FPS 게임 환경에서 주사율 변화와 화면 움직임에 따른 사용자 수행도 및 안구 피로도 분석

Abstract

본 연구의 목적은 디스플레이 장치의 주사율 3수준(60Hz, 100Hz, 144Hz)과 3D 게임 환경의 화면 움직임 2수준(WDM : Wide Display Movement, NDM : Narrow Display Movement)에 따른 게임 수행도와 안구 피로도, 주관적 수행도, 주관적 피로도의 차이를 비교 분석하는 것이다. 본 실험은 주사율(60Hz, 100Hz, 144Hz)과 화면 움직임의 정도(WDM, NDM)를 독립변수로 선정하여 3 x 2 Within Subject Design으로 설계하였다. 종속변수는 게임 수행도 카테고리의 경우 명중률, 타겟 격발 간 시간을 사용하였고 안구 피로도 카테고리의 경우 동공크기변화율, PERCLOS, Saccade duration을 사용하였다. 총 12명의 실험참가자가 참여했으며 각 Task는 3분씩 진행하였고 아이트래커를 착용하여 데이터를 수집했다. Task 종료 후 리커트 7점 척도를 적용한 주관적 수행도 4문항, 주관적 피로도 10문항의 설문을 실시했다. 이상 수집한 데이터를 바탕으로 결과 분석을 위해 Repeated measures ANOVA를 실시했다. 실험 결과 주사율의 변화에 따라 명중률, 격발 간 시간, 주관적 수행도, 주관적 피로도가 WDM, NDM 모두에서 유의미한 차이를 보였고 동공크기변화율의 경우 WDM에서만 유의미한 차이를 보였다. 사후분석 결과 명중률, 격발 간 시간, 주관적 수행도는 WDM, NDM 모두에서, 동공크기변화율은 WDM에서만 유의미한 차이를 보였으며 PERCLOS와 Saccade duration은 모든 주사율 간에 유의미한 차이를 발견하지 못했다. 주사율-주요 변수 및 주관적 설문 간 상관관계 분석 결과 WDM의 경우 주사율이 높아질수록 격발 간 시간이 줄어들었고 주관적 수행도는 증가했으며 주관적 피로도는 줄어들었다. NDM의 경우 주사율이 높아짐에 따라 격발 간 시간은 줄어들었고 주관적 수행도는 증가하였다. 주요 변수 간 상관관계 분석 결과는 명중률이 높아질수록 WDM와 NDM 모두 격발 간 시간이 줄어들었다. 주요 변수-주관적 설문 간 상관관계 분석에서는 WDM의 경우 격발 간 시간이 늘어날수록 주관적 수행도가 떨어졌으며, NDM에서는 명중률이 늘어날수록 주관적 피로도가 증가했다. 이 결과를 바탕으로 주사율이 높아질수록 게임 수행도가 개선되는 결과를 확인할 수 있었으며 WDM에서 NDM보다 수행도 개선의 폭이 컸다. 동공크기변화율은 주사율이 높아짐에 따라 WDM에서만 유의미한 감소를 보였다. 이는 안구 근육의 피로도가 감소했음을 나타낸다. 상관관계 분석을 통해 얻은 결과 역시 주사율의 증가에 따라 격발 간 시간(수행도 카테고리), 주관적 수행도의 증가, 주관적 피로도의 감소 결과를 얻었고 이는 고 주사환경이 실제 수행도의 향상뿐만 아니라 실험 참가자가 느끼는 주관적 수행도의 향상에도 도움을 준다고 할 수 있다. 본 연구는 추후 더욱 높은 주사율을 가진 디스플레이 장비 개발의 필요성에 대한 객관적인 자료를 획득하였고 FPS 게임과 같이 다이나믹한 화면 움직임을 가지는 컨텐츠 제작 시 주의 깊게 고려해야 할 요인들에 대한 자료를 제공하였다. 본 연구의 한계점을 극복하기 위해 다양한 변수를 통한 사용자의 피로도, 인지 부하 등에 대한 연구가 지속되어야 할 것으로 생각되며 이를 통해 향후 VR, AR과 같은 3D 컨텐츠 제작에 있어서 수행도와 피로도 측면 모두를 고려한 결과물이 도출되기를 기대한다.