[Wii하드] Wii 리모콘의 「모션 센서」는 어떤 구조?

[Wii™]

Wii 리모콘을 손에 넣기 전에 예습해 둡시다

「모션 센서」는 어떤 구조?



닌텐도의 신세대 게임기 「Wii 」의 콘트롤러「Wii 리모콘」에는 3차원의 모션센서가 내장되어 Wii 리모콘을 기울이는 등의 동작에 의해서 게임을 조작할 수 있다. 이 3 차원의 모션 센서란 도대체 어떠한 구조인 것인가?




원래는 에어백이 메인의 응용 용도였다


닌텐도의 신세대 게임기 Wii 의 콘트롤러 「Wii 리모콘」은 지금까지의 게임기용 콘트롤러의 이미지를 뒤집는 특이한 형상을 하고 있을 뿐만 아니라 3 차원의 모션 센서를 내장하는 것에 의해서 콘트롤러 자체를 흔들거나 기울이거나 하는 동작을 감지해 게임의 조작에 이용할 수 있는 등, 확실히 완전히 새로운 콘트롤러으로 완성되고 있다.


그런데, 이 Wii 리모콘에 내장되고 있는 모션 센서란, 도대체 어떠한 것일 것이다. 이번에 이Wii 리모콘에 내장되고 있는 모션 센서를 제조하는 ST 마이크로일렉트로닉스에게 상세를 들을 수 있었다.


Wii 리모콘에 내장되는 모션 센서로 불리고 있는 것은 정식으로는 「3 차원 가속도 센서」라고 불리고 있는 것으로 전후·좌우·상하라고 하는 3 방향에 대한 가속도의 변화를 감지 하는 센서다. 이 센서를 이용하는 것으로 물체의 움직임을 3 차원 방향으로 감지 할 수 있는 것은 물론 물체의 기울기도 검출할 수 있다. 우선은 이 3 차원 가속도 센서에 대해 이야기를 들어 보았다.


「원래, 가속도 센서 자체는 꽤 역사가 긴 디바이스로, 옛부터 다양한 분야에서 이용되고 있습니다.그 중에서도 특히 큰 응용 분야가 되고 있는 것이 차의 에어백입니다.」이렇게 말해 준 것은 ST 마이크로일렉트로닉스의 오오우치 아츠시씨. 에어백은, 차가 충돌하는 등의 큰 충격이 더해졌을 경우, 순간에 에어백을 열고 승무원을 지키는 시스템이지만, 그 충격을 감지하고 있는 것이 가속도 센서라고 하는 것이다.


에어백에 탑재되고 있는 가속도 센서는, 일반적으로1 차원(전후만)의 것이 많다고 하고, 기본적으로 가속도 센서를 복수 탑재해 각방향으로부터의 충격을 감지하고 있다. 단지 1 차원의 가속도 센서에서는 응용이 쉽지 않다고 하는 것으로, 15 년 정도 전에 등장해 온 것이2 차원의 가속도 센서다.


2 차원의 가속도 센서는 차의 에어백 뿐만이 아니라 생활용의 다양한 기기에도 탑재되어 활용되어 왔다. 예를 들면 노트 PC에 탑재하는 것으로 PC의 기울기나 가속도의 변화등을 검출해 본체에 충격이 더해진다고 판단하면 즉석에서 하드 디스크의 헤드를 퇴피시켜 충격으로부터 데이터를 보호한다, 라고 하는 역할에 활용되고 있다.


어떻게 본체에 충격이 더해지는 것을 미연에 감지할 수 있는 것인가. 그것은, 가속도 센서는 중력도 제대로 감지할 수 있기 때문이다. PC 본체를 잘못해 책상 위등에서 떨어뜨려 버렸을 경우, PC 본체는 자유낙하하게 되어, 일순간이지만 무중력 상태가 된다. 그 무중력 상태를 가속도 센서가 감지해, 그 정보로부터 PC 본체가 현재 낙하중으로 이 후 충격이 더해질 것이다, 라고 판단하는 것이다.


이것은, 노트 PC 뿐만이 아니라, 하드 디스크를 내장하는 휴대용 플레이어등에서도 응용되고 있다. 원래 HDD는 매우 섬세한 디바이스로, 가지고 다니며 이용하는 것은 아니지만, 이 가속도 센서에 의한 충격 검출을 할 수 있게 된 것으로, 항상 가지고 다니는 휴대용 플레이어등에서도 하드 디스크를 내장하는 제품이 증가했다.


또, 게임보이 어드밴스용의 게임 소프트 「코로코로카비」나 「요시의 만유 인력」에도, 카트리지내에 2 축의 가속도 센서가 내장되고 있어 게임보이 어드밴스 본체를 기울여 플레이 한다고 하는 새로운 플레이 스타일을 실현하고 있었다.


물론 2 차원의 가속도 센서를 3 차원의 공간내에서 이용하는 경우에는 검출 범위가 한정되어 버려 더이상 응용범위가 넓어지지 않았던 것도 사실. 거기서, 새로운 시장 확대를 목표로 해 개발된 것이 3 차원의 가속도 센서다.


현재, 충격 검출 기능이 포함된 휴대용 플레이어나 노트 PC에서는, 이 3 차원 가속도 센서가 채용되고 있는 것이 많아지고 있다. 게다가, 기술이 진행된 것으로 3 차원 가속도 센서를 염가로 제조할 수 있게 되어, 다양한 분야에서 이용되게 되었다고 한다. 그리고, 원래 가속도 센서를 사용한 게임을 개발한 경험이 있는 닌텐도가, 차세대 게임기를 개발하는에 가속도 센서를 잘 사용할 수 없을까 검토하고 있던 것에 ST 마이크로일렉트로닉스의3 차원 가속도 센서가 타이밍 좋게 시장에 투입되어 닌텐도의 요구에 매치해 채용되게 되었다고 한다.




센서 내부에 가동 부분이 있어, 그것이 움직이는 것으로 가속도를 검지한다


Wii 리모콘에 탑재되는 실제의 3 차원 가속도 센서는, 매우 작은 칩이 되고 있어 이것으로 정말 물체의 움직임이나 기울기를 감지 할 수 있는지, 매우 불안하게 느껴진다. 그러나 실제로는, 매우 작은 가속도의 변화도 검지할 수 있을 정도로 고성능인 것인 것이다. 실제로 Wii 리모콘에 채용된 디바이스는 아니지만, 크기가 5mm 정도의 센서를 보았지만, 이 센서를 책상 위에 두어, 1 미터 정도 멀어진 장소에서 책상을 손가락으로 가볍고 똑똑 두드렸을 때의 작은 진동에 의한 가속도의 변화로조차 감지할 수 있는 만큼,1 /2000G ~1 /3000G 이라고 하는 매우 미소한 가속도도 검지할 수 있을 정도의 감도를 가지고 있다고 한다.


그럼, 이3 차원 가속도 센서는 어떤 구조가 되어 있는 것인가. ST 마이크로일렉트로닉스가 개발한 3차원 가속도 센서는, 「정전 용량 방식」이라고 하는 방식의 것이라고 한다. 칩 내부에 가동 부분이 존재하고 있어, 그 때의 전기적인 특성의 변화에 의해서, 어느 방향에서 어떠한 가속도가 걸려 있는지를 감지하는 것이다.


IC 칩 내부에 가동 부분이 있다는 것은 매우 상상하기 어려운 것이지만, 실제로 가속도 센서를 손으로 흔들거나 하면, 안에 있는 가동 부분이 움직이고 있다고 한다. 당초, 팁내에 가동 부분이 있다고는 생각하지 않았기 때문에, 이것을 들었을 때에는 상당한 충격을 받았다.


칩내의 가동 부분은, 빗과 같은 다수의 핀이 배치된 구조가 되고 있어 움직이지 않는 부분의 핀과 접촉하지 않게 배치되어 있다.가동 부분과 비가동 부분의 핀의 사이에는 틈새가 있어, 각각 실리콘으로 만들어져 있기 때문에, 쌍방의 핀이 극판의 역할이 되어, 콘덴서와 같은 구조를 이루고 있다.


그리고, 밖으로부터의 충격등에 의해 더해지는 가속도에 의해서 가동 부분의 핀이 이동하면, 비가동 부분의 핀과의 간격이 변화해, 정전 용량(콘덴서에서 얻을 수 있는 전기의 양을 나타낸다)도 변화한다(정전 용량은, 극판의 간격에 반비례 해 변화한다). 그 정전 용량의 변화를 감지하는 것에 의해서, 어느 정도의 가속도가 어느 방향에서 더해지고 있는지를 감지하고 있는 것이다.


작은 상자안에 추를 넣어 그 추를 상하·좌우·전후 6 면의 상자의 벽으로부터 용수철만을 사용해 균등의 힘으로 지지한다.그 상태로 상자에 충격이 더해지면, 상자는 움직이지만 추는 지금 있는 장소에 머무르려고 하는 것에 의에, 상자 안에서 보면 추가 움직인 것처럼 된다.그 때에 용수철의 눈금을 보면 어느 방향으로 어느 정도 이동했는지를 알 수 있어, 충격이 더해진 방향과 충격의 힘을 알 수 있다. 그것과 같은 일이 5 mm의 칩 안에서 행해지고 있다고 생각하면 알기 쉬울지도 모른다.

[reedpipe™]

아...어려워....(<- 길어서 읽지도 않은 인간)

[낮에..]

여하튼..기대된다는 거..~_~;

[memberst]

자이로 칩이군요 음

[검둥이큐브]

진동에는 어떻게 반응하려나

[알트왈츠]

움직이는 속도를 감지한다면 팔힘 좋으신 분들은 야구겜할때 유리할듯 싶네요
[스투우!라이크~]

[엘디]

낚시할때 힘조절.. 드럼의 강약.

[Hazuki Ryo]

오 드럼의 강약이 삘이 팍 오네요!

[발칸 레이븐]

저 센서의 감도가 저정도면 진동에도 반응이 있을 듯 한데..;;
또 닌텐도가 이것에 대해 수를 써놓은건가? -ㅅ-

[풀삼엔진동없다!]

자이로칩 아닌 듯 합니다. 에어백에 쓰이는 것은 가속도 센서입니다. 자이로가 더 비쌉니다. 틸트 센서 기능도 할 수 있는게 가속도 센서이지요. 화면 아래 장착하는 머시기한 바는 오차 보정 및 거리 측정용인 듯 합니다. 사실 그 바를 설치하는게 이번 WII의 댁내 설치상 가장 큰 난관이지요. FPD(평면디스플레이)가 아닐 경우, 고생 좀 하실 겁니다. CRT가 대략 난감이지요.

[잭슨일병-저격수]

ddr의 힘조절
믕?

[풀삼엔진동없다!]

자이로는 각속도를 읽어내는 센서이고, 가속도 센서는 말 그대로 X,Y,Z 축 상의 선가속도를 읽는 겁니다. 한마디로 싸구려 썼어요~ 이지요. 제대로 하려면 자이로와 가속도 센서를 모두 써주는게 좋지만, 그래도 절대위치 보정은 필요합니다.

[memberst]

음 마지막 이야기는 자이로칩 이야기 인것 같은데요?
뭐 자이로칩 제품이 가격이 1000달러 정도 되죠 싼것이

[아뭐어때서]

이런거 하지말고 스팩이나 올리지 스팩 거의 핸드폰이던데

[memberst]

그 위치 보정을 위해 아마도 닌텐도에서는 적외선 센서를 만든것 같습니다.
적외선으로 어느정도 위치 보정이 가능하겠지요
하지만 실물이 나와봐야 알겁니다 어느 환경에서 어느정도 가동성을 자랑하는지는 수십만명의 베타테스터?들이 여러가지 환경에서 테스트 해줄테니깐요.

[행인W]

g2는 요즘 8만원대입니다만....

[memberst]

행인W G2의 자이로 센서는 상당히 저가격입니다
진짜로 어느정도 성능의 자이로 센서라고 불리우는 것들은
정밀 기기에 장착됩니다 어뢰라던지 미사일에 들어가는 자이로는
그 가격만 수백에서 수천만원까지 합니다.

[즐거운취미생활]

모르겠지만 위의 모션센서는 기대가 된다는거.

[memberst]

개인적으로 g2나 위콘이나 반응성과 움직임은 비슷한 수준이라고 생각됩니다.
아니면 닌텐도는 위콘 하나만으로도 10만원대의 물건이 되니깐요.

[뒤를 보시오]

아뭐어때서-_-;;
이젠 Wii의 스펙이 ps2 -> ps1 에서 핸드폰스펙까지 내려왔군요-_-;;

[발칸 레이븐]

아뭐어때서 // 핸드폰 좋은거 쓰나보네? 핸드폰이 엑박 성능을 능가하나보구나?
딴지 걸거 없으면 그냥 라면 끓여먹고 씻고 자라-_-

[kebij]

아뭐어때서// 당신은 낚시를 하고 있어. 삘이 쫙 오는군

[-8]

그러니까쉽게 말하면
자이로센서는 안에 굴러다니는 쇠구슬이 들어있는거고
위에 쓰인 가속도센서는 고무줄에 구슬을 달아놓은거에요.(..;;;)

[선인장한입♬]

아뭐어때서// 당신 터미네이터야?

[행인W]

memberst
//아마 훨씬 보완되었겠죠, G2 출시후 1년이란 시간이 흘렀는데요.
그리고 센서바의 역할이 어떠냐에 따라 전혀 다른 느낌을 줄수도 있구요.

[행인W]

그리고 뭐든 기기는 전문화 고급화 될수록 상상도 못할 가격으로 올라가는거야 말할필요 없죠. 그런건 예를 들 필요 조차 없다고 생각합니다.

[vrLab]

약간 다른 얘기지만 센서바는 - 할로겐램프..긴 길이...카메라2개...장애물 등의 이야기로 봐선 자외선 계열의 OTS(Optical Tracking System) 인거 같네요.
저희 연구실에서 OTS 쓰는게 두 대 있어서 비교해 보면,
구성이나 용도로 봐선 거의 확실한데 단정짓기 거시기 한게...
너무 싸요 ㅡ,.ㅡ
지금 연구실에서 쓰는게 구형은 4천, 신형은 6천만원짜리입니다.
모.. 본래 쓰는데가 많이 없는 물건이라서 비싼거라
wii는 대량 생산에다가 정밀도도 낮으니 그런가 봅니다.
사실 연구실에 있는 물건도 가격의 99%는 기술로얄티로 밖에 생각안돼는 물건인지라...ㅡ,.ㅡ

[케케케케켁]

아나 자꾸 소름도당 짤라뿔라

[제노아]

2차원의 센서는 핸드폰을 떨어뜨렸을때 배터리와 본체가 자동분리되는것과 관계가 있나요?