증강현실 기반 토이게임의 개발 모형 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Technology that has been surfacing recently such as the internet,
wearables, and virtual realities have been greatly influencing game
developments as well. As games integrate with content that did not
previously exist or with other contents, new forms of games are
continuously emerging. Among these, a lot of research is being conducted
in the technological field of augmented reality games, which integrate the
real world and the virtual world, but there are still yet to be many games
that have appealed to the popularity of the general public. This particular
study was carried out at a point when toy-games, which is a concept that
uses toy and game together, are drawing focus with successful sales.
This study started from the question of what factors should be taken
into consideration when developing toy-games in order to fully emphasize
their characteristics and minimize their weaknesses. Because it is a genre
that lacks related research and definition, the adopted concept was that
toy-games are conceptually included in the field of augmented reality that
combines reality and the virtual world. Augmented reality acts as an
environmental factor that allows the reality to influence the virtual world,
so the user takes the toy into perception as part of the game, which
allows the user to feel a higher level of reality while playing the game.
Moreover, the interaction between the toy and the game is outside the
traditional frame of only being able to enjoy the game virtually and expands to an interaction between the real world and the virtual world,
bringing a new kind of joy for the user.
To set the standards for preliminary research, three characteristics
that occur from the nature of a toy-games such as actual toys, digital
games, and perception of toy and game, as well as interaction, realness,
immersion, interest, level of understanding, and lastly the three
characteristics of digital games such as interface, game structure, and
narrative were chosen. Also, confusion, rejection, disposability, accuracy of
perception, and process of perception were chosen as drawbacks. The
characteristics of toy-games were found through related research and
example analysis, and in order to draw these characteristics as the
components of the development model, the hypothesis and accuracy of the
factors of the development model were verified through questionnaires.
Toy games incur a perception of toy and game, and because this is what
makes the characteristics of an augmented reality be delivered to the user,
technology related to perception can strengthen or weaken the
characteristic factors of augmented reality. Of course for toy-games,
because games are carried out in a purely virtual environment, the
drawbacks can be lessened to a certain degree by supplementing the
design aspects of game development factors. Because the characteristic
factors of toy-games affect each other during the course of the game,
additional research on perception related technology should be done in its
technical aspects.
This study sought a model that develops the game by analyzing the
characteristic factors of toy-games, as well as designing and realizing
SFGK, which is a non-marker type tool, to produce toy-games that can
design and produce contents of toy-games. Examples of toy-game contents
application were produced with an applied example of a shape puzzle
game that had character cards be perceived as non-markers, and the
effects of its game content were analyzed.
This study took a new approach that started with a conceptual
approach to toy-games, which lead to factorizing of characteristics through
related research and example analysis. Toy-games are categorized into the
toy in reality and the game in virtual reality, and the important part is the
process of perceiving the toy as part of the game. It is significant in the
fact that the characteristic factors that were drawn were utilized and
applied as development factors, which is distinguishable from any other
research previously conducted.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 토이게임을 개발할 때 어떤 요소를 고려해서 제작해야 그 특징을 살리고 제약점을 줄일 수 있는가에 대한 고민에서 출발했다. 관련 연구와 정의가 부족한 장르이기에, 토이게임이 개념적으로는 현실과 가상을 아우르는 증강현실의 범주에 포함된다는 개념을 도입했다. 토이게임이기에 발생하는 환경적 특징인 실물 완구, 디지털 게임, 완구와 게임의 인식이라는 3가지 특징과 증강현실의 범주에서 오는 상호작용성, 현실감, 몰입감, 흥미, 이해도, 그리고 디지털 게임의 특징으로 나타나는 인터페이스, 게임구조, 내러티브의 3가지 특징을 요소로 선별했고 제약점으로는 혼동성, 거부감, 일회성, 인식의 정확도, 인식과정의 5가지를 선별했다.
토이게임의 특징 요소를 분석해 게임을 개발하는 모델을 모색하며, 토이게임 콘텐츠를 설계하고 제작할 수 있는 비 마커형 토이게임 제작 도구인 SFGK를 설계하고 구현하였다. 토이게임 콘텐츠의 적용사례는 도형 퍼즐게임을 대상으로 하여 캐릭터 카드를 비 마커 기반으로 인식하며 제작하는 활용 사례로 제작하였으며, 게임 콘텐츠의 효과를 분석하였다.
본 연구에서는 토이게임의 개념적 접근에서 출발해 관련 연구와 사례 분석을 통해 특징을 요소화하는 새로운 시도를 하였다. 토이게임은 현실의 완구와 가상의 게임 요소로 분류되며, 중요한 것은 완구를 게임에 인식하는 과정이다. 도출된 특징 요소들을 활용해 개발 요소로 적용한 것은 기존 연구들과 차별화되기 때문에 의의를 가진다고 할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 표차례 ⅰ
• 그림차례 ⅲ
• 국문 요약 ⅶ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 목적 1
• 2. 연구의 중요성 3
• 3. 연구방법 및 내용 5
• 4. 관련 연구 고찰 7
• Ⅱ. 이론적 배경 11
• 1. 토이게임의 개념 11
• 1.1. 증강현실의 기본 배경 12
• 1.2. 완구의 기본 배경 13
• 2. 토이게임의 구현 기술 16
• 2.1. RFID/NFC 기반 기술 16
• 2.2. 증강현실 기반 기술 17
• 2.2.1. 디스플레이 센싱 기술 18
• 2.2.2. 마커 기술 19
• 2.2.3. 비 마커 기술 20
• 2.3. 토이게임의 특징 및 제약점 23
• 2.3.1. 토이게임의 증강현실적인 특징 26
• 2.3.2. 토이게임의 증강현실적인 제약점 30
• 2.3.3. 토이게임의 게임적인 특징 33
• 2.3.4. 토이게임의 완구적인 특징 36
• 2.3.5. 특징과 제약점 39
• Ⅲ. 토이게임 분석 41
• 1. 증강현실 기술의 게임 콘텐츠 41
• 1.1. HMD 기반 41
• 1.2. 대, 소형 디스플레이 기반 48
• 1.3. 모바일, 핸드-핼드 기반 51
• 2. 토이게임의 콘텐츠 사례 54
• 2.1. 증강현실 성향이 강한 토이게임 54
• 2.2. 완구 성향이 강한 토이게임 59
• Ⅳ. 연구 모형 및 가설 설정 67
• 1. 연구 모형과 가설 67
• 2. 연구 가설 69
• 2.1. 증강현실 척도 69
• 2.2. 게임 척도 69
• 2.3. 토이게임 척도 70
• 3. 설문지 구성 71
• 4. 연구 변수의 조작적 정의 72
• 4.1. 증강현실 특징에 대한 조작적 정의 72
• 4.2. 게임 특징에 대한 조작적 정의 72
• 4.3. 토이게임 특징에 대한 조작적 정의 73
• 5. 조사절차 및 연구 결과 74
• 5.1. 자료 수집 및 분석 방법 74
• 5.2. 표본의 특징 75
• 5.3. 측정 모형에 대한 검증 75
• Ⅴ. 토이게임의 콘텐츠 설계 및 구현 88
• 1. SFGK의 개요 90
• 1.1. 이미지의 정합 처리 90
• 1.2. 게임 제작엔진의 구현 96
• 1.2.1. 물리엔진 97
• 1.2.2. 렌더링 엔진 97
• 1.2.3. 인터페이스 엔진 97
• 1.2.4. 3D 모델 로더 97
• 1.2.5. 3D 가상 세계 98
• 1.2.6. 인공지능 98
• 1.2.7. 사운드 엔진 98
• 2. SFGK 구조 99
• 2.2. SFGK의 구현을 위한 알고리즘 개요 100
• 2.3. 핫스팟 정합 알고리즘 102
• 2.4. 가상객체 안착 알고리즘 103
• Ⅵ. 토이게임의 개발 모형 및 효과 분석 106
• 1. 토이게임 개발 모델 제안 106
• 1.1. 토이게임 개발 모델의 진행도 107
• 1.2. 토이게임 개발 모델의 프로토타입 기획 108
• 1.2.1. 토이게임의 기본 요소의 기획 108
• 1.2.2. 증강현실적인 특징 요소의 기획 109
• 1.2.3. 게임의 특징 요소의 기획 110
• 1.2.4. 제약점 요소들의 기획 111
• 2. SFGK를 이용한 토이게임 개발 114
• 2.1. 개발 환경 114
• 2.1.1. Unity3D와 Vuforia SDK 개요 115
• 2.1.2. Vuforia Augmented Reality 116
• 2.2. 토이게임 형태의 퍼즐게임 119
• 2.2.1. 토이게임 프로토타입 설계 시 요구사항 120
• 2.3. 증강현실을 활용한 토이게임 구현 121
• 3. 효과 분석 131
• 3.1. 평가실험 목적과 방법 131
• 3.1.1. 평가 기준 132
• 3.2. 평가 실험 결과 132
• 3.2.1. 현실감 133
• 3.2.2. 편의성 134
• 3.2.3. 흥미도 135
• 3.2.4. 향후 전망 135
• 3.2.5. 서술식 평가 결과 136
• 3.2.6. 평가 실험의 결과 분석 137
• Ⅶ. 결론 및 향후 과제 140
• 참고문헌 142
• ABSTRACT 162

참고문헌 (Reference)

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29. 증강현실 콘텐츠 기반 수업이 학업 성취, 학습흥미, 몰입에 미치는 효과, 노경희, 지형근, 임석현, 한국콘텐츠학회논문지 제10권, 제2호, pp.1-13, , 2013

30. 3차원 입체 홀로그래피의 효율적인 가상공간 시뮬레이션, 박사학위 논문, 윤지현, 한양대학교, , 2007

31. 증강현실(Augmented Reality)기반의 체험형 학습 콘텐츠개발 및 현장적용 연구, 정선미, 서진석, 김남규, 이예하, 김정현, 고범석, 계보경, 한국교육학술정보원, , 2005

32. HMM 인식기 상에서 방향, 속도 및 공간특징 량에 따른제스처 인식 성능 비교, 윤호, 양현승(Hyun-Seung Yang), 한국정보과학회, 정보과학회논문지: 소프트웨어 및 응용, , 2003

33. 디지털 매체 몰입경험에 대한 연구-게임플레이어들을 중심으로, 이화여자대학교, 서혜림, 석사 학위 논문, , 2003

34. 3D 입체영상과 증강현실을 활용한 융합형 콘텐츠 디자인 방안연구, 한양대학교 대학원, 오은석, 박사학위 논문, pp.17-18, , 2011

35. 3D 입체영상에서 시각적 구성요소의 동적 표현 제작 기법 프로젝트-Initial Y, 석사 학위 논문, 최우영, 경성대학교, , 2010

36. 증강현실 기반 학습에서 매체특성, 현존감, 학습몰입, 학습효과의 관계규명, 이화여자대학교, 계보경, 박사 학위 논문, , 2007

37. 가상세계에서 아바타 일체감과 충성도 및 아바타 아이템 구매행위와의 관계 연구, 연세대학교, 박진현, 박사 학위 논문, , 2008

38. 3차원 입체영상의 현실감(프레즌스) 연구 : 수용자 인식유형 및행태를 중심으로, 박사 학위 논문, 윤용필, 한국외국어대학교, , 2010

39. 증강현실 환경하에서 사용자 중심의 상호작용지원을 위한Natural, tangible, Mobile 인터페이스, 전남대학교, 서동우, 박사 학위 논문, pp111-143, , 2012

40. 3차원 입체영상의 제작기법에 관한 연구, 석사 학위 논문, 홍익대학교, 호요성 강성열, 3차원 입체영상 정보처리, 한윤영, 서울: 두양사, 2010, , 2010

41. 증강현실(Augmented Reality)을 이용한 학습 콘텐츠 개발에 관한 연구 : 초등학교 사회교과 내용 중심으로, 단국대학교, 구민재, 석사 학위 논문, , 2010

42. 입체영상에서 지각공간의 재구성에 관한 연구: 지각구성요소가시각적 주의에 미치는 영향을 중심으로, 연세대학교, 박진희, 박사 학위 논문, , 2008