준으로 가상환경 내에서 이동가능한 거리는 n*n 제곱미터가 되는 것이다.
또한 플레이어 시점일 때와 캐릭터 시점일 때의 이동비율은 사용자가 사전에 입력한 정보를 통해 결정될 수 있고, 캐릭터생성부(212)에서 캐릭터의 크기 비율을 조절하여 이를 결정할 수 있다.
이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10 사용자
20 플레이어
30 캐릭터
40 플레이어통합캐릭터
100 사용자단말기
110 HMD
111 위치및회전센서
120 컨트롤러
121 캐릭터제어기능
122 시점변환제어기능

200 가상공간프로그램부
210 가상환경부
211 플레이어생성부
212 캐릭터생성부
213 플레이어카메라부
214 캐릭터카메라부
220 시점제어부
221 시점변환부
222 센서값변환부

Claims (4)

  1. 사용자의 머리에 착용되되 가상공간프로그램부(200)에 접속하기 위한 사용자단말기(100)와,
    사용자단말기(100)를 통해 접속되되 가상환경 내에 플레이어와 캐릭터가 각각 생성되는 가상공간프로그램부(200)를 포함하고,

    상기 사용자단말기(100)는
    사용자의 머리에 착용하기 위한 HMD(110)와,
    가상공간프로그램부(200)의 가상환경부(210) 내의 캐릭터를 컨트롤하기 위한 캐릭터제어기능과 플레이어와 캐릭터의 시점을 변환하기 위한 시점변환제어기능을 포함하는 컨트롤러(120)를 포함하고,

    상기 가상공간프로그램부(200)는
    가상환경 내에서 플레이어와 캐릭터가 각각 생성되어 플레이어시점모드 또는 캐릭터시점모드로 시점이 결정되며 시점제어부(220)에 의해 플레이어 또는 캐릭터의 시점이 변화되거나 플레이어와 캐릭터의 시점을 전환되는 가상환경부(210)와,
    상기 가상환경부(210)의 플레이어 또는 캐릭터의 시점을 변환하도록 제어하거나 플레이어와 캐릭터의 시점전환을 제어하기 위한 시점제어부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 HMD(110)는
    사용자의 위치 및 회전을 감지하기 위한 위치?회전센서(111)를 더 포함하고,

    상기 컨트롤러(120)는
    가상환경부(210) 내에서 캐릭터의 위치를 변화시켜 캐릭터의 시점을 변환하기 위하여 캐릭터제어정보를 시점제어부(220)로 전달하는 캐릭터제어기능(121)과,
    가상환경부(210) 내의 상태가 플레이어시점모드인 경우 캐릭터시점모드로 변환하기 위한 시점변환정보 또는 가상환경부(210) 내의 상태가 캐릭터시점모드인 경우 플레이어시점보드로 변환하기 위한 시점변화정보를 시점제어부(220)로 전달하는 시점변환제어기능(122)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가상환경부(210)는
    가상환경 내에 위치하는 플레이어를 생성하기 위한 플레이어생성부(211)와,
    가상환경 내에 위치하는 캐릭터를 생성하기 위한 캐릭터생성부(212)와,
    상기 플레이어생성부(211)에 의해 생성된 플레이어의 시점에서 보이는 가상환경모습을 촬영하도록 카메라를 생성하기 위한 플레이어카메라부(213)와,
    상기 캐릭터생성부(212)에 의해 생성된 캐릭터의 시점에서 보이는 가상환경모습을 촬영하도록 카메라를 생성하기 위한 캐릭터카메라부(214)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시점제어부(220)는
    사용자단말기(100)의 컨트롤러(120)로부터 시점변환정보를 전달받으면 전달된 시점변환정보에 따라 가상환경부(210) 내의 플레이어와 캐릭터의 시점이 전환되는 시점변환부(221)와,
    플레이어시점모드 상태인 경우 사용자단말기(100)의 위치및회전센서(111)로부터 센서값변환정보를 전달받으면 전달된 센서값변환정보에 따라 가상환경부(210) 내에 플레이어의 시점이 변화되는 센서값변환부(222)와,
    캐릭터시점모드인 상태인 경우 사용자단말기(100)의 컨트롤러(120)로부터 캐릭터제어정보를 전달받으면 전달된 캐릭터제어정보에 따라 가상환경부(210) 내에 캐릭터의 시점이 변화되는 캐릭터제어부(223)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시점변환이 가능한 가상현실시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101713875B1 (ko) 2015-07-28 2017-03-09 주식회사 카이 프로젝터 투사 환경하에서의 사용자 시점을 고려한 가상공간 구현 방법 및 시스템
KR101848149B1 (ko) 2016-07-26 2018-05-28 최명렬 증강현실과 가상현실 간 전환 방법

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