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문제 정의
- 그러나 하나의 자세에서 다른 자세로 급격히 변화할 때 소요되는 총 연산시간을 비교하면, 기존의 경우 두 자세 사이에 삽입되는 시간증분의 수에 비례하여 총 연산시간이 증가하는데 반하여, 본 제안방식의 경우 시간증분을 삽입하지 않으므로 두 자세의 유사성과 는 무관하게 초기 자세와 최종 자세 각각에 대한 연산 시간 이외에는 추가적인 시간이 소요되지 않는다. 본 기 술과 기존의 기술은 구현방식 및 적용방법이 서로 다르 므로 표 1의 결과는 절대적 수치의 단순 비교 보다는 각 방식의 특징을 개념적으로 비교하기 위한 자료로 이 용될 수 있다.
- 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 의 류의 변형을 global 스케일의 변형과 국소적인 local 스 케일의 주름으로 나누어 해석하는 기술을 개발하였다. 또한, 국소적인 주름의 묘사를 위하여 물리적 법칙뿐만 아니라 시각적으로 보여지는 의류의 세부적인 주름의 특성을 관찰하여 이를 기하학적으로 중첩시키는 방식을 채택하였다.
- 본 연구에서는 이러한 작은 주름에 해당하는 영역을 수학적으로 elliptical 한 성질의 방정식들을 사용하여 해석함으로써 지나간 시간단계에서의 결과에 의존하지 않고 순간적인 힘의 평형으로부터 직접 계산될 수 있도록 하였으며, 그 결과 큰 폭의 연산시간 단축과 안정성 향상이 얻어질 수 있도록 하였다. 임의의 두 자세 사이의 연속 동작을 시뮬레이션 함에 있어서도 두 정지 자 세 사이의 움직임을 보간법으로 구현하여 연속적인 의 류의 변형을 구현할 수 있도록 하였다
- 인체에 의류가 착용 되었을 때의 접촉점은 인체의 피부와 의류가 만나는 점에 해당하므로, 의류의 주름은 인체와의 접촉 및 그 점에서의 힘의 방향에 따라 결정되며, 의류의 주름이 펼쳐지는 방향은 인장력의 방향과 수직임을 관찰할 수 있다(그림 1(b) 참조). 본 연구에서는 이와 같이 시각적으로 관찰되는 의류의 변 형특성을 반영하기 위하여 주름의 크기와 분포의 상태를 결정하는 단순화된 수학적 방정식을 도입하여 세부 적인 주름을 효과적으로 묘사하는 방법을 제안하였다.
- 본 연구에서는 인체에 착용된 의류의 변형을 시뮬레 이션함에 있어 미리 정해진 운동경로를 따라 연속적으 로 변형되는 방식이 아니라 순간적으로 팔다리를 뻗거 나 몸을 굽히는 등의 임의의 자세에 대해 시간증분의 축적 없이 시뮬레이션할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 이를 위하여 물리적인 방정식과 시각적 관찰에 의한 기하학적 표현 기법을 조합한 방식을 채택하였다.
- 본 연구에서는 임의의 급격한 자세 변화에 대해 실시간에 대응할 수 있는 고속의 의류 시뮬레이션 알고리즘 개발을 목표로 하였다. 현재까지 발표된 연구 결과에 따 르면 역학적인 시뮬레이션 기법을 이용하여 사실적인 의류 시뮬레이션이 가능하며, 상당히 빠른 속도로 실시간에 대응할 수 있는 수준의 기술도 개발되어 있다.
- 본 연구에서는 켤레조화함수들 사이의 직교성을 이용한 비순차적 수치해석 기법을 사용하는 주름 시뮬레이션 기법을 개발하였다. 제시된 알고리즘은 global-local 해석 기법을 채택하였으며, global 스케일의 전체적인 변형과 local 스케일의 작은 주름으로 분리하여 주름을 해석한 후 두 스케일의 변형이 선형적으로 중첩될 수 있음을 가정하여 신속한 시뮬레이션이 가능하도록 하였다.
가설 설정
- 3차원적 문제에 있어서, 접촉점에서의 응력 벡터는 평 면에 수직인 방향으로의 추가적인 방향성분을 가진다. 복잡한 3차원의 의류형상에 있어서 각각의 접촉점에 가 해지는 응력은 의류를 얇은 셸(shell) 구조물로 가정하여 단순화시킬 수 있다. 대부분의 경우에 있어 의류의 기본적인 접촉점은 이미 결정되어 있다.
- 본 연구에서는 켤레조화함수들 사이의 직교성을 이용한 비순차적 수치해석 기법을 사용하는 주름 시뮬레이션 기법을 개발하였다. 제시된 알고리즘은 global-local 해석 기법을 채택하였으며, global 스케일의 전체적인 변형과 local 스케일의 작은 주름으로 분리하여 주름을 해석한 후 두 스케일의 변형이 선형적으로 중첩될 수 있음을 가정하여 신속한 시뮬레이션이 가능하도록 하였다. 주름에 관한 미분방정식들의 수학적 성질이 elliptical 하므로, 국소적 주름에 대한 시뮬레이션은 각 시간 단계의 역학적 평형에만 관계될 뿐 그 전 단계의 계산 결과에 의존하지 않았다.
- 내부 응력 및 외력에 의한 의류 변형의 시각적 관찰 결과에 기초하여, 주름의 진폭 및 방향에 대한 단순화된 미분방정식을 유도할 수 있다. 제안된 방식의 기본적인 착안점은 의복의 전체적인 굽힘 변형이나 평면방향의 인장 변형 등과 같은 전체(global) 스케일의 변형과 작은 스케일의 국소적인(local) 주름을 비연계화(decoupling) 하는 것이며, 국소적 주름의 변위가 크지 않으므로 비선형적 효과를 무시할 수 있음을 가정하고 두 결과를 중첩하는 것이 가능함을 전제로 한다. 식 (1)에 주어진 평형방정식을 사용하여 global 스케일의 변형을 해석할 수 있다.
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