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비균일 강도를 가진 물체 표면의 인지적으로 정확한 햅틱 렌더링
Perceptually Correct Haptic Rendering of Surface Topography with Nonuniform Stiffness 원문보기

한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부, 2006 Feb. 13, 2006년, pp.203 - 209  

천재영 (포항공과대학교 컴퓨터공학과 가상현실감 연구실) ,  최승문 (포항공과대학교 컴퓨터공학과 가상현실감 연구실) ,  김정현 (포항공과대학교 컴퓨터공학과 가상현실감 연구실)

초록
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햅틱 렌더링이 발전함에 따라서 촉감을 통하여 사용자에게 전달하려고 하는 가상 물체의 성질도 다양해 지고 있다. 이 논문은 균일하지 않은 강도(Stiffness)를 가지는 가상 물체를 기존의 페널티 기반 알고리즘(Penalty-based algorithms)을 사용하여 렌더링하는 경우 물체 표면의 모양(Topography)이 사용된 모델과 달리 왜곡되어 인지되는 현상을 해결하기 위한 햅틱 렌더링 알고리즘에 관한 연구를 보고한다. 첫 번째로 저자의 선행 연구인 힘 유지 가설(Force Constancy Hypothesis) - 사용자가 물체 표면의 모양을 획득하기 위해 물체를 만질 때 일정한 크기의 접촉 힘을 유지한다 - 을 소개한다. 다음으로 힘 유지 가설에 기반한 물체의 모양 및 강도를 왜곡 없이 정확하게 렌더링하는 알고리즘을 제안하고 폴리곤 모델에 적용하는 방법을 설명한다. 마지막으로 실험을 통하여 개발된 알고리즘의 성능을 입증한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 만약 렌더링할 때 처음 접촉한 표면에서의 강도를 항상 유지하며 사용자에게 전달할 힘을 계산하면 높이의 왜곡 현상 없이 물체의 지형 모양이 표현이 되지만 물체의 속성인 강도가 왜곡된다. 따라서 우리는 물체의 지형 모양과 물체의 강도 모두를 왜곡시키지 않고 올바른 표면의 모양을 표현하기 위하여 힘의 계산 과정에서 왜곡되는 높이를 제거하는 방법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 힘 유지 이론에 근거하여 비균일 강도를 가지는 물체의 모양을 왜곡 없이 전달하는 알고리즘을 제안하고 나아가 폴리곤 모델에 적용할 때 발생하는 문제점 및 이를 해결하는 방법에 대해 설명한다. 그리고 실험을 통하여 제안한 알고리즘의 효용성을 보인다.
  • 제안한 알고리즘이 사용자가 물체의 표면 모양을 인지할 때 어떠한 작용을 하는지 알아보기 위한 실험을 하였다. 왼쪽의 깊은 벽과 오른쪽의 얕은 벽의 깊이 차이가 4 mm , 벽과 벽 사이의 거리가 50mm, 깊은 벽의 강도가 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
햅틱 렌더링이 무엇인가? 사용자가 가상 물체와 상호작용을 할 때 사용자에게 전달되는 힘을 계산하는 과정을 햅틱 렌더링(Haptic Rendering)이라고 하며 [1], 가장 간단하고도 널리 쓰이는 방법으로 페널티 기반 알고리즘(Penalty-based algorithm)이 있다 [2, 3]. 이 알고리즘은 물체의 표면과 햅틱 장비의 툴팁(Tool Tip)의 관통 깊이(Penetration depth)에 비례하여 사용자에게 전달할 힘을 계산한다.
햅틱 렌더링을 계산하는 가장 간단하고 널리 쓰이느 방법은? 사용자가 가상 물체와 상호작용을 할 때 사용자에게 전달되는 힘을 계산하는 과정을 햅틱 렌더링(Haptic Rendering)이라고 하며 [1], 가장 간단하고도 널리 쓰이는 방법으로 페널티 기반 알고리즘(Penalty-based algorithm)이 있다 [2, 3]. 이 알고리즘은 물체의 표면과 햅틱 장비의 툴팁(Tool Tip)의 관통 깊이(Penetration depth)에 비례하여 사용자에게 전달할 힘을 계산한다.
페널티 기반 알고리즘은 어떻게 방법으로 힘을 계산하는가? 사용자가 가상 물체와 상호작용을 할 때 사용자에게 전달되는 힘을 계산하는 과정을 햅틱 렌더링(Haptic Rendering)이라고 하며 [1], 가장 간단하고도 널리 쓰이는 방법으로 페널티 기반 알고리즘(Penalty-based algorithm)이 있다 [2, 3]. 이 알고리즘은 물체의 표면과 햅틱 장비의 툴팁(Tool Tip)의 관통 깊이(Penetration depth)에 비례하여 사용자에게 전달할 힘을 계산한다.
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