KR101356639B1 - 3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법에 관한 것으로 3D 판서를 위한 펜의 속성과 환경 설정을 위한 변수값을 초기화하는 3D 판서 환경 초기화 단계(S10); 3D 판서를 위한 백그라운드 설정을 위한 이미지를 처리하여 저장하는 백그라운드 처리단계(S20); 3D 판서를 위한 3D 장면(scene)을 로드하는 3D 장면 로드 단계(S30); 3D 전자 판서에 사용되는 펜의 속성을 선택하는 펜 속성 선택 단계(S40); 및 사용자의 판서 동작에 따라 동적으로 커브를 생성하여, 실시간으로 렌더링하여 3D 판서 디스플레이 신호를 발생하는 판서 드로잉/렌더링 단계(S50)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법{3 Dimensional Electronic Writting Method using 3 Dimensional Electronic Writting System}

본 발명은 전자 판서 시스템을 이용한 전자 판서 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법에 관한 것이다.

현재 전자적 수단, 정보통신 및 전파방송기술을 활용하여 이루어지는 학습인 이러닝이 보편화 되어 있다, 이에 필요한 시설 또는 장치로서 다양한 형태의 전자 칠판을 포함한 화상 강의 시스템과 이를 지원하는 솔루션이 개발되어 보급되고 있다.

화상 강의 시스템에 있어서, 강의자는 전달하고자 하는 교육 내용에 따라 준비된 전자문서 파일을 강의 장소에 준비된 전자 칠판 또는 대형 디스플레이를 통해 디스플레이하여 강의를 진행하거나, 온라인을 통하여 수강생의 컴퓨터, 텔레비전 등에 강의 내용이 디스플레이되도록 온라인 형식으로 강의를 진행한다. 준비된 교육 내용 전자파일의 저장, 재생은 노트북, PC 또는 강의 장소에 설치된 전자교탁 등의 화상 강의 전용 장치를 사용한다. 이때 판서 내용의 입력은 판서 장치 즉, 판서를 그리는 판서 드로잉 장치를 이용하며, 이러한 판서 드로잉 장치로는 마우스 등 범용 컴퓨터의 입력장치뿐만 아니라, 터치패드, 전자펜 등 다양한 입력장치가 사용될 수 있다.

그러나, 현재 존재하는 전자 판서 솔루션은 2차원의 판서를 기반으로 하므로 2차원의 (X ,Y) 좌표로만 평면적인 판서 드로잉만을 할 수밖에 없는 한계로 인하여 3차원(이하,간단히 "3D"라 표기한다)의 표시가 필요한 다양한 형태의 강의 내용 및 이의 전달 방법의 적용 요구를 충족시키지 못하는 한계 및 문제점이 있어, 현재 판서 드로잉을 3D적으로 처리하여 표현할 수 있는 3D의 백그라운드에 3D의 판서 드로잉을 표시할 수 있는 솔루션의 개발이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점 및 요구를 충족시키기 위한 것으로서, 3차원 전자 판서 시스템 및 이를 이용한 3차원 전자 판서 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법으로서, 3D 판서를 위한 펜의 속성과 환경 설정을 위한 변수값을 초기화하는 3D 판서 환경 초기화 단계; 3D 판서를 위한 백그라운드 설정을 위한 이미지를 처리하여 저장하는 백그라운드 처리단계; 3D 판서를 위한 3D 장면(scene)을 로드하는 3D 장면 로드 단계; 3D 전자 판서에 사용되는 펜의 속성을 선택하는 옵션 선택 단계; 및 사용자의 판서 동작에 따라 동적으로 커브를 생성하여, 실시간으로 렌더링함으로써 3D 판서 디스플레이 신호를 발생하는 판서 드로잉/렌더링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 백그라운드 처리 단계는 판서가 시작되기 직전의 윈도우에 디스플레이된 화면을 캡처하여 판서를 위한 백그라운드 이미지로서 처리하여 저장하는 과정을 수행한다.

또한, 3차원 전자 판서 시스템에는 미리 작성된 하나 이상의 판서 백그라운드 이미지가 저장되어, 상기 백그라운드 처리단계에서 저장된 판서가 시작되기 직전의 이미지와 미리 작성되어 저장된 이미지 중 하나 이상을 판서를 위한 백그라운드로서 선택하는 사용자의 입력을 수신하는 판서 배경 선택 단계를 수행하는 것이 바람직하다.

바람직하게는 판서 드로잉/렌더링 단계에서 생성된 커브의 속성을 조정하는 3D 판서 수정단계(S60)을 더 포함한다.

아울러, 판서 드로잉/렌더링 단계는 생성되는 커브와 연관되어 투명한 3D 엔터티(entity)를 부모(parent)로서 설정하는 부모설정 단계(S52)를 포함하여, 상기 부모의 변수값의 조정에 따라 연관된 커브의 변수값이 조정되도록 수행된다.

현재 존재하는 전자 판서 솔루션의 2차원의 판서를 기반으로 하여 2차원의 평면적인 판서 드로잉만을 할 수밖에 없는 한계로 극복하여, 3D의 판서 드로잉을 표시할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있으며, 판서의 3차원적인 표시가 가능해져 다양한 형태의 강의 내용 및 이의 전달 방법의 적용 요구를 충족시키고, 3차원 공간상에 판서 또는 드로잉이 가능하여 3차원 공간에 존재하는 다양한 오브젝트에 관한 정보를 효과적으로 전달할 수 있게 되는 효과가 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 전자 판서 시스템의 주요 구성의 기능을 설명하기 위한 도면.
도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 장면(scene)의 객체 관계도.
도3b는 뷰(view)초기화와 장면(scene)의 개념을 설명하기 위한 캡쳐화면.
도3c는 본 발명의 일 실시예의 펜의 종류의 예시 화면.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커브의 깊이 조절을 설명하기 위한 순서도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 판서 드로잉 및 3D 판서의 동작에 따른 결과를 설명하기 위한 캡쳐화면.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 전자 판서 방법의 플로우 차트.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 전자 판서 방법의 3D 판서 드로잉 단계의 세부 플로우 차트.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 전자 판서 시스템을 실시하기 위한 내용을 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3차원 전자 판서 시스템의 주요부분의 구성도이다. 도1을 참조하면, 본 발명이 적용된 3차원 전자 판서 시스템은, 사용자의 판서 동작 신호를 클라이언트 기기로부터 입력받으며, 클라이언트 기기는 판서 또는 드로잉 입력장치와 디스플레이 장치를 구비한 일반 PC, 모바일 PC 등 범용 기기뿐만 아니라 이를 포함하거나 이들과 별도로 연결되는 전자 교탁 등 전용 전자 강의 시스템 등의 화상 강의 시스템이며, 판서 드로잉 입력장치는 사용자의 판서동작을 입력받는 장치로서, PC 마우스 뿐 만아니라, 사용자의 터치를 입력받는 터치 패드, 터치펜 등 다양한 형태의 입력장치로서 구현된다.

기본적으로 3D 판서를 위한 펜의 속성과 환경 설정을 위한 변수값을 초기화하는 3D 장면(scene)을 로드하는 초기화부(110), 3D 판서를 위한 펜의 속성 및 배경을 포함한 3D 판서의 옵션에 대한 선택을 클라이언트 기기로부터 입력받아 설정하는 옵션 선택부(120), 클라이언트 기기의 판서 입력 장치로부터 판서동작신호를 입력받아 3D 판서를 위한 커브를 동적으로 생성하는 3D 판서 드로잉부(130), 및 3D 판서 드로잉부에서 생성된 커브를 실시간으로 렌더링하여 3D 판서 디스플레이 신호를 생성하는 3D 렌더부(150)로 구성된다.

또한, 상기 3D 판서 드로잉부에서 생성된 커브의 속성을 조절하는 3D 판서 수정부(140)와 3D 판서를 위한 백그라운드 이미지를 저장하는 상기 3D 데이터 DB(160)를 포함하도록 구성될 수도 있으며, 클라이언트 기기의 내부 소프트웨어 또는 이를 내장한 주문형 반도체의 형태 또는 클라이언트 기기와는 별도의 외장형 장치로서 구현되고, 독자적으로 작동하거나, 상기 클라이언트 기기 또는 별도 장치의 하드웨어 또는 소프트웨어의 일부의 기능을 사용하여 작동하는 소프트웨어 또는 미들웨어 형태로 구성될 수도 있다.

도2는 본 실시예의 3차원 전자 판서 시스템의 각 구성의 기능을 설명하기 위한 도면으로, 도1 및 도2를 참조하여 각 구성의 주요 기능을 상세히 설명한다.

초기화부(110)은 본 발명의 3차원 판서 시스템에 있어서 필요한 변수 초기화, 뷰(view) 초기화, 백그라운드 처리, 및 장면(scene)로드의 기능을 수행하도록 구성된다. 3차원 판서 시스템에 가장 중요한 요소인 커브를 비롯하여, 펜 오브젝트 및 각종 버튼의 초기상태가 설정된다. 각 기능을 도2를 참조하여 설명한다.

1. 변수 초기화

변수 초기화는 3D 화면상의 펜 즉, 판서의 라인 또는 커브에 관련된 변수값과 3D 환경 설정을 위한 변수값을 초기화를 의미하며, 초기화부(110)은 3D 공간상에서 존재 또는 요구되는 모든 변수값에 초기값을 부여하며, 펜과 관련된 핵심 변수 및 리턴값은 다음과 같다.

-3D Pen : 3D Object ( Curve ) 변수명

-Pen 색상 : Material( RGBAColor ) 변수명

-Pen 점 크기 : Float 변수명

-백 그라운드 이미지 : Texture 변수명

-Pen 위치 값 : Vector3 변수명

-Pen 그룹 : Group 변수명

2. 뷰(View)초기화

뷰(view) 초기화는 어플리케이션 단의 뷰(view)에 3D 뷰(view)를 맵핑하여 3D Contents를 보여줄 수 있는 뷰(view)를 만드는 과정이다. 뷰 초기화와 장면(scene)의 개념을 설명하기 위한 예시화면인 도3b를 참조하면, 윈도우 API를 사용하여 만든 기본 어플리케이션의 경우 기본 프레임의 윈도우 형태 즉 기본 윈도우 도3b(a)의 형태로 제공된다. 윈도우 API는 Microsoft 사의 Visual Sutdio에서 제공하는 기본 프레임워크를 사용할 수 있다. 윈도우 뷰(view) 에 3D 객체를 보여주기 위해선 3D 엔진 윈도우를 맵핑하는 작업이 필요하다. 맵핑이란 도3b(a)와 같은 기본 윈도우 위에 3D 윈도우 화면을 덮어 씌우는 작업이며, 맵핑이 되면 윈도우 안에서 도3b(b)의 3D 맵핑된 윈도우 즉, 3D 윈도우가 형성되어 윈도우 내에 각종 3D 효과를 낼 수 있게 된다. 3D 윈도우의 제작은 공지의 3D 툴을 사용하여 수행되며, 본 실시예의 경우에는 Dassault System 사의 Virtools SDK^TM 이 사용되었다.

3. 백그라운드 처리

판서를 하기 위한 칠판 역할을 하는 윈도우는 기본적으로 판서가 시작되기 직전(또는 판서 프로그램이 시작되기 직전)의 윈도우가 선택될 수 있다. 판서 시작 전 윈도우(또는 윈도우 내에 디스플레이된 화면)를 캡쳐하여 상술한 3D 판서를 위한 백그라운드 이미지를 저장하는 상기 3D 데이터 DB(160)에 캡쳐한 이미지를 백그라운드로 저장하여, 3D 판서가 시작되면, 판서가 이루어지는 미리 작성되어 저장된 칠판 형식의 이미지 즉, 초록색 칠판이나 화이트 보드, 또는 기타 이미지와 같은 칠판의 단순한 배경으로 설정하여, 백그라운드로서 사용되거나, 캡쳐된 백그라운드 이미지 자체가 독자적으로 판서가 이루어지는 칠판으로서 사용될 수 있도록 구성될 수도 있다. 특히, 후자의 경우 판서가 시작되기 직전의 윈도우(또는 윈도우 내에 디스플레이된 화면)를 캡쳐하는 이유는 판서를 하는 사용자(또는 화상강의등을 시청하는 수강자)가 자신이 기존에 보던 윈도우 화면에 판서를 하는 것으로 보이도록 하기 위함이며, 예를 들어, 인터넷 웹 페이지 화면을 보고 있다가 갑자기 그 부분에 판서를 하고 싶어지면, 인터넷 웹 페이지 화면은 그대로 있고 그 위에 판서를 하는 것으로 보여져야 하므로, 판서 직전의 배경 윈도우 화면이 바뀌어서는 안된다. 이러한 환경에서 사용자는 판서 시작 전 또는 판서 프로그램 시작 전 윈도우 상에 바로 글씨를 쓰는 듯한 눈속임 효과를 얻을 수 있다. 이런 눈속임 작업을 하기 위하여, 판서 직전 또는 판서 프로그램이 시작되기 전 바탕 윈도우 또는 윈도우내에 디스플레이된 화면를 캡쳐해서 저장함으로써 판서가 시작되면, 또는 판서 프로그램이 시작되면 저장해 놓은 이미지를 판서의 백그라운드로 설정하게 되는 것이다. 백그라운드는 그림파일인 BMP의 고해상도 이미지를 사용하는 것이 바람직하다.

4. 장면(Scene) 로드

장면(Scene)이라 함은 3D의 공간상의 장면 즉, 3D 장면을 의미한다. 3D 공간에 판서를 하기 위해서는 기본적인 장면(scene)이 존재하여야 하며, 도3a는 본 발명의 일실시예에 따른 장면(Scene) 객체관계도로서, 도3a에서와 같이, 장면( Scene)안에는 오브젝트 및 카메라, 라이트, 메터리얼, 텍스쳐 등의 파일이 총괄되어 정의되고, 사용자가 기본 장면(scene)에 새로운 장면(scene)을 만들어 나가게 된다. 도3b(c)는 오브젝트, 라이트, 메터리얼, 텍스쳐 포함된 3D 장면(scene)의 예시 화면이다. 3차원 판서 시스템의 초기화부(110)은 본 발명의 3차원 판서 시스템의 기본 값들이 정의된 3D 장면(Scene)을 로드한다. 본 실시예의 경우 장면(Scene)은 Virtools SDK^TM 를 통해서 제작되었다.

옵션 선택부(120)는 3D 판서를 위한 펜의 속성 및 배경을 포함한 3D 판서의 옵션에 대한 선택을 클라이언트 기기로부터 입력받아 설정하는 기능을 수행하도록 구성된다. 펜의 속성으로는 펜의 색상, 크기, 종류 등을 기본적으로 포함한다. 각 기능을 도2(b)를 참조하여 설명한다.

1. 색상 선택

펜 색상을 정의하는 기능이다. 펜의 색상은 머터리얼(material)의 형식으로 정의되며, 머터리얼(material)형식은 Ambient, Diffuse, Specular, Emissive 값으로 정의될 수 있다. 이 중 Diffuse 값의 RGBA값을 통해 펜 색상이 변경되어 설정 또는 적용된다.

2. 크기 선택

펜 크기를 정의하는 기능이다. 펜의 크기는 Float 형으로 되어 있으며, 드로잉(drawing) 되는 펜의 크기를 결정하게 된다. 즉, 3D 상에서 펜의 크기는 결국 드로잉되는 커브가 랜더링되는 크기라고 할 수 있다.

3. 종류 선택

펜의 종류를 정의하는 기능이다. 랜더링 되는 커브의 모드에 따라서 크게 3가지로 구분된다. Tube, Line, 2D로 구분되어 선택될 수 있으며, 이 경우 Tube는 도3c(a)의 예시화면과 같이 x,y,z 축의 두께를 가질 수 있으며, 볼륨있는 선으로 선의 두께의 조절이 가능하고 선이 꺽일 시 깨끗하게 처리되지 않을 수 있다. Line은 도3c(b)와 같이 크기를 조절할 수 없는 가는 실선이며, 선이 꺽이더라도 자유로운 표현이 가능하다. 2D의 경우는 도3c(c)와 같이 x,y 축의 두께만 가질 수 있으며, 2차원 평면으로 랜더링 된다.

4. 배경 선택

판서 또는 드로잉 시의 배경은 판서 3D 판서를 위한 백그라운드 이미지를 저장하는 상기 3D 데이터 DB(160)에 저장된 시작 직전 또는 프로그램 시작 전의 윈도우 또는 윈도우 내의 화면(즉, 백그라운드 처리 부분에서 생성된 이미지)을 포함하여, 미리 제작되어 저장된 초록색 칠판 또는 및 화이트 보드 배경 등 다양한 이미지가 강의 내용에 따라 다양한 형태로 하나 이상 선택되어 판서가 이루어지는 백그라운드 또는 칠판으로 설정된다.

3D 판서 드로잉부(130)는 클라이언트 기기의 판서 입력 장치로부터 판서동작신호를 입력받아 3D 판서를 위한 커브를 동적으로 생성하며, 오브젝트 생성, 입력장치 이벤트 컨트롤, 커브컨트롤 포인트 추가, 그룹화의 일련의 기능을 수행한다. 도2(c)를 참조하여 일반적인 마우스가 입력장치로서 사용된 경우를 예시적으로 설명한다. 마우스가 입력장치로서 선택되어 판서동작신호를 생성하는 것이 예시적으로 설명되었으나, 사용자의 터치입력에 따른 터치스크린 터치펜 등 기타 다양한 공지의 입력장치가 적용될 수 있음은 앞서 살핀 바와 같다.

1. 오브젝트 생성

펜 오브젝트를 생성한다. 펜은 3D에서 점으로 찍는 것이 아닌 커브 형태로 x,y,z 좌표로 그려지게 된다. 따라서 드로잉을 시작(마우스 클릭 후 드래그) 할 때마다 커브를 동적으로 생성주어야 하며, 커브는 3D 상에 있는 점들을 선으로 이어준 것이다. 마우스를 화면에 클릭하면 커브가 동적으로 생성된다. 생성된 커브는 보이지도 않으며, 어떠한 행동도 하지 않는 빈(empty)엔터티(entity) 일 뿐이다. 커브를 생성하는 이유는 커브라는 객체는 커브 포인트라는 자식 객체를 가지고 있으며, 커브 포인트를 계속 연결 해 줄 수 있는 속성이 있기 때문이다. 즉 커브를 생성함으로써 커브 포인트 들을 생성할 수 있게 된다.

2. 입력장치 이벤트 컨트롤

입력장치로서 마우스가 적용된 경우 드로잉은 마우스 다운, 마우스 드래그, 마우스 업 등의 3가지 이벤트를 수신하여 실행된다. 마우스 다운 이벤트에 의하여 커브가 동적으로 생성된다. 마우스 드래그 이벤트는 동적으로 생성된 커브의 컨트롤 포인트를 생성한다. 커브의 컨트롤 포인트는 빈(empty)엔터티(entity)로 공간상의 보이지 않는 점이다. 마우스가 움직이는 좌표에 따라 매 프레임 자동적으로 포인트가 추가된다. 마우스 업 이벤트는 커브 포인트 생성을 멈춘다.

3. 커브 컨트롤 포인트 추가

2D 판서 프로그램에서 점을 찍듯이 3D 판서 또는 이를 위한 소프트웨어에서도 입력장치로서 마우스가 적용된 경우 마우스를 드래그함에 따라 점을 찍어야 한다. 이 점 역할을 하는 것이 커브 포인트이다. 커브 포인트는 마우스를 드래그하고 있을 경우 매 프레임마다 동적으로 생성된다. 커브 포인트는 커브를 랜더링 할 때 커브의 연결 역할은 한다. 즉 마우스를 클릭하고 있는 상태에서 마우스를 이동하는 곳마다 커브의 컨트롤 포인트가 추가된다. 예를 들어, 프레임율이 24인 경우 1초에 24개의 커브 컨트롤 포인트가 생성되게 되는 것이다. 커브 컨트롤 포인트가 많이 생성될수록 점과 점의 사이가 촘촘하게 이어질 수 있다. 그래픽 카드의 성능에 따라 프레임율 및 커브 콘트롤 포인트의 수에서 차이를 보일 수 있다.

4. 그룹화

입력장치로서 마우스가 적용된 경우, 마우스 업 이벤트가 입력되면 그룹화 작업이 진행된다. 그룹화는 동적으로 생성된 커브를 하나로 묶어 관리할 수 있도록 하는 역할을 수행하며, 그룹화로 인해 동적으로 생성된 모든 커브들을 그룹으로서 하나객체로서 조작, 예를 들면, Z 축을 조정할 수 있게 된다.

3D 렌더부(150)는 3D 판서 드로잉부에서 생성된 커브를 실시간으로 렌더링하여 3D 판서 디스플레이 신호를 생성한다. 커브 포인트를 선으로 연결하여 3D 공간상에 곡선을 만들어 낸다. 랜더링은 커브 포인트 사이마다 면을 생성하여, 생성된 면을 실시간으로 랜더링하는 방식으로 수행된다.

3D 판서 수정부(140)는 상기 3D 판서 드로잉부에서 생성된 커브의 속성을 조절하는 역할을 수행하며, 커브의 속성조절은 깊이 조절, 커브 수정, 커브 삭제의 기능의 수행을 의미한다. 도2(d)를 참조하여 각 속성 조정을 설명한다.

1. 깊이 조절

드로잉이 완료되면, 즉, 3D 판서동작이 완료되면 생성된 커브는 3D 공간상의 하나의 객체로서 취급되므로 다양한 변형이 가능하게 된다. 즉, 생성된 커브는 X,Y,Z의 좌표값을 가지며 커브의 Z 값을 조절함으로써, 깊이 조절이 가능해진다. 깊이 조절에 의하여 판서의 입체감을 조절할 수 있다. 깊이가 조절되면 공간 안에 존재하는 다양한 물체 즉 3D 오브젝트의 옆에 드로잉된 커브 즉, 3D 판서 객체를 위치시킬 수 있게 된다. 깊이 조절은 3D 판서 즉, 3D 판서된 객체를 3D 공간상에서 줌인, 줌아웃하는 형태로 구현될 수도 있으며, 도4에서와 같이, 카메라 앞으로 Z좌표를 +해주면, 커브가 커지는 듯한 효과를 나타내며 사용자에게 확대된다. 반대로 카메라 앞으로 Z좌표를 -해주면 사용자의 카메라에서 멀어지면서 작아지는 효과를 주도록 구현될 수 있다.

2. 커브 조정

마찬가지로, 드로잉이 완료되면, 생성된 커브는 3D 공간상의 하나의 객체로서 취급되므로 다양한 변형이 가능하게 되며, 3D 판서의 모양을 공간상에서 회전하는 것이 가능하게 된다. 커브 조정 기능은 커브를 회전함으로써 3D 판서의 모양을 회전시키는 동작을 수행한다. 커브가 회전은 본 발명의 3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법과 관련하여 드로잉 단계에서의 부모 설정단계의 설명에서 후술되는 바와 같이, 부모 역할을 하는 3D 엔터티(entity)를 회전시켜주는 원리로 수행될 수 있다. 여기서 3D 엔터티(entity)는 3D상의 좌표 값을 가지고 있으며 이 좌표 값은 xyz(0,0,0)의 좌표 값을 가지고 있으므로, 판서된 커브를 회전하게 되면 xyz(0,0,0)을 기준으로 커브가 회전하게 된다. 이렇게 회전되는 판서 또는 3D 오브젝트는 사용자의 시각에 효과적으로 정보를 전달하게 된다.

이어, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 전자 판서 방법을 설명한다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 전자 판서 방법의 플로우 차트이며, 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 전자 판서 방법의 3D 판서 드로잉/렌더링 단계의 세부 플로우 차트이다.

본 일 실시예의 3차원 전자 판서 방법은 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 각 구성의 전부 또는 일부를 이용하여 수행되는 형태로 실시되며, 도6을 참조하면, 기본적으로, 환경 초기화 단계(S10); 백그라운드 처리단계(S20); 3D 장면 로드 단계(S30); 백그라운드 처리단계(S20); 펜 속성 선택 단계(S40); 판서 드로잉/렌더링 단계(S50)를 포함하여 수행된다.

환경 초기화 단계(S10)는 3D 판서를 위한 펜의 속성과 환경 설정을 위한 변수값을 초기화하는 과정이며, 펜에 관련된 변수 값과 3D 환경 설정을 위한 변수 값을 초기화 시켜주는 부분이다. 3D 공간상에서 존재하게 되는 모든 변수 값에 초기값을 부하게 된다. 또한, 3차원 판서 시스템에 가장 중요한 요소인 커브를 비롯하여, 펜 오브젝트 및 각종 버튼의 초기상태를 설정한다. 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 초기화부(110)의 기능을 이용하여 수행될 수 있다.

백그라운드 처리단계(S20)는 3D 판서를 위한 백그라운드 설정을 위한 이미지를 처리하여 저장하는 과정이며, 판서가 시작되기 직전의 윈도우에 디스플레이 된 화면 또는 판서 프로그램이 시작되기 직전의 화면을 캡처하여 판서를 위한 백그라운드 이미지로서 처리하여 저장하도록 수행된다. 처리 형태로서 백그라운드 이미지는 BMP의 고해상도 이미지를 사용할 수 있다. 이 경우 약 16777216가지 색을 표현하며 고해상도의 BMP파일을 사용함으로써 사용자로 하여금 바탕화면의 백그라운드를 캡처한 후 판서 시스템에서 배경화면으로 지정했을 때, 화면이 깨진다거나, 해상도가 떨어져 늘어지는 현상을 방지할 수 있다. 사용자는 바탕화면 배경이 캡처되어 저장되고, 3차원 판서 시스템에서 백그라운드로 다시 가져오는 과정이 아무 현상이 일어나지 않는 것처럼 느끼게 된다. 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 초기화부(110)의 기능을 이용하여 수행될 수 있다.

3D 장면 로드 단계(S30)는 3D 판서를 위한 3D 장면(scene)을 시스템 내로 로드하는 과정으로, 앞서 살핀바와 같이, 여기서 3D 장면(scene)은 판서를 위해 필요한 버튼들과 메터리얼, 텍스쳐등을 포함한다. 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 초기화부(110)의 기능을 이용하여 수행될 수 있다.

펜 속성 선택 단계(S40)는 3D 전자 판서에 사용되는 펜의 속성을 선택하도록 하는 과정이며, 판서를 할 펜의 두께, 색상, 종류 등을 속성을 결정하는 단계이다. 앞서 살핀 바와 본 실시예의 경우 펜의 속성의 선택은 이에 따라 크게 3가지로 구분된 Tube, Line, 2D 의 3가지 종류 중 한가지를 선택하도록 하는 방식으로 수행되는 것을 예시하였다. 그러나, 실시형태에 따라, 각 속성인 두께, 색상, 종류를 각각 사용자에 의하여 선택되어 사용자에게 맞춤화된 펜이 선택되어 사용되도록 수행될 수도 있다. 본 단계에서 사용자에 의하여 펜의 종류 또는 속성을 선택된다.

실시 형태에 따라서는 상기 백그라운드 처리단계에서 저장된 판서가 시작되기 직전의 이미지와 미리 작성되어 저장된 이미지 중 하나 이상을 판서를 위한 백그라운드로서 선택하는 사용자의 입력을 수신하는 판서 배경 선택 단계를 포함하여 수행될 수 있으며, 이 경우 3차원 전자 판서 시스템에는 3D 판서를 위한 백그라운드 이미지를 저장하는 3D 데이터 DB(160)가 포함되어 미리 작성된 하나 이상의 판서 백그라운드 이미지가 저장된다. 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 옵션 선택부(120)의 기능을 이용하여 수행될 수 있다.

판서 드로잉/렌더링 단계(S50)는 사용자의 판서 동작에 따라 동적으로 커브를 생성하여, 실시간으로 렌더링하여 3D 판서 디스플레이 신호를 발생한다. 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 3D 판서 드로잉부(130) 및 3D 렌더부(150)의 기능을 이용하여 수행될 수 있다.

아울러, 본 발명의 3차원 전자 판서 방법은 3D 판서 수정단계(S60)을 더 포함하여 수행될 수 있으며, 3D 판서 수정단계(S60)는 상기 판서 드로잉/렌더링 단계(S50)에서 생성된 커브의 속성을 조정하며, 상술한 3차원 전자 판서 시스템의 3D 판서 수정부(140)의 기능을 이용하여 수행될 수 있다.

도7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 전자 판서 방법의 3D 판서 드로잉/렌더링 단계의 구체적인 수행방법을 설명한다. 본 실시예의 경우 판서 드로잉 입력장치로서 일반적인 마우스가 적용된 경우이다.

본 발명의 3D 판서 드로잉/렌더링 단계는 세부적으로는 커브객체생성단계(S51), 부모설정단계(S52), 입력장치이벤트수신단계(S53), 컨트롤포인트추가단계(S54), 그룹화단계(S55), 머터리얼설정단계(S56) 및 커브렌더링단계(S57)의 일련의 과정을 통하여 수행될 수 있다.

판서 드로잉/렌더링 단계(S50)로 진입되면, 상술한 3차원 전자 판서 시스템은, 입력장치 이벤트 즉, 판서 드로잉 입력 장치로부터의 판서동작신호를 기다린다. 마우스의 왼쪽 버튼이 클릭되어 이에 해당하는 판서동작신호가 입력되면, 첫번째 단계인 커브객체생성단계(S51)가 시작된다.

커브객체생성단계(S51)는 커브 객체를 생성한다. 여기서 생성되는 커브 객체는 생성되면 아무런 행동도 하지 않는 빈 3D 엔터티(entity)이다. 이와 같은 커브객체는 커브 포인트라는 하위의 자식객체를 가지고 있으며, 커브 포인트를 계속 연결해 줄 수 있는 속성이 있다. 따라서 커브 객체를 생성함으로써 커브 포인트들을 생성할 수 있게 된다.

이어 수행되는 부모설정단계(S52)는 생성된 커브 객체의 부모(parent)를 설정해 주는 과정이다. 부모는 3D 엔터티(entity)로 투명하고 역할이 없는 오브젝트로, 이후 계속적으로 생성되는 커브 객체의 부모로서 설정된다. 커브 객체들에 대하여 하나의 부모를 설정함으로 관리의 편리성을 가지게 된다. 즉, 모든 커브를 관장해야 할 경우(이동이나 회전 등) 부모의 값을 조정해 주면 밑의 자식(child) 커브 객체들도 동시에 값이 조정될 수 있게 된다.

다음으로 수행되는 입력장치이벤트수신단계(S53)는 입력장치 이벤트(본 실시예의 경우 마우스 이벤트) 즉, 판서 드로잉 입력장치인 마우스로부터의 판서동작신호를 받는 단계이다. 커브객체생성단계(S51)에서 마우스 왼쪽 버튼이 클릭되면, 커브가 생성되고 부모 관계를 맺었다. 이 마우스 이벤트가 계속 클릭된 상태라면 본 과정에서 True 값으로 빠져나가게 되며, 마우스 클릭상태가 아니라면 False 값으로 설정되어 마우스가 다시 눌려지기를 기다린다. 일반적으로 판서를 할 때는 마우스를 드래그하는 상태이기 때문에 마우스 클릭의 상태가 True로 되어야 다음 단계로 진행될 수 있다. True가 되면 매 프레임 마다(24프레임으로 가정한다면, 1초에 24번 신호를 보냄) 후술하는 컨트롤포인트추가단계(S54)로 신호를 보낸다.

컨트롤포인트추가단계(S54)는 컨트롤 포인트를 추가하는 단계이다. 컨트롤 포인트는 직전 입력장치이벤트수신단계(S53)에서 수신된 신호만큼 계속적으로 추가된다. 즉 마우스를 클릭하고 있는 상태에서 마우스를 이동하는 곳마다 커브의 컨트롤 포인트가 추가된다. 프레임이 24프레임일 경우 1초에 24개의 커브 컨트롤 포인트가 생성되게 되는 것이다. 커브 컨트롤 포인트가 많이 생성될수록 점과 점의 사이가 촘촘하게 이어질 수 있다. 이 부분은 그래픽 카드의 성능에 따라 프레임율에서 차이가 있을 수 있다.

그룹화단계(S55)는 하나의 커브 객체에 생성되는 커브 포인트들을 하나의 그룹으로 묶어서 관리한다. 커브 포인트를 그룹으로 묶음으로 하나의 객체로 조작할 수 있게 된다.

머터리얼설정단계(S56)는 커브 객체의 머터리얼 색상을 정해주는 단계이다. 여기서의 머터리얼은 팬의 색상값이다. 앞서 살핀 펜 속성 선택 단계(S40)에서 설정된 색상 값이 이 단계에서 적용이 된다. 색상값은 Diffuse 값으로 넘어온다. Diffuse 값은 빛이 있을 때 반응하는 산란광을 의미한다. Diffuse 값은 RGBA(Red, Green, Blue, Alpha)의 형태의 구조로 설계되 있으며, 펜 속성 선택 단계(S40)단계에서 설정된 RGBA값을 통해 머터리얼이 설정된다.

커브렌더링단계(S57)는 위와 같이 동적으로 생성된 커브를 실시간으로 렌더링하여 3D 판서 디스플레이 신호를 발생하는 단계이다. 커브 포인트를 선으로 연결하여 3차원 공간상에 곡선을 만들어 낸다. 랜더링은 커브 포인트 사이마다 면을 생성하게 된다. 생성된 면을 실시간으로 랜더링 하게 된다. 머터리얼설정단계(S56)에서 설정된 머터리얼의 색상으로 렌더링이 수행된다. 즉 생성된 면에 머터리얼설정단계(S56)의 머터리얼을 적용한다. 커브렌더링단계(S57)를 진행함으로 디스플레이를 통하여 사용자는 3차원 공간상에 자신이 계속 그림을 그리는 듯한 시각적인 효과를 느끼게 된다.

나아가, 3D 판서 수정단계(S60)의 수행에 있어서, 3D 판서 수정단계(S60)는 커브 조정단계, 깊이 조절 단계, 및 삭제 단계를 포함할 수 있으며, 이와 관련하여는 앞서 살핀 3D 판서 수정부(140)의 깊이 조절, 커브 조정, 커브 삭제의 기능을 이용하여 수행되며, 특히, 판서 드로잉/렌더링 단계와 관련하여, 부가 설명하면, 이는 커브 조정과 깊이 조절의 경우 생성되는 커브가 공간상의 하나의 객체로 취급된 결과 다양한 변형이 가능해 지는 것으로, 3차원 판서로서 판서된 모양을 공간상에서 회전시켜 주는 커브 조정이 가능해지며, 커브 조정에 있어, 커브의 회전은 판서 드로잉/렌더링 단계의 두번째 단계인 부모설정단계(S52)에서 부모 역할을 하는 3D 엔터티(entity)를 회전시켜주는 방식으로 구현될 수 있으며, 3D 엔터티(entity)는 3차원상의 좌표 값을 가지고 있으며 이 좌표 값은 xyz(0,0,0)의 좌표 값을 가지므로 판서된 커브를 회전하게 되면 xyz(0,0,0)을 기준으로 커브가 회전하게 됨은 앞서 살핀 바와 같다. 또한, 깊이 조절의 경우에, 판서에서 생긴 커브는 3차원상의 객체이기 때문에 좌표값을 가지고 있고, 이 좌표 값의 Z 값을 조정하여 깊이 조절이 가능해 진다. 즉, 판서 깊이 조절을 카메라의 형태로 구현한다면, 판서된 객체를 공간상에서 줌인, 줌 아웃의 기능을 수행하여, 카메라 앞으로 Z좌표를 +해주면, 커브가 커지는 듯한 효과를 나타내며 사용자에게 확대도고, 반대로 카메라 앞으로 Z좌표를 -해주면 사용자의 카메라에서 멀어지면서 작아지는 효과를 줄 수 있게 되는 것이다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 생략될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 3차원 전자 판서 시스템
110: 초기화부 120: 옵션 선택부 130: 3D 판서 드로잉부
140: 3D 판서 수정부 150: 3D 렌더부 160: 3D 데이터 DB

Claims (5)

1. 3차원 전자 판서 시스템을 이용한 3차원 전자 판서 방법에 있어서,
   3D 판서를 위한 펜의 속성과 환경 설정을 위한 변수값을 초기화하는 3D 판서 환경 초기화 단계(S10);
   3D 판서를 위한 백그라운드 설정을 위한 이미지를 처리하여 저장하는 백그라운드 처리단계(S20);
   3D 판서를 위한 3D 장면(scene)을 로드하는 3D 장면 로드 단계(S30);
   3D 전자 판서에 사용되는 펜의 속성을 선택하는 펜 속성 선택 단계(S40);
   사용자의 판서 동작에 따라 동적으로 커브를 생성하여, 실시간으로 렌더링하여 3D 판서 디스플레이 신호를 발생하는 판서 드로잉/렌더링 단계(S50); 및
   상기 판서 드로잉/렌더링 단계(S50)에서 생성된 커브의 속성을 조정하는 3D 판서 수정단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전자 판서 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 백그라운드 처리 단계(S20)는 판서가 시작되기 직전의 윈도우에 디스플레이된 화면을 캡처하여 판서를 위한 백그라운드 이미지로서 처리하여 저장하는 것을 특징으로 하는 3차원 전자 판서 방법.
3. 제2항에 있어서,
   3차원 전자 판서 시스템에는 미리 작성된 하나 이상의 판서 백그라운드 이미지가 저장되어, 상기 백그라운드 처리단계에서 저장된 판서가 시작되기 직전의 이미지와 미리 작성되어 저장된 이미지 중 하나를 판서를 위한 백그라운드로서 선택하는 사용자의 입력을 수신하는 판서 배경 선택 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 전자 판서 방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   판서 드로잉/렌더링 단계(S50)는 생성되는 커브와 연관된 투명한 3D 엔터티(entity)를 부모(parent)로서 설정하는 부모설정 단계(S52)를 포함하여, 상기 부모의 변수값의 조정에 따라 연관된 커브의 변수값이 조정되는 것을 특징으로 하는 3차원 전자 판서 방법.

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