To achieve a sense of coexistence in Mixed Reality (MR) remote collaboration where Augmented Reality (AR) hosts and Virtual Reality (VR) clients are leveraged, it is necessary to overcome spatial differences between spaces and create a mutual space with a unified coordinate system. This work proposed a space-adjusting technique with redirected walking and multiple spatial matching algorithms to create a spatial affordance-aware mutual space from heterogeneous remote spaces where users could physically interact in connected virtual space. In the beginning, Study 1 determined the threshold range of relative translation gain (RTG) in redirected walking with two user studies (n = 64) and revealed that three components of spatial configuration, space size, object existence, and spatial layout, all significantly affected the users' visual perceptual RTG thresholds and estimated the allowable space adjustment constraints according to the spatial configuration. In the following, Study 2 proposed an edge-centric physical space rescaling using RTG as a space rescaling term and spatial registration algorithm to utilize basic geometric information from users' physical space in the virtual space. The evaluation results showed that RTG-based space registration could not only align planes and edges most but also secure the largest interactable area compared to other spatial registration methods. Study 3 proposed a method for extracting and matching interactable subspaces from multiple disparate remote spaces and generating mutual spaces using an optimization algorithm that determines the optimal initial positions of users. Experiments on 900 space combinations generated by varying the number of client spaces to two, four, and six proved that the spatial affordance-aware subspace allocation method could generate a mutual space suitable for collaborative contexts even if the number of client spaces increases. Finally, the proposed mutual space generation algorithm was implemented in the MR remote collaboration system, and mutual space generation guidelines for developers were derived. The results of the three phases of research showed that physical space transformation using translation gain-based redirected walking is effective in aligning heterogeneous spaces, and the spatial affordance-aware interactable subspace allocation approach is beneficial to generating a mutual space from multiple dissimilar spaces. The findings from the three-stage study will enable remote collaboration between distant users as if they are all in the same room, connecting people across spatial boundaries and contributing to the widespread adoption of remote work, immersive VR content creation, and addressing urban sprawl and rural decline.
증강 현실 호스트와 가상 현실 클라이언트들 간의 공존감 있는 혼합 현실 원격 협업을 위해서는 공간들 간의 구조적 차이를 극복하고 사용자들이 상호작용할 수 있는 하나의 공유 공간을 생성하는 것이 필요하다. 이를 위해 본 연구는 재조정된 걸음 기술을 사용하여 가상 현실 클라이언트들의 물리 공간들을 변형하고, 다수의 이질 공간을 정합하여 공간적 어포던스를 고려하여 사용자들이 물리적으로 상호작용 가능한 공유 공간을 생성하는 방법을 제안한다. 첫 번째 연구는 사용자 실험 (n = 64) 을 통해 공간의 세 가지 구성 요소인 공간의 크기, 객체의 유무, 공간의 구조가 모두 사용자의 상대적 길이 조정의 인지 임계값에 유의미한 영향을 미친다는 것을 밝혔으며, 공간의 구성에 따른 공간 변형 허용 범위를 밝혔다. 이어지는 두 번째 연구에서 상대적 길이 조정을 활용하여 가상 현실 사용자의 물리 공간의 기본 기하 정보인 모서리와 평면 정보를 가상 공간에서 활용할 수 있도록 모서리 중심 공간 변형 및 정합 알고리즘을 제안하고, 제안한 방법이 다른 공간 등록 방법들과 비교하여 현실-가상 공간 간의 모서리와 평면 정보를 가장 많이 정렬할 수 있을 뿐만 아니라 상호작용 가능한 면적도 가장 크게 확보할 수 있음을 보였다. 마지막 연구에서는 서로 다른 다수의 원격 공간들로부터 상호 작용 가능한 부분 공간을 추출 및 정합하고, 사용자들의 최적 초기 위치를 결정하는 최적화 알고리즘을 활용한 공유 공간을 생성하는 방법을 제안한다. 클라이언트 공간의 수를 2개, 4개, 6개로 달리해가며 생성한 900개의 공간 조합에 대한 실험을 통해 공간적 어포던스 기반 부분 공간 정합 방법이 클라이언트 공간의 수가 늘어나도 강건하게 협업 맥락에 적합한 공유 공간을 생성할 수 있음을 보였다. 최종적으로 제안한 공유 공간 생성 알고리즘을 혼합현실 원격 협업 시스템에 적용하였다. 총 세 단계의 연구 결과로부터 재조정된 걸음 기술을 활용한 물리 공간 변형이 이질 공간 간의 정합에 효과적이며, 공유 공간 생성시 공간적 어포던스를 고려하여 협업의 중심이 되는 부분 공간을 정합하는 것이 중요함을 보였다. 본 연구 결과를 활용하면 멀리 떨어진 사용자들이 마치 한 공간에 모여있는 것처럼 공존감 있는 원격 협업이 가능할 것이며, 공간의 한계를 넘어 사람들을 연결함으로써 원격 근무의 보급, 몰입형 가상 현실 컨텐츠 제작, 도시 집중화 및 지방 소멸 문제 해결에 기여할 수 있을 것이다.
