본 연구는 가상현실 콘텐츠를 제작함에 있어서 공간정보 중심의 파노라마VR(Virtual Reality)과 객체정보 중심의 오브젝트 VR의 단점을 극복하고 3차원 가상현실 콘텐츠를 실사 이미지를 활용하여 효과적으로 제작할 수 있는 새로운 방안을 제시한다. 3차원 VR은 사용자에게 만족할만한 품질을 제공하지만 복잡한 물체에 대한 3차원 모델링 및 랜더링은 많은 비용이 소요된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문은 관찰자 시점에서 관측 가능한 이미지를 빌보드에 매핑하는 방식의 '개선된 빌보드'를 활용하여 3차원으로 모델링을 하지 않고도 실사 이미지를 활용하여 3차원 효과를 나타내는 것을 목표로 한다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 가상박물관을 구현하고, 3차원 가상공간에 실사 이미지를 이용한 전시물들을 배치하는 통합형 가상현실 콘텐츠를 제작하여 결과를 제시한다.
최근 가상현실과 Web 3D에 대한 관심이 고조되면서 관련 연구와 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 Web 기반에서 3차원 그래픽을 표현하는 표준언어인 VRML을 이용하여, 원자력발전소에서 주기적으로 안정성 평가를 위해 수행하는 ISI(In-Service Inspection : 가동중검사) 업무에 적용하여 가상원전 3D ISI 시스템을 개발하고 그 구현방법을 제시한다. 검사대상 기기, 배관 및 각종 지지구조물에 대한 도면확보의 작업을 시작으로 하여, 3D 모델 구축, VR Data 작성, 그래픽 관리 시스템 개발 사례와 가상면실에 의해 구현된 Scene과 각종 DB글 연결하는 Interactive 3D Visualization Tool을 개발하여 기존의 2차원적 DB 운영을 3차원 가상공간에서 운영함으로써 보다 효과적이고 효율적인 DB 운용 방법에 대해서 기술한다.
가상 환경에서는 3차원 작업 공간과 3차원 인터랙션이 가능하나, 대부분의 가상현실 애플리케이션은 2차원의 색상 선택기를 사용하고 있다. 본 논문은 가상 환경에서 3차원 색 공간에 기반한 3차원 색상 선택기를 구현하고, 기존 2차원 색상 선택기와 색상 선택 성능을 비교하였다. 3차원 색상 선택기는 3차원 색 공간을 그대로 사용하여 직관적이며, 가상현실 장비인 컨트롤러를 사용하여 색 공간의 특정 지점에 3차원 포인터를 위치시킬 수 있기 때문에, 간단한 사용자 작업으로 색상을 선택할 수 있다. 이에 비해 2차원 색상 선택기는 컴퓨터 환경에서 색상을 다루는 작업을 하는 기존 사용자들에게 익숙하다는 장점이 있으나, 2차원 인터페이스로 색의 속성을 설정해야 하므로 여러 단계의 사용자 작업이 요구되는 단점이 있다. 사용자 실험을 토대로, 가상 환경에서 2차원 색상 선택기 외에 3차원 색상 선택기의 유용성을 확인하였으며, 3차원 색상 선택기를 활용하여 가상 환경에서 자연스러운 3차원 작업을 할 수 있었다.
3D 가상환경 사용자는 목표하는 지역 또는 대상을 찾아내고 이동하기 위해 Navigation 기술을 사용한다. 3D 가상환경 개발 초기 단계에서부터 효과적인 Navigation을 위해서 Navigation Aid에 대한 연구가 꾸준히 진행되어왔으나, 환경 구조의 중요 지점만을 정리한 요약 형태의 정보를 제공하는 방법이 주를 이루고 있다. 본 논문에서는 의미기반의 Navigation을 통해 원하는 지역 또는 대상을 찾아내고 이론 3D 가상환경에서의 이동으로 연결하는 방법을 제안했다. 의미기반의 Navigation Aid는 3D 가상환경 구조와 무관하게 사람들이 생각하는 측면에서의 Navigation을 지원한다. 따라서 Navigation 대상 환경 구조에 익숙지 않은 방문자라도 유용하게 사용할 수 있으며, 환경을 구성하는 객체들의 위치가 자주 변하더라도 사용자에게 동일한 Navigation 환경을 제공하는 장점을 갖는다.
가상 현실(VR: Virtual Reality) 기술은 대표적인 몰입형 미디어 기술로써, 컴퓨터 등을 통해 인공적으로 만들어낸 실제와 유사한 특정 환경, 상황 혹은 그 기술 자체를 의미한다. VR 기술은 비교적 간단한 장비를 착용한 것만으로 가상 세계에 구현된 모든 공간을 체험할 수 있기 때문에 사용자가 신체적 불편하더라도 손쉽게 유명 관광 명소를 여행할 수 있다. 또한, 실제 작전지역을 가상 세계에 반영함으로써, 가상 세계에서 안전한 군사 훈련이 가능하다. 이와 같은 활용을 가능하게 하기 위해서는 가상 세계의 배경 정보가 실제 세계의 모습과 흡사한 실사 그래픽으로 구성되어야 한다. 그러나 실사 그래픽을 제작하는 것은 제작 난이도가 높고 제작비용이 비싸다는 제한 사항으로 인하여 실사 그래픽을 바탕으로 한 VR 콘텐츠의 수는 부족하다. 이에 본 논문에서는 일반 카메라를 통해서 촬영한 단일 영상 또는 다시점 영상을 통해서 Point Cloud 데이터를 생성하고, 이를 가상 세계의 배경 정보로 활용하기 위한 방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 “3차원 공간표현 및 사용자 관점의 위치 추적이 가능한 Navigation Mechanism”을 개발한다. 특히 가상현실 공간구축을 위한 VRML 저작도구와 연동하여 인터넷기반의 3차원 가상현실 공간을 효과적으로 표현하고 이동할 수 있게 함으로써 건축, 오락, 교육, 공학 등 3차원 가상현실 관련 응용분야에 적용시킬 수 있는 Mechanism을 구현하였다.
본 연구에서는 실제와 같은 가상발표환경을 구현하여 실전에서 자신감 있게 발표할 수 있도록 도와주기 위한 3D 가상현실기반의 발표훈련시스템을 제안한다. 제안시스템은 발표자의 음성과 행동을 실시간으로 분석하여 가상공간의 청중들에게 반영되게 함으로서 사실감 있고 몰입도 높은 발표 및 면접 환경을 제공하였다. 발표자는 6DOF Tracking이 되는 HMD와 VR Controller를 착용하고 Kinect를 이용하여 가상공간 속에서의 시점 변화 및 인터랙션을 줄 수 있으며 가상공간은 사용자가 설정한 다양한 환경으로 변경이 가능하도록 하였다. 발표자는 가상공간 속에 별도로 제공되는 뷰에 표시된 프리젠테이션 파일 및 스크립트를 보며 내용 숙지 및 발표 숙달 연습을 하게 된다.
현재 대부분의 Web컨텐츠는 2D를 이용한 수동적인 인터페이스를 이루고 있지만, 네트워크 초고속인터넷망과 3D압축기술의 발전으로 인해 점차 VR을 기반으로 한 Web3D가 보편화 되어지고 있다. 본 논문은 가상현실과 Web3D를 이해하고 최근 선보여지고 있는 가상현실 저작툴을 이용하여 Web3D를 구현하고자 한다.
2차원 평면 입력을 통한 모델링에서는 입력 값을 3차원 데이타로 바꾸기 위한 기능과 메뉴들이 필요하지만 가상공간 디자인을 위한 3차원 입력 시스템은 입력 값을 곧바로 3차원 데이타로 변환될 수 있다. 하지만 3차원 입력시스템에서 효율적인 곡면 모델링 방법, 특히 곡면 변형 방법은 제안되지 않고 있다. 본 논문에서는 기존의 변형방법이 3차원 입력시스템에서 적용되었을 때 발생할 수 있는 문제점을 제시한다. 그리고 디자이너가 접근하기 쉬운 목표곡선을 이용한 변형을 제안한다. 이와 같은 3차원 목표곡선을 이용한 변형을 통해 디자이너가 보다 쉽게 3차원 입력시스템에 접근하여 가상공간 스케칭 및 디자인을 구현할 수 있다.
본 논문은 한국 표준 얼굴 데이터를 바탕으로 제작한 3D 얼굴 모델을 활용하여 성형 수술 전후의 모습을 비교하여 성형 수술의 만족도를 높이는 웅용 프로그랭인 3D 가장 얼굴 성형 시스댐에 대한 연구 및 구현이다. 이 연구를 위하여 2D 개인 얼굴 이미지와 3D 한국인 표준 모델을 활용하여, 2D 이미지 상의 사용자의 실제 얼굴과 똑같은 3D 얼굴 모델을 구현한다. 본 연구에서 제안하는 3D 가상 얼굴 성형 시스템은 얼굴 모텔의 기본이 되는 3D 한국인 표준 얼굴 모델에 2D 개인 얼굴 이미지로부터 추출한 개인 특성 정보를 적용함으로서 3D 얼굴 모델링 시스템을 구현하고 3D 얼굴의 사실성올 높이는 텍스처 맴핑 및 구축된 얼굴을 활용하여 성형 수술 후의 얼굴의 변화를 나타내는 3D 얼굴 성형 시스댐 등으로 구성되어 있다. 제안된 3D 가상 얼굴 성형 시스템은 정확한 개인 얼굴 모델링 방법을 제공하고, 성형 전후의 얼굴을 미세하게 조정하는 기능을 부여함으로써 현존하는 유사 시스템에 비교하여 성형 수술의 만족도와 안정성을 높이는 결과를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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