KR100311662B1 - 화면상에서의3차원제어방법및그장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 환경에서의 뷰포인트의 이동과 객체의 조작을 용이하게 제어할 수 있도록 3차원의 입력이 실시간으로 가능하게 되는 화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치를 제공하기 위하여, 출력장치의 화면에서 표현된 대상을 제어함에 있어서, 근거리 또는 원거리로 제어하기 위하여 상기의 출력장치를 전후로 이동하여 화면상에서 상기 대상의 원근이 제어되는 전후제어단계와, 상기 대상에서의 하면부에서부터 상면부까지 가상의 수직선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치를 가상의 수평선을 중심으로 상하로 회전이동하여 상기 대상의 상하 회전 움직임이 제어되는 상하제어단계 그리고 상기 대상에서의 우면부에서부터 좌면부까지 가상의 수평선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치를 가상의 수직선을 중심으로 좌우로 회전이동하여 상기 대상의 좌우 회전 움직임이 제어되는 좌우제어단계로 구성되어서 상기 출력장치를 전후상하좌우로 이동제어함으로써, 3차원 환경에서의 뷰포인트의 이동과 화면에서 객체의 조작이 용이하게 제어되기 때문에 화면상에서 표현된 대상의 제어에 대한 3차원의 입력이 실시간으로 가능하게 되는 것이다.

Description

화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치
본 발명은 화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터의 출력장치인 모니터의 화면상에서 표현되는 대상물의 그래픽 이미지(Graphic Image)를 3차원으로 제어할 수 있는 화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 현대 과학에서는 자동차, 비행기 등의 대상을 디자인할 때, 컴퓨터를 이용한 캐드(CAD) 등의 프로그램을 사용하고, 상기 캐드 등의 프로그램으로 디자인된 자동차 등으로 되는 대상물을 화면상에서 수정 즉, 재디자인 하기도 하며, 상기 디자인된 대상물을 컴퓨터 내부에서 소프트웨어에 의하여 시뮬레이션(Simulation)되어서 문제가 발생되는지를 시험하는 등 다방면으로 컴퓨터를 사용하기 때문에 컴퓨터의 수행성능이 크게 향상되고 있으며, 상기와 같이 컴퓨터의 수행 성능이 크게 향상됨에 따라서, 컴퓨터에서의 가상공간을 자유롭게 제어하기 위하여 그래픽 인터페이스(interface)는 2차원 환경에서 3차원 환경으로 발전하고 있으며, 상기 3차원 환경에 따른 3차원 응용 프로그램의 개발 및 사용이 증가하는 추세에 있다.
또한, 상기 3차원 응용프로그램은 3차원 환경에서의 입력을 위하여 도 1의 3차원 입력에 필요한 정보에서 도시된 바와 같이, 3차원 뷰포인트(View Point)의 이동과 대상인 객체(Object) 조작을 위한 x, y, z의 좌표 값과 피치(Pitch), 요(Yaw) 그리고 롤(roll)의 값과, 이에 따르는 입력 데이터를 사용자의 인식 구조에 적합하도록 소프트웨어에 매핑시키는 장치가 필요하며, 현재의 컴퓨터 사용환경에서는 마우스(Mouse) 등과 같은 2차원 입력장치를 사용하고 있는데, 이러한 장치들은 매우 폭넓게 사용되고 있고, 편리하며 향상된 인터페이스를 제공한다.
상기와 같이 종래 기술에서는 컴퓨터 시스템을 구성하는 모니터(Monitor)의 화면상에서 3차원으로 표현되어서 이루어지는 객체인 대상물을 마우스, 키보드(K/B) 그리고 전자펜(Pen) 등을 사용하여 2차원 환경에서 상기 객체를 조작하고 이를 다시 3차원 환경으로 변환함으로써, 3차원으로 되는 그래픽에 의하여 상기 화면상에 표현된 객체를 제어하는 것이다.
그러나, 상기 마우스 및 전자펜 등으로 제어되는 객체인 화면상에서 표현되는 대상물은 2차원으로 제어되고, 이를 소프트웨어에 의하여 다시 3차원으로 조작하여야 하며, 이와 같은 3차원으로 표현된 대상물을 수정하기 위하여 다시 2차원으로 변환하여야 하는 등의 차원이 변화되어야 상기 화면상의 대상물이 제어되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 발명의 주된 목적은, 3차원 환경에서의 뷰포인트의 이동과 객체의 조작을 용이하게 제어할 수 있도록 3차원의 입력이 실시간으로 가능하게 되는 화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
도 1의 3차원 입력에 필요한 정보를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 흐름도를 나타낸 도면,
도 3a는 본 발명에 따른 정면도 및 측면도를 나타낸 도면,
도 3b는 출력장치 좌우회전제어와 그에 따른 좌측 및 우측 화면을 나타낸 도면,
도 3c는 출력장치 상하회전제어와 그에 따른 상측 및 하측 화면을 나타낸 도면,
도 3d는 출력장치 전후제어와 그에 따른 원근 화면을 나타낸 도면,
도 4는 도 3a의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
30 : 출력장치 35 : 버튼
40a : 제 1 검출부재 40b : 제 2 검출부재
40c : 제 3 검출부재 40d : 제 4 검출부재
41 : 고정부 42 : 연장부
43 : 광센서 45 : 지지부
46a : 제 1 회전부재 46b : 제 2 회전부재
20 : 대상 200 : 전후제어단계
220 : 상하제어단계 240 : 좌우제어단계
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 출력장치의 화면에서 표현된 대상을 제어함에 있어서, 근거리 또는 원거리로 제어하기 위하여 상기의 출력장치를 전후로 이동하여 화면상에서 상기 대상의 원근이 제어되는 전후제어단계와, 상기 대상에서의 하면부에서부터 상면부까지 가상의 수직선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치를 가상의 수평선을 중심으로 상하로 회전이동하여 상기 대상의 상하 회전 움직임이 제어되는 상하제어단계 그리고 상기 대상에서의 우면부에서부터 좌면부까지 가상의 수평선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치를 가상의 수직선을 중심으로 좌우로 회전이동하여 상기 대상의 좌우 회전 움직임이 제어되는 좌우제어단계로 구성되는 점에 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 영상이 출력되는 출력장치와, 상기 출력장치 후면의 중앙부가 연결되는 연결부와, 상기 연결부의 측부에서 상기 출력장치의 상하 회전운동이 감지되도록 구비되는 제 1 검출수단과, 상기 연결부가 지지되어 고정되고, 상기 제 1 검출수단이 고정되도록 하측에서 구비되는 고정부와, 상기 고정부의 하측에 연결되고, 수평적인 좌우 회전운동이 감지되고, 회전이 검출되는 제 2 검출수단과, 상기 제 2 검출수단이 지지되고 하측으로 연장된 연장부로 구성되는 지지부와, 상기 지지부의 연장부가 중앙에 형성된 홈에 삽입되고, 상기 연장부의 평면적인 운동에 의하여 회전운동이 발생되는 제 1 회전부재와, 상기 제 1 회전부재 회전축의 일측에서 상기 제 1 회전부재의 회전운동이 검출되는 제 3 검출수단과, 상기 제 1 회전부재의 하측에서 교차되고, 제 1 회전부재의 홈을 통과한 상기 지지부의 연장부가 중앙에 형성된 홈에 삽입되며, 상기 연장부의 평면적인 운동에 의하여 회전운동이 발생되는 제 2 회전부재 그리고 상기 제 2 회전부재의 일측에서 상기 제 2 회전부재의 회전운동이 검출되는 제 4 검출수단으로 구성되는 점에 있다.
이하 첨부도면에 의하여 본 발명에 따른 화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치의 바람직한 일실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 흐름도를 나타낸 도면이고, 도 3a는 본 발명에 따른 정면도 및 측면도를 나타낸 도면, 도 3b는 출력장치 좌우회전제어와 그에 따른 좌측 및 우측 화면을 나타낸 도면, 도 3c는 출력장치 상하회전제어와 그에 따른 상측 및 하측 화면을 나타낸 도면, 도 3d는 출력장치 전후제어와 그에 따른 원근 화면을 나타낸 도면, 도 4는 도 3a의 사시도이다.
본 발명에 따른 화면상에서의 3차원 제어방법은, 영상(Video)이 발생되는 모니터 즉, 출력장치(30)의 화면에서 표현된 대상(20)을 근거리 또는 원거리로 제어하기 위하여 상기의 출력장치(30)를 전후로 이동하여 화면상에서 상기 대상(20)의 원근이 제어되는 전후제어단계(200)와, 상기 대상(20)에서의 하면부에서부터 상면부까지 가상의 수직선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치(30)를 가상의 수평선을 중심으로 상하로 회전이동하여 상기 대상(20)의 상하 회전 움직임이 제어되는 상하제어단계(220) 그리고 상기 대상(20)에서의 우면부에서부터 좌면부까지 가상의 수평선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치(30)를 가상의 수직선을 중심으로 좌우로 회전이동하여 상기 대상(20)의 좌우 회전 움직임이 제어되는 좌우제어단계(240)로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 화면상에서의 3차원 제어장치는, 영상이 화면으로 출력되는 출력장치(30)와, 상기 출력장치(30) 후면의 중앙부가 연결되는 연결부(40)와, 상기 연결부(40)의 측부에서 상기 출력장치(30)의 상하 회전운동이 감지되도록 구비되는 제 1 검출부재(40a)와, 상기 연결부(40)가 지지되고, 상기 제 1 검출부재(40a)가 고정되는 고정부(41)와, 상기 고정부(41)의 하측에 연결되고, 가상의 수직선을 중심으로 수평적인 좌우 회전운동이 감지되어 광센서(43)에 의하여 상기 회전운동이 검출되는 제 2 검출부재(40b)와, 상기 제 2 검출부재(40b)가 지지되고 하측으로 연장된 연장부(42)로 구성되는 지지부(45)와, 상기 지지부(45)의 연장부(42)가 중앙에 형성된 홈에 삽입되고, 상기 연장부(42)의 평면적인 운동에 의하여 회전운동이 발생되는 제 1 회전부재(46a)와, 상기 제 1 회전부재(46a)의 일측에서 상기 제 1 회전부재(46a)의 회전운동이 검출되는 제 3 검출부재(40c)와, 상기 제 1 회전부재(46a)의 하측에서 교차되는 방향으로 형성되고, 제 1 회전부재(46a)의 홈을 통과한 상기 지지부(45)의 연장부(42)가 중앙에 형성된 홈에 삽입되며, 상기 연장부(42)의 평면적인 운동에 의하여 회전운동이 발생되는 제 2 회전부재(46b)와, 상기 제 2 회전부재(46b)의 일측에서 상기 제 2 회전부재(46b)의 회전운동이 검출되는 제 4 검출부재(40d)로 구성된다.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태에 대해서 설명한다.
영상출력이 발생되는 컴퓨터의 모니터인 출력장치(30)에 그래픽으로 나타나는 차량으로서의 대상(20)을 3차원 상에서의 그래픽으로 조작하기 위하여, 전후제어단계(200)에서는, 도 3d에서 도시된 바와 같이, 상기 출력장치(30)를 전후로 이동함으로써, 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)이 근거리 또는 원거리로 표현되도록 제어되고, 상기와 같이 출력장치(30)의 전후 이동에 의하여 출력장치(30)의 화면에 그래픽으로 나타난 대상(20)이 원근으로 표현되도록 제어된다.
또한, 상하제어단계(220)에서는, 도 3c에서 도시된 바와 같이, 상기 출력장치(30)를 수평선을 중심으로 하여 상하로 회전이동함으로써, 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)의 상면부에서부터 하면부까지 가상의 수직선을 따르는 회전이동이 제어되고, 이에 따라서 상기 대상(20)의 상면부에서부터 하면부까지 또는 하면부에서부터 상면부까지 이동하면서 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)의 그래픽이 제어된다.
그리고, 좌우제어단계(240)에서는, 도 3b에서 도시된 바와 같이, 상기 출력장치(30)를 수직선을 중심으로 하여 좌우로 회전이동함으로써, 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)의 좌면부에서부터 우면부까지 가상의 수직선을 중심으로 하는 회전이동이 제어되고, 이에 따라서 상기 대상(20)의 좌면부에서부터 우면부까지 또는 우면부에서부터 좌면부까지 회전이동하면서 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)의 그래픽이 제어된다.
또한, 바람직한 일실시예의 3차원 제어장치에 의하여 상세하게 동작을 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 3a에서 도시된 바와 같이, 베이스부(33)에 의하여 바닥면에 지지되는 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)은 상기 출력장치(30)가 조작자에 의하여 전후좌우상하로 이동됨으로써, 상기 출력장치(30)의 화면에 나타난 대상(20)이 화면상에서 상기 출력장치(30)의 이동에 따라서 제어된다.
상기 출력장치(30)는 CRT(Cathod Ray Tube) 또는 앨시디(LCD) 등의 영상이 출력되는 영상출력장치로 구성되는데, 본 발명에서는 바람직한 일실시예로서 앨시디 화면으로 구성되고, 상기 화면의 틀로 되는 출력장치(30)를 조작함으로써, 화면의 대상(20)이 제어되는 출력장치(30)를 나타내었고, 상기 출력장치(30)는 바람직한 일실시예로서 상기와 같이 모니터 형상으로 구성되지만, 화면없이 시스템에 연결되어서 일반적으로 컴퓨터 시스템에서 사용되는 마우스 등의 제어장치처럼 시스템에서 화면 즉, 모니터로 제공되는 화면을 보면서 화면상의 대상을 제어하는 제어장치로 구성되어도 화면이 출력장치(30)에 구비되었는가 또는 도시되지 않은 컴퓨터 시스템에 구비되었는가 하는 차이점만이 있을 뿐 동일한 동작을 하는 것은 자명한 것이다.
도시되지 않은 컴퓨터 시스템과 연결되는 상기 출력장치(30)는 후면의 중앙부가 연결부(40)에 고정되어서 상기 출력장치(30)가 상하로 회전이동되도록 되고, 상기 상하의 회전이동에 의하여 발생되는 변위는 상기 연결부(40)의 측부에서 구비되는 가변저항인 제 1 검출부재(40a)에 의하여 검출된다.
상기 연결부(40)와 제 1 검출부재(40a)가 지지되어 고정되는 고정부(41)의 하측에서 수평적으로 되는 회전운동이 감지되도록 트랜스듀서(Transducer)인 제 2 검출부재(40b)가 구비되는데, 상기 제 2 검출부재(40b)는 수광부와 발광부로 구성되는 광센서(43)가 상기 제 2 검출부재(40b)의 외주측에 형성된 구멍을 통하여 광이 통과되도록 상기 제 2 검출부재(40b)의 평면상의 상하에서 구성되고, 출력장치(30)의 가상의 수직선을 중심으로 하는 회전조작에 의하여 트랜스듀서인 제 2 검출부재(40b)가 회전되면서, 상기 회전되는 제 2 검출부재(40b)의 구멍을 통과하는 광센서(43)의 발광부에서 발광되는 광은 광센서(43)의 수광부로 입력되어서 트랜스듀서의 이동변위가 검출되도록 동작된다.
또한, 상기 제 2 검출부재(40b)가 지지되고 내장되는 지지부(45)는 하측으로 연장되는 연장부(42)가 구비되는데, 상기 연장부(42)가 중앙에 형성된 홈에 삽입되는 제 1 회전부재(46a)와 제 2 회전부재(46b)는 상기 연장부(42)의 평면적인 이동에 의하여 회전운동이 발생되고, 상기 회전운동은 상기 제 1 회전부재(46a)와 제 2 회전부재(46b)의 각각의 일측에 구비되는 가변저항인 제 3 검출부재(40c) 및 제 4 검출부재(40d)에서 검출된다.
상기와 같이 제 3 검출부재(40c) 및 제 4 검출부재(40d)에서 검출되는 신호는 각각 출력장치(30)를 전후로 조작하여 대상(20)의 원근제어가 되는 전후의 직선움직임에 대한 제어와 상기 대상(20)의 좌우 회전이동에 의한 대상(20)의 좌면부 및 우면부 제어가 아닌 상기 대상(20)의 좌우 직선이동에 의한 대상(20)의 좌측 및 우측 이동 제어에 사용된다. 즉, 출력장치(30)를 좌측 또는 우측으로 직선운동하여 화면상에 표현된 대상(20)의 좌측 또는 우측으로 상기 대상(20)의 화면으로의 방향을 변경하지 않으면서 수평적이고 직선적인 이동이 되는 직선 이동에 의한 제어가 가능한 것이다.
그리고, 도 3a와 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 제 1 회전부재(46a), 제 2 회전부재(46b), 제 3 검출부재(40c) 및 제 4 검출부재(40d)는 출력장치(30)를 바닥면에 지지하고 고정하는 베이스부(33)의 내부에서 구성된다.
한편, 출력장치(30)에서 수평적인 회전은 기구적인 조건에 의하여 연속하여 회전이 가능하지만, 출력장치(30)의 상하 및 전후 이동은 기구적인 조건 즉, 기구적인 한계에 의하여 제한되기 때문에 검출수단이 가변저항 및 트랜스듀서 등으로 차별되어서 사용되는데, 제 2 검출부재(40b)는 가상의 수직선을 중심으로 하여 회전운동을 할 때, 기구적인 제한이 없어서 연속적인 회전운동이 가능하기 때문에 연속적인 회전이 가능한 상기의 트랜스듀서가 사용되며, 제 1, 제 3 그리고 제 4 검출부재(40a)(40c)(40d)는 기구적인 제한이 있기 때문에 측정범위가 제한되는 가변저항이 사용된다.
또한, 출력장치(30)의 전면에 구비되는 버튼(35)은 기구적인 제어의 한계를 벗어나도록 사용된다. 즉, 버튼(35)의 조작에 의하여 기구적인 한계지점에 의한 화면이 저장되고, 상기 기구적인 한계지점을 초기값으로 사용하여 다시 이동이 가능하도록 되는 등의 부가적인 제어에 사용된다.
또, 출력장치(30)를 상하좌우 그리고 전후로 조작함으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 요, 피치, x, y, z 축상의 변위 데이터가 제 1, 제 2, 제 3 그리고 제 4 검출부재(40a)(40b)(40c)(40d)로부터 검출되고, 이렇게 검출된 상기 데이터는 컴퓨터 시스템의 데이터 수신회로로 전달되어 처리되며, 이에 따르는 도 1의 x, y, z의 좌표로 변환되어 3차원 데이터로 되고, 이에 따라서 출력장치(30)의 화면에 표현되는 대상(20)이 제어되는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 화면상에서의 3차원 제어방법 및 그 장치는, 3차원 환경에서의 뷰포인트의 이동과 객체의 조작이 용이하게 제어될 수 있도록 화면상에서 3차원의 입력이 실시간으로 가능하게 되는 효과가 있는 것이다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (1)

  1. 출력장치의 화면에서 표현된 대상을 제어함에 있어서, 근거리 또는 원거리로 제어하기 위하여 상기 출력장치를 전후로 이동하여 화면상에서 상기 대상의 원근이 제어되는 전후제어단계; 상기 대상의 하면부에서부터 상면부까지 상기 대상의 중심을 지나는 가상의 수직선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치를 상기 대상의 중심을 지나는 가상의 수평선을 중심으로 상하로 회전이동하여 상기 대상의 상하 회전 움직임이 제어되는 상하제어단계; 그리고 상기 대상의 우면부에서부터 좌면부까지 상기 대상의 중심을 지나는 가상의 수평선을 따르는 회전이동을 제어하기 위하여 상기 출력장치를 상기 대상의 중심을 지나는 가상의 수직선을 중심으로 좌우로 회전이동하여 대상의 좌우 회전 움직임이 제어되는 좌우제어단계로 구성되어서 상기 대상을 3차원으로 제어하는 것을 특징으로 하는 화면상에서의 3차원 제어방법.
KR1019980002023A 1998-01-23 1998-01-23 화면상에서의3차원제어방법및그장치 KR100311662B1 (ko)

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