디지로그 북 저작을 위한 감각형 조작 도구를 이용한 직조작 기반의 3D 객체의 이동궤적 삽입 및 편집 기술 Direct Manipulation based Trajectory Inserting and Editing Methods for ARtalet Authoring Tool원문보기
디지로그 북(Digilog book)은 서적과 디지털 콘텐츠을 융합함으로써, 아날로그적 감성과 디지털 오감을 함께 제공하는 증강현실기반 차세대 출판물이다. 디지로그 북을 저작할 수 있는 저작도구 소프트웨어인 아틀렛(ARtalet)은 최상위 레벨 사용자 인터페이스의 기능을 갖춘 저작 도구로서, 증강현실환경에서 3 차원 사용자 인터페이스를 이용한 직관적인 저작 환경을 제공한다. 본 논문은 아틀렛을 이용한 3D 객체에 정적 속성 저작 이후, 이동궤적과 같은 움직임 속성을 저장/편집 하거나 이미 저장된 이동궤적 템플릿을 3D 객체에 삽입할 수 있는 저작 기법을 제안한다. 카메라 추적된 조작 도구인 프롭(prop)으로 3D 객체를 선택 후, 기준 평면인 책으로부터의 상대적인 좌표 변환 행렬을 시간의 흐름에 따라 실시간으로 저장한다. 저장된 이동궤적은 템플릿으로 관리되며 사용자가 원하는 3D 객체에 중복 삽입이 가능함으로 다양한 조합의 이동궤적을 생성할 수 있다. 본 논문에서 제안된 기술을 활용하여, 기존의 정적인 3D 객체에 움직임 속성을 삽입하여 책의 이야기를 창의적으로 꾸밀 수 있게 하여 독자의 흥미를 높일 것으로 기대한다.
디지로그 북(Digilog book)은 서적과 디지털 콘텐츠을 융합함으로써, 아날로그적 감성과 디지털 오감을 함께 제공하는 증강현실기반 차세대 출판물이다. 디지로그 북을 저작할 수 있는 저작도구 소프트웨어인 아틀렛(ARtalet)은 최상위 레벨 사용자 인터페이스의 기능을 갖춘 저작 도구로서, 증강현실환경에서 3 차원 사용자 인터페이스를 이용한 직관적인 저작 환경을 제공한다. 본 논문은 아틀렛을 이용한 3D 객체에 정적 속성 저작 이후, 이동궤적과 같은 움직임 속성을 저장/편집 하거나 이미 저장된 이동궤적 템플릿을 3D 객체에 삽입할 수 있는 저작 기법을 제안한다. 카메라 추적된 조작 도구인 프롭(prop)으로 3D 객체를 선택 후, 기준 평면인 책으로부터의 상대적인 좌표 변환 행렬을 시간의 흐름에 따라 실시간으로 저장한다. 저장된 이동궤적은 템플릿으로 관리되며 사용자가 원하는 3D 객체에 중복 삽입이 가능함으로 다양한 조합의 이동궤적을 생성할 수 있다. 본 논문에서 제안된 기술을 활용하여, 기존의 정적인 3D 객체에 움직임 속성을 삽입하여 책의 이야기를 창의적으로 꾸밀 수 있게 하여 독자의 흥미를 높일 것으로 기대한다.
'Digilog Book' integrates advantages of existing paper book and immersive digital contents in augmented reality environment, which enables users to feel physical touch and get additional multisensory feedback. As a high level authoring user interface, 'ARtalet' provides an intuitive way to make Digi...
'Digilog Book' integrates advantages of existing paper book and immersive digital contents in augmented reality environment, which enables users to feel physical touch and get additional multisensory feedback. As a high level authoring user interface, 'ARtalet' provides an intuitive way to make Digilog Book through 3D user interface in augmented reality environment. This paper mentions trajectory inserting and editing methods of 3D objects, then combining method of the trajectory. 3D object is selected by camera tracked prop, and then transformation matrix relative to book plane is stored in real time based on timeframe. The saved trajectory is managed as templates, and user can make various compositions of trajectories. We expect that suggested methods can enhance interest of readers.
'Digilog Book' integrates advantages of existing paper book and immersive digital contents in augmented reality environment, which enables users to feel physical touch and get additional multisensory feedback. As a high level authoring user interface, 'ARtalet' provides an intuitive way to make Digilog Book through 3D user interface in augmented reality environment. This paper mentions trajectory inserting and editing methods of 3D objects, then combining method of the trajectory. 3D object is selected by camera tracked prop, and then transformation matrix relative to book plane is stored in real time based on timeframe. The saved trajectory is managed as templates, and user can make various compositions of trajectories. We expect that suggested methods can enhance interest of readers.
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문제 정의
본 논문은 사용자가 직관적으로 3D 객체의 이동 궤적을 설정할 수 있는 방법(기법)을 제안한다. 우선 책 저작에 특화된 기본 속성(기능)으로, 책 페이지가 기준 좌표계로 설정되며 증강되는 3D 객체는 동역학 엔진을 연동하여 3D 객체간의 충돌처리 및 중력 속성이 적용된다.
제안 방법
이러한 기본 속성은 이동궤적 설정에 직간접적인 영향을 미친다. 또한 일반 사용자를 대상으로, 가상 손 (Virtual hand) 기법을 적용한 프롭을 이용하여 증강현실 환경에서 3D 객체의 이동 궤적을 직접 삽입 및 편집을 할 수 있다 이산입력을 발생하는 버튼이 내장된 프롭을 사용하여, 기준 평면인 책을 기준으로 3D 객체를 선택 및 드래그(버튼 누름 유지) 하여 이동시키는 동안 3D 객체의 자세 행렬을 저장한다. 이 방법은 일반 컴퓨터 사용자에게 친숙한 방법인 드래그 엔드 드롭과 동일하다.
그림 5 은 이동궤적 저장 과정을 보인다. 사용자는 스크린상의 HUD 에 표시되어 있는 이동궤적 저장 버튼을 누른 후, 조작도구로 3D 객체와 충돌처리 후 조작도구의 버튼을 누른다. 이 때 실제 이동궤적 저장 상태가 된다.
구동은 급격하게 변하지 않는 일반적인 실내 환경에서 수행되었다. 카메라는 일반 화상채팅용도의 USB 카메라를 이용하였고 삼각대 또는 카메라 암(Arm) 고정하였다. 카메라의 초당 영상입력은 30 번이고 영상의 해상도는 640x480 픽셀이며 자동노출 및 자동초점 기능이 기본적으로 설정되어있다.
카메라로부터의 입력 영상으로부터 책, 팔렛트, 조작 도구 펜에 대한 컴퓨터 비젼 기반 3 차원 추적과 모니터상의 펜을 초음파 센서 기반 2 차원 추적을 한다. 펜에 증강된 원형의 가상 볼륨 또는 모니터 상에 추적된 펜의 2D 좌표을 이용하여 3D 객체와의 충돌처리를 수행한다. 사용자는 펜의 버튼을 클릭하여 해당 객체 선택을 완료한다.
대상 데이터
대상 사용자는 증강현실과 관련된 컴퓨터비전, 그래픽스와 같은 분야와 프로그래밍에 대한 지식이 없는, 기본적인 컴퓨터 사용능력을 가진 사용자이다. 즉 마우스 커서를 파일/폴더에 위치시키고, 마우스 버튼을 눌러 드래그 엔 드롭할 수 있는 정도의 지적인 이해와 육체적인 능력이 요구된다.
40GHz, 4GB 크기의 메모리, 그리고 NVIDIA GeForce 8700M GT 그래픽카드를 장착하고 있다. 사용된 라이브러리는 osgART[9]로 장면 그래프(Scene graph) 구조의 렌더링 방식과 컴퓨터 비젼 기반 추적 함수를 제공한다.
사용자는 마우스 펜을 이용하여, 스크린상의 HUD 에 표시되어 있는 이동궤적 템플릿을 선택할 수 있다. 기본적인 애니메이션 템플릿을 조합함으로써 다양한 조합의 애니메이션을 생성할 수 있다.
이론/모형
제안된 직조작 기반의 3D 객체의 이동궤적 삽입 및 편집 기술은 기존의 컴퓨터 사용자에게 익숙한 데스크 탑 메타포와 직조작(Direct manipulation) 기법을 적용한다. 데스크탑 메타포는 이미 기존의 많은 컴퓨터 사용자에게 친숙하며, 사용법에 대한 부가적인 학습의 필요성이 적고, 쉽게 사용 가능하다.
성능/효과
본 논문의 이동궤적 삽입/편집 기능은 기존 그래피컬 사용자 인터페이스 기반의 이동궤적 저작기법과 달리, 결과물과의 동일 환경인 몰입형 저작 환경에서 수행됨으로써 공간적 직관성을 높일 수 있다는 장점이 있다. 실감 상호작용형 디지로그 북의 이동궤적 삽입 및 편집 기술을 통해 기존 정적인 3D 객체에 움직임 속성을 삽입하여 독자의 상호작용성을 높이고 흥미를 극대화 할 수 있을 것으로 기대한다.
후속연구
실감 상호작용형 디지로그 북의 이동궤적 삽입 및 편집 기술을 통해 기존 정적인 3D 객체에 움직임 속성을 삽입하여 독자의 상호작용성을 높이고 흥미를 극대화 할 수 있을 것으로 기대한다. 더 나아가, 교육 분야와의 접목을 통한 에듀테인먼트(Edutainment) 특성으로 교육적인 학습효과를 증대할 수 있을 것으로 기대한다.
향후 연구는 책과 증강된 3D 객체와의 연계성을 높일 수 있는 이동궤적 삽입 기법에 관한 것으로, 예를 들면 3D 객체가 책 바닥으로부터 위로 서서히 나타나거나 공중에서 떨어지는 것 같은 방법 등이 추가될 것이다. 또한 저장된 이동궤적을 스플라인 곡선 등으로 모델링 하여 3D 객체가 부드럽게 이동하게 하거나 시스템 상의 저장공간을 줄일 수 있는 방법이 고안될 것이다.
본 논문의 이동궤적 삽입/편집 기능은 기존 그래피컬 사용자 인터페이스 기반의 이동궤적 저작기법과 달리, 결과물과의 동일 환경인 몰입형 저작 환경에서 수행됨으로써 공간적 직관성을 높일 수 있다는 장점이 있다. 실감 상호작용형 디지로그 북의 이동궤적 삽입 및 편집 기술을 통해 기존 정적인 3D 객체에 움직임 속성을 삽입하여 독자의 상호작용성을 높이고 흥미를 극대화 할 수 있을 것으로 기대한다. 더 나아가, 교육 분야와의 접목을 통한 에듀테인먼트(Edutainment) 특성으로 교육적인 학습효과를 증대할 수 있을 것으로 기대한다.
향후 연구는 책과 증강된 3D 객체와의 연계성을 높일 수 있는 이동궤적 삽입 기법에 관한 것으로, 예를 들면 3D 객체가 책 바닥으로부터 위로 서서히 나타나거나 공중에서 떨어지는 것 같은 방법 등이 추가될 것이다. 또한 저장된 이동궤적을 스플라인 곡선 등으로 모델링 하여 3D 객체가 부드럽게 이동하게 하거나 시스템 상의 저장공간을 줄일 수 있는 방법이 고안될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
3D 객체의 정적인 속성 편집 기능은 어떤 기능을 제공하는가?
아틀렛 저작도구는 이러한 디지로그 북을 쉽게 제작하기 위한 저작 소프트웨어로서 프로그래밍에 대한 전문적인 지식이 없는 사용자를 대상으로 개발되었으며, 현재 3D 객체의 정적인 속성 편집 기능을 지원한다[2]. 이 기능은 팔레트로부터 3D 객체 복사, 3 차원 공간에 배치, 크기 조절, 색상 조절, 등을 수행하여 디지로그 북의 장면생성을 가능하게 한다. 추가적으로 기존 정적인 3D 객체의 움직임 설정 기능은 독자의 상호작용성과 흥미를 높일 수 있다.
디지로그 북이란 무엇인가?
디지로그 북 (Digilog Book)은 유비쿼터스 가상현실 기술을 적용하여 기존 서적과 디지털 콘텐츠을 통합함으로써, 아날로그적 감성과 디지털 오감을 제공하는 차세대 출판물이다[1]. 아틀렛 저작도구는 이러한 디지로그 북을 쉽게 제작하기 위한 저작 소프트웨어로서 프로그래밍에 대한 전문적인 지식이 없는 사용자를 대상으로 개발되었으며, 현재 3D 객체의 정적인 속성 편집 기능을 지원한다[2].
아틀렛 저작도구란 무엇인가?
디지로그 북 (Digilog Book)은 유비쿼터스 가상현실 기술을 적용하여 기존 서적과 디지털 콘텐츠을 통합함으로써, 아날로그적 감성과 디지털 오감을 제공하는 차세대 출판물이다[1]. 아틀렛 저작도구는 이러한 디지로그 북을 쉽게 제작하기 위한 저작 소프트웨어로서 프로그래밍에 대한 전문적인 지식이 없는 사용자를 대상으로 개발되었으며, 현재 3D 객체의 정적인 속성 편집 기능을 지원한다[2]. 이 기능은 팔레트로부터 3D 객체 복사, 3 차원 공간에 배치, 크기 조절, 색상 조절, 등을 수행하여 디지로그 북의 장면생성을 가능하게 한다.
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