ATRAC 3D

비디오게임을 즐기는 것은 전 세계 많은 사람들이 하는 매우 흔한 활동입니다.
하지만 장애가 있는 사람들에게는 이 활동이 어렵거나, 심지어 불가능할 수도 있습니다.

최근 몇 년 사이에 여러 보조 입력 장치나 보조용 게임 컨트롤러가 출시되었지만, 여전히 한계가 있습니다. 

기존의 보조기기들은 여러 게임 플랫폼 간의 호환성이 떨어지고, 완전한 사용자 설정(커스터마이즈)이 어렵거나 불가능하며, 다양한 형태의 입력장치(스위치, 조이스틱 등)를 충분히 지원하지 못하고 있습니다.

우리는 이러한 문제들을 해결하기 위해 메이커(제작자) 커뮤니티와 사용자 커뮤니티, 그리고 오픈소스 정신의 힘을 빌리고자 합니다.
모든 설계도와 자료를 공개하여 가능한 한 많은 사용자가 이 장치의 혜택을 누릴 수 있도록 할 것입니다.

이 프로젝트는 OpenStick Community가 개발한 GP2040-CE 프로젝트를 기반으로 진행됩니다.
GP2040-CE는 Raspberry Pi Pico를 비롯한 RP2040 계열 마이크로컨트롤러에서 작동하는 멀티플랫폼 게임패드 펌웨어입니다.

우리의 목표는 이 뛰어난 기술 기반을 활용해, 가능한 한 많은 사용자의 필요에 맞게 조정하고,
“누구나 사용할 수 있는 범용 컨트롤러(Universal Controller)”를 설계하고 제작하는 것입니다.

첫 번째 테스트

프로젝트의 실현 가능성을 검토하기 위해, GP2040-CE로 가능한 기능들을 빠르게 실험해 보기 위한 간단한 프로토타입을 만들었습니다.
우선 GP 프로젝트의 자세한 문서를 따라 Raspberry Pi Pico에 펌웨어를 설치하고 초기 테스트를 진행했습니다.

브레드보드와 몇 가닥의 점퍼선, 스위치, 그리고 아날로그 조이스틱만으로 라즈베리파이 피코에 손쉽게 여러 입력 수단을 추가할 수 있었습니다.

또한, 전동휠체어용 디지털 제어 유닛을 GPIO를 통해 D-패드(Directional Pad)로 연결해 Nintendo Switch와 PC에서 정상 작동하는 것을 확인했습니다.
다른 플랫폼에서도 추후 테스트를 진행할 예정입니다.

이 첫 번째 실험을 통해 “이 방식이 실제로 가능하다”는 것을 확인했으므로, 이제는 사용자 요구를 정리하고 구체적인 개발 방향과 사양(Specification)을 세울 시점입니다.

이상적인 사양

이 장치는 사용자와 게임기 사이의 인터페이스역할을 하게 됩니다. 즉, 사용자가 자신의 신체 조건과 접근성 요구에 맞는 다양한 입력장치(스위치, 조이스틱, 버튼 등)를 연결할 수 있도록 설계됩니다.

우리의 목표는 GP2040-CE 펌웨어를 내장한 전용 하드웨어를 설계하고, 다양한 장애 유형에 맞춰 인체공학적(ergonomic)으로 조정 가능한 컨트롤러를 만드는 것입니다.

이 장치는 여러 커넥터를 수용할 수 있는 하우징 박스, 전용 PCB, 그리고 모든 구성요소를 구동할 배터리를 포함할 예정입니다.

또한 단순히 신체 움직임만 고려하는 것이 아니라, 시각적·청각적 피드백(감각적 피드백)기능도 추가하여 사용자가 보다 쉽게 사용할 수 있도록 설계할 것입니다.

이상적으로는, 다음과 같은 구성 요소들을 이 장치에 연결할 수 있어야 합니다.

 - 외부 스위치 16개 : 3.5 mm TRS 잭 케이블 / 게임 버튼용

- 게이밍 조이스틱 2개 : USB 방식 / 좌·우 스틱용

- 아날로그 스틱 2개 : 3.5 mm TRRS 케이블 / 좌·우 스틱용

- 전동휠체어 제어 유닛 1개 : SUB D9 커넥터 / D-패드 또는 스틱 입력용

- 콘솔 연결 방식 : USB 케이블, 가능하면 블루투스 연결도 지원

- 기본 조작용 전면 버튼 패널 :D-패드 포함 최소 6개의 대형 버튼

- 호환성 : 시판 중인 다른 제품들과 달리, 이 장치는 멀티플랫폼 호환성을 제공합니다. 즉, PC, PS3, PS4, Nintendo Switch, Steam Deck, MiSTer, Android에서 모두 사용할 수 있으며, 이는 GP2040-CE 펌웨어가 지원하기 때문에 가능합니다.

장치는 대략 위와 같은 형태가 될 수 있습니다.
위 이미지는 다양한 연결 방식을 이해하기 위한 예시일 뿐이며, 외형이나 실제 버튼 배치(대형 버튼 등)는 포함되어 있지 않습니다.
따라서 최종 제품 디자인은 별도의 실제 설계 작업을 통해 완성될 예정입니다.

기술적 타당성

GP2040-CE는 우리의 작업을 위한 탄탄한 기반을 제공합니다. 내장된 웹 기반 설정 인터페이스를 통한 커스터마이즈 범위가 놀라울 정도로 넓고, 이에 맞춰 하드웨어를 설계·제작할 수 있는 가능성또한 매우 큽니다.

기술적 실현 가능성을 간단히 살펴보겠습니다.

- 3.5mm TRS 잭 케이블을 통한 외부 스위치 16개 추가: GPIO를 사용하면 게임 버튼 입력으로 손쉽게 구현할 수 있습니다.

- USB 방식의 게이밍 조이스틱 추가 지원은 현재로서는 아직 구현이 불가능하지만, 가까운 시일 내에 개발이 진행될 예정입니다. 특히 sekigon-gonnoc이 최근 진행한 Raspberry Pi Pico의 PIO(Programmable Input/Output)를 이용한 USB Host/Device 구현 작업덕분에, 이 기능의 개발이 훨씬 수월해질 것으로 기대됩니다.

아날로그 스틱과 관련하여, 현재는 ADC의 VRX와 VRY 핀에 하나의 아날로그 스틱만 연결할 수 있습니다. 그러나 OpenStick 커뮤니티에서 **GPIO 확장기(GPIO Expander)**를 활용해 두 번째 아날로그 스틱을 손쉽게 연결할 수 있도록 지원하는 기능을 개발 중입니다.

전동휠체어용 특수 제어 유닛의 경우, 디지털 제어 방식에서는 정상적으로 작동하지만, 비례 제어(프로포셔널 컨트롤) 방식과의 호환성을 확보하기 위한 추가 개발이 필요합니다.

연결 방식에 대해서는, USB 케이블 연결은 안정적으로 작동하고 있습니다. 또한 최근 Raspberry Pi Pico용 블루투스 지원 기능이 추가되면서, 이를 활용한 무선 연결 구현 가능성도 열려 있습니다.
OpenStick 커뮤니티에서도 이 부분에 대한 개발이 진행 중입니다.

하드웨어를 넘어, 장치를 보다 쉽게 설정할 수 있도록 전용 설정 애플리케이션(소프트웨어)을 개발하는 방안도 고려 중입니다.

현재 사양 (Current Specification)

첫 번째 간단한 프로토타입을 통해,
우리는 GP2040-CE가 제공하는 다양한 가능성을 탐색하고,
이를 **범용 컨트롤러(Universal Controller)**로 발전시킬 수 있는 실현 가능성을 검증했습니다.

이 과정에서 여러 기능을 테스트했으며, 모두 정상적으로 작동함이 확인되었습니다.

이제 우리는 다양한 기능들을 구현하고, 사용자와 함께 테스트를 진행하며, 프로젝트의 목표를 완성해 나가야 할 단계에 있습니다.

출처: HACKADAY.IO 홈페이지 게시물 (https://hackaday.io/project/190996-open-assistive-controller/details)