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[국내논문] 1축 운동의자를 이용한 가상현실 시뮬레이터에서 그래픽과 운동의 통합
Tight Integration of Graphics and Motion in a VR Simulator with a 1-DoF Motion-Chair 원문보기

2001 가을 학술발표논문집(II)(Proceedings of the 28th KISS Fall Comference), 2001 Oct., 2001년, pp.262 - 264  

이종환 (한국과학기술원 기계공학과) ,  한순흥 (한국과학기술원 기계공학과)

초록
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1자유도 회전운동(Rolling-Motion)을 재현할 수 있는 운동의자와 실시간 3차원 가상현실 기반의 시뮬레이터를 개발하여 그래픽과 운동의 통합을 연구하였다. 영상은 실시간 3차원 가상환경을 재생하며, 운동의자는 여기에 동기한다. 영상의 가시화는 Head-Mounted Display와 3자유도 트랙커(Tracker)를 이용해 이루어지며, 조이스틱(Joystick)을 이용해 가상환경 내에서 네비게이션한다. 1자유도 운동의자를 통해 탑승자는 항공기 동역학 모델에 기반한 정면 회전(Roll) 운동을 체감할 수 있으며, 제한된 공간 내에서 체감을 최대화하기 위해 워시아웃 필터(Washout Filter)가 응용되었다. 제작된 시뮬레이터는 일반 아케이드 시뮬레이터 게임의 프로토타입을 제공하며 탑승감 연구 등에 쓰일 수 있다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 저가이고 간단한 구조의 소형 운동 의자를 설계하기 위해 동력장치의 회전운동을 여타의 특별한 기구가 필요 없이 직접 의자로 전달하여 회전운동(Roll-Motion)올 직접 재현하였다. 회전을 위한 동력으로는 AC 서보모터를 사용하였는데, 이 전기모터는 공압이나 유압에 비해 소음이 적고 유지보수가 편하며, 모션제어도 용이하다.
  • 시각과 운동이 결합된 1 자유도 시뮬레이터를 개발하였다. 이 시뮬레이터는 몰입감을 더하기 위해 HMD를 통해 시각화하고, HMD에 트랙 커 (Tra 아ter) 를 부착함으로써 탑승자 머리의 회전 운동을 즉정해 탑승자의 시야를 결정하며, 조이스틱을 용해 가상세계를 항해하게 된다.
  • 시각과 운동이 결합된 1 자유도 시뮬레이터를 개발하였다. 이 시뮬레이터는 몰입감을 더하기 위해 HMD를 통해 시각화하고, HMD에 트랙 커 (Tra 아ter) 를 부착함으로써 탑승자 머리의 회전 운동을 즉정해 탑승자의 시야를 결정하며, 조이스틱을 용해 가상세계를 항해하게 된다. 이러한 시각 시뮬레이션 및 운동 시뮬레이션은 동역학 모델에 기반하며, 탑승자는 운동 의자를 통해 정면 방향에 대한 회전운동을 경험 할 수 있다.

대상 데이터

  • 하지만, 여러 분야의 고급기술이 필요한 까닭에 아케이드 게임과 같은 소형의 시뮬레이터에 그 기술이 직접적으로 응용되기 힘든 면이 있다. 연구 국내에서 개발된 주요 사례로는 H 정공의 전차 시뮬레이터, S 중공업의 자주포 시뮬레이터와 같은 군사용 시뮬레이터와 항공우주연구소의 창공-91 항공기 시 뮬러)이터, 부산대학교의 중장비 시뮬레이터, 단국대학교의 자동차 시뮬레이터, 한국과학기술원의 자전거 시뮬레이터 등의 민간 연구소, 대학에서 연구된 사례가 있다. 그러나, 본 연구의 목적이 되는 게임 분야의 시뮬레이터는 본격적으로 연구된 사례를 찾아보기 힘들다.
  • Vega™ 는 물체(object)의 추가, 장면(scene)의 구성, 그래픽 상태의 변경, 윈도우와 채널의 세팅, 모션 선택, 비행경로 의 작성, 광원 등의 시뮬레이션에 기본적으로 필요한 요 소들을 비교적 쉽게 구성할 수 있도록 지원한다. 사용되 어진 3차원 가상세계의 DB는 KAIST 캠퍼스 모델과 전용 테스트 모델이다. [그림 2]는 캠퍼스 모델을 실시간 시각화한 그림이다.
  • 연구에 쓰인 시스템은 입력 장치로 탑승자의 시야를 결정하기 위한 트랙 커(Tracker), 비행경로를 입력하기 위한 조이스틱, 의자의 회전 각도를 측정하기 위한 엔코더 를 쓰고 있으며, 출력 장치로 탑승자에 장면(Scene)을 보여주는 HMD, 의자를 회전시키는 AC 서보모터가 있다. 이 모든 것은 PC에서 통합 관리를 하게 되며, 비주얼 시뮬레이션과 동역학 시뮬레이션을 중심으로 주변 장치가 컨트롤되어진다.

이론/모형

  • 실시간 3차원 그래픽을 구현하기 위해 상용 툴인 MutiGen-Paradigm 사의 Vega TM 이이 사용되었다. Vega™ 는 물체(object)의 추가, 장면(scene)의 구성, 그래픽 상태의 변경, 윈도우와 채널의 세팅, 모션 선택, 비행경로 의 작성, 광원 등의 시뮬레이션에 기본적으로 필요한 요 소들을 비교적 쉽게 구성할 수 있도록 지원한다.
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