초록 ▼

1. 연구과제의 개요
1.1 연구 개발 목적
최근 컴퓨터 게임 또는 가상현실 시스템에서 사용되고 있는 복잡한 3차원 변형 물체의 다이내믹 시뮬레이션에서 물체들 간의 충돌 감지와 이에 대한 충돌 반응 처리 과정은 전체 시뮬레이션에서 가장 많은 시간과 노력을 요구하는 부분이다. 따라서 효과적인 충돌 감지 및 반응 처리에 대한 연구는 이러한 응용분야에 있어서 아주 중요한 요소이다. 본 연구는 주어진 시뮬레이션 환경을 고려하여 정확하고 빠르게 충돌 문제를 해결하는 것을 목표로 한다. 본 연구에서 개발될 정확하고 안정적인 충돌 감

1. 연구과제의 개요
1.1 연구 개발 목적
최근 컴퓨터 게임 또는 가상현실 시스템에서 사용되고 있는 복잡한 3차원 변형 물체의 다이내믹 시뮬레이션에서 물체들 간의 충돌 감지와 이에 대한 충돌 반응 처리 과정은 전체 시뮬레이션에서 가장 많은 시간과 노력을 요구하는 부분이다. 따라서 효과적인 충돌 감지 및 반응 처리에 대한 연구는 이러한 응용분야에 있어서 아주 중요한 요소이다. 본 연구는 주어진 시뮬레이션 환경을 고려하여 정확하고 빠르게 충돌 문제를 해결하는 것을 목표로 한다. 본 연구에서 개발될 정확하고 안정적인 충돌 감지 및 충돌반응 알고리즘은 컴퓨터 게임, 컴퓨터 애니메이션, 컴퓨터 시뮬레이션 등에 쉽고 효율적으로 적용될 수 있어야 한다.
1.2 연구의 필요성
일반적으로 컴퓨터 게임이나 가상현실 시스템 등의 실시간 어플리케이션들은 매 초당 30 프레임 이상이 요구되기 때문에, 다이내믹 시뮬레이션의 시간 간격은 최대 0.033초가 적용될 수 있다. 그러나 0.033초는 복잡한 물체들의 충돌 문제가 포함된 변형체의 다음 상태를 예측하기위한 다이내믹 시뮬레이션을 실행하기 위한 충분한 시간이 아니다. 시뮬레이션의 시간 간격이 길 경우 충돌 감지는 그만큼 늦게 감지될 가능성이 커지게 되고 그에 따라 변형체 모델에 저장 되는 축적 에너지가 증가하게 되어 시스템이 불안정하게 될 가능성이 커지게 된다. 따라서 기존의 FFD AABB 방법에 대해서 빠르게 충돌을 감지하는 기술의 개발과 충돌의 위치를 찾아 낼 수 있는 새로운 연속적 공간 해싱 방법과 충돌 과정의 시간적 연구를 통한 새로운 충돌 반응 방법을 통해 복잡한 변형체의 충돌 문제가 포함된 다이내믹 시뮬레이션의 실시간 시뮬레이션의 개발이 매우 필요한 실정이다.
2. 국내외 기술개발 현황
변형체의 충돌 감지 기술은 크게 넓은 영역과 좁은 영역에서 수행되는 충돌 감지의 두 종류로 구분될 수 있다. 충돌 감지 방법은 물체들이 빠르게 충돌할 가능성이 있는 물체를 구별하는데 사용되며 크게 BVH (Bounding Volume Hierarchy) 방법과 Spatial Subdivision 방법이 주로 사용 되어 왔다. 충돌 모델링에 관한 연구의 초기 연구는 Baraff에 의해 변형체에 대한 충돌 모델링이 이루어졌다. 이 모델은 현재까지도 널리 사용되고 있다. 충돌 모델은 크게 탄력적인 충돌 모델과 비탄력적인 충돌 모델로 나뉘며 Baraff에 의해 제안된 완전한 비탄력 충돌 모델은 탄성에 의해 튕겨져 나오는 상황이 모두 변형체의 모델 내에서 축적된 에너지로 만들어지게 되어 상대적으로 큰 시간 간격을 사용하는 시뮬레이션의 경우 불안정을 초래하고 있다. Bridson et al.은 이 모델을 옷 시뮬레이션에 성공적으로 적용하였다. 충돌 반응은 위의 모델을 기초로 변형체의 위치, 속도, 힘을 충돌이 해결되도록 수정하여 충돌 반응에 적용하게 된다. 또 다른 충돌 반응 방법으로는 충돌 해결을 위한 정확한 힘을 찾아서 시뮬레이션에 적용하는 Penalty method와 속도를 순간적으로 바꾸어 충돌을 해결하는 Impulse method가 있다. 이 두 방법은 시뮬레이션에 적용하기가 간단하기 때문에 최근까지 많이 사용되고 있다.
그러나 아직까지 복잡한 3D 변형체를 실시간으로 완벽한 물리기반의 시뮬레이션으로 적용하기는 어려우며, 본 연구에서는 3차원 변형 물체의 시뮬레이션을 위하여 간단하면서도 아주 유용한 FFD AABB 알고리즘을 적용하여 컴퓨터 게임, 컴퓨터 애니메이션, 가상현실, 의료 시뮬레이션 등 복잡한 물체들의 충돌 문제를 포함한 분야에 다양하게 적용될 수 있는 바운딩 스피어 기반의 충돌 문제 해결 방안을 제안하였다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• I. 연구결과 요약문 ... 3
• II. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 6
• III. 연구성과 ... 7