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실험 I은 화상형 메타버스에서 아바타에 매칭되는 화상 배치의 위치양립성을 확보하기 위한 가능한 배치안들을 수립하고 어떤 대안이 가장 적절한지를 평가하는 것을 목적으로 하였다. 게더타운과 같은 기존 화상형 메타버스에서는 대부분 Figure 4a와 같이 화상을 화면 상단에 일렬로 배치하고 있다. 하지만 일렬 배치는 위치양립성이 떨어져서 사용자가 아바타와 화상 간에 매칭을 하고자 할 때 어려움을 느끼게 된다. 본 연구에서는 위치양립성 문제를 개선할 수 있는 네 종류의 대안을 제시하였다: 첫째, 화상화면을 상단에 고정하되, 아바타의 위치에 따라 화상의 상하 정렬에 차이를 주는 레이어 배치(Figure 4b); 둘째, 아바타들과 동일한 배치로 대응되게 화상들을 화면 우측에 배치하는 트윈 배치(Figure 4c); 셋째, 아바타가 움직이지 않을 때만 아바타의 머리 윗부분에 화상을 위치시키는 플로팅 배치(Figure 4d); 넷째, 아바타의 위치에 따라 화상을 디스플레이의 상하좌우 네 방향에 양립되게 배치하는 사면 배치(Figure 4e). 본 연구에서는 일렬 배치를 포함한 총 다섯 개의 아바타-화상 배치에 대한 사용자 평가를 수행하였다.

Figure 4 Possible layouts between avatars and their videos in the video-type metavaerses

앞서 설명한 다섯 종류의 아바타-화상 배치의 장단점은 화면의 시각혼잡도, 즉, 아바타의 개수 및 배치 형태에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메타버스 속에서 자주 겪을 수 있는 10인과 6인이 테이블 형태로 앉는 상황과 10인이 자유롭게 서 있는 상황을 가정하여 다섯 종류의 배치에 해당하는 디자인 안을 각각 제작하였다. Figure 5, 6, 7은 10인 테이블 상황, 6인 테이블 상황, 그리고 10인 자유 상황 각각에 해당하는 일렬, 레이어, 트윈, 플로팅, 사면 배치안을 모두 보여준다.

Figure 5 10 People sitting around a table

Figure 6 6 People sitting around a table

Figure 7 10 people stand and talk in a free layout

실험에는 20대 남녀 25인(남성 10명, 여성 15명: 평균연령 24.8세)이 참여하였다. 먼저, 참여자는 임의의 순서로 15개의 아바타-화상 배치 디자인을 제시받고, 각 아바타에 대응되는 화상을 펜으로 선을 긋는 매칭 테스트를 진행하였다. 각 디자인안은 Figure 5~7과 같은 컬러 이미지를 A4 사이즈로 출력하여 제시하였다. 실험에는 평균 12분 30초 정도 소요되었다.

참여자가 수행한 매칭 결과는 정답과 비교하여 매칭정답률로 계산하였다. 그 후, 참여자는 각 배치 디자인이 시각적으로 얼마나 혼잡하였는지(시각혼잡도)와 얼마나 만족스러운 배치인지(만족도)를 5점 척도로 평가하였다. 게더타운과 같은 비대면 플랫폼에서의 사용자들은 특정 미션을 수행하는 것이 아니라 주로 다수의 사람들과 회의를 하기 때문에 누가 참여하고 있고 현재 누가 말을 하는지와 같은 언어적 커뮤니케이션과 사람들이 어떤 감정이나 움직임을 보이는지와 같은 비언어적 커뮤니케이션이 중요하다. 따라서 어떤 아바타가 누군지를 에러 없이 얼마나 잘 구별하는지 평가하기 위해 아바타-화상 매칭수월성을 평가하였고, 그에 영향을 미칠 수 있는 시각적인 혼잡도를 평가하였다.

Table 1은 다섯 종류 배치와 세 종류 상황을 인자로 시각혼잡도, 만족도, 매칭정답률에 대해 이원배치 분산분석을 수행한 결과를 보여준다. 시각혼잡도, 만족도, 매칭정답률 모두에 있어 다섯 배치 간에 통계적으로 유의한 차이가 보였으며, 세 상황 간에도 유의한 차이가 존재하였다. 하지만 배치와 상황 사이의 교호작용은 매칭정답률에서만 존재하였다.

Figure 8은 각 배치와 상황별 시각혼잡도 평가 결과이다. 10인 자유(3.744) 상황이 6인 테이블(3.288), 10인 테이블(3.256) 상황보다 시각적으로 더 혼잡하다는 평가를 받았다. 그리고, 트윈, 레이어, 플로팅, 사면, 일렬 순으로 혼잡하다는 평가를 받았다. 아바타와 평행하게 화상을 우측에 배치하는 트윈 배치가 4.3867로 가장 혼잡했으며, 일렬 배치가 2.333으로 가장 시각혼잡도가 낮은 것으로 평가되었다.

Figure 8 Averages and standard deviations of visual congestion on each layout and situation (The use of the same alphabetic characters indicates that there was no significant difference when α=0.05 according to Tukey test)

Figure 9는 각 배치와 상황별 만족도를 보여준다. 플로팅, 사면, 레이어, 트윈, 일렬 배치 순으로 만족도가 높다는 평가를 받았다. 아바타 머리 위에 화상을 배치시키는 플로팅 배치와 디스플레이의 사면에 화상을 배치하는 사면 배치가 가장 만족도가 높은 것으로 평가받았으며, 일렬 배치가 가장 만족도가 낮았다.

Figure 9 Averages and standard deviations of satisfaction on each layout and situation

Figure 10은 각 배치와 상황별 매칭정답률이다. 매칭정답률의 경우, 위치양립성이 낮은 일렬 배치가 50.31%로 가장 낮은 정답률을 보였으며, 레이어 배치는 98.52%, 그리고 위치양립성이 높은 사면, 트윈, 플로팅 배치는 모두 100%의 정답률을 보였다. 참여자들은 레이어 배치의 경우 아바타와 화상의 매칭에는 큰 문제가 없으나 일렬 배치와 유사하게 화상이 화면 상단에 몰려 있어 매칭 시 다소 착각을 유발한다는 의견을 제시하였다. Figure 11의 교호작용도를 보면, 시각혼잡도와 만족도는 6인, 10인, 10인(자유)로 상황이 복잡해질수록 나빠지지만, 매칭정답률은 일렬 배치의 경우에만 상황의 복잡도에 영향을 받고 나머지 배치들은 정답률이 모든 상황에서 100%에 가까운 것을 알 수 있다.

Figure 10 Averages and standard deviations of correct answer rate on each layout and situation

Figure 11 Interaction effects between layout and situation

Table 2는 실험 I의 결과를 요약한 것이다. 실험 결과, 일렬 배치가 가장 혼잡하지 않다는 평가를 받았으나, 위치양립성이 낮아서 만족도와 매칭정답률은 가장 낮은 것으로 평가받았다. 반면, 플로팅과 사면 배치는 만족도와 매칭정답률 둘 다에 있어 가장 높은 점수를 받았다.

그러나 실험이 끝난 후 진행된 인터뷰에서 참여자들은 정지된 화면과 움직이는 화면을 보고 평가하는 것에는 차이가 있을 것 같다는 의견을 제시하였다. 즉, 실험 I은 디자인 이미지만을 가지고 평가하였기 때문에 실제 메타버스 환경과 같이 아바타와 화상이 함께 움직이는 환경을 정확하게 반영하지 못했다는 한계점이 있다. 또한, 아바타가 움직이는 상황에서는 사용자와 아바타 간의 조작 인터랙션을 고려한 새로운 배치 디자인도 가능해진다. 이러한 이슈들을 반영하여 실험 II를 설계하였다.

실험 I은 아바타의 머리 위에 화상이 고정된 플로팅 배치가 만족도와 매칭정답률에서 가장 좋음을 보였다. 하지만 플로팅 배치의 경우 여러 아바타가 모여 있을 때는 시각적으로 다소 혼잡해 보이는 문제가 있다(Figure 7 참고). 따라서, 아바타가 움직일 때는 머리 위에 화상이 위치하다가 아바타가 멈추면 실험 I에서 시각혼잡도가 가장 낮았던 일렬 배치나 사면 배치 형태로 화상의 위치를 이동시키는 배치가 더 좋을 수 있다. 즉, 아바타가 움직일 때만 화상을 플로팅 배치하고 멈추면 다른 위치로 이동하는 인터랙션 효과의 유용성을 살펴볼 필요성이 있다. 이를 위해 실험 II에서는 Figure 12와 같은 네 가지 배치안에 대해 그 효과를 비교하였다: 아바타의 머리 위에 아바타가 항상 고정되어 있는 플로팅 고정(12b), 플로팅 고정 배치에 대한 대조군으로 일렬 고정(12a), 아바타가 이동 시에는 화상이 아바타 머리 위에 있다가 아바타가 정지하면 화면 상단으로 화상이 이동 배치되는 플로팅 & 상단이동(12c), 그리고 이동 시에는 아바타의 머리 위에 화상이 있다가 아바타가 멈추면 화상이 사면으로 이동 배치되는 플로팅 & 사면(12d).

Figure 12 Basic serial fixed layout (a), floating fixed layout (b), and two layouts that video is floating only when an avatar is moving (c, d)

실험 I과 달리 실험 II에서의 플로팅 배치는 아바타가 움직이다가 멈추면 화상이 이동해야 한다. 따라서, 서로 다른 배치의 디자인 이미지만으로는 사용자 경험의 차이를 알 수가 없다. 이에 본 연구에서는 총 20개의 아바타가 존재하는 게더타운 맵 속에서 본인의 아바타 진행 방향을 키보드로 조작하면 아바타가 움직이는 프로토타입을 마이크로소프트 프레젠테이션으로 제작하였다(Figure 13). 제작된 프로토타입 영상은 https://cms.seoultech.ac.kr/em/63e35a96772e0에서 확인해볼 수 있다. 이 프로토타입에서 참여자가 자신의 아바타를 키보드로 조작하여 화면 내의 첫 번째 정해진 위치로 이동시킨 후 잠시 기다리면, 19개의 다른 아바타들이 차례로 입장하면서 네 종류의 배치안(일렬 고정, 플로팅 고정, 플로팅 & 상단이동, 플로팅 & 사면이동)대로 움직이면서 미리 정해진 위치로 이동한다. 다시 참여자가 키보드 화살표를 눌러 자신의 아바타를 두 번째, 세 번째 지점으로 이동시키고 마지막 네 번째 지점으로의 이동 조작을 하면 태스크가 완료된다. 이 프로토타입은 실제 메타버스 플랫폼과 같이 자유롭게 조작되는 것은 아님에도 참여자들이 마치 직접 아바타를 조작하면서 인터랙션하는 것과 유사한 체험을 할 수 있게 구성하였다. 우즈, 월터스, 코에이, 다우텐한(Woods, Walters, Koay & Dautenhahn, 2006)의 연구에 따르면, 이러한 유형의 프로토타입은 영상만을 보고 사용자 인터랙션을 평가한 결과가 실제 조작 가능한 프로토타입에 대한 인터랙션 평가 결과와 유사한 선호도와 의견을 보였다는 점에서 의미가 있다.

Figure 13 Serial and three types of floating layouts

실험에는 20대 남녀 25인(남성 12명, 여성 13명; 평균연령 24.0세)이 참여하였다. 참여자들은 15.6인치 화면의 노트북(해상도 1920*1080, 주사율 60Hz)에 보이는 프로토타입을 조작하여 체험하면서 각 배치안에 대한 시각혼잡도, 조작편리성, 매칭수월성, 전반적인 만족도를 5점 척도로 평가하였다. 참여자마다 네 종류의 배치안은 임의의 순서로 할당하였으며, 실험에는 평균 10분 30초 정도 소요되었다.

Table 3은 일원배치 분산분석을 수행한 결과를 보여준다. 시각혼잡도, 매칭수월성, 만족도에 있어서 네 종류의 배치 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다.

Figure 14는 네 종류의 배치에 대한 시각혼잡도, 매칭수월성, 조작편리성, 만족도 데이터의 평균과 표준편차를 보여준다. 조작편리성 측면에서는 네 종류의 배치 간에 유의한 차이가 없었다(일렬 고정이 3.84점, 플로팅 고정 3.48점, 플로팅 & 상단이동 3.48점, 플로팅 & 사면이동 3.32점). 시각혼잡도에서는 플로팅 & 사면이동이 3.64점으로 가장 혼잡했으며, 플로팅 고정 3.56점, 플로팅 & 상단이동 3.24점, 일렬 고정 1.76점 순으로 혼잡도가 낮았다. 매칭수월성은 플로팅 고정이 5점으로 가장 매칭이 수월하다고 평가되었으며, 플로팅 & 사면이동 4.28점, 플로팅 & 상단이동 3.4점, 일렬 고정 1.92점 순으로 아바타-화상 간 매칭이 수월하다는 평가를 받았다. 마지막으로, 만족도는 플로팅 고정이 3.88점으로 가장 높았으며, 플로팅 & 사면이동 3.36점, 플로팅 & 상단이동 3.2점, 일렬 고정 2.96점 순으로 만족스럽다는 평가를 받았다.

Figure 14 Average and standard deviation of visual congestion, ease of matching, ease of manipulation, overall satisfaction on four types of display layout

실험 결과, 사용자들은 일렬 고정 배치가 가장 시각적으로 혼잡하지 않다고 응답하였다. 하지만 아바타와 화상 간의 매칭 어려움으로 인해 전반적인 만족도는 가장 낮았다. 매칭수월성과 전반적인 만족도를 봤을 때 플로팅 고정 배치가 가장 선호되었지만 시각혼잡도는 다소 높은 것으로 평가되었다. 인터뷰 결과에서도 플로팅 고정 배치는 화상이 다른 사람의 아바타를 가리는 등 시각혼잡도가 높고 조작에도 다소 어려움을 겪었다는 응답을 하였으나, 동시에 아바타와 화상을 매칭하는 데는 가장 효과적이며, 전반적으로 가장 만족스럽다고 참여자들은 답변하였다.

실험 I과 II의 결과를 종합하면, 폴로팅 고정 배치가 매칭수월성과 만족도가 가장 높은 배치로 나타났다. 하지만 시각혼잡도는 일렬 고정 배치에 비해 높다는 문제가 있었다. 이는 주로 아바타 머리 위에 플로팅된 화상이 움직일 때 서로 겹쳐 가려지는 문제 때문인데, 이를 개선하기 위해 실험 III을 추가로 진행하였다.

실험 II는 플로팅 고정 배치가 아바타-화상 간 매핑이 가장 수월하고, 전반적인 만족도도 가장 높음을 보였다. 하지만 여전히 시각혼잡도가 다소 높았다. 대다수 실험참여자는 플로팅 고정 배치의 혼잡도가 높은 이유로 화상화면이 아바타와 함께 움직이고, 움직이면서 다른 아바타나 화상과 겹쳐지기 때문이라 응답하였다. 그렇다면 Figure 15의 b, c, d와 같이 아바타가 움직일 때는 화상의 크기를 축소하거나 투명도를 높여주면 시각혼잡도를 줄일 수 있을 것이다. 즉, 아바타가 움직일 때만 화상의 오퍼시티와 사이즈를 감소시키는 인터랙션 효과가 시각혼잡도에 어떤 영향을 미치는지를 추가적으로 살펴볼 필요성이 있다.

Figure 15 Four floating layout with unchanged (a), size reduction (b), opacity reduction (c), and size & opacity reduction effects for moving video

실험 II와 동일하게 사용자 아바타를 포함한 20인의 아바타가 존재하는 메타버스 화면을 프로토타입으로 제작하였으며, 아바타의 진행 방향을 조작할 수 있는 프로토타입을 마이크로소프트 프레젠테이션으로 제작하였다. 프로토타입은 Figure 16과 같이 아바타가 움직일 경우에만 화상화면 변화 없음(무효과), 화상화면 사이즈 50% 축소(사이즈), 화상화면 오퍼시티 50% 감소(오퍼시티), 그리고 화상화면의 사이즈와 오퍼시티 둘 다 50% 감소(사이즈&오퍼시티)하는 네 종류의 인터랙션 효과로 구분하여 제작하였다. 인터랙션 효과가 있는 경우에도 아바타가 이동을 멈출 경우에는 사이즈와 오퍼시티 둘 다 원래 크기인 100%로 돌아오기 때문에 아바타에 움직임이 없을 경우에는 네 종류의 인터랙션 효과 간에 시각적인 차이는 없었다. 제작된 프로토타입 영상은 https://cms.seoultech.ac.kr/em/63eb303d11510에서 확인해볼 수 있다. 프로토타입과의 인터랙션 방식은 실험 II와 동일하였으며, 이를 통해 실험참여자들은 직접 아바타를 조작하는 것과 유사한 경험을 해볼 수 있게 하였다.

Figure 16 Example of a video based on the movement of user avatar

실험 III에는 실험 II에 참여했던 20~30대 남녀 25인이 동일하게 참여하였다. 실험 II와 동일한 실험 환경에서 실험참여자가 아바타를 조작하여 화면 내의 특정 위치로 자신의 아바타를 이동시키면 나머지 19인의 아바타가 차례로 입장하며, 그 뒤 다시 아바타를 조작하여 화면 내의 사물이나 다른 아바타들과 인터랙션한 뒤 퇴장하는 시나리오를 수행하였다. 참여자들은 임의의 순서로 네 종류의 프로토타입(무변화, 사이즈, 오퍼시티, 사이즈 & 오퍼시티)을 체험하면서 각 인터랙션 효과의 시각혼잡도, 조작편리성, 매칭수월성, 전반적인 만족도를 5점 척도로 평가하였다.

Table 4는 일원배치 분산분석을 수행한 결과이다. 시각혼잡도, 매칭수월성, 조작편리성, 만족도 모두에 있어서 네 종류의 인터랙션 효과 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다.

Figure 17은 네 종류의 애니메이션 효과에 대한 시각혼잡도, 매칭수월성, 조작편리성, 만족도 데이터의 평균과 표준편차를 보여준다. 시각혼잡도는 오퍼시티와 사이즈가 모두 50% 감소하는 효과가 3.84점으로 가장 높았으며, 사이즈 3.16점, 오퍼시티 2.6점, 무효과 2점으로 평가되었다. 매칭수월성에 있어서는 무효과인 경우가 4.68점으로 나머지 인터랙션 효과보다 매칭이 더 쉽다고 평가되었다 (오퍼시티 3.88점, 사이즈 3.6점, 사이즈 & 오퍼시티 3.52점). 조작편리성은 오퍼시티 & 사이즈가 4.44점으로 가장 조작이 용이하다 평가되었으며, 사이즈 4.12점, 오퍼시티 3.56점, 무효과 2.56점으로 평가되었다. 마지막으로 만족도는 사이즈 & 오퍼시티가 4.24점으로 가장 높았으며, 사이즈 3.68점, 오퍼시티 3.44점, 무효과 2.84점 순으로 만족도가 높았다.

Figure 17 Evaluation and standard deviation of congestion according to video movement

실험 결과를 요약하면, 매칭수월성을 제외한 시각혼잡도, 조작편리성, 만족도 모두에 있어 플로팅 고정 방식에 오퍼시티와 투명도 50% 감소 효과가 적용된 사이즈 & 오퍼시티가 가장 좋은 것으로 평가되었다.

실험이 끝난 후 인터뷰를 진행한 결과, 사용자들은 화상의 사이즈와 오퍼시티 변화에 다소 혼잡함을 느낀다고 대답하였으나 그 정도가 크지는 않다고 응답하였다. 또한 아바타가 움직이다가 멈출 때 화상에 변화가 생기는 것이 사용자가 대화 준비가 된 상태임을 의미하는 것처럼 느껴진다고도 하였다. 또한, 일부 참여자들은 사이즈 & 오퍼시티 인터랙션 효과가 가상공간을 구성하는 다른 시각요소들의 가림을 최소화할 수 있어 메타버스 내의 공간을 충분히 즐길 수 있어서 가장 선호된다고 응답하였다.