KR102130769B1 - 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법 - Google Patents

키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템은, 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 키네틱 아트 장치의 제작 시스템으로서, 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하고, 모델링된 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 작성하여 작성된 애니메이션을 중간 데이터로 저장하는 3D 모델링부와, 3D 모델링부에서 만들어진 중간 데이터를 로딩하여 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출하는 키네틱 시뮬레이션부와, 키네틱 시뮬레이션부에서 추출한 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 로딩하여 복수의 운동부재에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 모터 제어모듈을 포함한다.

Description

키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING KINETIC ART APPARATUS}
본 발명은 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 키네틱 아트 조형물이 제작에 따른 작업 시간을 단축시킬 수 있는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.
키네틱 아트(Kinetic Art)는 움직임을 본질로 한 예술이다. 키네틱 아트는 정지된 조각에 기계공학적 움직임을 부여하여 공기의 흐름이나 모터에 의해 동력을 얻는 기계 조각으로 구현될 수 있으며, 최근 비디오 아트, 레이저 아트, 홀로그래피 등 첨단기술과 융합하여 다양한 형태로 무한히 발전하고 있는 예술 장르이다.
키네틱 아트는 움직이는 예술 작품으로 사람들의 이목을 집중시키고, 소재와 빛의 효과에 따라 움직임을 극대화할 수 있으며, 타 장르의 미디어 아트와 결합하여 광고, 브랜드 홍보, 전시회, 공공조형물, 공연 등에서 적극적으로 활용되고 있다.
키네틱 아트 장치의 움직임은 대부분 키네틱 아트를 제작하는 작가에 의해 조절되거나 프로그램을 통해 제어되며, 이를 위해 작가 또는 개발자가 움직임을 설계하게 된다.
키네틱 아트 장치가 움직임을 구현하기 위해서는 움직이는 부분의 동작을 제어하기 위한 하드웨어 구동부가 필요한데, 대부분 모터가 그 역할을 하게 된다. 즉, 모터에서 발생하는 회전력을 기어, 크랭크, 와이어 등을 이용하여 동작부의 직선 운동, 원운동, 비정형적인 운동을 구현하게 된다.
키네틱 아트 장치의 운동 부분은 구성 작가의 의도나, 표현하고자 하는 바에 따라 그 규모와 수량이 결정되지만, 현재 대부분의 키네틱 아트 장치는 대형화, 대량의 모션부로 구현되고 있다.
따라서, 현재 키네틱 아트는 대규모의 자금과 기술이 필요한 분야가 되었으며, 실제로 이 시장에 진출한 소수의 업체의 전유물로 여겨지고 있는 실정이다.
한편, 키네틱 아트 장치의 제작을 의뢰한 고객이 있는 경우, 고객은 공기가 끝날 즈음에야 대략적 혹은 완성된 최종 결과물의 연출을 확인할 수 있다. 따라서, 고객의 입장에서는 완성 전에 자신이 원하는 의도를 키네틱 아트 결과물에 반영시키기 어렵고, 제작자 입장에서도 고객의 의도를 확인해가며 키네틱 아트 장치를 보완해 나가는데 어려움이 있다. 또한, 결과물에 대한 평가에 따라 연출 및 조형물의 동작을 변경하고자 할 경우 기 발생한 공기에 상응하는 수정 작업 기간과, 추가 비용이 소요되는 문제가 있다.
이러한 점은 키네틱 아트 분야에서 일부 기존 제작 업체의 입지를 고착화시키고, 일반적으로 고비용이 드는 만큼 그 결과물의 완성도에 대한 리스크를 회피하기 어렵게 만든다.
등록특허공보 제1908790호 (2018. 10. 16.)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 키네틱 아트 장치 제작에 필요한 엔지니어링 분야와 아트 분야를 분리함으로써, 키네틱 아트 장치 제작에 엔지니어링 소양이 없는 작가들이 참여할 수 있도록 하고, 고객이 최종 결과물의 연출을 중간 단계에서 확인할 수 있도록 하며, 키네틱 아트 장치의 연출 및 모션을 수정하는데 발생하는 공기 및 추가 비용를 최소화시킬 수 있는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템은, 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 키네틱 아트 장치의 제작 시스템으로서, 상기 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 상기 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하고, 모델링된 상기 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 작성하여 작성된 애니메이션을 중간 데이터로 저장하는 3D 모델링부; 상기 3D 모델링부에서 만들어진 상기 중간 데이터를 로딩하여 상기 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 상기 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출하는 키네틱 시뮬레이션부; 및 상기 키네틱 시뮬레이션부에서 추출한 상기 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 로딩하여 상기 복수의 운동부재에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 모터 제어모듈;을 포함한다.
상기 3D 모델링부에서 만들어지는 상기 중간 데이터는 상기 3D 오브젝트의 폴리곤 및 버텍스를 포함할 수 있다.
상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 있는 경우, 상기 3D 오브젝트의 좌표로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 직접 구하고, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 상기 3D 오브젝트의 최상단부의 거리를 상기 3D 좌표 공간 상의 고정물로부터 구하고, 상기 3D 오브젝트의 시간별 움직인 거리를 구하여 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구할 수 있다.
상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 상기 3D 오브젝트의 직선 운동에 대해서는, 상기 3D 오브젝트가 직선 운동하는 방향에 위치하는 고정물로부터 단일 축 상에서의 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구하고, 상기 3D 오브젝트의 회전 운동에 대해서는, 상기 3D 좌표 공간 상에서 직교하도록 배치되는 두 개의 고정물 각각으로부터 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구할 수 있다.
상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트의 움직임 방향이 상기 3D 좌표 공간 상의 기준부에 대해 수평 또는 수직이 아닌 경우, 상기 3D 좌표 공간 상에서 상기 3D 오브젝트가 상기 기준부에 대해 기울어진 각도로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구할 수 있다.
상기 키네틱 시뮬레이션부는, 3D 좌표 공간에서 3D 오브젝트로 구성되는 키네틱 아트 장치 모델의 전체적인 모션을 보여주는 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)과, 관람객의 시선으로 상기 3D 오브젝트의 모션을 보여주는 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation)과, 상기 모션부에 구비되는 발광부만의 모션을 보여주는 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation) 중에서 적어도 하나의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
상기 모터 제어모듈은, 상기 모션부를 작동시키는 복수의 모터 중 두 개 이상의 모터가 그룹으로 묶인 복수의 모터 그룹을 각각 제어하는 복수의 모터 컨트롤러와, 상기 모션부의 사전 기획된 모션에 따라 상기 복수의 모터가 제어되도록 상기 복수의 모터 컨트롤러를 관리 제어하는 제어 서버부를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 방법은, 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 키네틱 아트 장치의 제작 방법으로서, (a) 3D 모델링부를 이용하여 상기 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 상기 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하는 단계; (b) 모델링된 상기 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 상기 3D 모델링부를 이용하여 작성하고, 작성된 애니메이션을 중간 데이터로 저장하는 단계; (c) 상기 3D 모델링부에서 만들어진 상기 중간 데이터를 키네틱 시뮬레이션부에 로딩하고, 상기 키네틱 시뮬레이션부를 이용하여 상기 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 상기 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 키네틱 시뮬레이션부에서 추출한 상기 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 모터 제어모듈에 로딩하고, 모터 제어모듈을 이용하여 상기 복수의 운동부재에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 (b) 단계에서 만들어지는 상기 중간 데이터는 상기 3D 오브젝트의 폴리곤 및 버텍스를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 있는 경우, 상기 3D 오브젝트의 좌표로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 직접 구하고, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 상기 3D 오브젝트의 최상단부의 거리를 상기 3D 좌표 공간 상의 고정물로부터 구하고, 상기 3D 오브젝트의 시간별 움직인 거리를 구하여 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 상기 3D 오브젝트의 직선 운동에 대해서는, 상기 3D 오브젝트가 직선 운동하는 방향에 위치하는 고정물로부터 단일 축 상에서의 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구하고, 상기 3D 오브젝트의 회전 운동에 대해서는, 상기 3D 좌표 공간 상에서 직교하도록 배치되는 두 개의 고정물 각각으로부터 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트의 움직임 방향이 상기 3D 좌표 공간 상의 기준부에 대해 수평 또는 수직이 아닌 경우, 상기 3D 좌표 공간 상에서 상기 3D 오브젝트가 상기 기준부에 대해 기울어진 각도로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는, 3D 좌표 공간에서 3D 오브젝트로 구성되는 키네틱 아트 장치 모델의 전체적인 모션을 보여주는 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)과, 관람객의 시선으로 상기 3D 오브젝트의 모션을 보여주는 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation)과, 상기 모션부에 구비되는 발광부만의 모션을 보여주는 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation) 중에서 적어도 하나의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
본 발명의 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법에 따르면, 키네틱 시뮬레이션부를 활용하여 모션 프로그래밍 과정을 키네틱 시뮬레이션부를 통한 모션부 이동 데이터 추출과정으로 처리하게 되므로, 개발자에 의한 프로그래밍 과정을 생략할 있다. 따라서, 개발 기간을 크게 단축할 수 있고, 모션의 기술적 오류에 대한 사전 필터링이 가능하고 빠른 고객 피드백 적용이 가능하기 때문에 효율적인 작업이 가능하며, 더욱 완성도 높은 키네틱 아트 장치의 제작이 가능하다.
또한, 본 발명의 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법에 따르면, 키네틱 아트의 핵심요소가 되는 모션부의 구동 및 전체 조형물과의 조화롭고 예술적인 움직임을 하드웨어/소프트웨어의 전문적인 지식없이 제작할 수 있도록 하여 키네틱 아트의 저변을 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템을 이용한 키네틱 아트 장치의 제작 방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 3 내지 도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템의 키네틱 시뮬레이션부에 의해 수행되는 시뮬레이션의 예를 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템의 키네틱 시뮬레이션부를 이용하여 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템에 의해 제작되는 키네틱 아트 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 키네틱 아트 장치의 모터 제어모듈을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템 및 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템을 이용한 키네틱 아트 장치의 제작 방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템(100)은 3D 모델링부(110)와, 키네틱 시뮬레이션부(120)와, 모터 제어모듈(130)을 포함한다. 이러한 키네틱 아트 장치의 제작 시스템(100)은 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 것으로, 엔지니어링 소양이 없는 작가들도 키네틱 아트 장치의 제작을 가능하게 한다.
3D 모델링부(110)는 키네틱 아트 장치의 모션부를 구성하는 복수의 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하고, 모델링된 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 작성한다. 즉, 3D 모델링부(110)를 통해 키네틱 아트 장치를 구성하는 운동부재들과, 구조물이 3D 상의 실물과 동일한 사이즈의 3D 오브젝트들로 모델링되고, 이들 3D 오브젝트들이 3D 좌표 공간에 배치되고 좌표계가 설정된다. 그리고 3D 모델링부(110)를 이용하여 작업자가 3D 오브젝트들에 의한 아트적인 움직임을 어렵지 않게 편집하여 애니메이션을 작성하고 저장할 수 있다.
3D 모델링 작업은 전문성이 있는 엔지니어에 의해 수행되고, 애니메이션 작성 작업은 작가에 의해 수행될 수 있다. 이와 같이, 3D 모델링부(110)를 이용함으로써 엔지니어링 소양이 없는 작가들도 3D 오브젝트에 의한 아트적인 움직임을 어렵지 않게 편집하여 애니메이션을 작성하는 것이 가능하다. 3D 모델링부(110)에서 만들어지는 애니메이션은 3D 오브젝트의 이동 좌표를 포함하는 중간 데이터로 저장된다. 3D 모델링부(110)로는 Maya, 3DMax, Cinema4D, 또는 그 밖의 다양한 3D 영상 제작 툴이 이용될 수 있다.
키네틱 시뮬레이션부(120)는 3D 모델링부(110)에서 만들어진 상기 중간 데이터를 로딩하여 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출한다. 키네틱 시뮬레이션부(120)는 3D 오브젝트에 대한 다양한 형태의 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation), 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation), 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation), 무비 시뮬레이션(Movie Simulation), 오디오 시뮬레이션(Audio Simulation)을 수행하여 작업자에 보여줄 수 있다.
그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)은 3D 좌표 공간에서 3D 오브젝트로 구성되는 키네틱 아트 장치 모델의 전체적인 모션을 보여준다. 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation)은 관람객의 시선으로 3D 오브젝트의 모션을 보여준다. 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation)은 모션부(210)에 구비되는 발광부만의 모션을 보여준다. 이 밖에, 무비 시뮬레이션(Movie Simulation)은 가상의 벽면 동영상 플레이를 통한 키네틱 아트 장치의 연출을 보여주고, 오디오 시뮬레이션(Audio Simulation)은 음악에 따라 움직이는 3D 오브젝트의 모션을 보여준다.
모터 제어모듈(130)은 키네틱 시뮬레이션부(120)에서 추출한 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 로딩하여 모션부를 구성하는 복수의 운동부재(미도시)에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 모터 제어모듈(130)은 사전 기획된 모션부(210)의 모션에 따른 모션 데이터에 따라 모터를 제어함에 있어서, 데이터 전송에 따른 오차와, 모터의 물리적 움직임에 따른 오차를 보정하여 모터 제어를 위한 제어 신호를 만들어낸다. 이러한 모터 제어모듈(130)의 구체적인 동기화 제어 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템(100)을 이용한 키네틱 아트 장치의 제작 방법은 도 2에 나타낸 것과 같다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 방법은, 연출 기획 단계(S11)와, 3D 모델링 단계(S12)와, 애니메이션 작성 단계(S13)와, 시뮬레이션 단계(S14)와, 좌표 추출 단계(S15)와, 하드웨어 제작 단계(S16)와, 시연 단계(S17)와, 설치 단계(S18)를 포함한다. 여기에서, 연출 기획 단계(S11)와, 3D 모델링 단계(S12)와, 애니메이션 작성 단계(S13)와, 시뮬레이션 단계(S14)는 작가에 의해 수행될 수 있고, 하드웨어 제작 단계(S16)와, 시연 단계(S17)와, 설치 단계(S18)는 엔지니어에 의해 수행될 수 있다. 물론, 이러한 키네틱 아트 장치의 제작 방법에 있어서 작가의 작업 파트와, 엔지니어의 작업 파트가 명확히 구분되는 것은 아니다.
연출 기획 단계(S11)는 키네틱 아트 장치의 모션을 기획하는 단계이다. 이 단계에서, 작가가 제작하고자 하는 키네틱 아트 장치의 구체적인 형상과 디자인, 모션 등을 기획할 수 있다. 키네틱 아트 장치의 제작을 의뢰한 고객이 있는 경우, 연출 기획 단계(S11)에서 고객이 의견을 반영하여 작가가 키네틱 아트 장치를 기획할 수 있다.
다음으로, 3D 모델링 단계(S12)는 기획된 키네틱 아트 장치의 모션부를 구성하는 복수의 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하는 단계이다. 이 단계에서, 3D 모델링부(110)를 통해 키네틱 아트 장치를 구성하는 운동부재들과, 구조물이 3D 상의 실물과 동일한 사이즈의 3D 오브젝트들로 모델링되고, 이들 3D 오브젝트들이 3D 좌표 공간에 배치되고 좌표계가 설정될 수 있다.
다음으로, 애니메이션 작성 단계(S13)는 3D 모델링 단계(S12)에서 모델링된 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 작성하는 단계이다. 이 단계에서, 작업자가 3D 모델링부(110)를 이용하여 3D 오브젝트에 의한 아트적인 움직임을 어렵지 않게 편집하여 애니메이션을 작성할 수 있다. 3D 모델링부(110)에서 만들어지는 애니메이션은 3D 오브젝트의 이동 좌표를 포함하는 중간 데이터로 저장된다. 중간 데이터는 3D 공간 좌료 상의 모든 3D 오브젝트들의 폴리곤, 버텍스를 포함하고, 애니메이션이 플레이되는 동안의 3D 오브젝트들의 움직임 좌표를 포함하는 형태(예를 들어, obj 파일)로 저장될 수 있다.
다음으로, 시뮬레이션 단계(S14)는 3D 모델링부(110)에서 만들어진 중간 데이터를 키네틱 시뮬레이션부(120)에 로딩하여 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하는 단계이다. 이때, 키네틱 시뮬레이션부(120)를 통해 3D 오브젝트에 대한 다양한 형태의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
예를 들어, 시뮬레이션 단계(S14)에서 키네틱 시뮬레이션부(120)는 도 3에 나타낸 것과 같이, 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)을 수행하여 3D 좌표 공간에서 3D 오브젝트로 구성되는 키네틱 아트 장치 모델의 전체적인 모션을 보여줄 수 있다. 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)에서는 관람객의 동선과, 키네틱 아트 장치와 관람객 사이의 거리 등도 보여줄 수 있다. 또한, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 도 4에 나타낸 것과 같이, 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation)을 수행하여 관람객의 시선으로 3D 오브젝트의 모션을 보여줄 수 있다. 또한, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 도 5에 나타낸 것과 같이, 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation)을 수행하여 키네틱 아트 장치의 모션부에 구비되는 발광부만의 모션을 보여줄 수 있다. 모션부의 발광부는 LED, 또는 빛을 발생할 수 있는 다양한 소자로 이루어질 수 있다.
이러한 시뮬레이션 단계(S14)를 통해 실제로 키네틱 아트 장치의 모든 운동부재를 실제로 제작하여 설치하지 않은 상태에서도 키네틱 아트 장치의 모션을 구현하고, 실제로 제작될 키네틱 아트 장치가 어떠한 뷰로 보일지 미리 확인하는 것이 가능하다. 그리고 시뮬레이션 단계(S14)에서 작업자는 키네틱 아트 장치의 모션 시뮬레이션을 확인하고, 키네틱 아트 장치의 모션이나 운동부재의 구조에 대해 수정할 수 있다. 이때, 키네틱 아트 장치의 제작을 의뢰한 고객이 있다면 고객의 의견을 반영하여 키네틱 아트 장치 모델을 수정할 수 있다.
이러한 수정 단계(S19)에서, 키네틱 아트 장치 모델의 수정은 하드웨어적인 작업이 배제되고, 소프트웨어적으로 이루어지는 것이므로, 수정에 따른 시간과 비용에 부담이 크지 않다. 그리고 3D 모델링부(110)와 키네틱 시뮬레이션부(120)를 이용한 소프트웨어적인 수정 작업으로 수정과 수정에 따른 결과의 신속한 확인이 가능하다.
다음으로, 좌표 추출 단계(S15)는 3D 모델링부(110)에서 만들어지는 중간 데이터를 키네틱 시뮬레이션부(120)에 로딩하여 키네틱 시뮬레이션부(120)에서 시계열화된 3D 공간 좌표 상에서 모든 3D 오브젝트의 좌표를 검출하고 데이터를 추출하는 단계이다. 이 단계에서, 모션부의 동기화 운영을 위한 기준이 되는 시간 간격으로 3D 오브젝트의 모션을 시계열화하여 데이터를 추출한다. 즉, 좌표 추출 단계(S15)에서 모든 3D 오브젝트들의 이동 좌표를 모션부의 동기화 운영을 위한 기준이 되는 시간 간격으로 추출한다.
이때, 키네틱 시뮬레이션부(120)는, 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 있는 경우, 3D 오브젝트의 좌표로부터 3D 오브젝트의 이동 좌표를 직접 구할 수 있다.
반면, 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 3D 오브젝트의 최상단부의 거리를 3D 좌표 공간 상의 특정 고정물(예를 들어, 벽, 천장 등)로부터 구하고, 3D 오브젝트의 시간별 움직인 거리를 구하여 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 나타낸 것과 같이, 기준점을 특정할 수 없는 3D 오브젝트(10)가 직선의 움직임을 나타내는 경우, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 해당 3D 오브젝트(10)가 직선 운동하는 방향에 위치하는 고정물(20)로부터 단일 축 상에서의 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구할 수 있다.
또한, 도 7에 나타낸 것과 같이, 기준점을 특정할 수 없는 3D 오브젝트(30)가 회전 움직임을 나타내는 경우, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 3D 좌표 공간 상에서 직교하도록 배치되는 두 개의 고정물(40)(50) 각각으로부터 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구할 수 있다.
한편, 좌표 추출 단계(S15)에서 3D 오브젝트의 움직임 방향이 3D 좌표 공간 상의 기준부(또는 고정물)에 대해 수평 또는 수직이 아닌 경우, 키네틱 시뮬레이션부(120)는 3D 좌표 공간 상에서 3D 오브젝트가 기준부에 대해 기울어진 각도로부터 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구할 수 있다.
이와 같이, 좌표 추출 단계(S15)에서 키네틱 시뮬레이션부(120)는 좌표 데이터를 시간 순서에 따라 3D 오브젝트 별로 구하여 저장하고, 전체 시뮬레이션이 끝날 때 파일로 저장하여 모터 제어모듈(130)에서 모터의 이동 거리로 변환하여 사용할 수 있도록 한다.
다음으로, 하드웨어 제작 단계(S16)는 시뮬레이션을 통해 확인되고 결정된 결과에 따라 키네틱 아트 장치를 하드웨어적으로 제작하는 단계이다. 이 단계에서 만들어지는 키네틱 아트 장치는 시연품 또는 실제 설치될 작품이 될 수 있다.
다음으로, 시연 단계(S17)는 실제 제작된 키네틱 아트 장치를 기획된 연출에 맞춰 작동시키는 단계이다. 시연 단계(S17)에서 키네틱 아트 장치의 모션이 기획된 것에 부합되는지 최종적으로 확인할 수 있다. 이 단계에서, 키네틱 아트 장치의 모션에 문제점이 있거나, 키네틱 아트 장치에 대해 일부 또는 전체적으로 설계 변경이 필요한 경우, 고객의 의도 등을 반영하여 재설계 과정에 들어갈 수 있다.
시연 단계(S17)에서 확인된 키네틱 아트 장치의 모션이 이상이 없다면, 설치 단계(S18)에서 제작된 키네틱 아트 장치를 실제 관람 장소에 설치하게 된다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템(100)을 이용하면 엔지니어링 지식이 부족한 작가들도 다양한 형태의 키네틱 아트 장치를 효율적으로 제작하는 것이 가능하다.
즉, 종래에는 키네틱 아트 장치 제작을 위해 연출 기획, 모션 제작, 모션 프로그래밍, 시연, 설치 단계를 거치고, 통상 모션 프로그램 과정을 수행하는데 있어 시스템 개발자의 프로그래밍 과정이 필요하기 때문에 개발 기간이 길어지는 문제점이 있었다.
이에 반해, 본 발명은 키네틱 시뮬레이션부(120)를 활용하여 모션 프로그래밍 과정을 키네틱 시뮬레이션부(120)를 통한 모션부 이동 데이터 추출과정으로 처리하게 되므로, 개발자에 의한 프로그래밍 과정을 생략할 있다. 따라서, 개발 기간을 크게 단축할 수 있고, 모션의 기술적 오류에 대한 사전 필터링이 가능하고 빠른 고객 피드백 적용이 가능하기 때문에 효율적인 작업이 가능하며, 더욱 완성도 높은 키네틱 아트 장치를 제작할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치의 제작 시스템에 의해 제작되는 키네틱 아트 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치(200)는, 모션부(210)와, 복수의 모터(220)와, 모터 제어모듈(130)과, 관리 서버(240)를 포함한다. 모션부(210)는 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 부분으로, 다양한 모션을 나타내는 다양한 구조를 취할 수 있다. 복수의 모터(220)는 복수의 운동부재에 구동력을 제공한다. 모터(220)는 두 개 이상이 하나의 모터 그룹(225)으로 묶인다. 본 발명의 일실시예에 따른 키네틱 아트 장치(200)는 복수의 모터 그룹(225)을 포함한다. 관리 서버(240)는 연출 시뮬레이션을 수행하고, 모션 데이터를 생성하고 저장할 수 있으며, 키네틱 아트 장치(200)의 전체적인 움직임을 제어할 수 있다.
모터 제어모듈(130)은 관리 서버(240)로부터 모션 데이터를 제공받고, 모션 데이터에 따라 복수의 모터(220)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 모터 제어모듈(130)은 복수의 모터 컨트롤러(131)와, 메인 모션 제어 서버(132)와, 시간 동기 서버(133)와, 인터랙티브 모션 제어 서버(134)와, 키네틱 센서(135)를 포함한다. 복수의 모터 컨트롤러(131)는 복수의 모터 그룹(225)을 각각 제어한다. 메인 모션 제어 서버(132)와, 시간 동기 서버(133)와, 인터랙티브 모션 제어 서버(134)는 모션부(210)의 사전 기획된 모션에 따라 복수의 모터(220)가 제어되도록 복수의 모터 컨트롤러(131)를 관리 제어하는 제어 서버부(136)를 구성한다.
메인 모션 제어 서버(132)는 관리 서버(240)로부터 모션 데이터를 수신하고 모션부(210)의 사전 기획된 모션에 따라 복수의 모터(220)가 통합 제어될 수 있도록 복수의 모터 컨트롤러(131)를 관리 제어한다. 시간 동기 서버(133)는 모션부(210)의 사전 기획된 모션에 따라 복수의 모터(220)가 시간 동기 제어될 수 있도록 복수의 모터 컨트롤러(131)를 관리 제어한다. 인터랙티브 모션 제어 서버(134)는 관람객의 움직임을 센싱하는 키네틱 센서(135)로부터 검출 신호를 수신하고, 키네틱 센서(135)의 검출 신호에 따라 복수의 모터(220)가 제어될 수 있도록 복수의 모터 컨트롤러(131)를 관리 제어한다.
즉, 인터랙티브 모션 제어 서버(134)의 작용으로 모션부(210)가 관람객의 움직임에 따라 사전 기획된 모션을 연출할 수 있다. 예를 들어, 관람객이 모션부(210)에 사전 설정된 거리 내로 접근할 때 키네틱 센서(135)가 이를 감지함으로써, 관람객과 사전 설정된 거리 내에 위치한 운동부재들만 작동하도록 모터(220)가 제어될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 키네틱 아트 장치의 제작 시스템
110 : 3D 모델링부 120 : 키네틱 시뮬레이션부
130 : 모터 제어모듈 131 : 모터 컨트롤러
132 : 메인 모션 제어 서버 133 : 시간 동기 서버
134 : 인터랙티브 모션 제어 서버 135 : 키네틱 센서
136 : 제어 서버부 200 : 키네틱 아트 장치
210 : 모션부 220 : 모터
225 : 모터 그룹 240 : 관리 서버

Claims (13)

  1. 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 키네틱 아트 장치의 제작 시스템으로서,
    상기 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 상기 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하고, 모델링된 상기 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 작성하여 작성된 애니메이션을 중간 데이터로 저장하는 3D 모델링부;
    상기 3D 모델링부에서 만들어진 상기 중간 데이터를 로딩하여 상기 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 상기 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출하는 키네틱 시뮬레이션부; 및
    상기 키네틱 시뮬레이션부에서 추출한 상기 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 로딩하여 상기 복수의 운동부재에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 모터 제어모듈;을 포함하고,
    상기 모터 제어모듈은,
    상기 모션부를 작동시키는 복수의 모터 중 두 개 이상의 모터가 그룹으로 묶인 복수의 모터 그룹을 각각 제어하는 복수의 모터 컨트롤러와,
    상기 모션부의 사전 기획된 모션에 따라 상기 복수의 모터가 제어되도록 상기 복수의 모터 컨트롤러를 관리 제어하는 제어 서버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 모델링부에서 만들어지는 상기 중간 데이터는 상기 3D 오브젝트의 폴리곤 및 버텍스를 포함하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템.
  3. 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 키네틱 아트 장치의 제작 시스템으로서,
    상기 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 상기 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하고, 모델링된 상기 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 작성하여 작성된 애니메이션을 중간 데이터로 저장하는 3D 모델링부;
    상기 3D 모델링부에서 만들어진 상기 중간 데이터를 로딩하여 상기 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 상기 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출하는 키네틱 시뮬레이션부; 및
    상기 키네틱 시뮬레이션부에서 추출한 상기 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 로딩하여 상기 복수의 운동부재에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 모터 제어모듈;을 포함하고,
    상기 키네틱 시뮬레이션부는,
    상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 있는 경우, 상기 3D 오브젝트의 좌표로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 직접 구하고,
    상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 상기 3D 오브젝트의 최상단부의 거리를 상기 3D 좌표 공간 상의 고정물로부터 구하고, 상기 3D 오브젝트의 시간별 움직인 거리를 구하여 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우,
    상기 3D 오브젝트의 직선 운동에 대해서는, 상기 3D 오브젝트가 직선 운동하는 방향에 위치하는 고정물로부터 단일 축 상에서의 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구하고,
    상기 3D 오브젝트의 회전 운동에 대해서는, 상기 3D 좌표 공간 상에서 직교하도록 배치되는 두 개의 고정물 각각으로부터 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 키네틱 시뮬레이션부는,
    상기 3D 오브젝트의 움직임 방향이 상기 3D 좌표 공간 상의 기준부에 대해 수평 또는 수직이 아닌 경우,
    상기 3D 좌표 공간 상에서 상기 3D 오브젝트가 상기 기준부에 대해 기울어진 각도로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 키네틱 시뮬레이션부는,
    3D 좌표 공간에서 3D 오브젝트로 구성되는 키네틱 아트 장치 모델의 전체적인 모션을 보여주는 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)과,
    관람객의 시선으로 상기 3D 오브젝트의 모션을 보여주는 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation)과,
    상기 모션부에 구비되는 발광부만의 모션을 보여주는 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation) 중에서 적어도 하나의 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 시스템.
  7. 삭제
  8. 복수의 운동부재의 움직임에 따른 모션을 구현하는 모션부를 갖는 키네틱 아트 장치를 제작하기 위한 키네틱 아트 장치의 제작 방법으로서,
    (a) 3D 모델링부를 이용하여 상기 운동부재에 대응하는 3D 오브젝트 및 상기 3D 오브젝트가 배치되는 3D 좌표 공간을 모델링하는 단계;
    (b) 모델링된 상기 3D 오브젝트가 사전 기획된 모션에 맞춰 움직이는 애니메이션을 상기 3D 모델링부를 이용하여 작성하고, 작성된 애니메이션을 중간 데이터로 저장하는 단계;
    (c) 상기 3D 모델링부에서 만들어진 상기 중간 데이터를 키네틱 시뮬레이션부에 로딩하고, 상기 키네틱 시뮬레이션부를 이용하여 상기 3D 오브젝트의 모션을 시뮬레이션하고, 상기 3D 오브젝트의 시계열화된 좌표를 검출하여 좌표 데이터를 추출하는 단계; 및
    (d) 상기 키네틱 시뮬레이션부에서 추출한 상기 3D 오브젝트의 좌표 데이터를 모터 제어모듈에 로딩하고, 모터 제어모듈을 이용하여 상기 복수의 운동부재에 구동력을 제공하는 복수의 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는,
    상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 있는 경우, 상기 3D 오브젝트의 좌표로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 직접 구하고,
    상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우, 상기 3D 오브젝트의 최상단부의 거리를 상기 3D 좌표 공간 상의 고정물로부터 구하고, 상기 3D 오브젝트의 시간별 움직인 거리를 구하여 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 만들어지는 상기 중간 데이터는 상기 3D 오브젝트의 폴리곤 및 버텍스를 포함하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는, 상기 3D 오브젝트로부터 기준점을 특정할 수 없는 경우,
    상기 3D 오브젝트의 직선 운동에 대해서는, 상기 3D 오브젝트가 직선 운동하는 방향에 위치하는 고정물로부터 단일 축 상에서의 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구하고,
    상기 3D 오브젝트의 회전 운동에 대해서는, 상기 3D 좌표 공간 상에서 직교하도록 배치되는 두 개의 고정물 각각으로부터 이동 거리를 구하여 이동 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는,
    상기 3D 오브젝트의 움직임 방향이 상기 3D 좌표 공간 상의 기준부에 대해 수평 또는 수직이 아닌 경우,
    상기 3D 좌표 공간 상에서 상기 3D 오브젝트가 상기 기준부에 대해 기울어진 각도로부터 상기 3D 오브젝트의 이동 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 키네틱 시뮬레이션부는,
    3D 좌표 공간에서 3D 오브젝트로 구성되는 키네틱 아트 장치 모델의 전체적인 모션을 보여주는 그랜드 뷰 시뮬레이션(Grand-View Simulation)과,
    관람객의 시선으로 상기 3D 오브젝트의 모션을 보여주는 비지터 뷰 시뮬레이션(Visitor-View Simulation)과,
    상기 모션부에 구비되는 발광부만의 모션을 보여주는 라이팅 시뮬레이션(Lighting Simulation) 중에서 적어도 하나의 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 키네틱 아트 장치의 제작 방법.
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