개정된 정보통신기술 운영지침에 따르면 초등학교에서부터 알고리즘을 학습 내용으로 다루도록 하였으며 이에 따라 초등학교 현장에서도 알고리즘을 쉽고 효과적으로 지도하기 위한 다각적인 교육 방법 연구가 필요해졌다. 이에 본 연구 과정에서는 초등학교 저학년을 대상으로 알고리즘의 중요한 부분으로 인식되는 정렬 알고리즘을 학습 내용으로 선정한 후 활동을 통한 교수-학습 방법과 애니메이션 기반의 교수-학습 방법을 적용해보고 학습 효과를 비교 분석하는데 주안점을 두었다. 두 가지 방법으로 정렬 알고리즘 교수-학습을 적용한 후 별도로 제작한 학업 성취도 평가지와 설문지 분석 결과, 크게 두 가지 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 교수-학습 방법에 따른 학업 성취도에는 별다른 차이가 없었으나 초등학교 저학년 학생들도 정렬 알고리즘을 충분히 학습할 수 있다는 점과 둘째, 활동을 통한 알고리즘 교육이 애니메이션 기반의 정렬 알고리즘 교육에 비해 학생의 이해도, 흥미도 및 만족도 측면에서는 좀 더 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 가상 공간에서 의상을 직접 입어보는 체험을 해 볼 수 있는 웹 3차원 의복 애니메이션을 구현하기 위하여 2차원 및 2.5차원 의복 디자인 시스템을 이용한 3차원 의복 애니메이션 시스템을 설계하였고, 자연스러운 드레이핑을 구현하기 위하여 메시 생성 및 변형 알고리즘, 영역 추출 알고리즘, 워프 알고리즘, 명암 추출 및 적용 알고리즘을 이용하였다. 그리고 2차원 및 2.5차원 의복 디자인 시스템에서 추출된 좌표 점은 텍스트 형식의 데이터로 받아 의복 정보 파일로 입력하게 된다. 또한 이 의복 정보 파일은 3차원 의복 애니메이션에 활용할 수 있도록 구현하였다.
알고리즘 시각화는 프로그램의 수행과정에 대한 이해를 용이하게 하여 프로그램의 오류 수정이나 개선에도 효과적으로 이용될 수 있을 뿐 아니라 컴퓨터 교육 분야에서도 폭넓게 활용될 수 있다. 알고리즘과 자료구조의 이해에 있어 알고리즘 자체의 설명보다는 동작과정을 직접 보여주는 시각화 방법이 더욱 바람직하다. 기존의 알고리즘 시각화 방법들은 특정 분야에 한정되어 사용할 수 있거나, 특정 환경이나 애플리케이션을 필요로 하여 폭넓은 분야에서 손쉽게 사용하는데 문제가 있었다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 C 언어로 작성된 프로그램에 사용자가 간단한 시각화 명령을 추가하면 이를 자동 변환하여 SVG 애니메이션 코드를 생성한다. 생성된 애니메이션 코드는 웹 브라우저 상에서 실행될 수 있으며 MathML 등과 같은 다른 XML 애플리케이션이나 HTML, 스크립트 등과 결합하여 사용될 수 있다.
최근 가상환경에서 아바타의 활용이 빠르게 증가하면서 아바타 애니메이션에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 아바타의 사람과 같은 자연스러운 얼굴 애니메이션(Facial Animation)은 사용자에게 아바타가 살아 있는 듯한 느낌(Life-likeness)과 사실감(Believability)을 심어주어 보다 친숙한 인터페이스로 활용될 수 있다. 이러한 얼굴 애니메이션 생성을 위해 얼굴의 특징 점을 추출하는 기법이 끊임없이 이루어져 왔다. 그러나 지금까지의 연구는 실시간으로 사람 얼굴로부터 모션을 생성하고 이를 바로 3D 얼굴 모델에 적용 및 모션 라이브러리를 구축하기 위한 최적화된 알고리즘 개발에 대한 연구가 미흡하였다. 본 논문은 실제 사랑 얼굴 모델로부터 실시간으로 특징 점 인식을 통한 애니메이션 적용 및 라이브러리 생성 기법에 대친 제안한다. 제안 기법에서는 빠르고 정확한 특징 점 추출을 위하여 색 정보를 가공하여 얼굴 영역을 추출해내고 이를 영역 분할하여 필요한 특징 점을 추출하였으며, 자연스러운 모션 생성을 위하여 에러 발생 시 대칭점을 이용한 복구 알고리즘을 개발하였다. 본 논문에서는 이와 같은 색 정보 기반의 영역분할 및 영역 대칭 기법을 제시하여 실시간으로 끊김이 없고 자연스러운 얼굴 모션 라이브러리를 생성 및 적용하였다.
최근 인터넷 상의 3D 게임이나 가상 세계 등의 증가로 3차원 애니메이션에 대한 필요성이 고조되고 있다. 하지만 상당한 메모리와 전송 시간 및 데이터 전송, 처리에 대한 문제가 해결돼야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 새롭고 효율적인 3차원 애니메이션 부호화 기술 개발이 필요하다. 현재, MPEG-4는 BIFS와 FBA에 기반하여 애니메이션 애플리케이션들의 다양한 변형들을 구현할 수 있다. BIFS는 인터폴레이터, 스크립트, 센서 노드들 같은 몇 가지 애니메이션 노드들을 지원한다. 그리고 FBA는 인간 모형에 흡사한 객체를 생성하고 움직임을 주는데 유용하게 쓰이는 애니메이션 방법이다. 이 방법들 중 본 논문은 FBA 애니메이션을 VRML 2.0을 사용하여 구현하였고, 이 FBA 객체의 구성과 특징을 관찰하여 FBA 객체의 움직임을 생성하는데 필요한 데이터들을 압축해 데이터양을 줄이는 알고리즘을 구현하였다.
정보화 사회에서 우수한 S/ W 인력을 양성하기 위해 알고리즘의 조기 교육은 매우 중요하다. 그러나 초등학생에게 알고리즘을 교육하는 것은 큰 도전인데 왜냐하면 텍스트형태의 컴퓨터 알고리즘이 어떻게 동작하는 지를 어린 학생들이 이해하기가 매우 어렵기 때문이다. 애니메이션을 활용한 수업 통해 알고리즘 수업을 실시한다면 학생들이 좀 더 쉽게 알고리즘을 시각화 할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 초등학교에서 기초적인 자료구조와 알고리즘을 교육하는데 있어서 알고리즘 시각화의 교육적 효과를 평가하고자 한다. 이를 위해 '알고리즘 시각화 팩터'라는 새로운 측정도구를 정의하고 알고리즘 교육요소 즉, 스택, 큐, 버블정렬, 힙정렬, BFS, 및 DFS에 대해 텍스트 기반과 애니메니션 기반의 강의 자료를 각각 개발하였다. 다양한 학생 그룹에 대해 실험을 하고 평가를 하였다. 폭넓은 실험을 통해 애니메이션 기반의 강의 자료를 사용한 그룹의 평균 점수가 텍스트기반의 강의 자료를 사용한 그룹에 대해 22.2% 이상 더 높은 점수 결과를 보였다.
본 논문은 원격 교육 환경에서 자료구조 알고리즘을 학습자가 적극적인 상호작용을 통하여 학습자의 이해 능력에 맞추어 학습할 수 있도록 하는 시스템을 소개한다. 기존의 자료구조 알고리즘 학습 시스템들은 고정된 수치 데이터의 애니메이션을 보여주므로 여전히 일방적인 학습이며, 전시되는 예제들의 다양성이 부족하다. 본 시스템에서는 자료의 크기 및 알고리즘 실행속도의 조절과 알고리즘 실행시 코드추적 기능 등의 상호작용을 통하여 알고리즘에 대한 이해를 시각적으로 배가 시킨다. 이 시스템은 웹에서도 지원가능 하도록 플래시 액션스크립트 기반으로 구현하였다.
인터넷과 멀티미디어의 눈부신 발전은 교육현장에서도 다양한 교육매체로 활용되어 수업을 돕고 있다. 이러한 교육매체들은 학습자의 생각으로만 이해할 수 있는 것들을 시각적으로 표현하여 보다 직관적이고 구체적으로 이해시킬 수 있다. 이에 본 논문에서는 플래시 액션스크립트를 사용하여 버블, 삽입, 쉘, 퀵, 힙 알고리즘의 수행과정을 그래픽 애니메이션으로 구현함으로 시각적 효과를 통해 다양한 정렬과정을 스스로 학습할 수 있는 학습 시스템을 구현하였다.
본 논문에서는 가상 인터페이스로서 범용적으로 사용할 수 있는 실시간 비전 기반 얼굴 애니메이션을 제안한다. 이를 위해서 실시간으로 얼굴 구성요소를 추출하고, 이를 정량화 하였다. 정량화된 값과 자연스럽게 매핑하기 위해서 정합함수를 통해 3차원 모델에 맵핑하기 위한 방안을 제안한다. 일반적으로 3차원 애니메이션을 수행할 경우, 기본 모델을 중심으로 특정한 사용자만을 위주로 수행되나, 본 논문에서는 임의의 일반 사용자를 위한 3차원 애니메이션을 수행하였다. 여러 사용자에 대하여 얼굴 구성요소 추출을 이용한 3차원 얼굴 애니메이션 동작에 대하여 실험하였으며 실험결과 여러 사용자 얼굴 애니메이션 동작에 대하여 만족할 만한 성능을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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