게임에서 플레이어와 캐릭터의 상호작용을 통해 얻어지는 모든 결과의 기초가 스토리에 있는 만큼 스토리의 설계는 게임의 전반적인 콘텐츠 설계의 방향을 제시하고 플레이어의 흥미와 몰입을 가져오는 중요한 요소이다. 또한 많은 플레이어가 흥미로운 스토리에 이끌려 게임을 플레이할 정도로 스토리는 게임의 중요한 파트 중 하나이다. 게임의 스토리 디자인에서는 게임의 장르와 장소가 고려되어야 한다. 그러나 바닷속 세계와 같은 일상적이지 않은 환경에서는 게임 스토리 디자인에 어려움이 따른다. 기존 게임에서는 장르나 장소와 조화되지 않는 스토리 디자인이 흔히 발견된다. 장르나 장소와 조화되지 않는 스토리는 설계 자체에 어려움을 겪을 수 있고, 게임에 이질감을 상승시키며 스토리의 호소성을 떨어트린다. 이러한 문제점으로 인해 플레이어는 몰입도를 상실하며, 게임의 근본적인 목적인 ‘재미’를 반감시킬 수 있다. 본 논문에서는 바닷속 세계의 장소 특성을 고려한 RPG의 스토리 설계 방법을 제시한다. 제시한 방법에 따라 바닷속 세계 RPG의 스토리를 설계 및 구현하였고, 평가를 통해 설계 방법의 우수성을 확인하였다.

Leap Motion is a virtual reality controller which allows users to interact with the virtual objects using their bare hands. However, the controller only allows the detection of hands up to 60cm from the sensor, which means that users cannot interact with virtual objects outside the same range in the virtual space. In this paper, we propose a new interaction method to overcome the limitation of the manipulation range. The movement of virtual hands in the virtual space is accelerated by the velocity of the hand movement and the range of the reachable virtual space is expended to the current view of the virtual space. Experimental results show that users can manipulate long-distance objects in a coherent and convenient way.

In most RPG games, gameplay tends to be monotonous due to fixed character skills. This paper proposes a RPG game implementation technique which allows players' skill customization for their own gameplay. Players are allowed to customize their preferred game skills at the beginning of gameplay. We also propose a technique to guarantee game balancing by prohibiting certain skills from dominating gameplay. We implemented the proposed skill customization method together with a simple RPG game testbed. We tested a variety of player-defined skills and confirmed the method provides good game balancing during gameplay. Due to the voluntary and impromptu skill customization, a wide variety of strategy is possible even at the single game stage, which reduces boredom at the repetitive gameplay.

Creating avatar animations are tedious and time-consuming task since the desired avatar poses should be specified for each of a large number of keyframes. This paper proposes a fast and handy method to create game character animation contents using the motion data captured from the Kinect sensor. A Kinect sensor captures and saves the human motion. The Kinect sensor provides the motion information in a simple form of coordinates of joint positions. Using the captured motion data we determine the set of bone transforms that makes up the human skeletal animation data. The animation data is utilized to determine the position of all the bones at the current time in the animation. For experimental purpose we create a simple avatar character. We express the character model by the MD5 format, in which the mesh data and animation data are separated. A set of twenty joint positions reflect a snapshot of the character pose. The sets are used to evaluate the bone transform matrices and construct our skeletal animation scheme. We verified our method by appling the captured Kinect motion data to character animation. Our approach provides an easy method for creating avatar animations.

본 논문에서는 PTAM을 이용하여 3차원 공간을 구성하고 구성된 3차원 공간을 증강현실 게임 공간으로 구성하는 기법을 제시한다. 실 환경에서 3차원 맵이 구성되면 이를 증강현실 게임에서의 게임 환경으로 구성한다. 게임 환경 구성을 위해서 먼저 맵의 점군으로부터 최대 활동가능 영역을 계산한다. 실제 테스트베드 증강현실 게임을 구현하여 제안하는 게임 환경 생성을 위한 3차원 공간 구성 기법이 증강현실 게임의 환경 생성에 적절함을 검증하였다. 제안하는 게임 환경 생성 기법은 실 환경의 맵으로부터 미리 정의된 게임 시나리오에 따라서 플레이어와 적 캐릭터의 움직임 범위를 최대 활동가능 영역으로 제한하는 게임 환경을 자동 생성한다. 생성된 게임 환경에서 플레이어는 자신의 움직임과 시선 변화로 플레이어 캐릭터를 제어하며 증강현실 게임을 플레이한다. 프로토타입 게임을 통한 실험 결과 제안하는 공간 구성 기법은 증강현실 게임공간 구성에 효과적임을 보였다.

증강현실 게임의 빠른 개발을 위한 소프트웨어 프레임워크인 AR-Room을 제시한다. AR-Room은 핵심 증강현실 기 술의 컴포넌트들과 하드웨어 추상화 모듈들을 포함한다. 또한 콘텐츠 디자인을 위한 저작도구를 제공한다. AR-Room 환경에서 개발자는 증강현실 게임의 콘텐츠 시나리오와 소프트웨어 컴포넌트의 설정 정보를 제공하면 된다. 콘텐츠 시나리오는 이벤트-액션 모델로 명세되며 복잡한 동적 시나리오도 구현이 가능하다. AR-Room 개발환경에서 증강현실 응용 게임을 제작하였고 제작 절차가 단순화되었고 제작시간이 크게 줄어들었다.

The implementation of an augmented reality game suffers from the weak support of existing editing tools for augmented reality natures. This article proposes a 3D space authoring tools specialized to interactive augmented reality games. First, a game designer prepares 3D models using classical 3D authoring tools. Then the augmented reality authoring tool loads the 3D models and groups them into component parts. A group of 3D models corresponds to a logical component of the augmented space. Attributes of a group are edited in a convenient way using the authoring tool. A game designer places each group of models in a proper position and sets the group properties. Each group can be dynamic and interactive and have a scenario. A scenario consists of a set of states and a set of state transitions. State transitions are caused by position movements, collisions, elapsed time, or appearance of markers. The designer can visualize the current game space during the authoring process and can save the contents to a single file when the editing is completed. The saved space file is loaded by an augmented reality game as an interactive game space. The proposed authoring tool supports game designers to make various interactive augmented spaces in a fast and convenient way.

컴퓨터의 대중화와 더불어 컴퓨터게임은 하나의 문화적 일부가 되었다. 이전의 게임에 대한 연구들은 게임의 중독성과 폭력성, 신체적 유해성 등 게임의 부정적인 영향에 대한 연구가 대부분이었고 긍정적인 효과에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 논문에서는 게임의 긍정적인 효과에 대해 분석하고 올바른 게임 방법을 제시한다. 초등학생과 고등학생들의 게임 이용 실태 조사를 통해 게임의 긍정적인 효과를 이용하여 학업성취도를 향상시킬 수 있는 올바른 이용 방법에 대해 조사하였다. 게임 시간과 게임 빈도는 학업 성적과 큰 상관이 없는 것으로 조사되었다. 그러나 초등학생의 경우 전략시뮬레이션 게임, 롤플레잉 게임, 스포츠 게임이, 고등학생의 경우 아케이드 게임과 롤플레잉 게임이 각 과목에 도움이 되며 학업성취도에 긍정적 효과를 주는 것으로 조사되었다. 학생들의 성적향상에 영향을 줄 수 있는 컴퓨터게임 이용시간은 초등학생의 경우는 30분에서 한 시간 미만이고, 고등학생의 경우는 30분에서 두 시간 미만으로 추정되었다. 장시간의 게임플레이는 학업에 부정적인 영향을 끼칠 수 있는 위험요소가 있다. 본 연구에서 결과로부터 학생의 개인적인 학업 능력에 적합한 게임의 적절한 선택, 게임 플레이 시간의 조절, 게임 빈도의 조절을 통해서 학습 능력을 증가시킬 수 있을 것이다.

영상 인식 기술은 평면 영상에 대해서 많이 연구되고 그 성능 또한 발전하고 있다. 그러나 평면 영상이 아닌 구면 파노라마 영상과 다양한 환경에서 주어지는 특수한 형태의 영상에 대한 인식은 평면과 다르게 기하학적인 왜곡으로 인해서 많은 어려움이 따른다. 본 논문에서는 평면영상의 인식 기술에서 최근 각광받는 훈련을 통한 신경망 인식 기법이 구면 파노라마 영상의 인식에서도 쓰일 수 있음을 보인다. 또한 구면 영상에 대한 기존 신경망 모델의 인식률을 높이기 위해서 큐브맵 변환을 활용하는 방법을 제시한다.

구면 파노라마 영상에서는 심한 구면 왜곡으로 인하여 기존의 평면 패턴의 탐색 방법인 SURF가 올바르게 작동되지 않는다. 평면 패턴은 구면 영상에서 왜곡되어 나타나므로 구면 파 노라마 영상에서의 패턴 탐색 및 다른 텍스처로의 대치는 평면 영상의 경우와 다르게 처리되어 야 한다. 본 논문에서는 구면 파노라마 영상을 큐브맵 영상으로 변환하고 구면 왜곡이 제거된 평면 영상에서 SURF를 사용하여 패턴을 탐색하고 해당 평면 텍스처를 대치한 후 다시 구면 파노라마 영상으로 변환하는 구면 파노라마 영상에서의 평면 대치 방법을 제안한다.

본 논문에서는 구면 영상에서 영역 분할 정보를 사용하여 바닥 영역을 검출하는 방법을 제시 한다. 평면 영상에서의 Watershed 영역 분할 방법을 수정하여 구면 영상의 영역 분할에 적용할 수 있도록 하였다. 영역들을 분할한 뒤 가정된 바닥 영역 픽셀의 색상과 질감을 그 외의 영역 들과 비교하여 바닥 영역을 검출한다. 구면 파노라마 영상에서는 구면 왜곡으로 인하여 평면에 서의 바닥 검출 방법을 그대로 적용할 수 없다. 구면 왜곡을 고려한 바닥 영역 검출을 위하여 바닥 영역의 외곽선을 검출하는 알고리즘을 설계하였다. 실험에서 지상물이 없는 경우와 있는 경우의 모두에서 적절하게 바닥 영역을 검출할 수 있는 결과를 보였다.

FPS 게임 속 시가지 맵에서 간판, 현수막, 벽보 등의 옥외광고가 흔히 등장한다. 본 논문은 실제 상권들의 옥외광고를 FPS 게임의 시가지 맵에 자동으로 배치하는 방법을 제안한다. 옥외 광고는 실제 제품이나 기업의 광고이며 서버에서 관리된다. 실제 광고가 업데이트 되는 경우 게임 소스를 수정하지 않고도 자동으로 배치된다. 광고의 배치에 있어서 플레이어의 위치와 실 제 상권의 위치의 관계, 실제 상점의 서비스 형태 등을 활용한다. 수집한 속성들에 우선순위 점 수를 부여하여 높은 순위가 우선적으로 맵에 배치된다. 제안하는 배치 방법은 플레이어의 위치 를 기반으로 광고를 배치하므로 친근감 유발과 함께 광고 효과를 높일 수 있다.

본 논문에서는 표본 기반 영상 인페인팅을 이용하여 틀린그림찾기 게임의 컨텐츠를 자동으로 생성하는 방법을 제안한다. 틀린그림찾기 게임은 원본 영상에서 특정 물체를 제거하거나 색상 을 변경, 혹은 다른 물체로 대치시켜서 새로운 영상을 만든 후 두 영상의 차이점을 찾아내는 게임이다. 표본 기반 영상 인페인팅 기술은 정지 영상에서 의미가 없거나 관심 밖의 피사체를 영상에서 제거하는 역할을 한다. 본 논문에서는 표본 기반 영상 인페인팅을 이용해 물체 제거 문제를 자동화시키는 방법을 제안한다. 실제 구현 및 실험을 통해 틀린그림찾기 영상을 생성한 결과 제안하는 방법이 틀린그림찾기 컨텐츠를 자동 생성하는데 효과적임을 확인하였다.

게임 플레이어와 게임 세계 아바타 사이의 일체감 향상을 위하여 게임 플레이어의 신체 정보 를 측정하고 이를 사용하여 게임 캐릭터의 외양 및 행동을 표현하는 기법을 제안한다. 신체 정 보 측정을 위해서 하드웨어 모듈을 제작하여 체온 측정이 가능하도록 하였다. 실제 적용 실험 을 위해서 지하철 공간을 무대로 한 일상생활 주제의 공포 게임을 제작하였다. 일상생활에서 자주 접하는 공간을 선택하여 일반인에게 익숙한 환경에 더 쉽게 적응하고 몰입할 수 있게 하 였다. 게임 플레이어로부터 측정된 센서 데이터를 게임 공간의 캐릭터에 적용한 결과 플레이어 의 신체 측정 데이터를 반영한 게임 구성이 효과적으로 수행됨을 확인하였다.

본 논문에서는 증강현실 게임에서의 동작 기반 상호작용의 설계 및 구현 기법을 기술한다. 증강현실에서는 상호작용의 도구로 고전적인 입력 장치보다 사용자의 동작에 의존한다. 동작 기반 증강현실 게임은 신체적 움직임에 의한 상호작용을 사용하는 실감 게임의 유망한 분야이나 현재의 동작 인식 기술의 불안정성으로 인해서 증강현실 응용에서 동작 인식 장치를 주 입력 장치로 사용하는 데에는 한계가 있다. 이러한 한계에 대처하기 위해서 각 증강현실 응용들은 여러 보완수단들을 동원하고 있고 이로 인해서 증강현실 게임의 구조가 불규칙적이며 비효율적으로 설계되는 경향이 있다. 본 논문에서는 동작 기반 증강현실 게임의 효율적인 개발 방법론을 제시한다. 실제 탁구채를 사용하는 동작 인터페이스를 가지는 증강현실 탁구게임의 프로토타입을 제시된 방법론에 따라서 설계하고 이를 구현하였다. 구현된 증강현실 게임에서의 상호작용에 있어서 탁구채를 고속으로 인식하고 지연 없이 상호작용 됨을 확인하였다.

본 논문에서는 실사 영상을 사용하여 3차원 아바타의 얼굴 텍스쳐를 생성하는 기법을 제시한다. 먼저 UVW 맵을 기준으로 실사영상에서의 해당 영역을 수동으로 지정한다. 그 다음 지정된 영상 영역들을 사용하여 UVW 맵에 해당하는 텍스쳐 영상을 생성한다. 제안된 텍스쳐 생성 기법은 포토샵 등을 사용한 기존의 방법에 비해서 수작업 시간을 단축할 수 있으며 실사 영상의 사실감을 높여준다. 기존의 텍스쳐 생성 절차들은 3차원 모델의 메쉬 구조에 영향을 주었으나, 제안된 방법은 3차원 모델의 메쉬 구조를 수정하지 않고도 원하는 형태의 텍스쳐를 생성할 수 있는 장점이 있다. 실제 사람의 모습을 여러 각도에서 촬영하여 얻은 영상을 사용하여 주어진 UVW 맵에 적합한 얼굴 텍스쳐를 생성하였다. 생성된 텍스쳐를 사용하여 3차원 아바타를 렌더링한 결과 아바타 얼굴의 사실감이 증가되었음을 알 수 있었다.

본 논문은 복잡하고 거대한 도시장면의 빠른 렌더링을 위한 기여도 컬링에 대한 새로운 방법을 제안한다. 시각 절두체 컬링 기술은 복잡한 장면의 빠른 렌더링에 사용된다. LOD를 지원하기 위해 영상 영역을 분할하고 가중치 쿼드트리를 생성한다. 현재 카메라 위치에서 보이는 객체들만 현재 쿼드트리의 요소가 되고 가중치는 쿼드트리의 각 객체에 할당된다. 가중치는 투사된 객체의 영상 영역에 비례하기 때문에 카메라로부터 먼 거리에 있는 큰 구조물들은 가까운 거리에 있는 작은 구조물들보다 컬링될 확률이 적다. 렌더링 시간은 보이는 객체들의 수에 독립적으로 거의 일정하다. 제안된 방법을 현재 개발 중인 새로운 대도시 구역에 적용했다. 제안된 방법은 기존의 방법과 같은 렌더링 질을 보장하며 다각형의 수를 약 9% 감소시킴을 확인하였다. 제안된 렌더링 방법은 복잡하고 거대한 장면의 고품질 실간 렌더링을 위한 응용 시스템에 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

최근 게임 시장에서 한층 강화된 몰입감을 부여하는 증강현실 기술 기반의 3D 게임들이 등장하고 있다. 본 논문에서는 사용자의 손동작을 인식하여 게임 응용프로그램과 상호작용하는 증강현실 게임의 구현 기법을 제시한다. 웹캠을 통해 입력되는 영상 프레임에서 특징점들을 추출한다. 추출된 특징점들의 움직임을 통해 추적 대상의 움직임을 분석하여 사용자의 의도된 행위를 인식한다. 손동작 추적으로부터의 움직임의 궤적의 형태와 메뉴나 가상객체 위치 관계로부터 사용자의 의도된 움직임을 신뢰성있게 판단하는 기법을 제시한다. 제시한 방법의 우수성 입증을 위해 두 개의 증강현실 응용 시스템을 구현하고 인식의 정확도를 실험하였다. 응용으로 사람의 움직임을 감지해 동작하는 뮤직플레이어와 사용자가 위치한 현실공간에 대응되는 가상공간 내에서 가상농구게임을 개발하였다. 뮤직플레이어에서는 사용자가 손동작으로 다양한 메뉴를 선택할 수 있다. 가상농구게임에서는 가상의 공이 가상공간에 추가되고 이를 사용자가 물리공갈에서 직접 손을 움직여서 가상의 공과 상호작용한다. 사용자의 움직임 인식에 대하여 정상적인 움직임의 사용자에 대해서 평균 94%의 정확도를 보였으며 급격한 움직임의 사용자에 대해서는 약 84%의 정확도를 보였다.