[논문]증강현실 당구 콘텐츠를 위한 물리 시뮬레이션 개발

김홍직; 이승호

doi:10.7471/ikeee.2022.26.2.150

증강현실 당구 콘텐츠를 위한 물리 시뮬레이션 개발
Development of Physics Simulation for Augmented Reality Billiards Content 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.26 no.2, 2022년, pp.150 - 159

김홍직 (Dept. Electronic Engineering, Hanbat National University) , 이승호 (Dept. Electronic Engineering, Hanbat National University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 증강현실(AR) 당구 콘텐츠를 위한 물리 시뮬레이션을 제안한다. 제안하는 증강현실 당구 콘텐츠에 대한 물리 시뮬레이션의 특징은 다음과 같다. 먼저, 증강현실 환경에서 실제와 비슷한 당구공의 움직임을 구현하기 위해 당구공에 적용되는 힘과 관성모멘트 계산을 하여 물리식을 도출한다. 다음에 타격 지점에 대한 가상 당구공의 회전과 관련된 가상 당구공의 속도와 각속도를 구한다. 다음으로, 가상 당구공의 움직임 궤적이 실제 당구공과 비슷한 움직임을 구현하기 위하여 입사벡터, 법선벡터, 반사벡터 등의 물리식을 도출하게 된다. 이러한 방정식을 증강현실 환경에 적용하여 AR 당구 콘텐츠를 구현할 수 있다. 이러한 물리 시뮬레이션은 사용자가 가상 당구대를 사용하여 실제와 유사함을 느낄 수 있도록 하며 실제 환경과 상호 작용하게 돕는다. 실험 결과 실제 당구공의 경로와 가상 당구공의 경로 사이의 정확도 범위는 97.75%~99.11%로 계산됐다. 따라서 본 논문에서 제안하는 증강현실 당구 콘텐츠에 대한 물리 시뮬레이션의 성능은 실제 당구공의 경로와 유사함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a physics simulation for augmented reality (AR) billiards content. The characteristics of the physics simulation for the proposed AR billiards content are as follows. First, physical equations are derived by calculating the force and moment of inertia applied to the billiards ball to realize the motion of the billiards ball similar to the real one in the AR environment. Then, we determine the velocity and angular velocity of the virtual billiards ball associated with the rotation of the virtual billiards ball with respect to the impact point. Second, using some vectors such as incidnet vector, normal vector, reflection vector, the trajectory of the virtual billiards ball would be implement. these equations are applied to AR environment so that AR billiards content could be implement. This physics simulation allows users to feel like the real world using a virtual pool table and induce them to interact with the real environment. As a result of the experiment, the accuracy range between the path of the real billiards ball and the path of the virtual billiards ball was calculated to be 97.75% to 99.11%. Therefore, it was determined that the performance of the physics simulation for the AR billiards content proposed in this paper performs similarly to the path of the real billiards ball.

주제어

표/그림 (19)

그림 Fig. 1. Overview of the proposed physics simulation in this paper. 그림 1. 본 논문에서 제안한 물리 시뮬레이션의 전체 개요도
그림 Fig. 2. Flow chart of the proposed physics simulation in this paper. 그림 2. 본 논문에서 제안한 물리 시뮬레이션의 전체 흐름도
그림 Fig. 3. Determining the velocity of a virtual billiard ball. 그림 3. 가상 당구공의 속도 결정
그림 Fig. 4. The friction force acting on the billiards ball. 그림 4. 당구공에 작용하는 마찰력
그림 Fig. 5. The Angular momentum of the billiards ball. 그림 5. 당구공의 각운동량
그림 Fig. 6. The Expression of determination of virtual billiards ball's velocity. 그림 6. 가상 당구공의 속도 결정 물리식 표현
그림 Fig. 7. Determining the angular velocity of a virtual billiard ball. 그림 7. 가상 당구공의 각속도 결정을 위한 예시
그림 Fig. 8. Realization of the trajectory of a virtual billiard ball using incident vectors, normal vectors, reflection vectors. 그림 8. 입사벡터, 법선벡터, 반사벡터 등을 이용하여 가상 당구공의 궤적 구현
그림 Fig. 9. Trajectory of virtual white ball and virtual red ball collision. 그림 9. 가상 흰 공과 가상 빨간 공의 충돌 시의 궤적 구현
그림 Fig. 10. The path of the white ball by the rotation. 그림 10. 공의 회전에 의한 가상 흰 공의 경로 변화
그림 Fig. 11. Control flow chart for the virtual billiards ball. 그림 11. 가상 당구공의 제어 흐름도
그림 Fig. 12. Created virtual billiards objects. 그림 12. 생성한 가상 당구 오브젝트들
그림 Fig. 13. Virtual billiards table overlapped on real billiards table image. 그림 13. 실제 당구대 평면 이미지를 오버랩한 가상 당구대
표 Fig. 14. Experiment process of the proposed physics simulation. 그림 14. 제안한 물리 시뮬레이션의 실험 절차
그림 Fig. 15. 8 path images used in the experiment. 그림 15. 실험에 사용한 8개의 경로 이미지
그림 Flg. 16. Videos of real billiards ball’s route and virtual billiards ball's route. 그림 16. 실제 당구공의 경로 영상과 가상 당구공의 경로 영상
그림 Fig. 17. Overlap images for the path of the real billiards ball and the path of the virtual billiards ball. 그림 17. 제 당구공의 경로와 가상 당구공의 경로에 대한 오버랩 이미지
표 Table 1. Accuracy between the path of the real billiards ball and the path of the virtual billiards ball. 표 1. 실제 당구공의 경로와 가상 당구공 경로의 정확도
그림 Fig. 18. A photo of a solution of physics simulation for augmented reality billiards content ported to AR device. 그림 18. 증강현실 당구 콘텐츠를 위한 물리 시뮬레이션의 솔루션을 AR 디바이스에 포팅한 사진

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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