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[최승문 교수] 진동과 충격 피드백 사이의 인지적인 시간적 동시성 평가

2023-06-13
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[연구의 필요성]
현재 상용 VR/게임 컨트롤러는 사용자 경험을 증진시키기 위해 햅틱 피드백을 이용하지만, 대부분 단순한 진동 피드백이라는 단점이 존재한다. 물론 최신 기기인 Playstation 5 (SONY) 컨트롤러의 적응형 트리거는 더욱 사실적인 역감 피드백을 제공하지만, 이러한 컨트롤러는 극 소수에 그친다. 이를 개선하기 위해 기계적 구조가 복잡하지 않고, 명확한 햅틱 경험을 제공하기 위해 많은 연구자들은 충격 (Impact 또는 Impulse) 구동기를 도입하여 가상환경에서 충돌, 충격, 총성 등에 대한 사실적인 렌더링을 진행하고 있다. 또한, 더욱 사실적인 햅틱 렌더링을 위해 충격과 진동 두 자극이 같이 이용되고 있는데, 두 피드백 사이의 시간차는 고려되고 있지 않다. , 두 피드백을 같이 이용하고 동시에 발생한 것처럼 느끼게 하기 위해 주먹구구식으로 시간차를 맞추고 있으며, 효과 생성 시 햅틱 효과 디자이너가 매번 경험적으로 느껴가면서 두 자극의 시간차를 수작업으로 맞춰야 한다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 진동과 충격 자극의 동시 이용 시 느낄 수 있는 인지적인 시간차에 대한 연구를 진행하였다.

[포스텍이 가진 고유의 기술]
본 연구에서는 시촉각, 청각 등의 다중 감각이 아닌, 촉각 자극 내의 요소인 진동충격두 자극 사이의 인지적인 동시성을 평가하였다. 서로 다른 자극 사이의 인지적인 시간적 동시성을 평가한 연구는 존재하나, 다중 촉각 자극 내에서의 인지적인 시간적 동시성을 평가한 연구는 최초의 연구이다. 더 나아가, 단순히 하나의 진동 자극에 대해서 평가한 것이 아니라, 진동의 주파수 및 지속 시간에 따라 변화하는 인지적인 시간적 동시성까지 평가하였기 때문에, 본 연구의 결과는 과학적으로 아주 중요한 성과라고 할 수 있다. 이는 포스텍만이 지닌 고유한 기술이며, 학술적으로나 산업적으로 서로 다른 두 촉각 자극을 이용할 때 아주 중요한 지표로 이용될 것으로 생각된다.

[연구의 의미]
기존에는 진동과 충격자극을 동시에 이용하기 위해 직접 두 자극을 느껴가며 자극들이 동시에 발생하는지 경험적으로 시간을 조절했어야 했다. 하지만 본 연구의 결과는 진동의 주파수 및 지속 시간에 따라 얼만큼의 시간차까지 사람이 동시성을 인지하는데 허용될 수 있는지 연구를 진행하였으므로, 그 결과를 바탕으로 좀 더 수월하게 서로 다른 두 촉각 자극을 이용할 수 있다. 더 나아가, 본 연구는 서로 다른 종류의 두 촉각 자극 사이의 인지적인 시간적 동시성을 평가한 최초의 연구이기에, 앞으로의 여러 종류의 촉각 자극을 이용하는데 중요한 지표로 이용될 것으로 보인다.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]
본 연구에서는 받아들이는 감각수용체가 동일한 진동충격자극의 인지적인 시간적 동시성에 대한 평가를 진행했다. 향후 연구에서는 감각 수용체가 서로 다른진동의 두 자극을 동시에 이용할 때 필요한 시간차 즉 시간적 동시성에 대해 알아보고자 한다.

[성과와 관련된 실적]
국제 학술대회 논문: Chaeyong Park and Seungmoon Choi. Perceptual Simultaneity Between Vibrotactile and Impact Stimuli. In Proceedings of the IEEE World Haptics Conference (Delft, Netherlands, July 10-13, 2023). WHC ’23. IEEE.

[성과와 관련된 이미지]
[그림 1] 본 연구의 개요이다. 본 연구는 “진동”과 “충격”의 햅틱 자극이 같이 이용될 때 진동이 먼저 나올 때, 두 자극이 동시에 나올 때, 혹은 충격이 먼저 나올 때, 각 경우에 따라 언제 두 자극이 시간적으로 동시에 나온다고 느껴지는지에 대해서 면밀히 조사하였다.

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