한국인 두상을 고려한 게임용 HMD디자인 연구 :A Study on the HMD(Head Mounted Display) design for Characteristics of Korean head-shaped

김동림

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김동림 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 원시태

발행연도: 2017

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

한국인 두상을 고려한 게임용 HMD디자인 방향 연구

김동림 , 원시태 한국디자인학회 학술발표대회 논문집 2017.11 학술대회자료

한국인 두상을 고려한 게임용 HMD디자인 연구

김동림 2017.01 학위논문

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HMD는 가상현실 콘텐츠를 이용하기 위하여 두상에 착용하는 제품으로써 군사, 항공우주 분야의 특수 전문가용으로 개발되어 왔다. 일반인을 대상으로 한 상업용 HMD는 2014년 페이스북의 오큘러스 인수와 2015년 미국 라스베가스에서 열린 세계 가전 전시회 CES에서 그 해를 대표하는 키워드로 가상현실(Virtual Reality)이 선정되면서 큰 주목을 받기 시작했다. 시장조사기관 IDC는 전 세계적으로 가상현실과 증강현실 HMD 출하량이 꾸준히 증가하여 2021년에는 1억대에 이를 것으로 전망했고 글로벌 ICT기업들은 가상현실 콘텐츠와 HMD를 스마트폰 이후의 차세대 주력 사업으로 삼았다.

현재 시판되고 있는 HMD제품의 특징은 핵심부품이 제품 전면부에 편중되어 있어서 HMD제품을 머리에 단단히 고정하지 않으면 본체가 아랫방향으로 내려가기 쉽다. 또한 제품 착용 시간이 누적될수록 두상이 받는 통증과 멀미 증상이 심해지는 문제 때문에 HMD제조사는 사용자들에게 일정시간을 초과하여 사용하지 않도록 권고하고 있다. 대부분의 HMD제품은 규모가 큰 글로벌 기업 중심으로 개발되고 있고, 전 세계 사용자들을 대상으로 하였기 때문에 대량생산을 위한 표준화된 규격으로 생산되고 있다. 따라서 HMD제품을 착용하는 국내 사용자들은 많은 불편함을 느낄 것으로 예상된다. 본 연구에서는 국내에서 판매되고 있는 대표적인 게임용 HMD제품의 특징을 분석하고, 한국인 성인 사용자를 위한 HMD디자인 가이드라인을 제안하고자 한다.

연구의 방법은 다음과 같다.
첫째, 관련 문헌 조사를 통해 HMD제품의 사양과 착용성에 관련된 형태 및 디자인 특허를 분석하였다.
둘째, 국가기술표준원에서 제공한 한국인 두상 3D모델링과 머리관련 제품 범용성 디자인 가이드라인을 활용하여 시제품을 제작하였다.
셋째, 현HMD제품과 한국인 두상 형태를 고려한 시제품에 대하여, 움직임이 단순한 농구게임과 움직임이 많은 사격(슈팅)게임을 대상으로 착용끈1개와 착용끈2개의 조건을 독립변인으로 하여 정량적인 착용성 실험을 진행하였다.
넷째, 착용성 실험 결과에 대하여 대응표본 t검증과 윌콕슨 부호순위 검정을 사용하여 유의성 차이를 확인하였다.
다섯째, 사용자 관찰과 심층 면담을 통한 정성적 평가도 실시하여 리커트 5점 척도로 알 수 없는 제품의 착용성에 관한 문제점을 발견했다.

현HMD제품과 한국인 두상을 고려한 시제품에 대한 이상의 정량적, 정성적인 실험결과를 종합한 결과, 시제품을 끈 1개로 착용했을 경우와 끈 2개로 착용했을 경우 현HMD제품에 비하여 두상에 느끼는 불편함과 무게감으로 느끼는 피로도가 감소한 것으로 분석됐다. 즉 시제품은 착용끈 개수와 무관하게 현HMD제품보다 착용성 개선과 무게감 감소에 큰 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다.
실험에 참여한 대부분의 연구대상자들은 시제품 착용감이 현HMD에 비해 매우 편했으며 농구게임과 슈팅게임을 할 때 더욱 집중할 수 있었고 시간 누적에 따른 피로도 역시 크게 감소했다고 응답했다.

본 연구는 HMD제조사에서 제공하는 보조끈은 HMD제품의 무게감을 감소시키데 영향을 주었지만 착용성 개선에는 한계가 있음을 실험을 통해 실증적으로 분석하였으며, 이러한 연구결과를 바탕으로 현 HMD제품을 보완하기 위한 사용자 두상을 고려한 디자인의 필요성을 논의하였다.

HMD is a product that is worn on the head to use virtual reality contents. And it has been developed for specialists in military and aerospace fields.
The Commercial HMD has gained much attention after Facebook acquired Oculus in 2014 and Virtual Reality was selected as the keyword for the year at the International Consumer Electronics Show(CES) in 2015. Market research firm IDC forecasts worldwide shipments of virtual reality and augmented reality HMD are expected to increase steadily, reaching 100 million units by 2021. In addition, global ICT companies have made virtual reality content and HMD the next-generation flagship business after smart-phones.
Currently, HMD products are characterized in that the core parts are concentrated on the front side of the product, so that the HMD product tends to descend downward unless the HMD product is firmly fixed to the head. In addition, HMD makers are advising users not to use the product more than a certain amount of time because the pain and the nausea of the head are getting worse as the wearing time of the product increases. Most HMD products are being developed around a large global company and are produced to standardized standard for mass production because they are intended for users worldwide. Therefore, Korean users wearing HMD products are expected to feel a lot of inconvenience. In this study, I analyze characteristics of representative HMD products for gaming that are sold in Korea and propose HMD design guidelines for Korean adult users.
The method of study is as follows. First, through the related literature survey, I analyzed the form and design patents related to specifications and wearability of HMD products.
Second, prototypes were produced using the 3D modeling of Korean head and the universal design guideline of hair related product provided by National Technology Standards Agency.
Third, quantitative wearability tests were conducted on the current HMD product and the prototype products considering Korean head shape. The test subjects played a static basketball game(Acade Basketball) and a dynamic shooting game(Dead and Buried). The independent variable is one bend and two bands.
Fourth, the difference of significance was confirmed by the paired samples t-test and Wilcoxon signed rank test for wearability test results.
Fifth, I conducted a qualitative evaluation through user observation and in -depth interviews, and found problems about the wearability of product unknown by the five-point Likert scale.
As a result of the above quantitative and qualitative test results, it was found that when the prototype was worn with one band and two bands, the fatigue felt by the inconvenience and weight feeling of the head was reduced compared to the current HMD product. In other words, it can be seen that the prototype has a greater effect on the improvement of wearability and weight reduction than the current HMD product regardless of the number of wrist straps.
Most of the subjects participating in the experiment were more comfortable with the prototype than the current HMD, and were able to focus more on playing basketball games and shooting games, and fatigue due to time accumulation was also greatly reduced.
This study empirically analyzed that the supplementary strap provided by the HMD maker had an effect on reducing the weight of the HMD product, but the improvement of the wearability was limited. Based on the results of this study, I discussed the necessity of the design considering head shape of user to complement the current HMD product.

#HMD #Head Mounted Display #VR #Virtual Reality #가상현실 #Korean head-shaped #한국인 두상 #한국인 얼굴 #Wearable Design #인간공학 #HCI

I. 서 론 1
1. 연구의 목적 및 필요성 1
II. 시장 환경 3
1. 가상현실 생태계의 이해 3
2. 시장 전망 4
III. 연구관련 자료 및 분석 8
1. HMD의 정의 8
2. HMD의 종류 8
3. HMD의 활용 분야 11
4. HMD 사용 안전 가이드라인 12
5. HMD 착용과 관련된 문제점 13
IV. HMD디자인을 위한 한국인 두상 분석 15
1. 한국인 두상의 형태적 특징 15
2. 한국인과 서양인의 두상 측정 데이터 분석 18
3. 시제품 제작을 위한 디자인 가이드라인 23
4. 대표적인 HMD 4종과 한국인 평균 두상 3D모델링 분석 26
Ⅴ. 시제품 제작 32
1. 시제품 설계 기준 32
2. 시제품 제작 방법 및 과정 34
Ⅵ. 실험대상 및 실험방법 36
1. 실험대상 36
2. 실험방법 36
Ⅶ. 착용성 실험 결과 및 고찰 42
1. 현HMD제품 실험 결과 42
2. 시제품 실험 결과 48
3. 현HMD제품과 시제품 실험 결과 비교 54
4. 종합결과 66
Ⅷ. 사용자 경험을 의한 정성적 실험결과 및 고찰 70
1. 사용자 관찰 70
2. 심층 면담 70
3. 사용자 경험 요소 도출 72
Ⅸ. 결 론 73
참고문헌 75
영문초록(Abstract) 77
감사의글 79

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