Sensor-based Body Gesture Tracking System for Natural User Interface in E-learning
저자
발행사항
서울 : 성균관대학교 일반대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사)-- 성균관대학교 일반대학원 : 휴먼ICT융합학과 2016. 2
발행연도
2016
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
41 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Andrea Bianchi
DOI식별코드
소장기관
Videos are becoming a commonplace way for students to view instructional material. Although current technology allows customization of default playback speeds to cater to individual students’ desired pace, we highlight a need for more dynamic or reactive control systems capable of varying playback in response to viewer needs or activities (e.g. slowing down during note-taking).
This article instantiates this idea by describing a system that tracks a user’s head position in order to infer and respond to their activities whilst watching an educational video. First prototype can distinguish 1) normal: watching monitor, 2) notes: head down for taking note, 3) distract: looking sideway of the monitor and 4) out of sight: out of focus by posture and adjust video playback speed automatically. Results of the pilot study with 6 participants show decrease of direct manipulation of keyboard and needs for improvement through observation and interview.
By reflecting it, three states that 5) focus: lean forward to see detail, 6) skimming: recline position, and 7) dwell: stay in ‘out of sight’ more than 5 seconds are added to pause, fast forward and rewind. And also, the lowest speed of the video is changed from 0.6x to 0.8x in order to make people hear audio contents more stable.
New prototype consists of gyro, accelerometer and proximity sensor to infer seven states. Experiment with 12 participants is composed of NASA-task load index, system usability scale, short test, semi-structured interview, and system data log to prove effectiveness of proposed interface.
AS a result, NUI didn’t have an effect on lesson retention, however user study highlights usage patterns and shows automatic tracing and playback speed adjustment can effectively lower users’ cognitive workload such as mental, temporal demand, and effort to manipulate interface. Accordingly, average SUS score shows that the system provides ease of learning the system and ease of use. Finally, taken together, the system gives positive influence on users’ learning experience.
This article ends up with customization of state degree and playback speed, feedback of transition, more function for intentional manipulation, and smooth change of playback speed for better application of NUI.
온라인 비디오 강의는 학생들이 공부하기 위한 대중적 자료로 자리매김하고 있다. 현재 기술이 개인의 학생들이 원하는 속도에 맞추어 재생속도를 제어하는 방법들을 제공하더라도, 우리는 시청자들의 필요나 행동에 따라 반응하고 다이내믹하게 재생속도를 변화시켜줄 수 있는 제어 시스템의 필요성에 주목하였다.
이 논문에서는 강의 영상을 보는 사용자들의 행동을 추적하고 그에 따라 동작하는 시스템을 제시하여 아이디어를 설명한다. 첫 프로토타입은 1) 모니터를 응시하는 주의 상황, 2) 필기를 위해 고개를 내린 상황, 3) 모니터 주변을 응시하는 상황, 4) 시지각이 모니터에서 완전히 벗어난 상황과 같은 4가지 상황들을 판별하고 재생속도를 조절한다. 6명을 대상으로 파일럿 스터디를 수행 후, 실제 키보드 조작 횟수의 감소를 확인하여 제시하는 인터페이스의 가능성을 확인하고, 관찰 및 인터뷰를 통해 시스템의 개선 사항을 수립하였다.
이를 반영하여 5) 영상을 자세히 보기 위해 모니터로 다가가는 상황, 6) 편한 자세로 시청하는 상황, 그리고 7) 일정 시간 이상 비디오 내용에 대해 주의를 상실하는 상황을 분별하여 비디오 재생속도를 정지, 빨리감기, 그리고 되감기 하는 기능을 추가하였다. 또한 비디오 플레이어의 특성 상 사람들이 음원을 무리 없이 받아들일 수 있는 최저 속도를 확인하여 제어 속도를 수정하였다.
개선된 프로토타입은 가속도 및 자이로 센서에 거리 측정 센서를 추가하여, 7가지 자세를 분별하고 그에 따라 영상 속도를 조절한다. 다시 12명을 대상으로 프로토타입 사용 유무에 따른 두 가지 조건을 실험하여 Task load index, System Usability scale, 시험, 반구조적 인터뷰, 그리고 시스템 기록을 통해 제안한 인터페이스의 사용성을 검증하였다.
그 결과로 제안한 NUI가 사용자의 학습 능력 즉, 기억력에는 영향을 미치진 않지만, 인터페이스를 조작함에 있어 그들의 정신적, 일시적 요구, 그리고 노력 등의 인지적 작업량을 효과적으로 줄여주는 것을 입증하였으며, SUS를 통하여 새로운 인터페이스의 사용 방법을 익히는 것이 쉬우며 사용하기 매우 쉽다는 것을 확인하였다. 또한 시스템 기록에서 인터페이스의 사용이 매우 빈번한 것을 확인함으로써, 시스템이 맥락을 잘 유추하고 보조하고 있음을 알려준다. 결국 NUI가 사용자의 학습 경험에 긍정적 효과를 미치는 것을 알 수 있다.
향후, 효과적인 NUI의 적용을 위해 재생 속도 및 상태의 각도에 대한 커스터마이징, 상태 이행 시 피드백, 의도적 조작을 위한 기능, 그리고 부드러운 재생속도 변화를 언급함으로써 본 논문을 마친다.
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