시각 정보가 가상환경 디자인에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

본 논문은 가상환경을 구축함에 있어서 인간의 오감 중 가장 핵심적인 역할을 담당하고 있는 시각부분에 초점을 맞추었으며, 특히 공학적인 측면이 아닌 디자이너 측면에서 가상세계를 바라보고자 하였다. 현대인들은 이미 많은 시간을 현실세계가 아닌 가상세계에서 보내고 있지만 이러한 가상세계에 있어서 시각적 정보 제공에 있어서는 현실세계와는 많은 차이를 가지고 있다. 우리가 살고 있는 세계는 온통 입체감을 느낄 수 있는 3차원 세계인데 반해 인터넷, 게임, TV 등 흔히 ‘가상세계’ 용어를 사용하는 대부분의 영역은 2차원적 시각정보를 제공하는 데에 그치고 있다. ‘입체감을 일으키게 하는 구조란 무엇인가?’ 라는 소박한 의문이 3차원 입체영상기술 역사의 근원이다. 회화 기술 대부분이 물체의 크기, 음영, 투시도법 등을 이용해서 평면 캔버스에 효과적으로 입체감을 나타내기 위해 사용되어 왔다. 이와 같이 간단히 얻을 수 있는 회화의 입체감의 요인에다 양안시차(Binocular Disparity)의 효과를 부여하는 방법이 19세기 중엽의 입체사진에 처음으로 시도되었다. 오늘날의 입체영상 기술은 첨단 TV와 컴퓨터에 응용되고 있으며 3D입체방송 기술에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있고, 다시점 비디오기술을 포함하는 3차원 비디오기술 개발은 전 세계적으로 미국, 유럽, 일본에서 가장 활발하게 이루어지고 있다. 미래를 다룬 공상과학영화를 보면 가상환경의 소재를 쉽게 접할 수 있는데 현재와 같은 모니터 평면에 맺히는 2차원 방식의 영상이 아닌 실제 부피감과 공간감을 지각할 수 있는 3차원 입체영상을 필수적으로 구현하고 있다. 우리들의 눈은 가로 방향으로 평균 약 65mm 떨어져서 존재하는데, 이로 인해 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되며, 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 입체 영상의 깊이감 및 실제감을 재생하는 것이다. 따라서 본 연구는 가상환경을 구축함에 있어서 가장 중요한 부분을 담당하고 있는 시각에 있어서 입체영상(Stereo Graphics)에서 그 해답을 찾고자 하였다. 서론에서는 연구의 목적과 필요성, 중요성, 방법 및 당위성에 대하여 기술하였으며, 용어해설을 통하여 본 연구의 전체적인 이해를 돕고자 하였다. 본론에서는 먼저 가상환경 디자인의 정의, 종류 및 요소 등 가장 상위 개념인 가상환경에 관하여 고찰하고, 본 연구에 활용할 시스템 구축을 위해 먼저, 디스플레이 종류, 방식 및 스크린 타입의 특성 등을 비교분석하여 본 연구에 적극 활용하였다. 그리고 가상환경 구축에 있어서 핵심적인 요소인 입체영상의 인지원리에서 산업화 추세 및 응용 등 가능성에 대하여 고찰하였으며, 본 연구에 사용될 입체콘텐츠 제작을 위해 먼저 입체영상 제작 및 편집방법의 연구를 선행하고 특히, 배경색과 오브젝트 형태가 입체감에 미치는 영향의 실험을 통해서 배경색과 형태에 따른 입체감의 차이를 밝혔다. 또한 본 연구자가 전투기 및 잠수함 체험 입체콘텐츠를 직접 연구 개발한 입체영상 디자인 전 제작과정을 기술 하였으며, 시각 정보가 가상환경 디자인에 미치는 영향에 관한 연구 즉, 이 두 연구물을 실제 경험한 결과를 도출하기 위하여 표본 집단을 선정하여 이를 경험하게 하고 설문조사를 통하여 체험 입체콘텐츠의 효과를 고찰하였다. 이 실험과 설문을 분석하여 디자이너의 연출이 입체감에 결정적 요인임을 밝힌다.; This thesis focuses on the vision, which plays the most important role among the five senses of man - especially with a view as a designer, not as an engineer. The people of today are already spending much time in the cyber world, which is not the real world. The visual informations from the cyber world, however, is much different from those from the real world. The world we are living in is a three-dimensional world of perfect solidity, while most of the realms of so-called ‘cyber world’, such as internet, game and TV, provide only two-dimensional visual information. ‘What is the mechanism by which the solidity is perceived?’ - this is the simple question that has founded the history of stereo graphics technology. Most picture technologies have taken the advantages of the object's size, shadow and perspective projection to express solidity efficiently on plane campus. It is the stereograph of the mid-19th century that first tried to combine the binocular disparity effect with such simple factors of picture solidity. The three-dimensional imaging technology of today is being applied to the hightech TV and computer, and is under active research and development; while, the three-dimensional video technology, including the multi view video technology, is most actively developed in the US, Europe and Japan. The materials of cyber environment can be easily found in science-fiction films about the future, in which the practices of stereo graphics is essential which can give the feeling of real volume and space rather than the two-dimensional images we can see on common monitors. We have eyes with an average horizontal distance of about 65mm, which is the ground of binocular disparity, which is the most important element of solidity. Each of the right and left eyes see a different two-dimensional image, which are transferred to the brain through the retina, and the brain fuses them accurately to reproduce the depth and reality of the original stereo graphics. Therefore, to establish a cyber environment, the present research tried to find an answer in the stereo graphics, particularly in the vision which plays the most important role. The introduction describes the objective, importance, methods and feasibility of the research, with the explanation of terminology for overall understanding of the research. In the main subject, considerations were first given to the definition, types and elements of cyber environmental design, which is the highest level of concept. The types and methods of displays and the properties of screen types were comparatively analyzed to be used for the establishment of the system which would be used for the research; and the results were fully utilized for the research. As to the principle of recognition in holography, which is an important element for the establishment of cyber environment, its trend of industrialization and the possibility of its application to industry were considered. The studies on the preparation and editing of holography preceeded for the preparation of holographic contents. Particularly, the experiment about the effect of background color and of object's shape showed that bright or blue background colors gave better solidity than dark or red colors by 30% and 10%, respectively; while, angular shape gave better solidity than round shape by about 10%. Also the all procedures of the holographic design, which is developed through the author's research, are described. Holographic contents of an battleplane and a submarine were developed by the author for the main research. For the study on the effect of visual informations on the cyber environmental design, 20 students whose major is design were selected as a sample group and was divided into two groups of 10 students each. When Group A saw the battleplane content, they were made to focus as the author intended; while, when they saw the submarine content, ment and laser beam were used to make them focus on different point than the author intended to. Reversely, when Group B saw the battlement content, they were made to see different point than the author intened to; while, when they see the submarine content, they were made to focus as the author intended. Each of them were then asked to prepare a table of solidity measurement. The analysis of their answers to the 40 pages of questionnaire in total showed that the spectators who were made to focus as the performer felt better solidity than those who were not, by about 30%. Thus, the present study shows that the way the designer performs is a critical element for solidity.