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문제 정의
또한 사용자의 조작 과정을 의미 있게 기록함으로써 새로운 콘텐츠를 생산하고, 기록된 내용을 재생하는 과정을 통해 사용자가 상호대화식으로 참여를 할 수 있도록 시스템을 구현하는 것을 목표로 하였다, 디지털 전통건축물 시스템에서 이러한 목표를 실현하기 위해 필요로 하는 기술은 다음과 같다[6, 7].
시도가 필요하다. 본 원고에서는 서울시의 대표적인 전통건축물의 하나인 근정전에 대하여 건축물 구조에 대한 정보를 모델링하고 이를 활용하는 기법을 개발한 연구결과를 소개하고자 한다[6丄
제안 방법
시작하였다. 3D 전통건축물을 표현하기 위해 근정전의 구조 및 부재 간의 관계를 분석하였으며, 구조 및 관계의 모델링은 (그림 3)과 같이 계층적 구조를 바탕으로 토픽냅 (Topic Maps)을적용하여 표현하였다. 토픽맵이란 주제(Topic) 를 중심으로 개념을 구체화하고, 주제들 간의 연관 관계를 정의하는 모델로서 시맨틱 웹 기술의 최신 기법으로 많은 주목을 받고 있으며 최근 ISO 표준으로도 제정되었다[9〕.
X3D/VRML로 모델링 된 근정전 각 객체의 3D 형상 데이터와 각 객체에 대한 구조 데이터를 연동하여 디스플레이하고 객체를 조작하기 위한 인터페이스를 개발하였다. 구조 관계를 표현하는 토픽맵 데이터는 X3D 데이터와 연동하기 위하여 XML 형식으로의 변환과정이 필요하다.
XML로 변환된 구조 데이터를 표현하기 위해 (그림 7)과 같은 트리구조를 사용하였으며 화면의 객체를 선택할 때 트리구조의 부재목록과 연동되도록 구현하였다[10]. 즉, (그림 8)에서 보듯이 화면상의 부재를 선택하면 오른쪽 트리목록에서도 선택되었음이 표시되며, 반대로 트리목록에서 선택을 하여도 화면상의 객체가 선택되었음이 표시되며 그다음 조작순서는 동일하게 된다.
1단계의 구조데이터는 기단, 초석 기둥을 포함하고, 2단계는 공포를 중심으로 구성하였으며, 3단계는 지붕 부분의 가구부로 구성하였다. 건축물 객체의 조작이 가능한 사용자 인터페이스를 각 단계별로 구성하여 각 부분의 구조를 해체하고 복원하는 과정을 실습할 수 있도록 하였다.
건축물의 구조를 한 화면에서 전부 볼 수 없기 때문에 근정전의 구조 분석으로 얻은 중요도에 따라 건축물의 구조데이터를 3단계로 분류하여 구성하였다. 1단계의 구조데이터는 기단, 초석 기둥을 포함하고, 2단계는 공포를 중심으로 구성하였으며, 3단계는 지붕 부분의 가구부로 구성하였다.
그러나, 본 원고에서 소개한 연구에서는 건축물의 외형 뿐 아니라 전통 건축물 구조를 쉽게 이해할 수 있도록, 3D 객체의 구조 및 절차에 대해 표현기술을 개발하고 적용하였다. 그리고, 기록 및 대화식 재생기술을 제시함으로써 가상공간에서 전통건축물의 조립과 해체를 보다 대화식으로 이해하기 쉽게 학습할 수 있는 사용자 인터페이스를 개발하였다.
그러나, 본 원고에서 소개한 연구에서는 건축물의 외형 뿐 아니라 전통 건축물 구조를 쉽게 이해할 수 있도록, 3D 객체의 구조 및 절차에 대해 표현기술을 개발하고 적용하였다. 그리고, 기록 및 대화식 재생기술을 제시함으로써 가상공간에서 전통건축물의 조립과 해체를 보다 대화식으로 이해하기 쉽게 학습할 수 있는 사용자 인터페이스를 개발하였다.
이에 기반하여 사용자가 자신의 조작과정을 어노테이션으로 기록하도록 하였다. 그리고, 사용자가 디지털 건축물을 다양한 목적으로 활용하기 위하여 3D 객체의 조작과정을 기록하고 재생하는 인터페이스를 개발하였다.
기록된 경로 데이터는 XML 형식으로 조작의 단계별 의미를 기록하도록 설계한 절차모델링을 통해 선택적 재생이 가능하도록 구현 하였다 즉, 객체의 조작을 기록할 때 단계별로 각 절차에 해당하는 조작의 명칭을 부여하도록 인터페이스를 개발하였다. 절차는 '대절차', '중간절차', '조작' 의 세 가지로 분류하여 대절차 명칭과 증간 절차 명칭은 사용자 임의로 입력하거나 수정이 가능하다.
이를 위해 (그림 11)에서 보듯이 우선 조립이 완성된 모습을 배경에 반투명으로 보여줌으로써 건축물 객체의 위치를 결정하는데 도움이 되도록 하였다. 또한 처음 조립을 하거나 전통건축물에 대한 지식이 별로 없는 사용자는 건축물이 어떤 부재로 구성되었는지 알기 힘들다 따라서 부재들의 목록을 오른쪽 메뉴 화면에 객체 이름과 객체의 이미지를 보여 주어 건축물을 구성하고 있는 부재들을 쉽게 알도록 하였다. (그림 11)의 오른쪽 메뉴에서 부재를 선택하면 작업화면의 오른쪽 귀퉁이에 선택한 부재가 나타난다 이 부재를 드래깅하여 건축물의 조립 위치로 가져간다.
문화재청의 근정전 실측조사보고서를 참조하여 목조건축물인 근정전의 구조 및 부재간의 관계를 분석하였다. 근정전은 정면 5칸.
(그림 11)의 오른쪽 메뉴에서 부재를 선택하면 작업화면의 오른쪽 귀퉁이에 선택한 부재가 나타난다 이 부재를 드래깅하여 건축물의 조립 위치로 가져간다. 부재를 위치시킬 때 중력장 기법을 이용하여 완성된 건축물에서 설정된 위치에 부재가 근접하면 정확한 위치 값으로 보정을 해주어 사용자의 조작을 더 수월하도록 하였다.
우선 건축물을 해체하는 조작과정을 기록할 때, 앞 절에서 설명한 단계별 절차 기록을 위하여 (그림 10)과 같은 사용자 조작 인터페이스를 개발하였다. 화면에서 기록(Recording) 모드로 설정하면 자동으로 사용자의 조작 움직임으로부터 최소한의 경로 데이터를 추출하여, 그 내용이 파일로'저장된다.
이때 모든 조작경로를 데이터로 남기는 것은 저장하거나 재생할 때 비효율적이므로 자연스러운 조작경로를 표현할 수 있는 특징점을 추출하여 기록하고 재생하는 알고리즘을 개발하여 구현하였다[13]. (그림 9)에서 조작경로에 대해 추출된 특징점의 예를 보여주고 있다.
필요하다. 이를 위해 (그림 11)에서 보듯이 우선 조립이 완성된 모습을 배경에 반투명으로 보여줌으로써 건축물 객체의 위치를 결정하는데 도움이 되도록 하였다. 또한 처음 조립을 하거나 전통건축물에 대한 지식이 별로 없는 사용자는 건축물이 어떤 부재로 구성되었는지 알기 힘들다 따라서 부재들의 목록을 오른쪽 메뉴 화면에 객체 이름과 객체의 이미지를 보여 주어 건축물을 구성하고 있는 부재들을 쉽게 알도록 하였다.
구조 관계를 표현하는 토픽맵 데이터는 X3D 데이터와 연동하기 위하여 XML 형식으로의 변환과정이 필요하다. 이를 위해 XSLT 변환을 적용하였고[12丄 토픽맵에서 정의한 개별 객체의 명칭은 변환 과정을 통해 토픽맵에서 기본 명칭으로 정의됨과 동시에 X3D에서 개별 객체들을 정의한 노드와 연결하였다.
전통건축물의 복원과정이나 시공과정과 같은 절차를 보여주기 위해서는 조작과정의 절차에 대한 모델링을 하고. 이에 기반하여 사용자가 자신의 조작과정을 어노테이션으로 기록하도록 하였다. 그리고, 사용자가 디지털 건축물을 다양한 목적으로 활용하기 위하여 3D 객체의 조작과정을 기록하고 재생하는 인터페이스를 개발하였다.
해체과정은 완성된 건축물 데이터에서 시작하고 조립과정은 빈 공간에서 시작한다는 차이가 있다. 이에 따라 해체과정과 조립과정에 대한 조작 인터페이스를 구별하여 구현하였다
저장된 절차 데이터는 사용자가 재생을 때하고자 할 때 선택한 단계에 따라 경로데이터를 찾아서 객체의 이동경로를 복원함으로써 애니메이션을 하도록 구현하였다. 예를 들어, 공포의 해체과정이나 지붕 가구 부의 해체과정을 다음과 같은 절차단계로 구성해 볼 수 있다.
(그림 2)에서는 이와 같은 목표를 위하여 개발된 디지털 전통건축물 시스템의 구성도를 보여주고 있다. 전통건축물의 구조 및 부재와의 관계를 표현하는 구조 모델링 기법을 적용하여 실제 형상 데이터와 구조데이터를 제작하였다 3D 가상공간에서 형상데이터는 X3D/VRML로 표현하고 3D 객체의 구조 및 객체 간의 관계는 토픽맵 (Topic Maps)으로 표현하였다[8, 9]. 전통건축물의 복원과정이나 시공과정과 같은 절차를 보여주기 위해서는 조작과정의 절차에 대한 모델링을 하고.
이와 같이 근정전에 대해 분석한 자료를 바탕으로, 근정전 전체에 대해 (그림 6)에서와 같이 총 8322개의 부재를 건축물 데이터로 제작하였다. 한편, 건축물의 시각화를 명확히 하기 위하여 창호, 목재 및 기와 부분은 이미지 데이터로 맵핑을 하여 처리하였다.
대상 데이터
본 연구는 서울시의 전통건축물 중에서 근정전을 디지털 복원 대상으로 선택하는 것으로부터 시작하였다. 3D 전통건축물을 표현하기 위해 근정전의 구조 및 부재 간의 관계를 분석하였으며, 구조 및 관계의 모델링은 (그림 3)과 같이 계층적 구조를 바탕으로 토픽냅 (Topic Maps)을적용하여 표현하였다.
창호'와 '어좌'는 제외하였다. 이와 같이 근정전에 대해 분석한 자료를 바탕으로, 근정전 전체에 대해 (그림 6)에서와 같이 총 8322개의 부재를 건축물 데이터로 제작하였다. 한편, 건축물의 시각화를 명확히 하기 위하여 창호, 목재 및 기와 부분은 이미지 데이터로 맵핑을 하여 처리하였다.
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