KR100791379B1 - 사용자 인터페이스 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동 신호를 제공하는 사용자 인터페이스 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템은 복수의 그래픽 객체 및 상기 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 저장하는 저장 모듈과, 인터페이스 디바이스로부터 상기 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 그래픽 객체에 대한 이동 정보를 입력받고, 상기 이동 정보 및 상기 속성 정보를 기초로 주파수 정보 및 진폭 정보를 제공하는 제어 모듈 및 상기 주파수 정보 및 상기 진폭 정보를 기초로 진동 신호를 발생시켜 상기 인터페이스 디바이스로 전달하는 구동 모듈을 포함한다.
사용자 인터페이스, 진동 신호, 촉각 신호

Description

사용자 인터페이스 시스템 및 방법{System and method for user interface}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 장치의 제어 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 장치의 구동 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 게임 장치를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 게임 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보의 진폭(amplitude)을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 블록(virtual block)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 나타내는 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >
100: 사용자 인터페이스 시스템
110: 인터페이스 디바이스 모듈
120: 호스트 장치
130: 제어 모듈
150: 구동 모듈
170: 디스플레이 모듈
190: 저장 모듈
본 발명은 사용자 인터페이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 사용자 인터페이스 디바이스를 이용하여 그래픽 화면 상의 임의의 객체를 조작할 때, 조작되는 객체의 이동 정보와 그래픽 화면 상에 존재하는 다른 그래픽 객체의 표면에 대한 정보를 기초로 사용자가 인식하기 용이한 진동 신호가 생성되어 상기 사용자 인터페이스 디바이스로 전달됨으로써 사용자의 사용자 인터페이스 디바이스에 대한 조작감을 증대시키는 사용자 인터페이스 시스템 및 방법에 관한 것이다.
기술의 발전에 따라 2차원 또는 3차원 그래픽 화면 상에 디스플레이되는 그래픽 객체에 대한 조작을 위하여 다양한 형태의 사용자 인터페이스 디바이스가 개발되고 있으며, 진동 모터를 이용한 디바이스도 그 중 한 예이다.
그러나, 종래의 기술에서는 그래픽 화면 상에 디스플레이되는 그래픽 객체가 갖고 있는 속성 정보(예를 들어, 표면의 상태가 거칠거나, 매끄럽거나 혹은 부드러운 느낌을 주는 표면 정보)가 단순히 사용자 인터페이스 디바이스를 통하여 사용자에게 전달되고 있을 뿐, 사용자에 의해 직접 조작되는 그래픽 객체의 이동을 고려하여 다른 그래픽 객체의 속성을 촉각 정보로써 사용자에게 제공하지는 못하고 있다.
예를 들면, 같은 굳기(stiffness)를 가진 물체라고 하더라도 사용자가 1m/sec 의 속도로 와서 부딪힐 때와 10m/sec의 속도로 와서 부딪힐 때의 느낌은 다르다. 따라서 조작되는 객체의 이동 정보와 그래픽 화면상에 존재하는 객체의 정보를 기초로 진동 신호를 생성하여 사용자에게 전달하는 진동 렌더링 방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 그래픽 화면 상에서 사용자에 의해 조작되는 객체의 이동 정보와 다른 그래픽 객체의 표면에 대한 정보를 기초로 사용자가 인식하기 용이한 진동 신호를 생성하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 생성된 진동 신호를 사용자 인터페이스 디바이스를 통하여 사용자에게 전달하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시에 따른 사용자 인터페이스 시스템은 복수의 그래픽 객체 및 상기 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 저장하는 저장 모듈과, 인터페이스 디바이스로부터 상기 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 그래픽 객체에 대한 이동 정보를 입력받고, 상기 이동 정보 및 상기 속성 정보를 기초로 주파수 정보 및 진폭 정보를 제공하는 제어 모듈 및 상기 주파수 정보 및 상기 진폭 정보를 기초로 진동 신호를 발생시켜 상기 인터페이스 디바이스로 전달하는 구동 모듈을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시에 따른 사용자 인터페이스 시스템은 복수의 그래픽 객체 및 상기 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 인터페이스 그래픽 객체를 디스플레이하는 디스플레이 화면; 및 상기 인터페이스 그래픽 객체의 이동 속도를 조작하기 위한 입력 수단을 포함하며, 상기 이동 속도 및 그래픽 객체의 표면 정보에 대응하여 상기 입력 수단으로 진동이 전달된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시에 따른 사용자 인터페이스 방법은 인터페이스 디바이스로부터 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 그래픽 객체에 대한 이동 정보를 입력받는 (a) 단계와, 상기 이동 정보 및 상기 복 수의 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 기초로 주파수 정보 및 진폭 정보를 제공하는 (b) 단계와, 상기 주파수 정보 및 상기 진폭 정보를 기초로 진동 신호를 발생시키는 (c) 단계 및 상기 발생된 진동 신호를 상기 인터페이스 디바이스로 전달하는 (d) 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 사용자 인터페이스 시스템 및 방법을 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템(100)은 사용자 의 신체와 접촉되고, 사용자에 의해 조작되는 인터페이스 디바이스 모듈(110)과 인터페이스 디바이스 모듈(110)을 통하여 입력된 사용자의 조작에 따라 그래픽 객체가 이동되고, 그래픽 객체의 이동에 대응하여 다른 그래픽 객체의 표면 정보가 진동 신호로 변환되어 변환된 진동 신호를 인터페이스 디바이스 모듈(110)로 제공하는 호스트 장치(120)를 포함한다.
이 때, 호스트 장치(120)는 제어 모듈(130), 구동 모듈(150), 디스플레이 모듈(170) 그리고 저장 모듈(190)을 포함한다.
여기에서, 본 실시예에서 사용되는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
제어 모듈(130)은 그래픽 화면 및 그래픽 객체들을 디스플레이 모듈(170)을 통하여 출력하고, 인터페이스 디바이스 모듈(110)을 통하여 수신한 사용자의 조작 정보에 따라 이동하는 임의의 그래픽 객체에 대한 움직임을 제어한다. 이하에서는, 사용자의 조작 정보에 따라 이동하고 그래픽 화면 상에서의 사용자의 위치를 나타내는 그래픽 객체를 '인터페이스 객체'라고 칭하기로 하고 그래픽 화면 상의 다른 그래픽 객체와 구별하기로 한다. 제어 모듈(130)에 대한 보다 상세한 구성은 도 2에서 구체적으로 설명하도록 한다.
저장 모듈(190)은 디스플레이 모듈(170)에 디스플레이되는 다양한 그래픽 화면 및 그래픽 객체들에 대한 정보를 포함하고 있으며, 특히 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 포함하고 있다.
구동 모듈(150)은 제어 모듈(130)로부터 인터페이스 객체와 다른 그래픽 객체와의 인터렉션(interaction) 결과에 대응하는 다른 그래픽 객체의 속성 정보를 수신하고, 수신한 속성 정보를 해당하는 진동 신호로 변환하여 인터페이스 디바이스 모듈(110)로 제공한다. 구동 모듈(150)에 대한 보다 상세한 구성은 도 3에서 구체적으로 설명하도록 한다.
사용자 인터페이스 시스템(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
예를 들어, 호스트 장치(120)의 디스플레이 모듈(170)을 통하여 저장 모듈(190)에 저장된 그래픽 화면 및 그래픽 객체들이 디스플레이되고, 디스플레이되는 그래픽 객체들 중 하나의 그래픽 객체가 인터페이스 객체에 해당한다고 가정한다.
이 때, 그래픽 객체는 2차원 또는 3차원 형태의 그래픽 객체를 포함하고, 각 각의 그래픽 객체는 그래픽 객체 표면에 대한 속성 정보를 갖고 있다. 이러한 속성 정보는 거칠거나 매끄러운 정도를 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 진동(vibration)의 진폭(amplitude) 으로서 그 크기를 표현할 수 있다.
사용자가 인터페이스 객체를 소정 방향으로 이동하고자 할 경우에는 인터페이스 디바이스 모듈(110)을 조작하여 제어 모듈(130)로 하여금 인터페이스 디스플레이 모듈(170)에 의해 제공되는 디스플레이 화면 상에서 인터페이스 객체를 사용자에 의해 조작되는 방향으로 이동하도록 한다. 이 때, 인터페이스 디바이스 모듈(110)은 인터페이스 객체를 상하좌우로 이동시키는 4방향 버튼, 인터페이스 객체를 임의의 방향으로 이동시키는 숫자 버튼, 터치 스크린 또는 마우스(mouse)와 같은 입력 수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자가 4방향 버튼 중 아래쪽 방향의 버튼을 누르면 인터페이스 객체는 제어 모듈(130)의 제어에 따라 디스플레이 화면 상에서 소정 간격만큼 아래쪽 방향으로 이동하게 되는 것이다.
인터페이스 객체가 이동하게 되면 다른 그래픽 객체와 접촉하게 되는데, 이 경우 접촉되는 그래픽 객체의 속성 정보가 구동 모듈(150)로 전달되고, 전달된 속성 정보는 진동 신호로 변환되어 인터페이스 디바이스 모듈(110)로 제공된다. 사용자는 인터페이스 디바이스 모듈(110)을 통하여 변환된 진동 신호를 느낄 수 있게 되는 것이다. 이 때, 사용자가 느끼는 진동 신호는 인터페이스 객체의 움직임에 따라 달라지게 된다. 즉, 인터페이스 객체가 이동하는 속도에 따라 다른 그래픽 객체들과의 인터랙션(interaction)이 달라지게 되고, 그 결과 사용자가 느끼는 진동 신호도 달라지게 되는 것이다. 예를 들어, 인터페이스 객체가 이동하는 속도와 다른 그래픽 객체의 속성에 따라 진동신호의 주파수(frequency)가 달라지게 된다.
한편, 도 1에서는 구동 모듈(150)이 호스트 장치(150)에 포함된 것을 예로 들고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 모듈(150)이 호스트 장치(150)에 존재하지 않고 인터페이스 디바이스 모듈(110)과 결합하여 단일의 인터페이스 디바이스를 구성할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 장치의 제어 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 호스트 장치(120)의 제어 모듈(130)은 디바이스 정보 처리 모듈(132), 렌더링 모듈(134), 그래픽 객체 정보 처리 모듈(136) 그리고 그래픽 처리 모듈(138)을 포함한다.
디바이스 정보 처리 모듈(132)은 사용자로부터 인터페이스 디바이스 모듈(110)을 통하여 수신된 인터페이스 객체에 대한 조작 정보를 해석하여 그 결과를 렌더링 모듈(134)과 그래픽 처리 모듈(138)로 제공한다. 이 때, 상기 조작 정보는 인터페이스 객체의 이동에 관한 정보로서 사용자의 조작에 따른 인터페이스 객체의 위치, 속도 등에 대한 정보를 포함하며, 진동(vibration)의 주파수(frequency)로서 인터페이스 객체의 이동 정도를 표현할 수 있다.
그래픽 객체 정보 처리 모듈(136)은 저장 모듈(190)에 저장된 그래픽 화면과 인터페이스 객체를 포함한 그래픽 객체들을 그래픽 처리 모듈(138)로 제공하고, 각각의 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 렌더링 모듈(134)로 제공한다. 상기 속성 정보는 거칠거나 매끄러운 정도를 나타내는 정보, 노면의 상태나 높낮이 정보들을 포 함할 수 있으며, 진동(vibration)의 진폭(amplitude)으로서 그 크기를 표현할 수 있다.
그래픽 처리 모듈(138)은 디바이스 정보 처리 모듈(132)로부터 수신된 인터페이스 객체의 이동에 관한 정보와 그래픽 객체 정보 처리 모듈(136)로부터 수신된 그래픽 화면 및 그래픽 객체들에 대한 정보를 이용하여 출력을 위한 그래픽 신호를 생성한다. 생성된 그래픽 신호는 디스플레이 모듈(170)로 제공되어 디스플레이된다. 이 때, 인터페이스 객체는 사용자의 조작에 대응하여 이동하게 된다.
렌더링 모듈(134)은 인터페이스 객체의 이동 정보와 그래픽 객체의 속성 정보를 기초로 하여 렌더링 신호를 발생시킨다. 이 때, 상기 렌더링 신호는 인터페이스 객체와 다른 그래픽 객체와의 인터랙션(interaction)에 대응하여 진동 신호와 같은 햅틱 신호를 제공하기 위하여 구동 모듈(150)로 입력되는 신호를 의미한다. 즉, 인터페이스 객체와 다른 그래픽 객체와의 인터랙션(interaction)을 진동(vibration)으로써 표현하기 위하여 주파수(frequency)와 진폭(amplitude)를 결정하는데 필요한 정보를 제공하는 신호가 렌더링 신호라고 볼 수 있다.
렌더링 모듈(134)에 의해 제공된 렌더링 신호는 구동 모듈(150)로 입력되는데, 도 3에서는 구동 모듈(150)의 구성을 구체적으로 나타내고 있다.
도 3을 참조하면, 호스트 장치(120)의 구동 모듈(130)은 구동 회로 모듈(152)과 진동 발생 모듈(154)을 포함한다.
구동 회로 모듈(152)은 렌더링 모듈(134)로부터 수신한 렌더링 신호를 진동을 발생시키기 위한 구동 신호로 변환하고, 진동 발생 모듈(154)은 상기 구동 신호 를 기초로 진동을 발생시켜 인터페이스 디바이스 모듈(110)로 전달한다.
만일 진동을 발생시키는 진동 발생 모듈(154)을 구동하기 위한 구동 신호로서 렌더링 신호가 직접 이용될 수 있다면 구동 회로 모듈(152)은 생략될 수도 있다.
진동 발생 모듈(154)은 진동 모터(vibration motor), 솔레노이드 (Solenoid)모듈, 피에조(piezo) 모듈, 전기 활성 폴리머(Electroactive Polymer; EAP)를 이용하여 진동을 발생시킬 수 있다.
이 중, 전기 활성 폴리머(EAP)는 넓은 범위의 물리적, 전기적 특성을 잘 나타내도록 제조되고 처리되는 폴리머(polymer)의 일종이다.
전기 활성 폴리머(EAP)는 전압을 가하여 활성화되면, 일반적으로 왜곡이라고 불리는 상당한 이동 또는 변형을 이룰 수 있다. 이러한 변형은, 재료의 길이, 폭, 두께, 반지름 방향 등에 따라 다르게 할 수 있으며, 10%에서 최대 50%까지의 변형도 가능한 것으로 알려져 있다. 이 탄력적인 왜곡의 크기는 3% 이내의 변형률을 갖는 피에조(piezo)와 비교하여 볼 때, 매우 특이한 것이며, 적절한 전기 시스템에 따라서 완전한 제어가 가능하다는 점에서 매우 큰 장점이 있다.
전기 활성 폴리머(EAP)는, 외부로부터 물리적 변형이 가해지면, 이에 대응되는 전기 신호를 출력하기 때문에, 센서로도 사용될 수 있다. 대부분의 전기 활성 폴리머(EAP)의 재료는 전기적으로 측정 가능한 전위차를 발생하므로, 힘, 위치, 속도, 가속도, 압력 등의 센서로서 사용하는 것이 가능하다. 대부분의 전기 활성 폴리머(EAP)는 이와 같이 양방향 성질을 나타내기 때문에, 센서 또는 액츄에이터로도 사용이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
우선 인터페이스 객체 및 그래픽 객체가 디스플레이 모듈(170)을 통하여 화면에 디스플레이되면(S410), 사용자는 인터페이스 디바이스를 이용하여 인터페이스 객체의 위치를 이동시킨다.
이 때, 제어 모듈(130)은 이동하고 있는 인터페이스 객체에 대한 이동 정보 획득하게 되는데, 이 때의 이동 정보는 인터페이스 객체의 위치 및 이동 속도에 대한 정보를 포함하며, 상기 이동 정보는 진동 발생에 필요한 주파수(frequency) 정보를 제공한다(S420).
그리고 나서, 인터페이스 객체가 이동함에 따라 다른 그래픽 객체와의 인터랙션(interaction)이 발생하게 되고, 그 결과 상기 다른 그래픽 객체의 속성 정보가 획득된다. 이 경우 상기 속성 정보는 그래픽 객체의 표면 정보를 포함하며, 진동 발생에 필요한 진폭(amplitude) 정보를 제공한다(S430).
구동 모듈(150)은 제어 모듈(130)로부터 상기 이동 정보와 상기 속성 정보를 입력받아 이에 대응하는 구동 신호를 발생시키고(S440), 발생된 구동 신호를 이용하여 액츄에이터를 기동함으로써 진동을 발생시킨다(S450).
그리고 나서, 발생된 진동은 상기 인터페이스 디바이스를 통하여 사용자에게 전달됨으로써 사용자는 인터페이스 객체의 이동에 따른 다른 그래픽 객체와의 인터랙션(interaction)을 감지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 카트라이더(cartrider)와 같은 레이싱(racing) 게임 장치 또는 다른 게임 장치, 인터랙션 지도(interaction map), 인터랙션 마우스(interaction mouse) 등에 적용할 수 있는데 이러한 본 발명의 실시예들을 이하에서 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 게임 장치를 나타내는 예시도로서, 카트라이더(Kartrider)와 같은 경주 게임을 위한 게임 장치(500)를 나타내고 있다.
게임 장치(500)는 디스플레이 영역(510)과 사용자 입력 영역(520, 530)을 포함한다.
디스플레이 영역(510)은 그래픽 화면이 디스플레이되고 다수의 그래픽 객체가 나타난다. 다수의 그래픽 객체에는 사용자에 의해 조작되는 인터페이스 객체가 포함되며, 경주 게임에서의 인터페이스 객체는 사용자를 대표하는 자동차(512)가 될 수 있다.
사용자 입력 영역(520, 530)은 게임 제어 및 게임 수행을 위한 입력 버튼을 구비하고 있으며, 실시예에 따라 4방향 버튼(520) 또는 숫자 버튼(530)이 사용될 수 있다.
이 때, 게임 제어를 위한 입력은 게임의 시작 및 종료, 게임의 난이도, 게임 유형 등을 선택하기 위한 입력을 의미하고, 게임 수행을 위한 입력은 사용자가 인터페이스 객체의 위치 및 속도를 조종하여 게임을 수행하기 위한 입력을 의미한다. 예를 들어, 사용자가 4방향 버튼(520)과 액션 기능을 제공하는 액션 버튼을 이용하여 게임을 수행하는 경우 왼쪽 방향 버튼은 자동차를 왼쪽으로 이동시키고, 오른쪽 방향 버튼은 자동차를 오른쪽으로 이동시키고, 위쪽 방향 버튼은 자동차의 속도를 증가시키며, 아래쪽 방향의 버튼은 자동차의 속도를 감소시키는 기능을 제공한다. 그리고 상기 액션 버튼은 다른 사용자에게 공격을 가하거나 자동차의 점프에 해당하는 버튼이다. 액션 버튼은 숫자 버튼(530) 중 임의의 버튼이 사용될 수 있다.
또한, 사용자가 숫자 버튼(530)을 이용하는 경우 숫자 '4', '6', '2', '8'에 해당하는 버튼은 4방향 버튼(520)의 좌/우/위/아래 버튼에 대응하는 기능을 제공할 수 있으며, 숫자 '5' 버튼을 이용하여 자동차를 점프(jump)시킬 수도 있다. 여기에서 숫자 '5' 버튼은 액션 버튼에 해당한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 게임 장치의 구조를 나타내는 블록도로서, 도 5에서 도시한 게임 장치(500)가 동작하기 위한 블록도를 나타내고 있으며, 상기 블록도는 도 1에서 도시한 블록도와 대응될 수 있다. 따라서, 이하에서는 도 1 및 도 5와 연결하여 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 조종기(540)는 인터페이스 디바이스 모듈(110)에 대응하며 4방향 버튼(520) 또는 숫자 버튼(530)에 해당한다.
또한, 차량 정보 계산부(545), 노면 정보 계산부(550), 렌더링 모듈(560)은 제어 모듈(130)에 대응하고, 구동 회로(565) 및 엑츄에이터(570)는 구동 모듈(150)에 대응하며, 그래픽 디스플레이 모듈(555)은 디스플레이 모듈(170)에 대응한다. 그래픽 디스플레이 모듈(555)은 디스플레이 영역(510)을 통하여 그래픽 화면 및 그래픽 객체들을 디스플레이한다.
우선, 도 7 및 도 8을 이용하여 본 발명의 실시에 따른 게임 환경을 설명하 도록 한다.
도 7을 참조하면, 자동차 경주 트랙(track)(720)이 출발선(710)을 기준으로 하여 자동차의 진행 방향으로 길게 있다고 가정한다. 여기에서 출발선(710)은 자동차 경주 트랙(720)의 시작점 또는 기준점의 역할을 한다.
그리고 자동차 경주 트랙(720) 위의 임의의 위치에는 두꺼운 선으로 표현된 직사각형의 영역이 있는데, 이 영역을 본 발명에서는 '가상 블록(virtual block)'이라고 칭하기로 하며, 진동이 발생되는 영역으로 정의된다.
가상 블록(virtual block)(730)은 일반적인 그래픽 프로그램에서 하나의 폴리건(polygon)으로 구성되거나 복수 개의 폴리건의 합으로 구성될 수 있으며, 자동차 경주 트랙(720) 상에서 임의의 면적을 갖을 수도 있다.
따라서, 가상 블록(virtual block)(730)은 '자동차 경주 트랙(720)' 그래픽 객체의 일부분으로 표현되거나 '자동차 경주 트랙(720)'과는 별개의 그래픽 객체로서 표현될 수 있다.
한편 자동차 경주 트랙(720)의 방향을 따라 가상 블록(virtual block)(730) 상의 두 점 (an, bn)을 정의할 수 있는데, 출발선(710)에서 an 점까지의 거리를 pn 이라고 하고, 출발선(710)에서 bn 점까지의 거리를 qn 이라고 가정한다.
이 때, 자동차가 자동차 경주 트랙(720)의 an점과 bn점 사이를 통과할 때 발생하는 진동의 영향 즉, n번째 가상 블록(virtual block)을 통과할 때 발생하는 진동의 영향은 거리 pn과 거리 qn의 지연을 고려한 진동의 합으로 표현될 수 있는데, 이를 [수학식 1]에서 나타내고 있다.
Figure 112006000143862-pat00001
이 때, L은 초기 출발상태 상태부터 현재 시간 t까지 자동차의 이동 거리를 나타내고 있고, 현재시간 t까지의 이동거리 L 은 [수학식 2]와 같이 일반적인 거리 공식에 의해 표현 될 수 있다.
Figure 112006000143862-pat00002
L은 (n-1) 번째 가상 블록(virtual block)을 통과할 때의 속도와 an점을 통과할 때의 가속도를 기초로 정해질 수 있으므로, 사용자가 인터페이스 객체에 해당하는 자동차의 속도를 조절함으로써 가상 블록(virtual block)을 지나가는 시간이 조절될 수 있다.
또한, [수학식 1]에서 hn은 구간 [pn, qn]에 있는 가상 블록(virtual block)에서의 노면의 높낮이 정보를 나타내며 진동(vibration)의 진폭(amplitude)을 결정해 주는 파라미터에 해당한다. 즉, hn의 값이 클수록 큰 진폭(amplitude)을 제공하게 되는데 그 크기는 도 8을 이용하여 설명하도록 한다.
도 8을 참조하면, 첫번째 가상 블록(810)의 h 값을 h1이라고 하면 두번째 가 상 블록(820)의 h 값은 두번째 가상 블록(820)의 노면 높이와 첫번째 가상 블록(810)의 노면 높이의 차이를 나타내며 도 8에서는 h2로 나타내고 있다. 마찬가지로, 세번째 가상 블록(830)의 h 값은 세번째 가상 블록(830)의 노면 높이와 두번째 가상 블록(820)의 노면 높이의 차이를 나타내고, 네번째 가상 블록(840)의 h 값은 네번째 가상 블록(840)의 노면 높이와 세번째 가상 블록(830)의 노면 높이의 차이를 나타내며 도 8에서는 각각 h3, h4로 나타내고 있다. 즉, n번째 가상 블록에서의 hn 값은 (n-1) 번째 가상 블록의 지면으로부터의 높이와 n 번째 가상 블록의 지면으로부터의 높이의 차로써 구해질 수 있다. 가상 블록에서 h 값은 미리 설정될 수 있으며, h 값의 크기에 따라 진동 신호의 진폭(amplitude)을 조절할 수 있다.
한편, [수학식 1]에서 진동 신호의 패턴을 나타내는 Vib(L)는 구형파의 형태로 표현되고 있는데, 또다른 방법으로서 복수개의 정현파의 합으로도 표현될 수 있다.
위와 같은 게임 환경을 기초로 사용자가 조종기(540)를 이용하여 차의 속도를 조절하면서 게임을 수행하게 되면 차량 정보 계산부(545)는 자동차의 이동 속도 및 가속도를 이용하여 자동차의 위치와 속도를 얻게 된다. 이 때, 상기 이동 속도 및 상기 가속도는 차량 정보 계산부(545)가 4방향 버튼(520) 또는 숫자 버튼(530) 중 속도 증가(또는 감소) 버튼이 눌러지는 회수나 눌러지는 시간을 감지하고 그 결과에 대응하여 미리 설정된 속도 또는 가속도를 얻을 수 있게 된다.
노면 정보 계산부(550)는 자동차가 이동하는 위치에 대응하는 노면의 정보를 제공한다.
그래픽 디스플레이 모듈(555)은 자동차의 위치와 속도에 따른 그래픽 화면을 디스플레이한다.
렌더링 모듈(560)은 자동차의 위치와 속도, 그리고 노면 정보 계산부(550)로부터 수신한 노면의 상태 정보를 수신하고, 이를 기초로 햅틱 신호를 제공하기 위한 렌더링 신호를 제공한다. 이 때, 자동차의 위치와 속도는 진동 신호를 생성하기 위한 주파수(frequency) 정보로서 제공되고, 노면의 상태 정보는 진동 신호를 생성하기 위한 진폭(amplitude) 정보로서 제공된다.
구동 회로(565)는 상기 렌더링 신호를 이용하여 엑츄에이터(570)를 기동하기 위한 구동 신호를 생성하여 엑츄에이터(570)로 하여금 진동 신호를 발생하게 한다. 구동 신호는 전압 또는 전류 신호를 포함한다.
발생된 진동 신호는 조종기(540)로 전달되어 사용자가 진동을 느끼게 된다. 결국, 사용자의 자동차 조작에 따른 속도 및 노면 정보에 따라 진동의 주파수와 크기가 달라지게 되어 다양한 진동 효과가 제공된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 나타내는 예시도로서, 도 9는 네비게이션 장치(900)를 나타내고 있다.
도 9를 참조하면, 네비게이션 장치(900)는 지도를 디스플레이하고, 사용자의 현재 지점(912)을 가리키는 포인터(910)를 포함하는 디스플레이 화면(920)을 제공한다. 포인터(910)는 본 발명에서의 인터페이스 객체에 해당한다. 이 때, 디스플레이 화면(920)은 터치 스크린으로 제공될 수 있으며, 사용자의 손가락에 의한 터치 가 이동함에 따라 포인터(910)도 같이 이동하게 된다.
이 경우 디스플레이 화면(920)에서 제공되는 지도의 도로는 각각 서로 다른 노면 정보를 갖고 있으며 이러한 노면 정보는 진동 신호의 진폭(amplitude)을 결정하는 파라미터가 된다. 또다른 실시예로서, 디스플레이 화면(920)에서 제공되는 지도의 도로는 도로의 차량의 양에 따라 색깔이 바뀔수 있다. 예를 들면 교통량이 극심한 곳은 빨간색으로 나타나고, 교통량이 조금 막히는 곳은 노란색, 원활한 상태는 파란곳으로 표시된다고 가정하고, 도로의 높이 정보는 색깔에 따라 변한다고 가정한다. 이 경우, 색깔이 진동 신호의 진폭을 결정하는 파라메터(parameter)가 될 수 있다.
사용자가 현재 지점(912)에서 목표 지점(914)으로 손가락에 의한 터치를 이동시키면 이동 속도에 따라 진동 신호의 주파수(frequency)가 결정된다. 진동 신호의 진폭(amplitude) 및 주파수(frequency)가 결정되는 방법은 앞서 설명한 게임 장치에서와 동일한 방법을 따르게 된다. 네비게이션 장치(900)는 터치 스크린을 입출력 인터페이스로 사용하므로 사용자는 터치하고 있는 손가락을 통해 진동을 느낄 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 나타내는 예시도로서, 도 10은 마우스를 입력 장치로 하는 컴퓨터 시스템(1000)을 나타내고 있다.
도 10을 참조하면, 컴퓨터 시스템(1000)의 디스플레이 장치(1030)는 현재 지점(1012)을 가리키는 포인터(1010)를 디스플레이하고 있다. 이 때, 포인터(1010)는 본 발명에 따른 인터페이스 객체에 해당하며, 입력 인터페이스 기기인 마우스(1020)의 조작에 대응하여 위치와 속도가 변하게 된다.
이 경우 디스플레이 장치(1030)에서 디스플레이되는 그래픽 화면은 각각 서로 다른 표면 정보를 갖고 있으며 이러한 표면 정보는 진동 신호의 진폭(amplitude)을 결정하는 파라미터가 된다. 또한, 사용자가 현재 지점(1012)에서 목표 지점(1014)으로 마우스(1020)를 이용하여 포인터(1010)를 이동시키면 이동 속도에 따라 진동 신호의 주파수(frequency)가 결정된다. 진동 신호의 진폭(amplitude) 및 주파수(frequency)가 결정되는 방법은 앞서 설명한 게임 장치에서와 동일한 방법을 따르게 된다. 컴퓨터 시스템(1000)에서 사용자는 마우스(1020)를 통하여 진동을 느낄 수 있으며 이 경우, 마우스(1020)는 도 1에서 도시된 인터페이스 디바이스 모듈(110)과 구동 모듈(150)을 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명을 따르게 되면, 사용자가 그래픽 화면 상의 그래픽 객체를 조작할 때 좀더 인터렉티브(interactive)하고 사실적(realistic)인 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 복수의 그래픽 객체 및 상기 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 저장하는 저장 모듈;
    인터페이스 디바이스로부터 상기 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 인터페이스 그래픽 객체에 대한 이동 정보를 입력받고, 상기 이동 정보 및 상기 속성 정보를 기초로 주파수 정보 및 진폭 정보를 제공하는 제어 모듈; 및
    상기 주파수 정보 및 상기 진폭 정보를 기초로 진동 신호를 발생시켜 상기 인터페이스 디바이스로 전달하는 구동 모듈을 포함하며,
    상기 이동 정보는 상기 인터페이스 그래픽 객체가 이동하는 속도에 대한 정보를 포함하고, 상기 속성 정보는 노면 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노면 정보는 현재 가상 블록의 지면으로부터의 높이와 이전의 가상 블록의 지면으로부터의 높이의 차에 대한 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진동 신호는 상기 인터페이스 그래픽 객체가 다른 그래픽 객체의 가상 블록에 위치하는 경우 발생되는 사용자 인터페이스 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 입력 버튼에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 터치 스크린에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 마우스에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 진동 모터(vibration motor)에 의해 형성되는 사용자 인터 페이스 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 솔레노이드 모듈에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 피에조(piezo) 모듈에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 전기 활성 폴리머(EAP)에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그래픽 객체를 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 더 포함하는 사용자 인터페이스 시스템.
  14. 인터페이스 디바이스로부터 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 인터페이스 그래픽 객체에 대한 이동 정보를 입력받는 (a) 단계;
    상기 이동 정보 및 상기 복수의 그래픽 객체에 대한 속성 정보를 기초로 주파수 정보 및 진폭 정보를 제공하는 (b) 단계;
    상기 주파수 정보 및 상기 진폭 정보를 기초로 진동 신호를 발생시키는 (c) 단계; 및
    상기 발생된 진동 신호를 상기 인터페이스 디바이스로 전달하는 (d) 단계를 포함하며,
    상기 이동 정보는 상기 인터페이스 그래픽 객체가 이동하는 속도에 대한 정보를 포함하고, 상기 속성 정보는 노면 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 노면 정보는 현재 가상 블록의 지면으로부터의 높이와 이전의 가상 블록의 지면으로부터의 높이의 차에 대한 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 방법.
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    상기 진동 신호는 상기 인터페이스 그래픽 객체가 다른 그래픽 객체의 가상 블록에 위치하는 경우 발생되는 사용자 인터페이스 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 입력 버튼에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 터치 스크린에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 마우스에 의해 형성되는 사용자 인터페이스 방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 진동 모터(vibration motor)에 의해 진동 신호를 발생하는 단계를 포함하는 사용자 인터페이스 방법.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 솔레노이드 모듈에 의해 진동 신호를 발생하는 단계를 포함 하는 사용자 인터페이스 방법.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 피에조(piezo) 모듈에 의해 진동 신호를 발생하는 단계를 포함하는 사용자 인터페이스 방법.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 전기 활성 폴리머(EAP)에 의해 진동 신호를 발생하는 단계를 포함하는 사용자 인터페이스 방법.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 그래픽 객체를 디스플레이하는 (e) 단계를 더 포함하는 사용자 인터페이스 방법.
  27. 복수의 그래픽 객체 및 상기 복수의 그래픽 객체 중 사용자를 대표하는 인터페이스 그래픽 객체를 디스플레이하는 디스플레이 화면; 및
    상기 인터페이스 그래픽 객체의 이동 속도를 조작하기 위한 입력 수단을 포함하며,
    상기 이동 속도 및 그래픽 객체의 표면 정보에 대응하여 상기 입력 수단으로 진동이 전달되는 사용자 인터페이스 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 그래픽 객체 상에 소정 블록이 형성되고, 상기 인터페이스 그래픽 객체가 상기 블록에 위치하는 경우에 상기 입력 수단으로 진동이 전달되는 사용자 인터페이스 시스템.
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