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[ 테이블 모습 ]

동영상 역시나 카메라가 좋지 않아서 화질이 좋지 않네요.;;

이전 테이블보다 한층 테이블다운 모습으로 제작되었습니다. 프로젝트를 진행하면서 가장 힘든 부분은 재료구입과 실리콘 코팅 부분이었습니다. 하나하나 찾아보고 구매하러 다녀야 했기에 난해했던 부분이었습니다. 한참 후에야 모든 재료들이 파는 사이트를 알긴 했지만 너무 늦은 후였죠.^^;; 실리콘 코팅 부분은 많은 테스트와 실험을 해보았지만 아직도 완벽하지는 않은 부분입니다. 하지만 나름 괜찮은 성능을 보여주고 있습니다. 윈도우7이 발매된 현재 멀티터치가 가능한 프로그램을 제작할 수 있으므로 저렴한 가격으로 테이블을 뚝딱뚝딱 만들어 가정에서 사용한다면 보람도 있고 여러모로 재밌게 사용할 수 있지 않을까 생각합니다. 해외에는 많은 자료들이 있지만 저처럼 영어 울러증 땜에 어려움을 겪고 계시는 분들에게 조금이나 도움이 되었으면 좋겠습니다.

 

 
멀티터치를 가능하게 해주는 핵심은 TUIO프로토콜인데요.

 

Tangible User Interface Object의 약자로 OSC(Open Sound Protocol) 메시지 기반의 UDP 프로토콜입니다.

다양한 멀티터치 tracker 하드웨어와 어플리케이션들 사이의 통신 규약으로 tracking 된 정보를 abstraction 하게 바꿈으로써

다양한 언어와 환경에서 쓰일 수 있도록 규정하고 있습니다.

 

자세한 정보와 다양한 소프트웨어는 다음 사이트에서 얻을 수 있습니다.

http://www.tuio.org/

 

이를 사용해서 만든 유명한 reacTIVision 라이브러리가 있습니다.

손가락 터치는 물론 다음과 같은 215가지의 심볼을 인식할 수 있습니다.

 

구조는 다음과 같습니다.

 

오픈 소스로 다양한 응용프로그램을 만들 수 있습니다.

사이트: http://reactivision.sourceforge.net/

동영상: http://vimeo.com/channels/reactivision#7446637

 

이를 응용한 대표적인 프로그램으로 Reactable이 있습니다.

합성음을 생성하고 연주할 수 있는 전자악기로 2008년 Prix Ars Electronica 국제 콩쿨 디지털 뮤직분야 당선작입니다.

 

 

사이트: http://www.reactable.com/

 

 

 

멀티터치 참고 사이트

- 공식 사이트

http://www.nuigroup.com

- BlaXwan's 블로그

http://www.diniro.net/fabbblog/display-multitouch.html#WhatIsAMultitouchDisplay

- Christopher's 멀티터치 TV

http://nuigroup.com/?ACT=28&fid=93&aid=955_cr4TYlbkyEZ6pqtECFMH

- NUITEQ Corprate 블로그

http://www.multitouch.nl/

- 멀티터치의 모든 재료를 살 수 있는 곳, 많은 정보

http://www.peauproductions.com/

- nuigroup의 멀티터치 기술서

http://nuicode.com/attachments/download/112/First_Edition_Community_Release.pdf

- maximumpc 사이트의 멀티터치 자료

http://www.maximumpc.com/article/features/maximum_pc_builds_a_multitouch_surface_computer

하드웨어를 제작하기 전 간단한 미니 테이블을 만들어 테스트하는 것도 좋지 않을까 싶네요.

다음은 A4용지를 이용해 Front DI방식으로 만드는 동영상 입니다.

플래시로 된 데모 프로그램도 다운 받을 수 있으니 테스트 해보시면 되겠습니다.

http://sethsandler.com/multitouch/mtmini/ 

< 하드웨어 제작 >

① 아크릴   전반사가 잘 일어나는 매질로써 아크릴 가게나 온라인으로 구입할 수 있습니다.      본 프로젝트에서는 935mm * 701mm * 10mm      ( 46인치 )아크릴을 사용하였습니다. < 구매 조건 > - 투명 색상 - 두께는 최소 6mm~10mm가 적당합니다. - 크기는 빔 프로젝터 사양을 고려해야 합니다.( 16:9, 4:3 비율 ) - 절단면에 적외선 빛이 투과 할 수 있도록 광택 작업이 필요합니    다. ( 절단 후 열 처리 / 레이저 가공 )    아크릴 가게에서 열 처리를 할 수 있습니다. 레이저 가공 시 추가    비용이 포함됩니다.                                      < 광택 전 >                        < 광택 후>

② 적외선 캠   적외선 카메라보다 저렴한 가격으로 웹 캠을 개조하여 만들 수 있습니다.   일반 웹 캠의 적외선 차단 필터를 제거 후 적외선 통과 필터나 네거티브 필름( 현상된 필름 )을 장착하면 됩니다.     적외선의 파장은 780nm ~ 1000nm이므로 IR Pass Filter는 780nm 이상이어야 합니다.   또한 IR LED의 파장을 고려하여 구입해야 합니다.     캠의 선택 조건은 다음과 같습니다.   - 캠의 성능은 인식률에 영향을 미치므로 320*240 / 30fps이상이 좋습니다. (640*480 / 30fps 추천)     ( PS3 Eye Camera, Microsoft Xbox 360 Camera, Philips SPC900NC, Unibrain Fire-iDigital Camera 등 )     - 테이블 높이를 고려한 시야각   - 쉽게 분해 가능한 제품. ( 참고 사이트:  http://www.t9t9.com/361 )     본 프로젝트에서는  PS3 Eye Camera를 사용하였습니다.                <  PS3 Eye Camera >          < 적외선 차단 렌즈 >                 < 렌즈 제거 후 >                                                     < 적외선 통과 필터>                   < 네거티브 필름 >     적외선 차단 렌즈를 제거 하면 초점 거리가 맞지 않아 초점이 맞지 않는 현상이 발생합니다.   이를 해결하기 위해 제거한 렌즈의 사이즈와 같은 적외선 통과 필터가 부착된 렌즈를 대신 장착하거나   새로운 마운트와 렌즈로 변경하여야 합니다. 렌즈와 적외선 통과 필터는 국내에서는 가격이 비싸 구할 수가 없었습니다.   다음은 구입했었던 부품들입니다.   <2.1mm 116 Degree Wide Angle Lens> - Extreme Wide Angle "Fisheye" Lens - 2.1mm - 116 Degree Horizontal Field of View (FOV) - Screws into m12x0.5 mount < m12x0.5 Mount > - m12x0.5 camera mount - Hole Distance: 18mm - Includes: 2 screws (micro philips/star) <IR Pass Filter - 850nm > - 850DF10 - Diameter: 11.5mm - Thickness: 2.9mm - Painted Edge                                                           < 결합 모습 >                                 < 렌즈로 본 모습 >     보시는 바와 같이 Wide Angle Lens는 화면이 약간 둥글게 퍼져 보입니다.   본 프로젝트에서는 2.1mm 116 Degree Wide Angle Lens의 시야각 보다 테이블 높이가 높아 터치 점이 좀 작게 보여 적외선   차단 필터를 제거한 부품에 적외선 통과 필터 만을 장착하여 사용하였습니다.     PS3 Eye Camera의 참고 사이트   드라이버 다운 및 자료: http://codelaboratories.com/home/   분해 동영상: http://nuigroup.com/forums/viewthread/4189/ ( ※ 분해 시 무리한 힘을 주어선 안됩니다. )   구매 사이트:   http://www.play-asia.com/paOS-13-71-zt-49-kr-70-2c90.html ( PS3 Eye Camera )   http://peauproductions.com/store/ ( PS3 Eye Camera 및 기타 제품들 )

③ IR LED / 프레임   ◆ IR LED   균일한 적외선의 도포를 위해서는 LED의 파장, 각도, 빛의 세기가 중요합니다.     - 파장: 780nm ~ 940nm   - 각도: ±48 이하   - 빛의 세기: 80mw이상   본 프로젝트에서 사용한 LED는 다음과 같습니다. < 오스람 SFH 345 > - 파장: 880nm - 각도: ±40 - 빛의 세기: 160mw 구매 사이트: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=475-1112-ND   - 회로 구성도     ◆ 프레임 - 약 200개의 LED 병렬 구성   - 1옴 저항, 15옴 저항 사용   - 전원: 12V 정전압 전력 공급장치   회로 참고 사이트: http://led.linear1.org/led.wiz LED를 고정시키기 위해서는 프레임이 필요합니다. 대개 ㄷ자 프레임을 사용하는데 아크릴의 모서리를 감싸줌으로써 적외선 빛이 다른 곳으로 새어 나가는 것을 방지 시켜줍니다. 프레임은 전기가 통하지 않는 재질을 선택하여야 합니다. 가벼운 알루미늄을 많이 사용하지만 구입하기가 어려워 본 프로젝트에서는 아크릴 가게에서 ㄷ자 프레임을 제작하였습니다.                       - 5파이 구멍을 1.5cm 간격으로   뚫어 LED를 장착 후 LED의 선을   꺽어 알맞은 길이로 잘라 납땜으   로 연결 후 글루 건을 사용하여   고정 하였습니다. 약 72시간의   안전성 테스트를 해보았습니다.   이 방식은 납땜의 번거움과 많은 소요시간, 선 정리의 불편함이 단점입니다.   IR LED strips를 사용하면 손쉽게 제작할 수 있습니다.     판매 사이트:   http://www.environmentallights.com/categories/1303_2399/infrared-led-strips   http://www.environmentallights.com/categories/1303_2394/track-for-led-strips ( 알루미늄 프레임 )

④ 프로젝터 / 영사지   프로젝터와 영사지는 화질을 좌우하는 요인입니다.     ◆ 빔 프로젝터   구매시 고려할 점은 다음과 같습니다.   - 밝기: 최소 2000 ANSI 이상 ( 주변 환경의 밝기 고려 )   - 영사거리: 테이블의 높이를 고려하여 선택                   단초점렌즈를  추천 ( 짧은 거리에서 대형화면을 만들기 때문에 낮은 테이블을 만드는데 유용합니다. )   - 발열: 대개 밀폐된 테이블 형태로 제작하기 때문에 컴퓨터에 영향을 줄 수 있어 발열이 적은 것이 좋습니다. )   - 해상도: 아크릴의 크기를 고려하여 선택.    본 프로젝트에서 사용한 프로젝터입니다. < Benq 512T > - 2200 ANSI - 2500 : 1 명암비 - 단초점 렌즈 - 약 1M거리 70인치 영사 - 약 100만원 구매 사이트: www.edus4.com                                                                < 일반 프로젝터와 비교 >   참고 사이트:   http://robertpriewasser.com/stuff_projects/programming/rearproject/shockwave/index.html    ( 프로젝터와 거울을 이리저리 배치시켜보며 영사 거리와 크기를 확인할 수 있는 프로그램 )     해외 단초점 렌즈 프로젝터 판매 사이트:   http://www.projectorpeople.com/resources/short-throw.asp                                                                   ◆ 영사지 - 트레싱지 화방에서 쉽게 구입할 수 있고 가격이 매우 저렴합니다. 화질은 선명하지는 않습니다.   - Rosco Grey 가격은 저렴하나 국내에서 구입할 수 없습니다. 외부로부터의 적외선을 어느 정도 차단시켜주는 역활을 합니다. 가격에 비해 좋은 화질을 보여줍니다. 많이 사용하는 영사지입니다. 구매 사이트: http://www.rosco.com/us/screens/roscoscreen.asp#Grey          참조 및 구매 사이트:   http://www.peauproductions.com/diff.html

 

⑤ PC   소프트웨어를 WPF로 제작한점과 LED전원을 고려하여 그래픽 카드와 파워 서플라이를 구매하였습니다. - 인텔 듀얼 코어 1.8GH - 2G Memory - Geforce 9600GT - 160g HDD - 450W Power Supply

 

⑥ 프레임   - 재질: 합판   - 높이: 80cm   - 가격: 대략 10만원   - 환기를 위해 쿨러 장착   - 아크릴과 LED 프레임을 고려하여 상판 덮개를 분해 할 수 있도록 제작.

드디어 프로젝트를 완성하고 최종 발표만을 남겨 놓고 있습니다.

오늘 종합 설계 수업시간에 분반 별 발표를 하였는데 교수님 및 모두의 큰 호응에 정말 기분 좋은 하루였습니다.^^

재료 구입의 지연문제로 한달도 안되는 짧은 기간에 하드웨어와 소프트 웨어를 구현하느라 힘은 좀 들었지만 굉장히 보람차네요.

아직 시연 동영상은 찍지를 못하였지만 곧 올리도록 하겠습니다.

touchlibrary를 사용하여 현재는 괜찮은 터치 인식률을 얻었지만 처음엔 둔감한 터치인식률과 현 좌표와 터치 좌표의 불일치로 적지 않은 고민을 하였습니다.

touchlibaray 홈페이지에 사용법이 있지만 저희 처럼 영어에 약한 분들을 위해 ^^;;

조금이나마 도움이 됬으면 하는 생각에 제가 알고 있는 TouchLibrary사용법을 알려드리겠습니다.

나머지 기능들에 대해서는 아직 잘 모르지만 혹시 아시게 되면 알려주시면 감사하겠습니다. ^^

이상 조금이나마 도움이 되셨으면 하는 바램을 가지고 마치겠습니다.

이제 테스트 위해서 Vision.bat를 누르시면 Listener가 작동되어 전반사 되어진 곳의 좌표를 TUIO프로토콜을 통해 통신하게 됩니다.

어플리케이션을 실행시켜 테스트 합니다.

테스트 영상입니다. 

아직 프로젝터와 카메라의 위치도 정확히 맞추지 않고 테스트하여 터치 좌표가 정확히 일치 않습니다.

카메라 또한 영상인식이 좀 느린 부분이 있습니다.

그래도 어느 정도 인식률이 나오기 때문에 소프트웨어 구현을 시작하며 하드웨어 보완을 진행할 계획입니다.

테이블안으로 들어오는 빛들을 제거하기 위해 합판 같은 재료로 테이블 옆면을 막기로 하였습니다.

빔프로젝터에서도 다량의 적외선이 나오기 때문에 적외선 차단 필름을 붙이면 좋지만 단가가 비싸기 때문에 아직 고려중에 있습니다.

터치 스크린을 구현하는 방법에는 감압 방식(Resistive/Pressure Sensitive), 전압 방식(Capacitive/Electrostatic), 적외선 방식(Infrared)로 크게 3가지 방식이 있습니다.

감압방식은 핸드폰에서 많이 사용하는 방식입니다. 다른 터치 방법에 비해 가격이 저렴하고 뛰어난 내구성과 긴 수명을 가지고 있습니다. 감압방식의 5-wire 타입의 경우 3500만번의 터치를 수명으로 가지고 있다고 합니다.

이 방식의 원리는

오른쪽의 그림처럼 2개의 레이어
사이에  플라스틱으로 이루어진 점이 존재 합니다.
 이 점을 이용하여 압력이 가해지면 전기 신호가 흐르게 되고 전기 신호를 인식하여 터치가 된 위치를 알수 있습니다.
 이 방식의 단점은 멀티터치가 불가능 하다는 것입니다. 한번에 하나의 신호만을 측정하기 떄문에 멀티터치를 구현할 수 없습니다. 또한 이것은 장점이자 단점이 될 수 있는데요. 압력을 이용하기 때문에 다른 도구를 사용할수 있는 장점이 있구요, 다르게 생각하자면 손이 아닌 다른것에 눌려 원치않는 조작이 일어 날 수 있다고도 생각해 볼수 있습니다.



두번째 방법으로는 전압 방식이 있습니다. 

손가락이나 기타 전기가 흐를수 있는 물체(도체)를 이용하는 방법입니다. 전기가 흐르는 물체가 스크린을 터치하게 되면 스크린에 흐르고 있던 전기의 흐름을 방해하여 바뀌게 됩니다.
바뀐 전기의 흐름을 인식하여 터치의 위치를 알 수 있습니다.  전압방식은 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 하지만 멀티터치를 지원하고 2억 2500만번의 터치를 할수 있는 내구성이 장점입니다.





마지막으로 우리가 사용할 적외선 방식입니다.

적외선 방식은 광학 방식과 열감지 방식이 있습니다.

광학방식은 사람에게는 보이지 않는 적외선빔을 사용합니다. 오른쪽의 그림처럼 보이지 않는 격자로 구성한 스크린 위쪽과 주변에 센서를 배치시켜 터치가 이루어지면 센서로 적외선을 인식하여 위치를 파악할수 있습니다. 적외선방식의 단점이라면 가장 큰 비용이라고 할수 있고, 또한 주변에서 나오는 적외선때문에 빛이 강한곳에서는 터치가 원활하지 않다는 단점이 있습니다,



터치의 여러 방식에 관해 알아보았으니 이제 우리가 사용할 FTIR방식에 대해 알아보겠습니다.
FTIR방식은 빛의 전반사를 이용 합니다. 전반사는 빛이 밀한 매질(굴절률이 큰)에서 소한 매질(굴절률이 작은)로 입사할때, 입사각이 특정 각도 이상이면 그 경계면에서 빛이 모두 반사되는 현상을 말하는 것입니다.

우리가 사용할 멀티터치 스크린은 기본적으로 아크릴과 적외선 LED, 적외선 CAM, 거울을 사용하여 아래와 같이 구현하게 될것입니다.

그림에 설명 되어 있지만, 간단히 설명을 붙이자면 아크릴에 적외선 LED가 적외선을 발사(?)하고
터치가 일어날 경우에 그 적외선이 손을 만나 전반사를 일으키게 됩니다. 그렇게 들어온 적외선을 거울과 CAM을 사용하여 인식하여 최종적으로 터치를 감지 하게 됩니다.