초록 ▼

1. 물방울 입체 조형을 생성하는 3D 워터커튼 시스템 설계 및 제작
- 48 * 48 (총 2304)개의 노즐로 구성된 물방울 생성장치 제작
- 노즐 자동 제어를 위해 솔레노이드 밸브를 이용한 물방울 생성모듈 제작
- 솔레노이드 밸브 개폐의 자동제어를 위한 통신네트워크시스템 구축

2. 물방울 낙하운동 측정 실험 및 특정구간에서 등 간격 형성을 위한 물방울 생성 시간 간격 실험
- 물방울 낙하 실험을 통하여 물리적인 공간에서 물방울이 각 지점에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 시간에 따른 물방울

1. 물방울 입체 조형을 생성하는 3D 워터커튼 시스템 설계 및 제작
- 48 * 48 (총 2304)개의 노즐로 구성된 물방울 생성장치 제작
- 노즐 자동 제어를 위해 솔레노이드 밸브를 이용한 물방울 생성모듈 제작
- 솔레노이드 밸브 개폐의 자동제어를 위한 통신네트워크시스템 구축

2. 물방울 낙하운동 측정 실험 및 특정구간에서 등 간격 형성을 위한 물방울 생성 시간 간격 실험
- 물방울 낙하 실험을 통하여 물리적인 공간에서 물방울이 각 지점에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 시간에 따른 물방울 낙하거리 함수를 구한다. 이는 물방울 낙하를 추적하면서 물방울에 영상을 매핑하는데 사용된다.

- 생성된 물방울들이 특정구간에서 등 간격을 이루도록 하는 물방울 생성 시간 간격을 실험으로 구 한다.

3. 유니티 엔진을 이용한 3D 물방울 조형 생성 메커니즘 시뮬레이션 및 가시화 시스템 개발
- 주어진 조형을 수평 슬라이스들의 집합으로 분할하고 각 슬라이스가 낙하하면서 원하는 조형을 이루는지 확인하는 시뮬레이션 프로그램 개발

- 디스플레이하려는 3차원 그래픽 모델을 다음 세 가지 단계를 거쳐 가시화 한다.
(1) 입체 조형을 물방울 복셀 단위로 분해하여 디지털화
(2) 디지털 물방울 조형을 구성하는 각 물방울 복셀의 생성 시점을 계산
(3) 물방울 생성, 하강시켜 특정 구간에서 등 간격을 이루는 물방울조형을 시뮬레이션
- 디스플레이할 물방울 조형을 디자인하고 검토할 때, 외부에 프리젠테이션 할 때 사용

4. 입체 컬러 표현을 위한 실시간 영상 프로젝션 맵핑 기술 개발
- 투과 영상 맵핑: 입체 표면에 투사된 영상이 반사된 것을 관객이 보는 기존의 미디어 파사드와는 달리, 물방울 입체조형은 영상을 투과시켜 반대편에 있는 관객이 영상을 볼 수 있게 해야 하므로 이를 위한 투과 영상 맵핑 기법을 개발.

- 공간적 기하변환: 프로젝터에 입력되는 영상 (관객이 보고자 하는 영상) 이 물방울 조형 표면을 투과하여 관객의 눈에 들어 올 때 변형이 생기기 때문에 이를 고려하여 프로젝션 입력영상을 미리 변형하는 기법 개발.

- 시간적 기하변환: 물방울 조형은 형성될 때 이를 구성하는 슬라이스들이 순차적으로 형성되고 형상이 완성된 이후에도 수직방향으로 계속 이동을 하므로, 프로젝션 입력 영상을 물방울의 움직임과 같은 속도로 변환하는 기법 개발

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
1) To overcome the shortcomings of the existing 2D and 3D water curtain technologies.
2) To develop a method to generate 3D shapes by means of water drops, without producing satellite water drops, and to develop a method to project images on to the water drop shapes by trans

Purpose & Contents
1) To overcome the shortcomings of the existing 2D and 3D water curtain technologies.
2) To develop a method to generate 3D shapes by means of water drops, without producing satellite water drops, and to develop a method to project images on to the water drop shapes by transmitting the light through the water drops.

3) The ultimate goal is to apply the methods for new concept advertisement and exhibition.

Results
1. Design and Implementation of a 3D water curtain system to produce 3D shapes that consist of water drops
- Implement a water drop generating system that consists of 48 * 48 (2304 in total) nozzles
- Implement a water drop generating module using solenoid valves to control the nozzle opening and closing by a computer program.

2. Experiments on the water drop generation and falling
- Measurement of the falling height of a water drop and the elapsed times
- Determination of time intervals of water drop generation to make the water drops equi-distant in a given range of height.

3. Simulation of water drop generation and visulization of the water drops
- A given 3D graphical model is visualized in three steps:
(1) Digitalization of a given 3D model into a collection of water drop voxels as in 3D printing
(2) Computation of the water drop generation times so that the generated water drops may form a given shape after some time

(3) Visualization of the water drops motion and checking if they form equi-distant slices

4. Development of a method to project images onto water drop shapes
- Spatial Geometry Transformation: to pre-warp a given image so that the image looks right when the image is deformed as the light passes through the water drops and goes into the eyes of the viewer.

- Temporal Geometry Transformation: To generate a sequence of images which will be mapped onto the water drop slices as they fall down

Expected Contribution
- New concept 3D water curtain to be used for advertisement and PR.
- To used as a landmark and a tour-attraction when it is installed in public spaces
- To used as a new kind of decorative arts for buildings
- To be used a new kind of media art in cities

(출처 : SUMMARY 11p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 10
• SUMMARY ... 11
• Contents ... 12
• 목차 ... 13
• 제1장. 연구 개발 과제의 개요 ... 14
• 1. 연구 개발 목적 ... 14
• 2. 연구 개발의 필요성 ... 17
• 3. 연구 개발 범위 ... 19
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 21
• 1. 선행 특허분석 및 지식재산 분석 ... 21
• 2. 3D 워터커튼 기술과 관련된 국외 기술 ... 21
• 제3장. 연구 수행 내용 및 결과 ... 26
• 1. 물방울 입체 조형을 생성하는 3D 워터커튼 시스템 설계 및 제작 ... 26
• 2. 물방울 낙하운동 측정 실험 및 특정구간에서 등 간격 형성을 위한 물방울 생성 시간 간격 실험 ... 39
• 3. 유니티 엔진을 이용한 3D 물방울 조형 생성 메커니즘 시뮬레이션 및 가시화 시스템 개발 ... 48
• 4. 입체 컬러 표현을 위한 실시간 영상 프로젝션 맵핑 기술 개발 ... 53
• 5. 3차원 워터커튼을 위한 물방울 조형 콘텐츠 개발 ... 71
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 80
• 1. 목표 달성도와 기여도 ... 80
• 제5장. 연구 결과의 활용 계획 ... 85
• 1. 3D 워터커튼 하드웨어 ... 85
• 2. 물방울 등 간격 형성 조건 ... 85
• 3. 시뮬레이션 및 신호변환, 실시간 영상 투사 통합 프로그램 ... 85
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 86
• 제7장. 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 87
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구 시설·장비 현황 ... 88
• 제9장. 연구 개발 과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치이행 실적 ... 89
• 1. 연구실 안전관리규정 비치 ... 89
• 2. 연구실 안전점검 실시 ... 89
• 3. 연구실 안전교육 실시 ... 89
• 4. 연구실 안전시설 보완 ... 89
• 5. 참여기관 안점점검 ... 89
• 제10장. 연구 개발 과제의 대표적 연구 실적 ... 90
• 제11장. 기타 사항 ... 91
• 제12장. 참고 문헌 ... 92
• 끝페이지 ... 93