스마트폰 내장 센서를 이용한 체감형 게임 제작송 지영 | 네오위즈게임즈 , CTO 연구소

1. 체감형 게임

1.1 체감형 게임이란 ?

1.2 체감형 게임기의 종류는 ?

1.3 PC 용 체감형 게임은 ?

1.4 우리 잠깐 다른 얘기 해볼까 ?

1.5 체감형 게임과 스마트폰

2. 스마트폰 내장 센서

3.1 내장 센서 종류 및 특징

3.2 왜 ! 3 개나 필요할까 ?

3.3 센서 값 이용의 어려움

3.4 필터

3. 체감형 게임 제작

4.1 구성

4.2 게임 시연

목차

4. 서비스 적용

4.1 기존 게임 적용

4.2 신규 게임 제작

1. 체감형 게임

1. 체감형 게임

1-1. 체감형 게임이란 ?

1) 몸소 체험하며 즐길 수 있는 게임

2) 탁구 , 테니스 , 복싱 , 야구 등의 스포츠를 직접 하는 것 처럼 즐길 수 있음

3) 게임을 하는 재미뿐만 아니라 기능성까지 가미됨

4) 유저와 게임이 상호 작용할 수 있는 기술의 발달로 대중화 되기 시작함

5) 체감형 게임을 즐기기 위해서는 게임기 + 주변기기가 필요함

그림 1) 체감형 게임 플레이

1. 체감형 게임

1-2. 체감형 게임기의 종류는 ?

1) 닌텐도 Wii

① 체감형 게임기의 시초

② 컨트롤러에 내장된 가속도 센서 , 센싱바를 통해 사용자의 움직임 감지

③ 세밀한 움직임 감지 어려움 ( 정확도 향상을 위해 자이로 센서 추가됨 )

④ 전세계 7450 만대 이상 판매 . 한국 100 만대 돌파 (2009. 3)

⑤ 대표적 게임 : 위 스포츠 , 위 핏 , 젤다의 전설 등

그림 2) 닌텐도 Wii ( 좌 ), Wii Sports 게임 ( 우 )

1. 체감형 게임

2) 플레이스테이션 3 무브

① 플레이스테이션 3 의 주변기기로 판매됨

② 닌텐도 위와 비슷한 형태의 컨트롤러 제공

③ 카메라를 통해 입력받은 영상을 분석하여 컨트롤러의 수평 , 수직 움직임 감지

④ 초음파 센서를 통해 거리 감지

⑤ 컨트롤러에 내장된 자이로 센서 , 가속도 센서를 통해 미세한 움직임 감지

⑥ 센서 퓨져닝을 통해 정밀한 움직임 감지 가능

⑦ 대표적 게임 : 킬존 , 무브 피트니스 , 러브 펫 등

그림 3) 플레이스테이션 3 무브 ( 좌 ), 킬존 3 게임 플레이 ( 우 )

1. 체감형 게임

3) XBox360 키넥트

① Xbox360 의 주변기기로 판매됨

② 발매 5 개월만에 전세계 1000 만대 판매 ( 기네스 등재 )

③ 3 개의 영상센서 정보에 기반한 영상처리를 통해 사용자의 움직임을 감지

④ 궁극의 체감형 게임기라 불릴 정도로 세밀한 움직임 감지 가능

(5000 개가 넘는 사용자 움직임을 구분할 수 있다 )

⑤ 별도의 컨트롤러가 필요없다

⑥ 대표적 게임 : 댄스센트럴 1/2, 스타워즈 , 마이클젝슨 등

그림 4) Xbox360 키넥트 ( 좌 ), 댄스센트럴 게임 플레이 ( 우 )

1. 체감형 게임

1-3. PC 용 체감형 게임은 ?

1) 체감형 게임을 PC 에서 즐기기 위해서는 전용 주변기기가 필요함 .

2) 진동형 자동차 핸들 , 조이스틱 등과 같은 특정 장르에 종속적인 인터페이스 장비가 대부분

3) 위 컨트롤러와 같은 기능을 하는 PC 전용 제품이 나와있으나 가격이 비싸고 게임

컨텐츠의 부재로 대중화되지 못함 (14 만원 )

4) 키넥트도 PC 버전이 출시되었지만 가격이 비싸고 컨텐츠가 부족해 대중화에 걸림돌이 됨

그림 5) PC 용 드라이빙 휠 ( 좌 ) , 조이스틱 ( 중앙 ) , 아이스테이션 윙 ( 우 )

1. 체감형 게임

1-4. 우리 잠깐 다른 얘기 해볼까 ?

30,000,000

12

15,000,000

10 명중 3 명이 스마트폰 사용자 !

1. 체감형 게임

1-5. 체감형 게임과 스마트폰

그림 7) 체감형 게임기 컨트롤러그림 6) 아이폰 4 스펙

2. 스마트 폰 내장 센서

2. 스마트 폰 내장 센서

2-1. 내장 센서 종류 및 특징

1) 가속도 센서

① X, Y, Z 축에 대한 정 / 동적 가속도를 측정할 때 쓰임

② 정적 가속도 : 핸드폰이 정지해 있을 때 받는 중력 가속도 측정 ( 기울기 측정 )

③ 동적 가속도 : 핸드폰이 움직일 때 , 속도의 변화량 측정 ( 흔들기 측정 )

④ 가속도는 짧은 시간에 측정이 가능하지만 회전각도 측정시에는 응답성이 좋지 않음

2. 스마트 폰 내장 센서

2) 자이로 센서

① X, Y, Z 축에 대한 회전 각속도 측정에 쓰임 (Roll, Pitch, Yaw 측정 )

② 회전 각속도는 짧은 시간에 측정이 가능하지만 그 값을 신뢰할 수 없음 (Gyro Drift)

3) 지자계 센서

③ 절대적인 방위 정보를 얻어올 때 사용 ( 나침반 )

④ 측정시 응답성이 좋지 않음

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2. 스마트 폰 내장 센서

2-2. 왜 ! 3 개나 필요할까 ?

1) 각각의 센서로부터 얻어올 수 있는 값이 다름

2) 센서별 응답성이 상이하고 , 그 신뢰도가 다름

3) 3 개의 센서로 부터 받은 값을 조합해 짧은 시간 내에 신뢰도 높은 값을 측정할 수 있음

(= 3 개의 센서는 상호 보완적이다 )

※ Roll, Pitch Yaw 측정

자이로를 이용해 Roll, Pitch, Yaw 를 빠른 시간 내에 얻어올 수 있지만 , 신뢰도는 낮음

가속도 센서를 통해 Roll, Pitch 를 얻어오고 값이 Stable 해지면 자이로 값을 보정

지자계 센서를 통해 Yaw 를 얻어오고 값이 Stable 해지면 자이로 값을 보정

2. 스마트 폰 내장 센서

2-3. 센서 값 이용의 어려움

1) 센서신호는 기본적으로 노이즈를 포함

2) 민감도를 조절할 필요있음

=> 필터링

필터링

그림 8) 필터링에 따른 센서 값

변화

2. 스마트 폰 내장 센서

2-4. 필터

1) 센서 신호에서 필요 없는 부분을 걸러주는 역할을 함

2) 대표적으로 로우패스 필터 , 하이패스 필터가 있음

① 로우패스 필터

오랜 시간 지속되는 값들만 통과

짧은 시간 동안의 값 변화는 필터링

② 하이패스 필터

오랜 시간 지속되는 값들을 필터링

가속도 센서에서 중력 가속도를 필터링 할 때 사용

3. 체감형 게임 제작

3. 체감형 게임 제작

3-1. 구성

1) 스마트폰 어플

2) 모션서버

3) 체감형 게임

Wi-Fi or 3G

스마트폰 어플

PC

체감형 게임

모션서버

진동신호 센서값

그림 9) 구성도

PC 에서 실행

3. 체감형 게임 제작

1) 스마트폰 어플

① 유저의 움직임에 따른 센서 값의 변화를 모션서버로 전송하는 역할

② 초당 50Hz 로 신호를 전송하며 , Wi-Fi / 3G망을 통해 무선으로 전송

③ 모션서버로부터 진동 신호를 수신하면 , 일정 시간 동안 진동

④ 배터리 소모를 줄이기 위해 자동으로 화면밝기를 최소화함

⑤ 배터리 소모를 줄이기 위해 각종 필터링 연산은 모션서버에서 수행

⑥ 지속적인 신호 전송을 위해 Auto Lock 기능 Off

⑦ 패킷이 뭉쳐 전송되는 것을 방지하기 위해 Nagle알고리즘 Off

⑧ 네트워크 트래픽 : (40 + 72) Byte * 50 Hz = 5600 Byte = 5.6K / sec 트래픽 유발

⑨ 배터리 소모 : 30 분 사용시 7% 감소 ( 60%->53%, 2년사용 핸드폰 )

3. 체감형 게임 제작

2) 모션서버

① 각종 센서 값의 변화를 그래프 형태로 볼 수 있으며 이를 이용해 게임 제작시 활용

② 스마트폰으로부터 전송 받은 센서 값을 가공하는 역할 ( 필터링 )

③ 체감형 게임으로부터 진동신호를 받아 스마트폰으로 전달

④ 센서 값을 체감형 게임으로 전달 (IPC 이용 )

⑤ 센서 값을 분석하여 , 사용자의 특정 모션을 감지

⑥ 자이로의 값을 가속도 센서 , 지자계 센서를 이용해 보정하는 역할 (Sensor Fusion)

⑦ 각도 범위 보정 수행

⑧ 좌표 Calibration 및 좌표 보간 작업

⑨ CPU점유율 : 10% 미만 , 메모리 : 2800KByte 미만

3. 체감형 게임 제작

3) 체감형 게임

① Cocos2d-X 로 게임 제작

② Cocos2d-X 의 OS Layer 를 수정하여 모션 서버로 부터 센서신호를 수신할 수 있도록 수정

③ 각종 센서 신호를 수신하여 게임에 활용 .

④ 유저에게 진동 피드백을 보내야 할 경우 , 모션 서버로 명령

3. 체감형 게임 제작

게임 시연

3-2. 게임 시연

4. 서비스 적용

4. 서비스 적용

4-1. 기존 게임 적용

1) 레이싱 게임

2) 각종 스포츠 게임

3) 리듬 액션 게임

4. 서비스 적용

4-2. 신규 게임 제작

“체감형 게임이 그 자체로 독립 가능한 시장을 형성하기 위해서는 무엇보다 체감형 게임만이

구현할 수 있는 독특한 컨텐츠의 확보가 절실함 . 일반 게임과 확실한 차별성을

부여하면서도

초기의 체감형 게임이 지녔던 한계를 극복할 수 있는 컨텐츠가 개발되어야 함”

- ‘ 한국 콘텐츠 진흥원’에서 발간한 ‘체감형 콘솔게임의 기술 및 시장동향’ 中

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