실제 운동 학습 연구를 위한 가상 현실 구현

Embodied Virtual Reality for the Study of Real-world Motor Learning

 

apa : Haar, Shlomi, Guhan Sundar, and A. Aldo Faisal. "Embodied Virtual Reality for the Study of Real-world Motor Learning." PloS One 16.1 (2021): E0245717. Web.

 

논문 요약

이 연구에서는 모터 학습과 가상 현실(VR)을 결합하여 연구하였습니다. 모터 학습은 우리의 발달과 일상생활에서 핵심적인 요소로, 아기의 기어오르기부터 성인의 기술이나 스포츠 학습, 뇌졸중이나 부상 후의 재활까지 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 가상 현실은 반복, 피드백, 동기부여 등을 쉽게 제어할 수 있을 뿐 아니라, 안전성, 시간, 공간, 장비, 비용 효율성 및 기록의 용이성 등에서 전반적인 이점을 제공합니다. 이러한 이유로, 뇌졸중, 뇌손상, 및 파킨슨 병 환자의 재활 치료에 널리 사용되고 있습니다.

 

연구에서는 가상 현실 환경을 실제 환경과 동시에 정확하게 일치시켜 제공하였습니다. 예를 들어, 참가자는 풀 큐를 들고 풀 테이블을 보면서 가상 현실 헤드셋을 착용하거나 벗어도 동일한 시각적 위치에서 풀 테이블과 큐를 볼 수 있습니다. 참가자는 실제 큐와 공을 사용하여 풀 테이블에서 게임을 즐길 수 있으며, 가상 현실에서도 동일한 시점으로 세상을 볼 수 있습니다. 큐 스틱의 회전이나 참가자의 위치가 큐 스틱의 표시자와 카메라 사이의 시야를 방해할 수 있으므로, 오류를 방지하기 위해 표시자 추적이 끊길 경우 시각적 장면에서 큐 스틱이 사라질 때까지 기다립니다.

 

배경: 가상현실과 상호작용

개체 이동 또는 사용자 이동: 가상현실에서 상호작용 기법이 구현된 학습에 미치는 역할

개체 이동 또는 사용자 이동: 가상현실에서 상호작용 기법이 구현된 학습에 미치는 역할

 

배경지식: 가상현실에서의 몰입(Immerse)과 감각(embodiment)

가상 현실(Virtual Reality, VR)에서의 몰입과 신체 감각(Embodiment)은 사용자가 가상 환경에서 경험하는 두 가지 중요한 요소입니다.

 

몰입(Immersion): 몰입은 사용자가 가상 환경에 완전히 흠뻑 빠져들어 있는 느낌을 말합니다. VR은 시각적, 청각적 요소를 통해 사용자가 현실 세계와는 다른 가상 세계에 있는 것처럼 느끼게 해줍니다. 이를 통해 사용자는 가상 세계의 경험에 집중하게 되며, 현실과 가상 사이의 경계가 흐리게 됩니다.

 

신체 감각(Embodiment): 신체 감각은 사용자가 가상 세계에서 자신의 몸을 느끼고 제어하는 느낌을 말합니다. 이는 가상 환경에서 사용자가 자신의 몸의 위치, 움직임, 그리고 몸이 상호작용하는 물체와의 관계를 인지하는 데 중요합니다. 신체 감각은 가상 환경에서의 자아 위치(Self-location), 행동 주도권(Agency), 그리고 신체 소유감(Body ownership)을 포함합니다.

 

그러나 일반적인 VR에서는 시각적 몰입에는 뛰어나지만, 신체 감각이 떨어지는 경우가 많습니다. 이를 해결하기 위해 신체적 가상 현실(Embodied Virtual Reality, EVR)이 제안되었습니다. EVR에서는 사용자가 물리적으로 느낄 수 있는 객체와 상호작용하면서 가상 환경을 경험하게 됩니다. 이를 통해 사용자는 신체 감각을 더욱 향상시킬 수 있으며, 가상 환경에서 더욱 현실감 있는 경험을 얻게 됩니다.

가상현실의 움직임으로 재활이나 운동 학습이 가능할까요?

논문 핵심 내용

이 논문에서는 자연스러운 모터 학습을 더 잘 연구할 수 있는 새로운 몸소 체험(VR) 프레임워크를 제시하며, 가상 환경에서의 몸소 체험을 통한 단기 모터 학습과 현실 환경에서의 모터 학습 간의 유사성과 차이점을 보여줍니다. 이 프레임워크는 실제 객체와 가상 환경을 수직으로 정렬함으로써 대부분의 VR 환경에서 누락된 실제 몸의 인지(feedback)를 제공하고, 몰입감과 몸소 체험을 강화합니다.

 

실제 환경과 가상 환경에서의 볼 궤적 비교를 통해 주요한 작업 오류와 성공을 결정하는 볼의 방향이 유사함을 보여줍니다. 그러나 환경 간 속도 차이가 존재합니다. 이 프레임워크는 정확한 힘, 촉각 및 몸의 인지를 생성하는 물리적 상호작용을 통해 전통적인 VR 설정에서 누락된 학습과 전이를 향상시킬 수 있습니다.

 

또한, VR과 현실 세계 간의 모터 학습에서 일부 차이점이 발견되었습니다. VR에서의 단기 모터 학습은 현실 세계와 비교하여 상대적으로 적게 발생하며, 이는 VR에서 필요한 시각-운동 매핑의 추가 학습 때문으로 추정됩니다.

 

결론적으로, 이 연구에서는 자연스러운 실제 스킬 작업을 위한 시각적 피드백 조작이 가능한 몸소 체험 VR 프레임워크를 개발하고, 몸 전체에 걸친 모터 학습의 유사성을 확인했습니다. 이러한 접근법은 VR 재활에 유용할 수 있으며, 생물학적 수술과 같은 기술 훈련에도 사용될 수 있습니다.

 

핵심정리

1. 이 논문에서는 자연스러운 모터 학습을 연구하기 위한 새로운 몸소 체험(VR) 프레임워크를 제시합니다.

2. 프레임워크는 실제 객체와 가상 환경을 수직으로 정렬하여 몸의 인지(feedback)를 제공하며, 몰입감과 몸소 체험을 강화합니다.

3. 가상 환경과 현실 환경에서의 모터 학습 간의 유사성과 차이점을 연구합니다.

4. 물리적 상호작용을 통해 정확한 힘, 촉각 및 몸의 인지를 생성하여 전통적인 VR 설정에서 누락된 학습과 전이를 향상시킵니다.

5. VR과 현실 세계 간의 모터 학습에서 일부 차이점이 발견되었습니다.

6. 이 프레임워크는 VR 재활과 기술 훈련에 유용할 수 있습니다.

 

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