3축 가속도 센서를 이용한 체감형 게임 컨트롤러에 관한 연구 = A Study on Realistic Game Controllers Using 3-Axis Acceleration Sensors
저자
발행사항
시흥 : 한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원, 2009
학위논문사항
학위논문(석사)-- 한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원 : 정보통신 2009. 2
발행연도
2009
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경기도
형태사항
vii, 52 p. ; 26cm
소장기관
본 논문은 모션센서와 무선통신을 이용한 체감형 게임 컨트롤러를 제안한다. 제안된 시스템은 4개의 센서노드와 1개의 USB동글로 구성되고, 사용자의 움직임을 인식하기 위해 3축 가속도 센서를 사용하고 시스템의 가동성을 강화하기 위해 2.4GHz의 무선통신을 사용한다.
가속도센서는 사용자의 움직임으로부터 나온 중력가속도를 측정할 수 있고, 3축(x, y, z) 가속도, 속도, 그리고 움직인 거리는 사용자의 동작의 규모와 움직임에 대한 방향을 결정하기위해 사용되었다.
빠른 응답 시간은 게임을 보다 실감나게 만드는 중요한 요소이다. 최소전력 소모로 100Hz의 샘플링율을 획득하기 위해 2.4GHz의 트랜시버에 Freescale의 ZSTAR 프로토콜로부터 수정된 독점적인 프로토콜을 사용하였다. 시간동기화와 4개의 센서노드를 위한 타임 슬롯 확보를 위해 USB 동글의 파일럿 신호를 사용함으로써 센서노드의 가속데이터는 각각의 노드에 대해 100Hz의 샘플링율 얻을 수 있었고, 4개의 모션센서보드로 부터 각각 초당 33번의 전송률을 달성하였다.
무선통신 환경 속에서 최소의 통신지연시간을 유지하면서 데이터 손실을 극복하기 위해 센서노드는 가속도 정보를 저장하기 위한 큐(Queues)를 가지고 있으며, 파일럿 패킷과 데이터 패킷을 통하여 USB동글과 센서노드가 이러한 큐의 인덱스 값을 교환하도록 하였다.
제안한 방식의 유효함과 실용성을 보이기 위해 게이머의 여섯 가지 전형적인 동작에 대하여 간단한 패턴 인식 기법을 적용하여 다양한 실험을 수행하였다.
추후 연구 과제는 다양한 패턴 인식 기법을 적용하여 게이머의 다양한 동작의 미세한 부분까지 인식하여 보다 높은 수준의 게임에 적용하도록 하는데 있다.
This paper proposes the realistic game controllers with motion sensors and wireless communication modules. The proposed system consists of four sensor nodes and one USB-dongle. 3-axis acceleration sensors are used to recognize motions of the user and the 2.4GHz wireless modules are used to enhance the mobility of the system.
The accelerometer can measure the dynamic acceleration of a gravity resulted from the motion of the user. The 3-axises(X, Y and Z) acceleration, velocity, and distance travelled were analyzed to determine the magnitude and direction of the motion of users.
Fast response time is an important factor to make the game more realistic. To achieve sampling rate of 100Hz while minimizing power consumption, Proprietary protocols on 2.4GHz transceiver are used which are modified from Freescale's ZSTAR protocol. By using pilot signal of USB-dongle which is used for time-synchronization and reserving time-slots for four sensor nodes, acceleration data of four sensor nodes can be acquired with 100Hz rate for each node and data transmission rate of 33Hz is achieved for four sensor nodes respectively.
To overcome data loss while minimizing communication delays in wireless communication environments, sensor nodes have queues for acceleration data. And the USB-dongle and sensor nodes handshake index value for these queues via pilot packet and data packet.
To show the validity and practicality of the proposed system, various experimental works are executed with simple pattern recognition algorithm for six typical actions of game players.
Further works are related to applying various pattern recognition algorithms to detect the details of various actions of game players for applying high-level games.
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