본 논문에서는 촉감 처리기술의 특징인 VR기술과 햅틱디바이스인 Omni를 이용하여 VR공간에서 멀티 터치포인터에 어류객체의 촉감을 제시하는 모델을 제안하고 가능성을 실험하였다. 본 실험을 위하여 Matlab/Simulink와 Handshake사의 proSENSE Virtual Touch Toolbox을 프로그래밍 툴로 사용하였고, 3D로 모델링 된 물고기 객체들의 자연스런 움직임을 묘사하기 위해 x, y, z축 각각의 움직임을 표현하는데 필요한 함수들을 사용하였다. 이러한 움직임들은 2명의 사용자가 각각 제어하는 멀티 포인트에 사실적인 물리 작용을 제공한다. 실험결과 3D 객체의 외형을 촉감만으로 인지하는 것과 숨 쉬는 상태를 촉감으로 느낄 수 있게 하는 것이 잘 표현되었고, 두 개의 멀티 포인터를 활용함으로 VR공간에서의 다중참여를 통한 게임이나 콘텐츠 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 촉감 처리기술의 특징인 VR기술과 햅틱디바이스인 Omni를 이용하여 VR공간에서 멀티 터치 포인터에 어류객체의 촉감을 제시하는 모델을 제안하고 가능성을 실험하였다. 본 실험을 위하여 Matlab/Simulink와 Handshake사의 proSENSE Virtual Touch Toolbox을 프로그래밍 툴로 사용하였고, 3D로 모델링 된 물고기 객체들의 자연스런 움직임을 묘사하기 위해 x, y, z축 각각의 움직임을 표현하는데 필요한 함수들을 사용하였다. 이러한 움직임들은 2명의 사용자가 각각 제어하는 멀티 포인트에 사실적인 물리 작용을 제공한다. 실험결과 3D 객체의 외형을 촉감만으로 인지하는 것과 숨 쉬는 상태를 촉감으로 느낄 수 있게 하는 것이 잘 표현되었고, 두 개의 멀티 포인터를 활용함으로 VR공간에서의 다중참여를 통한 게임이나 콘텐츠 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.
In this paper, we use VR technologies including touch processing technologies and haptic devices to offer touch of fish objects to users. The Omni, a kind of haptic device and made by Sensable Inc., is used to implement multi touch model in VR space. In addition, Matlab/Simulink and proSENSE Virtual...
In this paper, we use VR technologies including touch processing technologies and haptic devices to offer touch of fish objects to users. The Omni, a kind of haptic device and made by Sensable Inc., is used to implement multi touch model in VR space. In addition, Matlab/Simulink and proSENSE Virtual Touch Toolbox of Handshake Inc., are used as programing tools. Functions needed to describe the movement of x, y, and z axis respectively are applied to delineate the natural movement of fish objects modeled with 3D. Such movements offer realistic physical interactions to two users controlling multi point respectively. In experiment, to perceive the appearance of 3D object by touch and to feel the respiration by touch are well conducted. We also verify that it is possible to develop games or contents through multi participation in VR Space by using multi point.
In this paper, we use VR technologies including touch processing technologies and haptic devices to offer touch of fish objects to users. The Omni, a kind of haptic device and made by Sensable Inc., is used to implement multi touch model in VR space. In addition, Matlab/Simulink and proSENSE Virtual Touch Toolbox of Handshake Inc., are used as programing tools. Functions needed to describe the movement of x, y, and z axis respectively are applied to delineate the natural movement of fish objects modeled with 3D. Such movements offer realistic physical interactions to two users controlling multi point respectively. In experiment, to perceive the appearance of 3D object by touch and to feel the respiration by touch are well conducted. We also verify that it is possible to develop games or contents through multi participation in VR Space by using multi point.
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문제 정의
따라서 X, Y축의 움직임의 크기는 거의 없는데 반하여 Z축 크기의 변화에 따라서 물고기 객체운동의 크기가 유연하게 표현되어지도록 하였다. 구축된 VR공간에서 객체가 가지는 축의 방향은 그림 10과 같다.
본 논문에서는 촉감 처리기술의 특징인 VR기술과 햅틱디바이스인 Omni를 이용하여 VR공간에서 객체 멀티 포인터로 촉감을 제시하는 모델을 제안하고 가능성을 실험하였다.
제안 방법
VR공간에 삽입될 물고기 객체는 VRML을 이용하여 작성하였다. 물고기는 X, Y, Z축을 가지며 물고기의 호흡을 보다 유연한 시각적인 호흡을 나타내기 위하여 Z축의 위상차를 이용하였다.
본 논문에서는 VR 공간에서 물고기 객체를 3차원으로 정교하게 모델링 하고 이 객체는 햅틱 랜더링에 의해서 외부 인터페이스와 상호작용 하게 하였다. VR공간에서 사용자와 프로그래밍 된 객체사이에 유연한 햅틱 작용을 위하여 촉감이 작용하도록 햅틱 이벤트를 발생시키고 햅틱 디바이스와 연동시켰으며, 두개의 햅틱 디바이스로 3차원 객체의 촉감을 제시할 수 있도록 하였다. 햅틱 디바이스는 센서블사의 Omni를 사용하였고, 프로그래밍 툴은 Matlab/Simulink을 이용하였다.
따라서 활용된 HVR World는 6개의 입력포트(enable, Device Pos, ROOT1.translation, ROOT1.scale, ROOT1.rotation, Dip.translation)와 4개의 출력 포트 (info, Force, Collision TagID, CollisionPoint)를 사용하여 구현하였고, 특히 출력 포트는 Force 포트와 CollisionPoint 포트를 활용하여 햅틱디바이스 포인터가 객체에 충돌하여 침투하지 않도록 함으로써 촉감을 갖도록 구현했다.
그리고 Tranx_X, Tranx_Y, Tranx_Z는 슬라이드 바를 활용하여 객체가 X, Y, Z축으로 이동할 수 있도록 최소치와 최대치의 범위를 [-5 5], 초기값을 0으로 설정하였다. 또한, Rot_X, Rot_Y, Rot_Z, Rotation도 슬라이드 바를 활용하여 객체가 X, Y, Z축으로 회전할 수 있도록 최소치와 최대치의 범위를 [-1 1], 초기값을 0으로 설정하였다.
VR공간에 삽입될 물고기 객체는 VRML을 이용하여 작성하였다. 물고기는 X, Y, Z축을 가지며 물고기의 호흡을 보다 유연한 시각적인 호흡을 나타내기 위하여 Z축의 위상차를 이용하였다. 물고기 객체의 심박수를 표현하기 위하여 사용한 변환식은 식(1)과 같고, 객체가 X, Y, Z축의 크기 변화에 따라 시각적으로 호홉운동을 표현하였다.
본 논문에서는 VR 공간에서 물고기 객체를 3차원으로 정교하게 모델링 하고 이 객체는 햅틱 랜더링에 의해서 외부 인터페이스와 상호작용 하게 하였다. VR공간에서 사용자와 프로그래밍 된 객체사이에 유연한 햅틱 작용을 위하여 촉감이 작용하도록 햅틱 이벤트를 발생시키고 햅틱 디바이스와 연동시켰으며, 두개의 햅틱 디바이스로 3차원 객체의 촉감을 제시할 수 있도록 하였다.
)는 1990년대 중반에 PHANTOM 시리즈를 개발하였다. 센서블사는 특허기반의 동력전달 메케니즘 채용을 통해 하드웨어의 관성력과 마찰력 등을 최소화 하였다.[3]
싱글 모델과 듀얼 모델의 차이점은 그림 4과 그림 8에서 비교되듯이 Omni 블럭에서 두 개의 디바이스가 동작하도록 설정하고, Omni의 디바이스ID로 가상환경에서의 포인터를 구분할 수 있도록 HVR UI와 HVR World를 설정 하였다.[5,6]
싱글 터치 시스템은 VR공간에서 물고기 객체의 디자인된 외형에서 조작자와의 포인터 조작에 대응하는 반발력을 그래프로 확인하였다. 그림 12는 동작하고 있는 시스템에서의 물고기 객체에 대한 햅틱 파형을 실시간으로 캡쳐한 것이다.
대상 데이터
작성된 싱글모델은 펜티엄4급 3GHz, 윈도우XP SP3로 실행하였고, VR플레이어는 FireFox3을 사용하였으며 그림13, 그림14와 같이 원활하게 동작하였다.
이론/모형
가상현실에서 Haptic 디바이스를 활용한 멀티터치 모델 구현에서 햅틱 디바이스는 센서블사의 Omni를 사용 하였고, 프로그램밍 툴은 Matlab/Simulink의 Handshake prSENSE Virtual Touch Toolbox를 이용하였다.
듀얼모델을 위하여 듀얼 터치 시스템은 그림 15와 같이 V-Ream Builder를 이용하여 HVR-World를 새로 모델링하고 듀얼 모델을 적용하였다. 작성된 듀얼 모델은 Core2Duo 2.
VR공간에서 사용자와 프로그래밍 된 객체사이에 유연한 햅틱 작용을 위하여 촉감이 작용하도록 햅틱 이벤트를 발생시키고 햅틱 디바이스와 연동시켰으며, 두개의 햅틱 디바이스로 3차원 객체의 촉감을 제시할 수 있도록 하였다. 햅틱 디바이스는 센서블사의 Omni를 사용하였고, 프로그래밍 툴은 Matlab/Simulink을 이용하였다.
성능/효과
실험에는 3D 객체의 외형을 촉감만으로 인지하는 것과 숨 쉬는 상태를 촉감으로 느낄 수 있게 하는 것이 잘 표현되었고, 두 개의 멀티 포인터를 활용함으로 VR공간에서의 다중참여를 통한 게임이나 콘텐츠개발이 가능함을 확인할 수 있었다. 아울러VRML이 가지는 범용성을 이용하면 웹기반의 콘텐츠도 손쉽게 개발가능하다는 것 또한 장점이라 할 수 있을 것이다.
후속연구
이러한 맥락에서 인간에게 시각적인 효과와 촉각적인 효과를 이용한 정보 전달방법 중 어느 것이 더 효율적인가 하는 이분적인 접근이아니라 2가지가 상호 보완적인 요소기술로 발전하기 위한수단으로 햅틱기술은 향후 발전 가능성이 높다하겠다. 다만 햅틱 장비의 범용성이본 논문에서와 같이 전용디바이스로 구현해야 하는 점이 범용성 확보에 장애가 되고 있으므로 Omni와 같은 전용 장비를 대체할 수 있는 장비개발에 대하여 보다 많은 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
햅틱 디바이스 사용자에게 전달되는 촉감의 종류에 따라 어떻게 나뉘는가?
따라서 햅틱 디바이스는 인간에게 자극을 전달하고, 인간의 운동정보를 감지하는 양방향성 구조를 기본적으로 채용하고 있으며, 활용도에 따라 후자의 운동정보 감지 장치가 없는 단방향의 햅틱 디스플레이(Haptic display) 형태로 제공되기도 한다. 햅틱 디바이스는 사용자에게 전달되는 촉감의 종류에 따라 질감형 햅틱 디바이스와 역감형 햅틱 디바이스로 나눌 수 있다.
HVR World 블럭의 속성이 표현되는 기본적인 포트 구성은?
HVR-World의 블럭속성은 그림 7과 같이 기본적으로 2개의 입력포트(enable, Device Pos)와 2개의 출력 포트 (info, Force)로 표현되고, 추가적인 포트는 사용자 인터페이스로부터 추가하여 사용할 수 있다.[5]
촉감처리기술은 어떤 기술인가?
촉감처리기술은 인간이 가진 신경학적인 촉감시스템의 이해를 기반으로 하며, 기존의 햅틱디바이스와 컴퓨터 그래픽스기술을 연결하는 중요한 기술이다. 3D 그래픽스기술이 인간의 시각과 관련된 기술이라면 촉감처리 기술은 시각적으로 무엇을 묘사하는 것이 아닌 촉각적으로 대상을 묘사하는 기술이며 기존 VR기술과 연동되어 현실감을 증가시키는 중요한 기술이다.[1,2]
참고문헌 (6)
Toshio Asano et al., "Surveys of Exhibition Planners and Visitors about a Distributed Haptic Museum," in Proc. ACE 2005, pp. 246-249, 2005.
D. Gaw, D Morris., and K. Salisbury, "Haptically Annototated Movies: Reaching Out and Touching the Silver Screen, "In Proc. int. Sysmp. Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, pp. 287-288, Mar.2006
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