KR101381594B1 - 가상현실을 이용한 교육 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교실의 학생 및 원격지의 강사가 등장하는 가상공간을 구현하여 학생이 학습 콘텐츠에 실제로 들어간 것처럼 느끼면서 가상현실 콘텐츠와 상호작용하는 학습을 지원하는 교육 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 학생을 촬영한 영상에서 학생의 영상을 추출하는 영상 컴퓨터와, 원격지 강사를 촬영한 영상에서 원격지 강사의 영상을 추출하는 원격지 강사 컴퓨터와, 가상공간이 구현된 학습 콘텐츠를 실행하며 상기 원격지 강사 컴퓨터와 실시간 통신을 수행하는 교실 강사 컴퓨터, 및 상기 학습 콘텐츠의 가상공간에 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상을 합성하는 가상현실 컴퓨터를 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 공간적 제약을 극복하면서도 현실감 있는 체험 기반의 교육을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

가상현실, 스테레오 카메라, 영상합성, 원격교육, 콘텐츠

Description

가상현실을 이용한 교육 장치 및 방법{Education apparatus and method using Virtual Reality}

본 발명은 가상현실을 이용한 교육 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 교실의 학생 및 원격지의 강사가 등장하는 가상공간을 구현하여 학생이 학습 콘텐츠에 실제로 들어간 것처럼 느끼면서 가상현실 콘텐츠와 상호작용하는 학습을 지원하는 교육 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식 경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT 신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호: 2008-S-025-01, 과제명: 디지털 교과서 및 u-러닝 활성화를 위한 요소기술 개발]

한편, 최근 외국어 학습 등에서 현장감 있는 교육의 중요성이 강조되고 있다. 이에 일부 공공기관 등은 체험형 영어 학습 등을 위한 영어 마을을 세워 학습 공간을 제공하고 있는데, 영어 마을 등은 공간적 제약으로 인하여 많은 사람들이 접할 수 없다는 문제가 있다. 이러한 문제를 최근 정보통신 기술의 발전으로 등장한 원격 화상 교육 및 인터넷 기반의 가상 학습 공간에서 학습하는 가상 교실(virtual classroom) 등의 전자 교육(e-learning) 서비스를 통하여 극복하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.

하지만 원격 화상 교육은 단순한 형태의 학습 방법만을 제공한다는 문제가 있다. 또한 가상 교실은 학생 자신이 아닌 아바타를 통한 학습을 주로 구현하여 학생이 가상공산에 실제로 등장하고 있는 듯한 실재감 내지 몰입감을 주는데 한계가 있다는 문제가 있다. 이러한 종래 기술은 원격지의 강사 영상 또는 학생의 영상을 스크린 상의 정해진 위치에 단순히 뿌려주며 배경을 바꾸어 주는 데 그쳐, 현실감 있는 가상현실 기반 교육을 효율적으로 제공하지 못하고 있다.

그러므로, 컴퓨터 기술을 이용하여 공간적 제약을 극복하면서도 현실감 있는 체험 기반의 교육을 제공할 수 있는 교육 장치 및 방법에 관한 요구가 존재하고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 가상현실을 구현하고 사용자의 제스처를 인식하고 상호 작용하는 인터페이스를 제공함으로써 실재감 있는 체험형 교육 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 단순히 뒷 배경을 바꾸어 주는 데에서 벗어나 원격지와 교실의 사용자가 단일한 가상 세계를 공유하게 함으로써 학습자의 몰입감을 한층 끌어올린 체험형 교육 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 학생을 촬영한 영상에서 학생의 영상을 추출하는 영상 컴퓨터와, 원격지 강사를 촬영한 영상에서 원격지 강사의 영상을 추출하는 원격지 강사 컴퓨터와, 가상공간이 구현된 학습 콘텐츠를 실행하며 상기 원격지 강사 컴퓨터와 실시간 통신을 수행하는 교실 강사 컴퓨터, 및 상기 학습 콘텐츠의 가상공간에 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상을 합성하는 가상현실 컴퓨터를 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 학생의 음성을 입력 받는 학생 마이크, 및 상기 원격지 강사의 음성을 입력 받는 원격지 강사 마이크를 포함하고, 상기 원격지 강사 컴퓨터는 상기 원격지 강사의 음성을 처리하고, 상기 교실 강사 컴퓨터는 상기 학생의 음성을 처리하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 학습 콘텐츠의 음성, 상기 학생의 음성 및 상기 원격지 강사의 음성을 합성하는 사운드 믹서, 및 상기 합성된 음성을 출력하는 교실 스피커를 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 교실의 교육 모습을 촬영하는 모니터링 카메라를 포함하고, 상기 원격지 강사 컴퓨터는 상기 교실의 교육 모습의 영상을 출력하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 학생의 배경으로 사용되어 상기 학생의 영상의 추출을 용이하게 하는 블루 카페트, 및 상기 원격지 강사의 배경으로 사용되어 상기 원격지 강사의 영상의 추출을 용이하게 하는 블루 스크린을 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 학생 카메라 및 상기 영상 컴퓨터는 각각 2대 이상이 사용되어 상기 학생의 스테레오 영상을 획득하고, 상기 학습 콘텐츠는 3차원 학습 콘텐츠이며, 상기 가상현실 컴퓨터는 상기 3차원 학습 콘텐츠의 영상과 상기 학생의 스테레오 영상을 합성하여 3차원 영상을 생성하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 영상 컴퓨터는 상기 학생의 손, 발 또는 머리 중 어느 하나 이상의 위치를 추정하여 상기 학생의 제스처를 인식하여 처리하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 위치의 추정은 상기 학생의 영상에서 색상 또는 움직임 중 어느 하나 이상의 정보를 활용하여 이루어지는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 가상현실 컴퓨터는 상기 영상을 합성하기 전에 상기 학습 콘텐츠의 가상공간, 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상의 상대적인 위치를 이용하여 리얼 월드(real world)와 버추얼 월드(virtual world)의 바닥을 맞추는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

또한, 상기 합성된 영상을 출력하는 프로젝터와, 상기 프로젝터에서 출력되는 영상을 표시하는 교실 스크린을 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치를 제공한다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 학생을 촬영한 영상에서 학생의 영상을 추출하고, 원격지 강사를 촬영한 영상에서 원격지 강사의 영상을 추출하고, 가상공간이 구현된 학습 콘텐츠를 실행하고 상기 원격지 강사와 실시간 통신을 수행하며, 상기 학습 콘텐츠의 가상공간에 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상을 합성하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 학생의 음성을 입력 받고, 상기 원격지 강사의 음성을 입력 받고, 상기 학습 콘텐츠의 음성, 상기 학생의 음성 및 상기 원격지 강사의 음성을 합성하고, 상기 합성된 음성을 출력하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 학습 콘텐츠의 음성, 상기 학생의 음성 및 상기 원격지 강사의 음성을 합성하고, 상기 합성된 음성을 출력하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 교실의 교육 모습을 촬영하고, 원격지에서 상기 교실의 교육 모습의 영상을 볼 수 있도록 하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 블루 카페트를 사용하여 상기 학생의 영상의 추출을 용이하게 하고, 블루 스크린을 사용하여 상기 원격지 강사의 영상의 추출을 용이하게 하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 획득되는 학생의 영상은 스테레오 영상이고, 상기 학습 콘텐츠는 3차원 학습 콘텐츠이며, 상기 3차원 학습 콘텐츠의 영상과 상기 학생의 스테레오 영상을 합성하여 3차원 영상을 생성하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 학생의 손, 발 또는 머리 중 어느 하나 이상의 위치를 추정하여 상기 학생의 제스처를 인식하여 처리하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한 다.

또한, 상기 위치의 추정은 상기 학생의 영상에서 색상 또는 움직임 중 어느 하나 이상의 정보를 활용하여 이루어지는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 영상을 합성하기 전에 상기 학습 콘텐츠의 가상공간, 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상의 상대적인 위치를 이용하여 리얼 월드(real world)와 버추얼 월드(virtual world)의 바닥을 맞추는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

또한, 상기 합성된 영상을 출력하고, 상기 출력되는 영상을 표시하는 가상현실을 이용한 교육 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 가상현실을 이용하여 공간적 제약을 극복하면서도 현실감 있는 체험 기반의 교육을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 교실 및 원격지의 강사가 동일한 가상 세계에 등장하고, 학생의 제스처가 인식되어 콘텐츠가 진행됨으로써 학생의 몰입감을 한층 끌어올릴 수 있게 되는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생 략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 가상현실을 이용한 교육 장치의 구조의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시예는 교실(100)과 원격지(105)라는 물리적으로 분리된 공간에서 실행될 수 있다. 이를테면 외국어 교육의 경우, 학생과 교실 강사는 한국의 교실(100)에서 학습을 진행하면서, 원격지(105)에는 현지의 원어민 강사를 연결하여 그의 지원을 받아 교육을 진행할 수 있다.

제 1 학생 카메라(110)는 학생의 영상을 획득한다. 제 1 영상 컴퓨터(120)는 학생 카메라가 촬영한 영상에서 상기 학생(또는 사용자)의 영상을 추출한다. 실시예에 따라서는 학생 영상(사용자 영상)의 추출 과정을 용이하게 하기 위하여 블루 카페트(115)가 사용될 수 있다. 제 1 학생 카메라(110)가 학생이 블루 카페트(115) 위에 있는 영상을 획득할 경우, 학생의 영상을 배경으로부터 추출하는 과정이 용이해진다는 장점이 있다. 학생이 이동할 필요가 없거나 학생의 2차원 영상만을 사용해도 되는 경우에는, 블루 카페트(115) 대신 블루 스크린을 사용하여 학생을 그 앞에 서거나 앉게 하여 학생의 영상을 획득할 수도 있다.

실시예에 따라서는 본 발명의 가상현실을 3차원 영상으로 구현하도록 구성할 수 있다. 이 경우 학생의 3차원 영상을 구현하기 위하여 제 2 학생 카메라(112) 및 제 2 영상 컴퓨터(122) 등 2대 이상의 카메라 및 영상 컴퓨터가 사용된다. 제 1 및 제 2 학생 카메라(110, 112)는 스테레오 카메라로 구현될 수 있다. 스테레오 카메라로 구현된 제 1 및 제 2 학생 카메라(110, 112)는 각각 교실의 전방 및 후방에 위치할 수 있다. 이 경우 학습 콘텐츠도 3차원 영상 기반의 학습 콘텐츠가 사용될 수 있다.

한편, 원격지 강사 카메라(180)는 원격지 강사를 촬영한다. 원격지 강사 컴퓨터(190)는 원격지 강사 카메라(180)가 촬영한 영상에서 상기 원격지 강사의 영상을 추출한다. 실시예에 따라서는 원격지 강사 영상의 추출 과정을 용이하게 하기 위하여 블루 스크린(185)이 사용될 수 있다. 원격지 강사 카메라(180)가 원격지 강사가 블루 스크린(185) 앞에 있는 영상을 획득할 경우, 원격지 강사의 영상을 배경으로부터 추출하는 과정이 용이해진다는 장점이 있다. 원격지 강사가 이동할 필요가 있거나 원격지 강사의 3차원 영상을 사용할 경우에는, 블루 스크린(185) 대신 블루 카페트를 사용하여 원격지 강사가 그 위에 서거나 움직이도록 하여 스테레오 카메라 등으로 구현된 원격지 강사 카메라(180) 등을 사용하여 원격지 강사의 3차원 영상을 획득할 수도 있다.

가상현실 컴퓨터(또는 제 2 컴퓨터)(150)는 학습 콘텐츠의 영상, 학생의 영상 및 원격지 강사의 영상을 합성하여 학생 및 원격지 강사가 등장하는 가상공간을 구현한다.

학습 콘텐츠는 사전에 제작되는데, 콘텐츠 제작 과정은 3차원 모델링, 음성 녹음, 애니메이션 제작, 이미지 제작 등의 원본 콘텐츠(raw contents) 제작 작업과, 원본 콘텐츠들의 자리 배치, 학생 및 강사의 각종 상호작용(interaction)에 반응하는 규칙을 정하는 콘텐츠 패키징(contents packaging) 작업으로 나뉜다. 이러한 두 가지 작업을 모두 수행하여야 가상현실 컴퓨터(150)가 사용할 수 있는 학습 콘텐츠가 만들어지게 된다.

학생 및 강사의 영상과 학습 콘텐츠의 영상을 합성하기 위하여 공간 정보 인식 기술이 사용된다. 공간 정보 인식 기술은 제 1 및 제 2 학생 카메라(110, 112)와 바닥의 상대적인 위치를 계산하여 실제 세계인 리얼 월드(real world)와 가상 세계인 버추얼 월드(virtual world)의 바닥을 맞추는 작업을 수행한다. 이를 통하여 리얼 월드에서의 학생의 움직임이 버추얼 월드에서도 자연스럽게 구현될 수 있다. 본 발명의 교육 장치를 설치한 후 카메라를 옮기지 않는 한 바닥을 다시 맞출 필요가 없으므로 이 작업 역시 사전에 수행하게 된다.

가상현실 컴퓨터(150)가 매 카메라 프레임마다 실행되어야 하는 작업의 내용은 아래와 같다. 먼저 제 1 및 제 2 학생 카메라(110, 112)에서 학생을 촬영하고 제 1 및 제 2 영상 컴퓨터(120, 122)에서 학생의 영상을 추출하고, 학생의 발 위치를 활용하여 학생의 월드 코디네이트(world coordinate) 위치를 계산한다. 또한 원격지 강사 카메라(180)에서 원격지 강사를 촬영하고 원격지 강사 컴퓨터(190)에서 원격지 강사의 영상을 추출한다. 이를 토대로 추출된 학생, 원어민 교사 및 학습 콘텐츠의 기타 가상 객체를 활용하여 3차원 가상공간을 구축한다. 학생 및 원격지 강사는 동일한 가상공간을 공유하게 되어 학생의 현재감 및 몰입감을 증대시킬 수 있게 된다.

실시 예에 따라서는, 제 1 및 제 2 영상 컴퓨터(120, 122)가 학생의 제스처를 인식할 수 있도록 구현할 수 있다. 제스처 인식 방식으로는 객체의 영상에서 색상(color), 움직임(motion) 등의 정보를 이용해 객체의 손, 발, 머리 등의 위치를 추정하는 방식이 사용될 수 있다. 이 경우 학생의 손 위치, 발 위치, 머리 위치 등에 기반한 학습 상호작용이 가능하며, 연속된 손, 발, 머리 등의 위치 추정 결과를 활용하여 학생의 동작에 따라 학습 콘텐츠의 시나리오가 진행되게 할 수 있다. 학습 콘텐츠의 시나리오 진행은 기본적으로 교실 강사의 교실 강사 컴퓨터(또는 제 1 컴퓨터)(140) 조작에 의해 미리 정해둔 규칙에 맞추어 이루어진다.

프로젝터(170)는 3차원 가상공간의 결과물을 출력한다. 가상현실을 이용한 학습 장치의 특성상 일반적으로 교실 스크린(또는 교실 디스플레이)(175) 등의 대형 화면에 출력하게 된다.

한편, 모니터링 카메라(145)는 교실의 학습 현장을 촬영하여 교실 강사 및 원격지 강사가 교실 내에서의 학습 진행 상황을 파악할 수 있도록 한다.

가상 현실을 이용한 교육 장치 및 방법을 구현하기 위해서는 음성 시스템도 필요하다. 학생 마이크(130)는 학생의 음성을 입력받고, 원격지 강사 마이크(196)는 원격지 강사의 음성을 입력받는다. 교실 강사 컴퓨터(140)는 학생의 음성을, 원격지 강사 컴퓨터(190)는 원격지 강사의 음성을 각각 처리한다.

한편, 교실 강사 컴퓨터(140)에서 실행되는 학습 콘텐츠에도 고유의 음성이 존재한다. 사운드 믹서(160)는 학습 콘텐츠의 음성, 학생의 음성 및 상기 원격지 강사의 음성을 합성하며, 교실 스피커(165)는 이 합성된 음성을 출력한다. 원격지 강사 스피커(198)는 원격지 강사에게 음성을 출력한다. 여기서 스피커는 이어폰, 헤드폰 등 유사한 음성 출력 기기로 구현될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 구현한 결과물을 도시한 것이다.

시스템은 크게 교실(100)과 원격지(105)의 두 부분으로 이루어지는데, 교실(100)은 학습이 일어나는 공간이며, 원격지(105)는 원어민 강사가 수업을 지원하기 위한 공간이다.

교실(100)의 전면에는 프로젝터(170) 및 대형 교실 스크린(175)이 설치되어 있으며, 대형 교실 스크린(175) 안에는 가상 세계가 구성되어 있다. 가상 세계는 학생의 영상과 원어민 강사의 영상, 그리고 교실 강사 컴퓨터(140)에 의하여 실행되는 학습 콘텐츠의 기타 가상 객체로 구성된다. 가상 세계는 실제 세계와 맵핑(mapping)되므로 교실(100) 내에서의 학생 움직임은 가상 세계에서 학생 움직임과 그대로 연결된다. 실시예에 따라서는 학생의 손, 발, 머리 등의 위치가 추적되어 학생의 제스처를 시스템이 인식하여 이벤트를 발생시킬 수 있다. 가상 세계를 구성하는 기타 가상 객체는 정적인 객체뿐만 아니라 애니메이션이 삽입된 객체를 사용하여 현장감을 살릴 수 있다. 원격지(105)의 원어민 강사는 모니터링 카메라(112)가 전송하는 영상을 통해 교실 내의 상황을 파악할 수 있다. 블루 스크린(185) 앞에서 원어민 강사가 적절한 대화 및 행동을 취하면, 이 영상이 원격지 강사 카메라(180)에 의하여 획득되어 교실 스크린(175) 등을 통하여 교실의 학생에게 전송되게 된다.

도 3은 학습 콘텐츠가 실행되고 있는 교실의 모습을 도시한 것이다.

교실 강사가 시스템을 켜면 학습 콘텐츠의 내용에 따라 교실 스크린(175) 속에 가상공간이 펼쳐진다. 이것은 아직 학생 및 원격지 강사의 영상이 합성되기 이전의 결과물에 해당한다.

학습 콘텐츠에 따라 다양한 가상공간을 창출할 수 있다. 예를 들어, 보스턴 지하철의 개찰구, 매표소(ticket office), 행인, 내부 구조, 지하철 차량 등을 그대로 모델링하여 가상 세계 안에 구현할 수 있다. 학생을 가상공간에 투입하면 학생은 화면에 비친 자신의 모습을 보고, 지하철 내부를 움직이면서 보스턴 지하철 내부를 방문한 것과 같은 체험을 할 수 있다. 원어민 강사를 매표소 직원, 경찰, 행인 등으로 적절히 투입하면 학생과의 실제 대화를 통해 학생의 체험감을 한층 높일 수 있다. 교실 강사의 조작에 의해 가상공간은 계속적으로 바뀔 수 있어, 학생은 가상공간을 바꾸어가며 새로운 내용의 학습을 계속적으로 수행할 수 있게 된다.

도 4는 학습 콘텐츠에 학생 및 원격지 강사가 등장하여 교육이 진행되고 있는 교실의 모습을 도시한 것이다.

학생(410)이 블루 카페트(115) 위로 올라가면 교실 스크린(175)에 학생의 모습(420)이 나타나며 교실 강사의 조작에 의하여 화면에 가상 객체인 아바타가 나타난다. 학생(410)과 아바타는 대화를 나눌 수 있는데, 이 때 아바타는 교실 강사의 조작에 의하여 행동하게 된다. 학습 중 학생(410)은 블루 카페트(115) 위에서 자유롭게 움직이면서 제스처를 활용하여 학습을 진행할 수 있다.

교실 강사가 학습 콘텐츠를 교체함에 따라 배경 화면이 바뀌고 새로운 시나리오가 진행될 수 있다. 학생(410)은 가상공간 속의 영상(420) 아바타 중 몇몇은 원어민 강사(430)과 교체하여 좀 더 자유로운 대화를 진행할 수 있다. 교실 강사 및 원어민 강사는 모니터링 카메라(112)가 전송하는 영상을 통해 수업 과정을 관찰하며 학생을 평가할 수 있다.

도 5는 본 발명의 가상현실을 이용한 교육 방법의 흐름의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

먼저 교실의 학생을 촬영하여 학생의 영상을 추출하고(S510), 원격지 강사를 촬영하여 원격지 강사의 영상을 추출한다(S520). 그 다음 가상공간이 구현된 학습 콘텐츠를 실행하고(S530), 학습 콘텐츠의 가상공간에 학생의 영상 및 원격지 강사의 영상을 합성하며(S540), 합성된 가상현실 영상을 출력한다(S550).

음성 시스템을 포함하는 실시예는, 학생 및 원격지 강사의 음성을 입력 받아, 학습 콘텐츠의 음성, 학생의 음성 및 원격지 강사의 음성을 합성하여 출력할 수 있다. 이 경우 원격지 강사 컴퓨터는 원격지 강사의 음성을 처리하고, 교실 강사 컴퓨터는 학생의 음성을 처리하도록 구현되어야 한다.

본 실시형태의 모듈, 기능 블록들 또는 수단들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 이해를 위하여 그 실시예를 기술하였으나, 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 대체될 수 있다. 예를 들어, 문자 대신 기타 LCD 등 디스플레이에 의해 표시될 수 있는 그림, 영상 등에도 본 발명의 기술이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 특허청구범위에 의하여 모두 포괄 하고자 한다.

도 1은 본 발명의 가상현실을 이용한 교육 장치의 구조의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 구현한 결과물을 도시한 것이다.

도 3은 학습 콘텐츠가 실행되고 있는 교실의 모습을 도시한 것이다.

도 4는 학습 콘텐츠에 학생 및 원격지 강사가 등장하여 교육이 진행되고 있는 교실의 모습을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 가상현실을 이용한 교육 방법의 흐름의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

Claims (20)

1. 학생 카메라를 통해 촬영한 영상에서 학생의 영상을 추출하는 영상 컴퓨터와,

   체험형 가상공간이 구현된 학습 콘텐츠를 실행하고, 원격지 강사의 영상을 제공하는 원격지 강사 컴퓨터와 실시간 통신을 수행하며, 상기 학습 콘텐츠는 원본 콘텐츠의 제작 작업과 상기 원본 콘텐츠의 자리 배치, 상기 학생과 원격지 강사의 상호 작용에 반응하는 규칙을 정하는 콘텐츠 패키징 작업을 통해 만들어지는, 교실 강사 컴퓨터와,

   상기 학습 콘텐츠의 체험형 가상공간에 상기 원격지 강사의 영상과 상기 학생의 영상을 합성하여 교실 스크린에 합성된 영상을 표시하는 가상 현실 컴퓨터

   를 포함하고,

   상기 학습 콘텐츠의 시나리오는 상기 학생의 손, 발, 머리 중 적어도 어느 하나 이상의 위치 추정을 통해 상기 학생의 제스처를 인식하는 상기 학생의 동작에 따라 상기 체험형 가상공간에서 진행되며,

   상기 학습 콘텐츠의 내용에 따라 구축된 상기 체험형 가상공간은 교실 강사의 조작에 의해 연속적으로 바뀌는

   가상현실을 이용한 교육 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 교육 장치는,

   상기 학생의 음성을 입력받아 상기 교실 강사 컴퓨터로 전달하는 학생 마이크와,

   상기 학습 콘텐츠의 음성, 상기 학생의 음성 및 상기 원격지 강사 컴퓨터로부터 제공된 상기 원격지 강사의 음성을 합성하는 사운드 믹서와,

   합성된 음성을 출력하는 교실 스피커

   를 더 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 교육 장치는,

   상기 교실 스크린이 설치된 교실의 교육 모습을 촬영하여 상기 교실 강사 컴퓨터로 전달하는 모니터링 카메라

   를 더 포함하고,

   상기 교실 강사 컴퓨터는 촬영된 상기 교육 모습을 상기 원격지 강사 컴퓨터로 전송하는

   가상현실을 이용한 교육 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 교육 장치는,

   상기 학생의 배경으로 사용되어 상기 학생의 영상 추출을 위한 블루 카페트

   를 더 포함하고,

   상기 원격지 강사의 영상은, 상기 원격지 강사의 배경으로 사용되는 블루 스크린을 이용하여 추출되는

   가상현실을 이용한 교육 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 학생의 영상은 스테레오 영상이고, 상기 학습 콘텐츠는 3차원 학습 콘텐츠이며,

   상기 가상 현실 컴퓨터는, 상기 3차원 학습 콘텐츠의 영상과 상기 학생의 스테레오 영상을 합성한 3차원 영상을 상기 합성된 영상으로 생성하는

   가상현실을 이용한 교육 장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 위치 추정은, 상기 학생의 영상에서 색상 또는 움직임 중 어느 하나 이상의 정보를 활용하여 이루어지는

   가상현실을 이용한 교육 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 가상 현실 컴퓨터는, 상기 영상을 합성하기 전에 상기 체험형 가상공간, 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상의 상대적인 위치를 이용하여 리얼 월드(real world)와 버추얼 월드(virtual world)의 바닥을 맞추는

   가상현실을 이용한 교육 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 교육 장치는,

    상기 합성된 영상을 상기 교실 스크린으로 출력하는 프로젝터

    를 더 포함하는 가상현실을 이용한 교육 장치.
11. 영상 컴퓨터가 학생 카메라를 이용하여 촬영된 학생의 영상을 추출하는 과정과,

    교실 강사 컴퓨터가 원격지 강사의 영상을 제공하는 원격지 강사 컴퓨터와 실시간 통신을 수행하며, 원본 콘텐츠의 제작 작업과 상기 원본 콘텐츠의 자리 배치, 상기 학생과 원격지 강사의 상호 작용에 반응하는 규칙을 정하는 콘텐츠 패키징 작업을 통해 만들어지며 체험형 가상공간이 구현된 학습 콘텐츠를 실행하는 과정과,

    가상 현실 컴퓨터가 상기 학습 콘텐츠의 체험형 가상공간에 상기 원격지 강사의 영상과 상기 학생의 영상을 합성하여 교실 스크린으로 표시하는 과정

    을 포함하고,

    상기 학습 콘텐츠의 시나리오는 상기 학생의 손, 발, 머리 중 적어도 어느 하나 이상의 위치 추정을 통해 상기 학생의 제스처를 인식하는 상기 학생의 동작에 따라 상기 체험형 가상공간에서 진행되며,

    상기 학습 콘텐츠의 내용에 따라 구축된 상기 체험형 가상공간은 교실 강사의 조작에 의해 연속적으로 바뀌는

    가상현실을 이용한 교육 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 방법은,

    상기 합성된 영상이 출력 중일 때, 상기 교실 강사 컴퓨터가 학생 마이크로부터 상기 학생의 음성을 입력받는 과정과,

    상기 교실 강사 컴퓨터가 원격지 강사 마이크와 연결된 상기 원격지 강사 컴퓨터로부터 상기 원격지 강사의 음성을 수신하는 과정과,

    사운드 믹서가 상기 학습 콘텐츠의 음성, 상기 학생의 음성 및 상기 원격지 강사의 음성을 합성한 후 교실 스피커를 통해 합성된 음성을 출력하는 과정

    을 더 포함하는 가상현실을 이용한 교육 방법.
13. 삭제
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 방법은,

    상기 합성된 영상이 출력 중일 때, 모니터링 카메라가 교실의 교육 모습을 촬영하여 상기 교실 강사 컴퓨터로 전달하는 과정과,

    상기 교실 강사 컴퓨터가 촬영된 상기 교육 모습을 상기 원격지 강사 컴퓨터로 전송하는 과정

    을 더 포함하는 가상현실을 이용한 교육 방법.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 학생의 영상은 블루 카페트를 사용하여 추출되고, 상기 원격지 강사의 영상은 블루 스크린을 사용하여 추출되는

    가상현실을 이용한 교육 방법.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 학생의 영상은 스테레오 영상이고, 상기 학습 콘텐츠는 3차원 학습 콘텐츠이며,

    상기 영상을 합성하여 교실 스크린으로 표시하는 과정은,

    상기 3차원 학습 콘텐츠의 영상과 상기 학생의 스테레오 영상을 합성한 3차원 영상을 상기 합성된 영상으로 생성하는

    가상현실을 이용한 교육 방법.
17. 삭제
18. 제 11 항에 있어서,

    상기 위치 추정은, 상기 학생의 영상에서 색상 또는 움직임 중 어느 하나 이상의 정보를 활용하여 이루어지는

    가상현실을 이용한 교육 방법.
19. 제 12 항에 있어서,

    상기 방법은,

    상기 영상을 합성하여 교실 스크린으로 표시하는 과정 전에, 상기 가상 현실 컴퓨터가 상기 체험형 가상공간, 상기 학생의 영상 및 상기 원격지 강사의 영상의 상대적인 위치를 이용하여 리얼 월드(real world)와 버추얼 월드(virtual world)의 바닥을 맞추는 과정

    을 더 포함하는 가상현실을 이용한 교육 방법.
20. 삭제

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