본 논문에서는 문화콘텐츠 캐릭터를 3D모델링 도구를 이용하여 디자인하고 3D 프린팅 기술을 접목하여 출력하여 판매하고자 하는 창업에 대한 교육과정을 제시하고자 한다. 이를 위해 첫 단계로서 3D 모델링 도구의 전반적인 특성을 살펴보고 3D 캐릭터 모델링 교육을 위한 교육과정으로 어떠한 교과목들이 제시되어야 하는지 제시해보고자 한다.
본 연구에서는 AI 인공지능을 활용한 통일신라 석탑 '경주 불국사 삼층석탑' 복원을 위해 석탑 3D모델링 과정에 대한 연구를 수행하였다. 산성비로 부식되어 갈라진 더 이상 원본의 형태를 알아 볼 수 없는 현재 통일신라 석탑 형태를 3D모델링 작업을 통하여 AI로 하여금 원활한 교육이 실시 되도록 하는 것을 목표로한다. 본래 제작 되어있는 3D 모델링은 많은 버텍스와 페이스로 학습 데이터가 많아 실제 활용하기에 어려움을 가지고 있다. 때문에 적은 양의 버텍스와 페이스로 새로운 3D 모델링 제작에 대한 필요성에 대해 확인하였다. 본 연구는 그에 필요한 석탑 모델링 과정에 대해 서술한다. 이를 위해 본 논문은 석탑에 대한 구조를 살피고 모델링에 활용된 프로그램의 장단점과 분석을 도출하였다. 본 연구를 통해 석탑 복원에 필요한 3D모델링 프로그램 활용의 전망과 더불어 인공지능 AI의 한계점을 3D 모델링의 정확도와 세밀함을 통하여 타파하고자 하였다.
3D 얼굴 모델링은 33공간에서 얼굴을 자유롭게 회전 시켜 다양한 얼굴 자세를 표현하고 조명 효과도 적절하게 모델링 할 수 있으므로, 얼굴 자세, 조명, 표정 등의 표현에 있어서 2D 얼굴 모델링에 비해 보다 정교하며 사실감이 뛰어나 얼굴 인식, 게임, 아바타 등에서 많은 요구가 존재한다. 본 논문에서는 3D 변형 가능 형상 모델에 기반을 둔 3D 얼굴 모델링 방법을 제안한다. 제안된 3D 얼굴 모델링 방법은 먼저 3D 스캐너를 통하여 획득한 3D 얼굴 스캔 데이터를 이용하여 3D 얼굴 변형 가능 형상 모델을 구축한다. 다음, 3D 얼굴 모델링을 하고자 하는 얼굴의 2D 이미지 시퀀스로부터, 해당 얼굴의 특징점들을 검출하고 이들을 매칭하여, 매칭된 특징점들로부터 인수분해 기반 SfM 기법을 이용하여 해당 특징점의 3D 버텍스 좌표 값을 구한다. 이후, 구한 3D 버텍스들을 3D 변형 가능 형상 모델에 정합하여 해당 얼굴의 3D 형상 모델을 얻는다. 또한, 2D 얼굴 이미지 시퀀스들로부터 뷰 독립적인 2D 원통 좌표 텍스쳐 맵을 구하고 이를 이용하여 3D 형상 모델을 렌더링 함으로써, 최종적으로 3B 얼굴 모델을 완성한다. 제안된 3D 얼굴 모델링 방법에 의한 3D 얼굴 모델 생성 과정을 통해서, 본 논문에서 제안한 3D 얼굴 모델링 방법이 기존의 얼굴 모델링 방법들에 비해 상대적으로 빠르고 비교적 정교하게 수행됨을 볼 수 있었다.
3D프린팅에 대한 관심이 증가함에 따라, 3D프린팅에 선행되어야 할 3D모델링 교육에 대한 관심으로 증가하고 있다. 그러나 현존하는 3D모델링 소프트웨어들은 대부분 외국 브랜드에서 개발하였고, 이에 따라 인터페이스가 모두 영어되어 있기에 이러한 용어에 익숙하지 않은 한국인 입문자들을 대상으로 3D모델링 소프트웨어 교육을 수행하기에는 제약이 있다. 본 연구는 이러한 현실을 반영하면서 3D프린팅을 위한 한국형 3D모델링 교육용 소프트웨어를 개발할 때 고려해야할 사항이 무엇인지 탐색하기 위해 이루어졌다. 이를 위해 3D모델링 경험이 없는 사람들로 하여금 입문자들의 접근이 용이하다고 알려진 대표적인 무료공개 3D모델링 소프트웨어 123D Design나 Tinker CAD 중 하나로 집만들기 과제를 수행하게 한 후, 이에 대한 설문을 진행하였다. 결과적으로 Tinker CAD에 대한 사용자 경험이 123D Design에 대한 것보다 호의적이고, 전자를 경험하면서 발생한 오류가 후자를 경험하면서 발생한 오류보다 적으며, 전자에서 과업을 완료한 사람의 비율이 후자에서 과업을 완료한 사람의 비율보다 높음을 확인할 수 있었다. 종합논의에서는 Tinker CAD의 특성(입체도형을 통해 쉽게 모델링 가능)과 웹 기반 구동방식을 적용한 입문자 교육용 3D모델링 소프트웨어 개발 및 123D Design의 특성(세밀한 치수조작과 도형정렬 가능)과 윈도우 기반 구동방식을 적용한 초?중급자 교육용 3D모델링 소프트웨어 개발을 제안하였다.
가상현실, 게임, 애니메이션 등 컴퓨터 그래픽스(Computer Graphics)에 기반한 응용의 시작은 3D 모델링으로부터 시작된다. 3D 모델링 및 변형 기술은 초기 3D 기본원소들의 조합에서 시작되어 최근 사실적이며 실사에 가까운 모델링 및 변형 기술에 이르기까지 그 역사가 깊다. 본 논문에서는 3D 휴먼 모델링 및 변형 기술의 동향에 대해서 살펴보고자 한다.
컴퓨팅 사고력은 제 4차 산업혁명 시대에 접어든 우리 사회에서 필요로 하는 미래 역량으로 꼽히고 있으며, 우리나라에서도 2015 개정 문이과 통합형 교육과정을 통해 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 SW교육을 강조하고 있다. 3D 모델링 교육은 컴퓨팅 사고력과 직접적인 관련이 있다. 3D 모델링을 위하여 실제의 구체물을 단순화 하거나, 모델링을 위하여 필요 없는 부분을 삭제하거나 추가하는 것이 컴퓨팅 사고력의 추상화에 해당된다. 그리고 모델링 프로그램을 사용하는 것은 일종의 자동화에 해당된다. 본 연구에서는 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 3D 모델링 교육에서 권장할만한 3D 모델링 프로그램을 틴커캐드(TinkerCad)로 제시하였으며, 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 틴커캐드 활용 초등 3D 모델링 교육 방법을 제시하였다.
3D 프린터의 보급으로 3D 모델링에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 3D 모델링에 대한 지식이 없는 사람들의 경우 기존 3D 모델링 도구를 사용하기 위해서는 도구에 대한 지식 습득은 물론 기능 중심의 복잡한 UI에 대한 숙달이 필요하다. 그렇기 때문에 본 논문에서는 기능 중심의 UI 구조와 모델링 프로세스 중심의 UI 구조에 대하여 3D 모델링의 효율성을 비교한다.
일반적으로 특수영상 및 3D 애니메이션 제작에서 캐릭터와 배경을 3D 모델링을 할 때 MAYA나 3DS MAX 등의 3D 프로그램을 사용하여 제작한다. 그러나 이러한 제작방식은 작업 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 고비용이 발생한다. 본 연구에서는 2D 포토스캔 제작기술을 활용한 3D 모델링 제작방법의 우수성과 효율성을 증명하기 위하여 두 가지 실험을 하였다. 첫 번째, 동일한 오브젝트를 다양한 방법으로 모델링을 하였다. 두 번째, 동일한 백그라운드를 각기 다른 방법을 이용하여 모델링을 하였다. 이 두 가지 실험을 통하여 효과적인 2D 포토스캔 제작방법으로 모델링 시 유의해야할 사항과 제작기술 등을 제시하였다. 또한 실험에 따른 결과물을 바탕으로 2D 포토스캔 모델링 제작방법의 효율성과 우수성을 증명하였다.
본 논문에서는 도래한 4차산업사회 속에서 문화콘텐츠인 캐릭터를 무료 3D모델링 도구를 이용하여 디자인하고 3D 프린팅 기술을 접목하여 개인맞춤형 캐릭터를 제작 및 판매 하고자 하는 사업에 대한 로드맵을 제시해보고자 한다. 이를 위해 첫 단계로서 3D 모델링 도구의 전반적인 특성을 살펴보고 3D 캐릭터 모델링 도구들 중에서 무료로 사용할 수 있고 사용하기 편한 도구들을 정리하여 제시해보고자 한다. 제작하고자 하는 캐릭터의 특성에 맞는 도구를 선택하고 학습하여 성공적인 창업을 할 수 있도록 방향을 제시하고자 한다.
3D 모델링 시스템이 최근에 여러 분야에 많이 이용되면서, 3D 인체 모델링 또한 사용가치가 높아지고 있다. 그러나 그에 따른 많은 시간과 노력이 필요하다는 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 3D 인체 모델을 전문가가 아닌 일반 사용자들도 쉽게 구현할 수 있도록 빠르고 사실적인 시스템을 개발하였다. 이러한 3D 인체 모델링을 위하여, 기존의 연구들과 달리 Ase파일 포맷을 통하여 인체 모델을 생성하고 조금 더 정확하고 자연스럽게 모델링 할 수 있도록 계층형 구조의 모듈 개발을 시도하여 사실적인 3D 인체 모델링이 될 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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