Most of the industries including architecture emphasize the importance of compatibility between each element in order to improve overall efficiency while a smooth ...
Most of the industries including architecture emphasize the importance of compatibility between each element in order to improve overall efficiency while a smooth flow of informational delivery is required through expressions of various applications. An architectural construction project is conducted through various themes within each stage, such as planning, design, construction, operation and maintenance. Additionally, operations are conducted through cooperation via effective communication between each sector. However, the reality is that smooth communication does not occur at each stage while one of the main causes is that 2-D CAD systems are uncapable of expressing various actual outputs when compared to a 3-D based system. Such a hindrances causes inaccuracies, uncertainties, and ambiguities of expression for information occurring for each related sector, in turn causing frequent occurrence of rework and redundancies to create problems with delays, cost, and output quality. As a result, the importance of collaboration and interaction between participating parties has been highlighted in order to resolve these various problems. Additionally, various related studies are being conducted, such as attempts to convert the previous 2-D CAD system designs and processes into 3-D ones as well as the organic management of all project stages through automation from planning to maintenance. However, current Virtual Reality and 3-D CAD/Viewer simulations systems provide simply visual features of building information. In other words, such systems have been unable to over limitations of levels of understanding for space as users are unable to fully understand the accurate sense of scale, such as for sense of distance and space. In addition, such processes require a 1-man job function, in turn making it difficult to produce team work within collaborative design processes. Consequently, in order to resolve such problems and support collaborative design processes, the purpose of this study is to serve as a foundational study to propose a Virtual Reality simulation system to support fundamental design stages. As a tool enabling simultaneous access by various holders of opinions of the designed architectural model, the system allows immediate spatial simulations to review and correct problems prior to actual construction, which in turn, improves overall productivity and minimizes errors during the design process. The scope and method of this study are as follows. Step-1. Understanding of concepts of fundamental technologies · Architectural Design Process · Theoretical review of architectural modeling · Virtual Reality · BIM / IFCData · OpenGL & VRML Step-2. Expose the necessities for VR simulations through literary review and case analysis · Characteristics of collaborative design / understanding of problems and limitations · Virtual Reality / understanding of past literature on architectural design utilizing virtual architecture Step-3. Configuration of design environment to apply Virtual Reality simulations · Utilization of Digital Studio · Scope of application Data (Information standard) - IFC Data / 3D Data VRML · Configuration of Render environment - Microsoft Visual C++Ver. 2005 / OpenGL Step-4. Application of Sample Data & Expression in 3D virtual space · Extract BIM / IFC Data · Extract 3DMax - VRML (*.wrl) Data · Evaluations after application The conclusions acquired through the above study are as follows. 1st, IFC Data Model of the shape of construction information through the process of extracting information through OpenGL Library and Visual Studio C + + environment based on Virtual Reality simulation developed in this study, a prototype virtual reality system Digital Studio to be applied to implement the simulation of architectural models This is possible. Implementation of Architectural Models Data Virtual Reality 3 channel Simulation (본문참고) 2nd, The first study architectural models such as the extension of VRML Data "*. wrl" Viewer to read in the Virtual Reality simulation by applying the prototype Digital Studio is available from the implementation. 3rd, By implementing a space of the same scale as the actual architectural work within an immersive virtual space that differs from simple visualizations that characterize architectural models of the past, actual visual sizes can be maintained to allow life-like experiences by moving the head of the user rather than past Zoom in & out through 2D diagrams and PC monitors. Such a transition allows for gathering of more immediate and efficient opinions from design participants. 4th, The "Virtual Reality Simulation" source developed within this study is based on “Visual Studio C++”, “OpenGL”, enabling modification to apply in various other view programs. Such demonstrates the wise and diverse utilization range by making it possible to implement within『Digital Studio』.건축을 포함한 대부분의 산업분야는 전체적인 효율을 향상시키기 위해서 각 객체들의 호환성이 중요시되고 다양한 애플리케이션으로의 표현으로 정보전달의 원활한 흐름이 필요로 한다. 건설공사 프로젝트는 기획, 설계, 시공, 운영 및 유지관리 등 각 단계의 다양한 참여 주제에 의해 프로젝트가 진행되고 각 분야 간 원활한 의사소통을 통한 협업으로 일을 진행해 나간다. 그러나 각 단계별 커뮤니케이션이 원활히 이뤄지지 않은 것이 사실이며, 그 분절의 가장 큰 이유 중 하나가 실제적 결과물은 3차원기반인 것에 비해, 2차원 CAD시스템으로 다 표현할 수 없었던 점이다. 그로 인해 각 관련 분야에서 발생되는 정보의 불확실성, 부정확성, 표현의 애매모함 등으로 인해 재작업(Rework) 및 불필요한 작업(Redundancy)이 빈번히 발생하여 전체적인 공정의 지연 및 비용의 상승, 결과물의 품질에 대한 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 각 참여 주체간의 협업(collaboration) 및 상호작용(interaction)의 중요성이 대두되고 있으며, 기존의 2차원 CAD시스템의 설계 및 프로세스를 3차원 CAD시스템의 정보체계로 전환하고자 하는 시도 및 기획단계에서 유지관리 단계까지 구성되는 프로젝트의 전 단계를 유기적으로 관리하기 위한 각 단계의 자동화에 대한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 현재까지의 VR 및 3차원 CAD/Viewer 시뮬레이션 시스템들은 건물 정보에 대한 단순 시각화 기능만을 하고 있다. 즉, 도면에서의 한계점인 거리감, 공간감 등 실제 사람이 느끼는 Scale감을 알 수 없어 공간에 대한 이해도가 떨어지는 한계점을 극복하지 못하고 있다. 또한 1인칭 작업운영 방식으로 인하여 협업 설계과정에서 원활한 팀워크(Team Work)를 유도할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 협업설계 과정에서 기본설계 단계를 지원하는 설계 도구로서 건축모델의 단순 시각화에서 벗어나 가상공간에서 몰입형 VR 시뮬레이션을 구현하기 위하여 프로토타입 응용을 개발하였고, 이것을 『Digital Studio』에 구현하여 즉각적인 공간 시뮬레이션을 통하여 실제 시공 전에 문제점들을 검토 및 보완하고 전체적으로는 생산성 향상과 설계과정 중 오류를 최소화하기 위한 VR시뮬레이션 시스템의 제안 및 Viewer 모듈을 개발 하였다. 본 연구에서 수행한 내용은 다음과 같다. (1) 건축 설계에서 활용할 수 있는 3차원 모델링 및 VR 기술 검토 - 3차원 건축 모델링 기술 - 3차원 모델 활용 건축 설계 프로세스 - BIM / IFC - Virtual Reality - OpenGL - VRML (2) 선행연구 / 사례 분석을 통한 VR 시뮬레이션 역할 및 필요성 도출 - 협업설계의 특성과 문제점 및 한계점 - 가상현실을 활용한 건축설계 - 건축에서의 가상현실 시뮬레이션 모델링의 응용 (3) 기본설계 단계 중심으로 지원하는 VR 시뮬레이션 설계 환경 구성 - 몰입형 가상현실용 3 Channel VR 시뮬레이션 프로토타입 개발 (Visual Studio C++ 환경 기반, OpenGL Library) - Digital Studio System를 활용한 건축 시뮬레이션 구현 - VR 시뮬레이션 구현을 위한 작업 환경 구성 (4) 3 channel VR 시뮬레이션 프로토타입 적용 - 표준 건축 모델 Data 적용 및 구현 ① IFC 형식에서 형상 정보를 추출하여 건축모델 시뮬레이션 구현 ② 프로토타입의 VRML 형식 건축모델을 읽어 들이는 Viewer를 사용하여 시뮬레이션 구현 이상의 연구과정을 통하여 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 기존의 건축모델에 대한 단순 시각화와는 다른 몰입형 가상공간에서 건축물과 사물의 실제와 같은 규모(Scale)의 공간을 구현하여 시각 크기를 유지함으로써 2D도면 및 PC 모니터 상에서처럼 마우스를 통한 확대?축소(Zoom in & out)가 아니라 이용자의 머리를 돌려 보는 실제와 같은 체험으로 더 즉각적이고 효율성 높은 설계 참여자의 의견을 수렴 할 수 있다. 둘째, 본 연구 결과를 적용한 시스템은 건축설계 프로젝트 중 직접 현장에 참여 할 수 없는 참여자들(건축주, 설계, 엔지니어, 등)이 자연스러운 UI를 통하여 진행상황 조회, 검토, 보완 및 수정에 대한 동시 접근이 가능하다. 셋째, 본 연구에서 개발한 3 channel VR 시뮬레이션 프로토타입은 다른 여러 Viewer 프로그램에도 적용이 가능하며, 이것을『Digital Studio』에서 구현 할 수 있어 건축설계도구 뿐만 아니라 이용자의 이용 용도와 목적에 따라 활용 범위가 다양하고 넓다.
Most of the industries including architecture emphasize the importance of compatibility between each element in order to improve overall efficiency while a smooth flow of informational delivery is required through expressions of various applications. An architectural construction project is conducted through various themes within each stage, such as planning, design, construction, operation and maintenance. Additionally, operations are conducted through cooperation via effective communication between each sector. However, the reality is that smooth communication does not occur at each stage while one of the main causes is that 2-D CAD systems are uncapable of expressing various actual outputs when compared to a 3-D based system. Such a hindrances causes inaccuracies, uncertainties, and ambiguities of expression for information occurring for each related sector, in turn causing frequent occurrence of rework and redundancies to create problems with delays, cost, and output quality. As a result, the importance of collaboration and interaction between participating parties has been highlighted in order to resolve these various problems. Additionally, various related studies are being conducted, such as attempts to convert the previous 2-D CAD system designs and processes into 3-D ones as well as the organic management of all project stages through automation from planning to maintenance. However, current Virtual Reality and 3-D CAD/Viewer simulations systems provide simply visual features of building information. In other words, such systems have been unable to over limitations of levels of understanding for space as users are unable to fully understand the accurate sense of scale, such as for sense of distance and space. In addition, such processes require a 1-man job function, in turn making it difficult to produce team work within collaborative design processes. Consequently, in order to resolve such problems and support collaborative design processes, the purpose of this study is to serve as a foundational study to propose a Virtual Reality simulation system to support fundamental design stages. As a tool enabling simultaneous access by various holders of opinions of the designed architectural model, the system allows immediate spatial simulations to review and correct problems prior to actual construction, which in turn, improves overall productivity and minimizes errors during the design process. The scope and method of this study are as follows. Step-1. Understanding of concepts of fundamental technologies · Architectural Design Process · Theoretical review of architectural modeling · Virtual Reality · BIM / IFC Data · OpenGL & VRML Step-2. Expose the necessities for VR simulations through literary review and case analysis · Characteristics of collaborative design / understanding of problems and limitations · Virtual Reality / understanding of past literature on architectural design utilizing virtual architecture Step-3. Configuration of design environment to apply Virtual Reality simulations · Utilization of Digital Studio · Scope of application Data (Information standard) - IFC Data / 3D Data VRML · Configuration of Render environment - Microsoft Visual C++ Ver. 2005 / OpenGL Step-4. Application of Sample Data & Expression in 3D virtual space · Extract BIM / IFC Data · Extract 3DMax - VRML (*.wrl) Data · Evaluations after application The conclusions acquired through the above study are as follows. 1st, IFC Data Model of the shape of construction information through the process of extracting information through OpenGL Library and Visual Studio C + + environment based on Virtual Reality simulation developed in this study, a prototype virtual reality system Digital Studio to be applied to implement the simulation of architectural models This is possible. Implementation of Architectural Models Data Virtual Reality 3 channel Simulation (본문참고) 2nd, The first study architectural models such as the extension of VRML Data "*. wrl" Viewer to read in the Virtual Reality simulation by applying the prototype Digital Studio is available from the implementation. 3rd, By implementing a space of the same scale as the actual architectural work within an immersive virtual space that differs from simple visualizations that characterize architectural models of the past, actual visual sizes can be maintained to allow life-like experiences by moving the head of the user rather than past Zoom in & out through 2D diagrams and PC monitors. Such a transition allows for gathering of more immediate and efficient opinions from design participants. 4th, The "Virtual Reality Simulation" source developed within this study is based on “Visual Studio C++”, “OpenGL”, enabling modification to apply in various other view programs. Such demonstrates the wise and diverse utilization range by making it possible to implement within『Digital Studio』.건축을 포함한 대부분의 산업분야는 전체적인 효율을 향상시키기 위해서 각 객체들의 호환성이 중요시되고 다양한 애플리케이션으로의 표현으로 정보전달의 원활한 흐름이 필요로 한다. 건설공사 프로젝트는 기획, 설계, 시공, 운영 및 유지관리 등 각 단계의 다양한 참여 주제에 의해 프로젝트가 진행되고 각 분야 간 원활한 의사소통을 통한 협업으로 일을 진행해 나간다. 그러나 각 단계별 커뮤니케이션이 원활히 이뤄지지 않은 것이 사실이며, 그 분절의 가장 큰 이유 중 하나가 실제적 결과물은 3차원기반인 것에 비해, 2차원 CAD시스템으로 다 표현할 수 없었던 점이다. 그로 인해 각 관련 분야에서 발생되는 정보의 불확실성, 부정확성, 표현의 애매모함 등으로 인해 재작업(Rework) 및 불필요한 작업(Redundancy)이 빈번히 발생하여 전체적인 공정의 지연 및 비용의 상승, 결과물의 품질에 대한 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 각 참여 주체간의 협업(collaboration) 및 상호작용(interaction)의 중요성이 대두되고 있으며, 기존의 2차원 CAD시스템의 설계 및 프로세스를 3차원 CAD시스템의 정보체계로 전환하고자 하는 시도 및 기획단계에서 유지관리 단계까지 구성되는 프로젝트의 전 단계를 유기적으로 관리하기 위한 각 단계의 자동화에 대한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 현재까지의 VR 및 3차원 CAD/Viewer 시뮬레이션 시스템들은 건물 정보에 대한 단순 시각화 기능만을 하고 있다. 즉, 도면에서의 한계점인 거리감, 공간감 등 실제 사람이 느끼는 Scale감을 알 수 없어 공간에 대한 이해도가 떨어지는 한계점을 극복하지 못하고 있다. 또한 1인칭 작업운영 방식으로 인하여 협업 설계과정에서 원활한 팀워크(Team Work)를 유도할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 협업설계 과정에서 기본설계 단계를 지원하는 설계 도구로서 건축모델의 단순 시각화에서 벗어나 가상공간에서 몰입형 VR 시뮬레이션을 구현하기 위하여 프로토타입 응용을 개발하였고, 이것을 『Digital Studio』에 구현하여 즉각적인 공간 시뮬레이션을 통하여 실제 시공 전에 문제점들을 검토 및 보완하고 전체적으로는 생산성 향상과 설계과정 중 오류를 최소화하기 위한 VR시뮬레이션 시스템의 제안 및 Viewer 모듈을 개발 하였다. 본 연구에서 수행한 내용은 다음과 같다. (1) 건축 설계에서 활용할 수 있는 3차원 모델링 및 VR 기술 검토 - 3차원 건축 모델링 기술 - 3차원 모델 활용 건축 설계 프로세스 - BIM / IFC - Virtual Reality - OpenGL - VRML (2) 선행연구 / 사례 분석을 통한 VR 시뮬레이션 역할 및 필요성 도출 - 협업설계의 특성과 문제점 및 한계점 - 가상현실을 활용한 건축설계 - 건축에서의 가상현실 시뮬레이션 모델링의 응용 (3) 기본설계 단계 중심으로 지원하는 VR 시뮬레이션 설계 환경 구성 - 몰입형 가상현실용 3 Channel VR 시뮬레이션 프로토타입 개발 (Visual Studio C++ 환경 기반, OpenGL Library) - Digital Studio System를 활용한 건축 시뮬레이션 구현 - VR 시뮬레이션 구현을 위한 작업 환경 구성 (4) 3 channel VR 시뮬레이션 프로토타입 적용 - 표준 건축 모델 Data 적용 및 구현 ① IFC 형식에서 형상 정보를 추출하여 건축모델 시뮬레이션 구현 ② 프로토타입의 VRML 형식 건축모델을 읽어 들이는 Viewer를 사용하여 시뮬레이션 구현 이상의 연구과정을 통하여 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 기존의 건축모델에 대한 단순 시각화와는 다른 몰입형 가상공간에서 건축물과 사물의 실제와 같은 규모(Scale)의 공간을 구현하여 시각 크기를 유지함으로써 2D도면 및 PC 모니터 상에서처럼 마우스를 통한 확대?축소(Zoom in & out)가 아니라 이용자의 머리를 돌려 보는 실제와 같은 체험으로 더 즉각적이고 효율성 높은 설계 참여자의 의견을 수렴 할 수 있다. 둘째, 본 연구 결과를 적용한 시스템은 건축설계 프로젝트 중 직접 현장에 참여 할 수 없는 참여자들(건축주, 설계, 엔지니어, 등)이 자연스러운 UI를 통하여 진행상황 조회, 검토, 보완 및 수정에 대한 동시 접근이 가능하다. 셋째, 본 연구에서 개발한 3 channel VR 시뮬레이션 프로토타입은 다른 여러 Viewer 프로그램에도 적용이 가능하며, 이것을『Digital Studio』에서 구현 할 수 있어 건축설계도구 뿐만 아니라 이용자의 이용 용도와 목적에 따라 활용 범위가 다양하고 넓다.
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