KR100370869B1 - 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터넷 상에서 클라이언트인 사용자의 요구에 따라 웹서버에 3차원 가상 형상을 동적 구성하는 방법에 관한 것으로, 특히 제품 및 공간이 동작되어지는 모든 원리를 실물과 같은 3차원 디지털 형상으로 똑같이 작동시켜 볼 수 있는 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

본 발명은 물건 및 공간을 카메라로 촬영하고, 촬영된 사진을 스캐너로 스캔하는 제1 단계; 스캔된 데이터를 3D Studio Max를 이용한 3차원 모델링 및 매핑 작업을 통해 제품을 애니메이션화 하는 제2 단계; 애니메이션된 파일을 각각의 독립된 파일로 저장한 후 이미지 압축을 행하는 제3 단계; 최종적으로 가공된 데이터를 프로그래밍하는 제4 단계; 프로그래밍된 프로그램을 HTML 파일로 웹서버에 저장한 후 클라이언트에게 전송하는 제5 단계로 구성한다. 이에 따라, 클라이언트인 사용자는 제품을 원하는 대로 회전, 축소, 확대 및 작동시켜 볼 수 있다.

Description

3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법{THE METHOD OF A THREE DIMENSIONAL VIRTUAL OPERATING SIMULATION}

본 발명은 인터넷 상에서 클라이언트인 사용자의 요구에 따라 서버에 3차원 가상 형상을 동적 구성하는 방법에 관한 것으로, 특히 제품 및 공간이 동작되어지는 모든 원리를 실물과 같은 3차원 디지털 형상으로 똑같이 작동시켜 볼 수 있는 방법으로 회전, 축소, 확대, 동작 등을 사용자가 원하는 대로 행할 수 있는 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

최근들어 인터넷 사용자가 급증함에 따라 인터넷을 이용한 다양한 제품의 판매 및 구매, 전시 등이 이루어지고 있다. 이에 따라 제품 및 공간을 보다 현실감과 생동감있게 전달해 주는 3차원 가상 현실의 영상이 필요하게 되었고, 이러한 기술의 개발이 활발히 전개되고 있다.

종래의 3차원 관련 가상 현실 표현 방식은 크게 파노라마(Panorama) 방식과 가상 현실 모델링 언어(Virtual Reality Modeling Language : VRML) 방식으로 나뉜다.

파노라마(Panorama) 방식의 가상 현실은 미국의 Livepicture 또는 ipix사, Quicktime VR 등이 플러그-인 프로그램을 이용하여 인터넷 사용자가 가상체험을 할 수 있도록 하는 방식으로 일련의 사진을 특수한 카메라 장치로 연속해서 촬영한 후각 사진의 에지부분을 약 3mm 단위로 겹쳐 편집하고, 이것을 플러그-인 Viewer를 통해 인터넷에서 볼 수 있도록 한 것이다. 다시 말하면, 실내 또는 실외인 경우 선 자리에서 360도 회전하며 사진을 촬영한 후 이것을 이어서 연속으로 보여줌으로써 자신이 마치 그 곳에 있는 것처럼 느끼게 해 주는 것이고, 제품의 경우는 제품의 실제 동작, 예를 들면 문이 열리거나 위치가 바뀌는 동작을 하나 하나 연속으로 촬영한 후 이어서 보여주는 방식이다. 그러나, 이 방식은 마치 기존의 음악테이프를 플레이시키는 원리와 같아서 사용자가 특정한 동작을 보려고 할때는 그 동작이 구현된 위치까지 드래그(마우스를 끄는 동작)하여야만 볼 수 있고, 고가의 하드웨어 장비 및 VR(Virtual Reality) 효과를 주기 위한 고가의 프로그램을 별도로 구입해야 하는 단점이 있었다.

한편, 가상 현실 모델링 언어(VRML) 방식은 파노라마 방식과 완전히 다른 방식으로 실제 제품이나 건물을 모델링하여 플러그-인을 통해 걸어 다니듯이 마우스 및 키보드로 제어하는 것으로서 자신이 원하는 방향으로 자유롭게 이동할 수 있으며, 또한 특정 부분에 마우스 클릭을 제어함으로써 다른 곳으로 링크(link)를 걸어 동작을 시키는 방식이다. 여기서, 가상현실 모델링 언어(VRML)란 인터넷을 통해 3차원 모형을 표현할 수 있는 그래픽 언어로서, 1994년 실리콘 그래픽스의 오픈 인벤터(Open Inventor)파일 포맷에 기초한 규약을 말한다.

그러나, 이 VRML 방식을 이용한 종래의 기술은 단지 인터넷 상에서 제품을 돌려보거나 작동을 하는 시점에서 링크시켜 또다른 하나의 파일을 오픈하는 형식을 취한다. 또한, 실리콘 그래픽스의 Cosmo 플레이어라는 플러그-인을 사용하는 VRML방식은 파일의 크기가 너무 크며 플로그-인을 일일이 다운로드 받아야 하는 번거로움이 있고, 영국의 Viscape는 그 사용법이나 기능면에서 매우 탁월하나 실제 제품의 품질(Quality)면에서는 많이 뒤떨어져 있는 것이 현실이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 감안하여, 하나의 제품이 동작되어지는 모든 원리를 실물과 같은 3차원 디지털 형상으로 똑같이 작동시켜 볼 수 있는 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 종래의 방법과는 달리 별도의 하드웨어 및 프로그램을 사용할 필요가 없도록 마크로미디어사의 플래시 쇽웨이브를 플러그-인으로 사용함을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제작시간을 획기적으로 단축시켜 생산성을 향상시키며, VRML 방식의 모든 동작 구현이 가능한 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.

도 1는 본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법을 나타내는 전체 블록도이다.

도 2은 본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법을 나타내는 전체 흐름도이다.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따라 플래시(Flash)의 액션 스크립트(Action Script)를 이용한 프로그래밍 과정을 나타내는 상세 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션이 클라이언트에게 전달되는 과정을 나타내는 블록도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 클라이언트 20 : 카메라

30 : 스캐너 40 : 3D Studio Max 프로그램

50 : 플래시 프로그램 60 : 웹서버

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 물건 및 공간을 카메라로 촬영하고, 촬영된 사진을 스캐너로 스캐닝하여 디지털 데이터로 변환한다. 다음, 스캔된 데이터를 3D Studio Max(KINETIX,DIVISION OF AUTODESK.INC의 등록 상표, 이하같다)를 이용한 3차원 모델링 및 매핑 작업을 통해 애니메이션화 한다. 그 후, 애니메이션된 파일을 각각의 독립된 파일로 저장한 후 이미지 압축을 행하고, 최종적으로 가공된 데이터의 시뮬레이션 구성을 위한 프로그래밍 과정을 실행한다. 이렇게 프로그래밍된 프로그램을 HTML 파일로 웹서버에 저장한 후 클라이언트에게 전송하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법을 나타내는 전체 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법을 나타내는 전체 흐름도이다.

먼저, 인터넷상의 가상공간에서 물체 및 공간이 3차원 형상으로 보여지기 위해서는 보여질 물체 및 공간을 카메라(20)로 촬영한다(S1). 카메라 촬영 방법은 물체인 경우 상, 하, 좌, 우, 전, 후 총 6장의 사진을 촬영하고, 공간의 경우는 천정과 바닥, 좌우사방의 장면들을 연속해서 촬영하여 대략 20장의 사진으로 파노라마 형식을 띄도록 촬영한다.

촬영된 사진은 스캐너(30), 예를 들면 Optical Resolution 600Dpi에 의해 스캔한 후 디지털 데이터로 변환시킨다(S2). 이때, 변환되는 디지털 데이터의 해상도는 300Dpi를 유지하는 것이 바람직한데, 그 이유는 300Dpi 이하에서는 이미지 사이즈(image size)가 작은 반면에 해상도가 떨어지고, 300Dpi 이상에서는 해상도가 우수한 반면에 이미지 사이즈가 커져 필요한 메모리 용량이 커지는 단점이 있기 때문이다.

다음, 클라이언트인 사용자에게 보여질 제품 및 공간의 치수를 정확히 측정하여 비율을 정하고, 3차원 모델링 프로그램인 3D Studio Max을 이용하여 모델링 작업을 한다(S3).

모델링된 오브젝트에 촬영된 사진을 3D Studio Max를 이용하여 매핑한 후(S4), Face(면)을 최적화하고 애니메이션 작업을 통해 최종 오브젝트를 생성한다(S5).

최종 생성된 오브젝트를 기존 작동 메뉴얼을 참조하여 작동에 필요한 부분 부분을 여러 개의 객체 파일로 저장한다(S6). 이때, 객체 파일의 포맷은 컴퓨터 그래픽 표준 파일인 타가(Targa) 파일로 저장하는 것이 바람직하다.

표준 타가 파일로 변환된 여러 개의 동작 객체 파일을 압축 포맷, 예를 들면 JPEG와 같은 표준 압축 파일로 변환, 압축한다(S7). 이때, 압축율은 화질 향상을 위해 35% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 3차원 오브젝트 파일을 마크로미디어사의 쇽웨이브 생성 프로그램인 플래시(Flash) 프로그램(50)으로 입력시킨 후(S8), 일련의 프로그램 과정인 액션 스크립트(Action Script)를 통해 쇽웨이브 프로그램인 swf 파일을 생성한다(S9).

마지막으로 인터넷 환경이 기본이 되는 HTML 파일과의 링크(link)를 통해 웹서버(60)에 저장시킨 후 클라이언트(10)에게 전송한다(S10).

이때, 상기한 3차원 오브젝트 파일을 마크로미디어사의 쇽웨이브 생성 프로그램인 플래시(Flash) 프로그램으로 입력시킨 후, 액션 스크립트(Action Script)를통해 프로그래밍하는 과정은 애니메이션된 각각의 압축된 오브젝트파일을 라이브러리로 생성시키는 단계; 오브젝트파일을 불러들인 후 연속된 프레임에 배치시키는 단계; 메인 화면에 생성된 무비 심볼을 로드시키는 단계; 메인 화면의 회전버튼, 확대버튼, 축소버튼, 장면버튼에 따라서 각각의 기능을 수행하는 단계; 장면 버튼이 눌러지면, 액션 프레임으로 이동하는 단계; 액션 프레임의 액션 버튼 및 복귀 버튼에 따라 각각의 기능을 수행하는 단계로 이루어진다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 플래시(Flash)의 액션 스크립트(Action Script)를 이용한 프로그래밍 과정을 나타내는 상세 흐름도이다.

먼저, 3차원 프로그램으로 생성된 일련의 애니메이션된 각각의 압축된 오브젝트파일을 라이브러리로 생성시키기 위한 심볼 생성(symbol creation) 작업을 실행한다(S101).

이어서, 하나의 심볼 생성을 통해 3차원 오브젝트파일을 불러들인 후(image input) 연속된 프레임에 배치시킨다(S102). 이때, 생성된 무비 심볼(Movie Symbol) 내에서 회전부, 확대부, 축소부, 장면부 등으로 나누어 각각 키 프레임(Key Frame)을 주어 동작이 연속적으로 이루어지는 것을 방지하고, 각 키 프레임마다 라벨(Label)을 주어 구분한다. 이때 무비 스크립트(Movie script)가 메인 화면(Main Scene)에서 자동으로 동작되어지는 것을 방지하기 위하여 1번 프레임에 키 프레임을 주어 정지시킨다.

다음, 메인 화면에 생성된 무비 심볼을 로드시킨 후(S103), 회전버튼, 확대버튼, 축소버튼, 장면버튼 등을 배치시킨 후 각각의 버튼에 액션 스크립트(Action script)를 이용하여 프로그램화 한다.

메인 화면의 회전 버튼이 클라이언트인 사용자에 의해 눌려지면 서브루틴인 무비 심볼로 이동하여, 회전 레이블의 시작 키 프레임에 위치하여 회전의 끝 프레임까지 프레임 이동(run)되면서 메인 화면에 물체가 회전하는 장면을 보여주도록 한다(S104,S105).

또, 메인 화면의 확대 버튼 및 축소 버튼이 눌러지면 서브루틴인 무비 심볼의 스케일 카운터(scale counter)에 의해 초기 설정된 100%의 스케일 카운터를 10pt씩 오브젝트가 위치한 프레임에서 증가 또는 감소시키고, 이와 동시에 위치 카운터의 값을 5pt씩 증감시켜 메인 화면에 물체가 확대 및 축소하는 장면을 보여주도록 한다(S106,S107).

메인 화면의 장면 버튼이 눌러지면(S108), 서브루틴인 무비 심볼의 액션 프레임으로 이동되어 대기상태에 놓이도록 하며, 액션 프레임에는 여러개의 액션 버튼과 메인 화면으로의 복귀를 위한 복귀 버튼을 배치시킨다. 이때, 액션 프레임에서 정지한 후 다음 동작을 위하여 대기한다(S109). 한편, 메인 화면의 장면 버튼이 눌러지지 않으면, 메인 화면을 그대로 유지하면서 다른 기능의 버튼이 눌러질때까지 대기한다.

액션 프레임의 여러개 액션 버튼 중 하나의 액션 버튼이 클라이언트인 사용자에 의해 눌러지면(S110), 눌려진 액션 버튼에 의해 각각의 장면 시작 키 프레임과 끝 프레임까지 수행한 후(S111), 다시 액션 프레임의 정지 프레임에서 대기하도록 한다.

한편, 액션 프레임의 대기상태에서 메인 화면으로의 복귀 버튼이 눌러지면(S112), 메인 화면으로 복귀하여 초기 화면에서 대기상태에 놓이도록 한다.

도 4는 본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션이 클라이언트에게 전달되는 과정을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 의한 3차원 가상 작동 시뮬레이션은 다음과 같은 방법으로 클라이언트에게 전달된다. 먼저, 클라이언트인 사용자(10)가 웹서버(60)에 접속하여 3차원 형상 및 공간을 동적으로 보기 위한 기본 질의(Query)를 하면 1차적으로 클라이언트(10)에 마크로미디어사의 표준 영상 플러그-인인 쇽웨이브가 존재하는지를 확인한다(61). 만일, 클라이언트(10)에 표준 영상 플러그-인 쇽웨이브가 없으면, 정해진 URL(인터넷상의 주소)로 이동하여 자동으로 플러그-인을 설치해 준다(62). 그 후, 웹서버(60)는 클라이언트(10)의 입력 정보에 의해 웹서버 내의 파일을 검색하고(63), 검색되어진 데이터는 쇽웨이브 영상 관리자(64)에게 전송된 후 클라이언트(10)에게 새로운 장면으로 재구성되어 보여지게 된다(65).

이상 설명한 바와같이, 본 발명은 기존의 3차원 관련 가상 현실 표현 방법에 있어서의 동적 구성이라는 제한성을 뛰어넘어 단지 형상이나 물체를 사용자가 돌려보는 것이 아니라 그 형상이나 공간이 원래 지니고 있는 작동의 구현을 가능하게 한다.

또한, 현재 전 세계 인터넷 사용자들에게 널리 알려지고 사용되어지는 인터넷 동영상 프로그램의 표준격인 마크로미디어사의 플래시 쇽웨이브를 플러그-인으로 사용함으로써 얻어지는 기대효과는 제한적이고 특수한 목적으로만 사용되어진 기존의 플러그-인에 비해 매우 범용적이고 확산적이며, 별도의 하드웨어 및 프로그램의 구매가 필요없는 장점이 있다.

본 발명이 사용하는 방법은 제작시간을 획기적으로 줄일 수 있어 생산성이 높으며, VRML 방식의 모든 동작을 구현할 수 있으므로 기술적으로 기존의 프로그램이 갖고 있는 문제점을 해결하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 인터넷 상에서 클라이언트인 사용자의 요구에 따라 웹서버에 3차원 가상 형상을 동적 구성하는 방법에 있어서, 물건 및 공간을 카메라(20)로 촬영하고, 촬영된 사진을 스캐너(30)로 스캔하는 제1 단계; 상기 스캔된 데이터를 3D Studio Max를 이용한 3차원 모델링 및 매핑 작업을 통해 물건을 객체화하여 애니메이션화 하는 제2 단계; 상기 애니메이션된 파일을 각각의 독립된 파일로 저장한 후 이미지 압축을 행하는 제3 단계; 최종적으로 가공된 데이터를 프로그래밍하는 제4 단계; 프로그래밍된 프로그램을 HTML 파일로 웹서버(60)에 저장한 후 클라이언트(10)에게 전송하는 제5 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 제품의 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제3 단계의 애니메이션된 파일을 저장할 때, 작동에 필요한 부분에 따라 여러 개의 객체 파일로 저장하는 것을 특징으로 하는 제품의 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제4 단계의 프로그래밍은 마크로미디어사의 플래시(Flash) 프로그램 중 액션 스크립트(Action Script)를 사용하는 것을 특징으로 하는 제품의 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 액션 스크립트(Action Script)에 의한 프로그래밍은 애니메이션된 각각의 압축된 오브젝트파일을 라이브러리로 생성시키는 단계; 오브젝트파일을 불러들인 후 연속된 프레임에 배치시키는 단계; 메인 화면에 생성된 무비 심볼을 로드시키는 단계; 메인 화면의 회전버튼, 확대버튼, 축소버튼, 장면버튼에 따라서 각각의 기능을 수행하는 단계; 장면 버튼이 눌러지면, 액션 프레임으로 이동하는 단계; 액션 프레임의 액션 버튼 및 복귀 버튼에 따라 각각의 기능을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제품의 3차원 가상 작동 시뮬레이션 방법.