2017년 현재 수많은 VR콘텐츠가 소개됨으로써 대중들의 VR에 대한 관심과 다양한 기술이 발전을 하고 있다. VR 콘텐츠는 $360^{\circ}$실사 촬영 제작환경의 어려움으로 인해 게임과 인터렉티브라는 장르에 편중되어 있는 것 또한 사실이다. 실사촬영에서의 조명은 영상 미학적 차원에서 중요한 요소 중에 하나이며 특정 캐릭터의 내적 표현 부분에서도 조명의 역할이 매우 중요하다. 실사 기반의 $360^{\circ}$VR콘텐츠는 조명설정에 따라 노출에 대한 부분과 제작환경의 어려움으로 인해 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문은 실사 촬영된 영상데이터를 기반으로 리라이팅 기술을 이용하여 실사 이미지의 양안시차에 3차원 정보 값을 생성한다. 생성된 3차원 정보 값은 뎁스 맵으로 변환하는 기술과 3D 공간에서 형성된 면에 가상의 조명을 설치하여 리라이팅 기술을 접목한다. 실제 조명과 가상의 조명의 영상데이터의 결과 이미지를 비교분석하여 리라이팅의 기술을 VR제작 파이프라인에 적용하여 조명 노출에 대한 문제점을 해결하고자 한다.
본 논문에서는 실세계 조명 정보를 표현하는 HDR(High Dynamic Range) 영상으로부터 소수의 방향성 광원을 추정하는 기법을 제안한다. 광원 추정을 위해 노출 시간을 달리한 일련의 일반 영상으로부터 실세계의 조명 정보를 선형적으로 표현할 수 있는 HDR영상을 생성한다. HDR영상의 색상 및 명도 변화를 이용하며 영역을 분할하고, 분할된 영역으로부터 명도 평균과 가중치를 이용하여 방향성 광원의 파라미터를 추출하는 방법을 제안한다. 제안된 방법의 장정은 비반복적인 기법을 사용하여 일관된 결과를 산출하여 사용자의 입력없이 자동으로 계산하는 것이다. 추정된 광원은 그래픽 하드웨어를 사용한 실시간 렌더링에 적용 가능하다. 또한 실시간 렌더링이 중요한 가상현실이나 증강현실 분야에서 가상의 오브젝트를 렌더링할 때 IBL(Image Based Lighting)등의 전역조명 효과와 유사한 사실적인 영상을 얻을 수 있다.
본 연구는 현재 존재하는 중극장 이상의 프로시니엄 혹은 다용도 무대의 실측과 그 data의 디지털화, 그리고 디지털화 된 무대에서 가상으로 디자인을 산출함으로 공연에 필요한 디자인 예산과 조명 시스템을 예측하고, 더 발전시켜 조명과 음향을 모두 통제하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 배경 기술 조사와 국내외 관련 기술에 관한 조사를 선행하였다. 이를 바탕으로 하드웨어적 소프 하드웨어적 기술을 연구하였다.
정보통신 기술의 발전으로 교육 패러다임이 스마트 디바이스를 이용하는 스마트 러닝으로 변화하고 있다. 특히 에듀테인먼트 시스템들은 암묵적 지식습득률 향상을 위하여 증강현실 기술을 도입한 다양한 시스템들이 도입되고 있다. 그러나 이와 같이 증강현실을 이용한 시스템들은 실환경의 조명과 가상환경의 조명환경의 부조화로 인하여 영상 합성시 실감성이 낮은 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 증강 객체, 웹캠을 통해 입력된 영상, 가상의 배경 영역으로 구성된 단일 레이어를 3차원 조명환경 정보를 포함한 블록 레이어로 변환하고 변환된 블록 레이어를 합성하는 에듀테인먼트를 위한 증강현실 시스템을 설계한다.
함반영 촉각장치(Force-Reflecting haptic Interface)는 인간이 컴퓨터에 의해 생성한 가상의 세계에 손의 위치 정보를 제공하고 가상의 손이 가상 환경에 접촉했을 때 인간에게 촉각을 전달하는 장치이다. 본 논문에서는 컴플라이언스 제어가 비교적 용이한 초음파 모터 액츄에이터를 사용하여 직접구동 방식으로 촉각장치를 설계하였다. 렌더링 알고리즘을 이용하여 가상의 벽, 가상 버튼, 가상 구멍 등의 기본적인 역감실험을 한 결과 힘 반영에 의한 역감을 제시받을 수 있었다.
본 논문에서는 특별한 스튜디오 조명이 아닌 가정용 혹은 학교용 조명 하에서 동작하는 감정 표현이 가능한 그림자 놀이 도구를 소개한다. 이 놀이는 사용자의 실사로부터 추출된 가상 그림자에 사용자의 동작에 따라 실시간으로 반응하는 가상 표정 애니메이션 캐릭터를 투영한다. 이 놀이 도구는 행위전시 등의 공연 환경뿐만 아니라 가정, 학교 등의 일상 환경에서도 동작이 가능하도록 설계되었다. 따라서 가장 일반적인 조명의 하나인 가정용 형광등과 백열등 환경을 가정하였고, 배경에 대해서는 어떤 제약도 가정하지 않았다. 사용자의 실사를 구분하는 과정에는 배경 차분화 기법을 사용하였고, 빛의 산란 및 실제 그림자의 영향 등으로 인한 잡음을 최소화하기 위해 몇 가지 잡음 제거 알고리즘을 결합하여 적용하였다. 이 도구에서 가상 그림자의 표정 애니메이션은 사용자의 손동작에 따라 변화하며, 손동작 및 머리 위치의 추적을 위해 새로이 고안한 자질 기반 추적 기법을 적용하였다. 이 도구는 공연장에서의 인터렉티브 미디어 아트 전시 또는 공연, 아동 대상의 미술 교육, 예술치료 등의 분야에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 MSRDS 환경에서 가상 4족 애완 로봇과 실제 4족 애완 로봇을 동기화함으로써 애완용 로봇의 행동을 설계할 수 있는 새로운 응용 시뮬레이터를 개발하였다. 이를 통하여 실제 로봇의 걸음새 및 동작 개발에 필요한 시간비용을 줄이고, 지능형 서비스 애완 로봇의 상업화에도 도움이 될 것이다. 또한, 본 연구 결과를 이용하여 가상공간과 실공간의 모델링의 차이를 극복하는 연구에 이용할 수 있다. 본 논문의 결과로서 가상 로봇과 실제 로봇의 연동 제어를 통해 원격지에 있는 두 대의 로봇간의 원격제어가 가능하므로, 두 대의 애완 로봇을 이용한 네트워크 게임으로서도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 저가의 시율레이션용 툴을 개별하는데 있다. 따라서 PLC 프로그랩을 편집하고 모니터할 수 있는 PLC 프로그랩 모듈과, 가상 PLC 시스템과 시뮬레이션 장비를 개발하였다. PLC 모듈과 시뮬레이션 장비는 상호간 링크가 되어 있어서 PLC 프로그랩에 의하여 실시간으로 제어가 가능하고, 마치 실제 설비가 동작이 되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 제안한 새로운 툴을 이용하면 모니터상에서 PLC 시스템을 구성하고 가상기계의 응답을 볼 수 있기 때문에 PLC와 기계를 준비할 필요가 없다. 개발된 프로그랭의 타당성올 증명하기 위하여 엘리베이터와 자동 원료 계량 시스템의 PLC 프로그램올 대상으로 실험을 행하였다. 실험결과 개발한 PLC 에율레 이터에 의해 PLC 프로그램 작성 및 가상기계 동작을 통한 PLC프로그램 검증과정이 원할이 이루질 수 있음올 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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