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HOW IT WORKS
체험 랩
왜 AR 글라스가 아니라 프로젝션인가
운동하는 몸은 얼굴에 얹는 것부터 치웁니다. 러너 열에 셋은 달릴 때 안경부터 벗고, 얼굴 위 화면은 보행 안정성까지 떨어뜨립니다. 그래서 몸에는 아무것도 씌우지 않고, 화면을 바닥에 빛으로 그립니다.
바닥의 빛이 정말 움직임을 이끄나
의학이 먼저 증명했습니다. 발밑에 빛으로 다음 걸음을 그려 주면 몸이 따라옵니다. 운동하는 사람의 시선이 어차피 머무는 자리도 발 앞입니다.
주간 야외에서도 보이는가
낮에도 보이는 지면 투사는 이미 자동차 업계의 상용 로드맵에 올라 있습니다. 뉴턴의 풀컬러 지면 UI는 그 로드맵의 N+5년 지점을 설계한 것입니다.
빛은 어디서 나오나 부위 실측
무릎 하단부의 작은 유닛에서 나옵니다. 다섯 부위에 달아 보고 다섯 각도로 쏴 본 결과, 무릎 하단부가 시야를 가장 안정적으로 덮었고 몸에 가리지도 않았습니다.
| 장착 위치 | 무릎 아래 11cm 바깥면 |
| 렌즈 높이 | 약 51cm |
| 투사창 | 5cm~2.0m, 폭 64~169cm |
실제 부품 구성
| 부품 | 구성 | 역할 |
|---|---|---|
| 투사 | MEMS Laser Beam Scanning | 낮의 야외에서도 보이는 지면 투사 |
| 체결 | EPM 전자 영구 자석 | 전력 없이 체결 유지, 이탈 방지 |
| 안정화 | 1축 짐벌과 OIS 렌즈 | 크게는 짐벌, 잔떨림은 렌즈 |
| 발목 | 와이어 액추에이션 | 뒤꿈치를 들고 발목 각도를 잡는다 |
발목을 잡는 이유: 하체 힘이 지면으로 빠져나가는 마지막 관문이 발목이기 때문입니다.
흔들림을 어떻게 잡나 러닝
달리면 다리와 함께 그 유닛도 흔들립니다. 뉴턴은 하드웨어 두 겹 + 소프트웨어 세 겹으로 화면을 붙잡습니다. 아래 스위치를 직접 꺼 보면 차이가 보입니다.
기기 이탈 방지 체결EPM 전자 영구 자석
전력 없이 강한 자력을 유지하는, 드론캠에 쓰이는 그 부품입니다. 격한 하체 움직임에도 Core 모듈이 떨어지지 않습니다.
IEEE 2010(Electropermanent Magnets), IEEE/ASME 2018(EPM Gripper)
화면 위치 보정1축 짐벌 + OIS 렌즈
짐벌이 물리로 크게 잡고, 스마트폰 카메라의 OIS(광학식 손떨림 보정)가 잔떨림을 지웁니다. UI가 지면에 고정돼 보이는 이유입니다.
PID 짐벌 안정화: IEEE IEEM 2015
남는 오차는 소프트웨어아래 세 보정
보정 전부 끄기 (RAW)
아무 보정 없이, 정강이가 흔들리는 그대로 빛을 쏩니다
각속도 저역통과
발이 땅에 닿는 순간의 충격을 0.02초에 걸쳐 부드럽게 눌러 줍니다
서보 피드포워드
모터가 반응하는 데 걸리는 시간만큼 미리 움직여 둡니다
병진 짐벌 보정
무릎이 위로 올라갈 때 빔도 같이 밀려 올라가는 만큼을 되돌려 놓습니다
지금 조준점이 빗나간 거리
— cm
발자국이 놓여야 할 자리와 실제로 빛이 간 자리의 차이입니다. 0에 가까울수록 발밑 안내가 제자리에 붙어 있습니다.
정강이가 도는 속도—°/s
지금 걸음 상태—
발이 땅에 닿아 있으면 스탠스, 공중에 떠 앞으로 나가면 스윙입니다. 흔들림은 스윙에서 커집니다.
실측과 근거
고개를 얼마나 숙이나 네 단계
각도는 고개 기울기, 거리는 그 시선이 바닥과 만나는 지점입니다. 투사 거리가 아닙니다. 빔은 발 앞 2m 안에만 쏩니다. 화면을 어디에 둘지를 이 시선 낙하점이 정합니다.
Matthis et al. 2018, 눈높이 1.6m 기준, 낙하점 = 1.6/tanθ
달릴 때는 멀리(4.4m) 보므로 지면 마크를 투사창의 먼 끝에 세우고, 발 위치를 배우는 학습은 발밑(1.9m 안)을 보므로 가까이 둡니다.
고르는 규칙
봐야 할 대상이 시야 중앙에 오는 단을 고릅니다.
오래 지속되는 장면일수록 얕게 둡니다. 고개를 오래 숙이고 있게 하지 않기 위해서입니다.
발 위치를 맞추는 정밀 조작일수록 깊게 둡니다. 장면마다 값을 새로 고르지는 않습니다.
왜 하필 이 네 단계인가
보행자는 약 2보 앞(1.5초 시간창)을 응시한다. 평지에 가이드가 있으면 더 멀리 보므로
실전이 원경(−20°)에, 발 근처를 보는 초심자 학습은 근경(−40°)에 앉는다.
눈높이 1.6m, 낙하점 = 1.6/tanθ, 전환 τ=0.9초.
벽에 쏘는 화면 복싱
몸을 움직이기 전에 먼저 봐야 하는 것(상대의 리듬, 공격 범위)은 바닥이 아니라 벽에 띄웁니다. 아래는 실측한 벽 화면의 크기입니다.
실측: 프로젝터 62°와 카메라 50° 리그
| 투사 크기 | 2.60 × 1.63 m |
| 벽에서 빔 유닛까지 | 1.36 m |
바닥 글자는 얼마나 커야 하나
"10cm면 되겠지"가 통하지 않습니다. 바닥 글자는 비스듬히 보여 납작하게 눌리고, 같은 크기라도 발밑과 2m 앞에서 전혀 다르게 보입니다. 그래서 크기를 길이가 아니라 눈에 맺히는 각도로 먼저 정하고, 각 자리에서 그 각도를 채우는 실제 크기를 거꾸로 계산합니다. 그 결과 타이틀 알약은 81×27cm에서 66×17cm로 줄었는데도 더 잘 읽힙니다.
Legge & Bigelow 2011, ISO 9241-303, Cai 2013, MUTCD
| 급 | 쓰임 | 시각도 |
|---|---|---|
| 1급 | 동작명과 타이머 | 0.69° |
| 2급 | 단계와 단위 | 0.50° |
| 하한 | 이 아래는 안 읽힌다 | 0.20° |
키가 크면 글자가 커져야 하지 않나
맞는 질문이라 재 봤습니다. 눈높이는 신장의 93.6%라서, 키를 넣으면 시선이 떨어지는 자리와
필요한 글자 크기가 함께 다시 계산됩니다. 지면 레이아웃 랩에 신장을 넣어 보면 그대로 움직입니다.
그런데 실측해 보니 160~180cm 구간에서는 필요한 크기가 거의 같았습니다. 키가 크면 눈이 높아지는 만큼
보는 거리도 멀어져 서로 상쇄되기 때문입니다. 그래서 기본값 한 벌로 이 구간을 덮습니다.
왜 길이가 아니라 각도인가
바닥은 스치는 각도로 보여 글자가 눌린다. 눈에 맺히는 각으로 재야 거리와 무관하게
같은 크기가 된다. 멀어질수록 거리의 제곱에 비례해 커져야 하는 것이 바닥 UI만의 성질이다.
빛이 닿지 않는 자리
빔이 닿는 범위는 네모가 아니라 부채꼴입니다. 그래서 빛이 안 닿는 모서리에는 처음부터 아무것도 두지 않습니다.
실측: 러닝 기본 리그
| 빛이 못 닿는 화면 위쪽 | 12.7% |
| 지면 조판 | 여섯 줄 밴드 |
왜 비워 두나
빔 밖으로 나간 빛은 그냥 사라집니다. 억지로 채워 넣으면 화면 모서리가
잘려 보일 뿐입니다. 그래서 처음부터 빔이 닿는 자리 안에서만 화면을 짭니다.