KR20100034685A - 가상현실 편집 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간편한 사용자 인터페이스, 빠른 처리속도 구현, 다양한 애플리케이션과 이벤트 지원 및 전문 3차원 애니메이션 소프트웨어와의 뛰어난 데이터 호환성을 특징으로 하는 가상현실 편집 시스템 및 방법에 관한 것으로, (a) 3차원 모델 데이터를 로딩하는 단계, (b) 상기 로딩된 모델에 트리거 액션 및 이벤트를 설정하는 단계, (c) 상기 3차원 모델 데이터와 상기 트리거 액션 및 이벤트를 저장하여 오브젝트 파일을 생성하는 단계, (d) 상기 오브젝트 파일을 임베드하는 html 파일을 생성하는 단계 및 (e) 상기 오브젝트 파일을 웹으로 접속 가능한 웹서버에 게시하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 간편한 사용자 인터페이스, 빠른 처리속도 구현, 다양한 애플리케이션과 이벤트 지원 및 전문 애니메이션 소프트웨어와의 뛰어난 데이터 호환성을 나타내며, 3차원 모델 데이터에 대한 다양한 애니메이션 및 이벤트를 라이브러리 형식으로 제공함으로써 사용자들이 쉽게 3차원 가상현실 프로그램을 사용할 수 있도록 하는 가상현실 편집 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

3차원, 가상현실, OpenGL, 3차원 모델 데이터

Description

가상현실 편집 시스템 및 방법{System for Editing Virtual Reality and Method thereof}

본 발명은 가상현실 편집 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 3차원 가상현실을 구현하기 위하여 다양한 물리적 효과들을 웹상에서 컨트롤 될 수 있도록 하는 가상현실 편집 시스템 및 방법에 관한 것이다.

가상현실(Virtual Reality; VR)이란 컴퓨터를 통해 생성된 세계로, 3차원 시각효과를 통해 현실성을 부여하고, 사용자의 입력을 실시간 적으로 처리하여 마치 현실 속에 있는 것 같은 느낌을 받을 수 있는 기술을 일컫는다. 이것은 멀티미디어를 뛰어 넘는 차세대 기술이며, 연구분야도 시각의존도에서 벗어나 청각과 후각으로 확대되고 있어 향후 개발 여지가 매우 많은 분야이다.

VR의 가장 큰 장점은 체험, 체감이며 이는 불특정 다수의 사람에게 동일한 경험을 갖게 하여준다. 경험의 공유로 사람들의 교류가 늘어나게 되며, 이러한 점을 이용하여 현재 VR은 홍보의 수단으로 많이 사용되고 있다. 홍보의 목적상 다수의 사람에게 쉽게 노출되어야 하기 때문에 현재 VR 기술은 웹(Web) 솔루션화하는 것을 목표로 변화, 발전하는 추세이다.

현재 웹(Web) VR솔루션은 VRML, X3D, Direct 3D, OpenGL 등 다양한 언어로 제작되며, 기술적 특징은 크게 2가지로 구분할 수 있다.

하나는 이미지를 기반으로 하는 3차원 이미지를 만드는 경우와 물체를 실제로 3차원 프로그램으로 시작하여 보여주는 경우이다.

시작적으로는 이미지를 기반으로 한 것들이 결과물에서 좋은 품질을 보여주고, 제작 또한 용이하지만, 가상의 공간이나 물체를 제작하는 데는 어려움이 있다. 그리고, 오브젝트 위주의 개발이 되기 때문에 입체적인 공간을 표현하는데 많은 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 3차원 애플리케이션에 의해 생성된 3차원 모델 데이터가 3차원 엔진을 통하여 그래픽 데이터로 생성되면, 작업 기능들이 버튼화 된 저작도구를 사용하여 빠른 처리 속도로 가상현실 콘텐츠를 생성시킬 수 있는 가상현실 편집 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가상현실 편집 시스템 및 방법은, (a) 3차원 모델 데이터를 로딩하는 단계, (b) 상기 로딩된 모델에 트리거 액션 및 이벤트를 설정하는 단계, (c) 상기 3차원 모델 데이터와 상기 트리거 액션 및 이벤트를 저장하여 오브젝트 파일을 생성하는 단계, (d) 상기 오브젝트 파일을 임베드하는 html 파일을 생성하는 단계 및 (e) 상기 오브젝트 파일을 웹으로 접속 가능한 웹서버에 게시하는 단계를 포함하는 가상현실 편집 방법을 제공한다.

상기 (a) 단계는 ASE 형식의 파일로 저장된 3차원 모델 데이터를 로딩할 수 있다.

상기 (c) 단계는 (c1) 상기 3차원 모델 데이터의 내부정보 데이터를 무손실 압축하는 단계 및 (c2) 상기 3차원 모델 데이터의 외부정보 데이터를 손실 압축하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 (c1) 단계는 (c11) 상기 3차원 모델 데이터의 내부정보 데이터를 LZ77 알고리즘으로 압축하는 단계 및 (c12) 상기 압축된 데이터를 호프만 코딩으로 압축 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (c2) 단계는 (c21) 상기 3차원 모델 데이터의 외부 데이터를 소정 크기의 행렬로 나누어 각각 블록을 형성하는 단계, (c22) 상기 각 블록의 행렬 데이터를 이산 코사인 변환하는 단계, (c23) 상기 각 이산 코사인 변환된 행렬 데이터를 양자화하는 단계, (c24) 상기 각 양자화된 행렬 데이터를 지그재그 스캐닝하는 단계 및 (c25) 상기 지그재그 스캐닝 된 데이터를 호프만 코딩으로 압축하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (d) 단계에서 생성되는 html 파일은 상기 (e) 단계에서 생성되어 웹서버에 게시된 오브젝트 파일을 전송받아 실행하는 오브젝트 파일 실행기를 호출할 수 있다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가상현실 편집 시스템 및 방법은, 3차원 모델 데이터를 로딩하는 입출력부, 사용자로부터 저작도구를 통해 입력된 트리거 액션 및 이벤트를 상기 3차원 모델 데이터에 설정하는 3차원 엔진, 상기 3차원 엔진에 의해 편집된 3차원 모델 데이터를 오브젝트 파일로 저장하는 오브젝트 파일 생성부 및 상기 오브젝트 파일을 임베드하는 html 파일을 생성하는 html 파일 생성부를 포함하는 가상현실 편집 시스템을 제공한다.

상기 입출력부는 ASE 형식의 파일을 분석하는 렉서 및 파서를 더 포함할 수 있다.

상기 html 파일 생성부는 웹서버에 게시된 오브젝트 파일을 전송받아 실행하는 html 파일을 생성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 3차원 애플리케이션에 의해 생성된 3차원 모델 데이터가 3차원 엔진을 통하여 그래픽 데이터로 생성되면, 작업 기능들이 버튼화 된 저작도구를 사용하여 빠른 처리 속도로 가상현실 콘텐츠를 생성시킬 수 있는 가상현실 편집 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 편집 시스템을 나타내는 블록도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부를 나타내는 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 편집 시스템은, 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 3차원 애플리케이션으로 제작된 3차원 모델 데이터(160)를 읽어들여 가상현실 콘텐츠로 생성시키는 가상현실 콘텐츠 생성부(150)가 구비되는 사용자 단말기(100) 및 가상현실 콘텐츠 생성부(150)를 통하여 생성된 가상현실 콘텐츠를 전송받아 저장시키는 웹 서버(200)를 포함한다.

사용자 단말기(100)는 인터넷(300)에 접속할 수 있는 인터넷 익스플로워 등의 웹브라우저(110)가 구비되며, 콘텐츠 등의 데이터가 임시 저장되는 임시저장부(130)가 구비된다.

여기서, 가상현실 콘텐츠 생성부(150)는 소프트웨어 형태로 사용자 단말기(100)에 설치되는 것으로, 3차원 애플리케이션으로 제작된 3차원 모델 데이터(160)를 읽어들여 웹(Web) 상에서 구동할 수 있도록 편집(Editing) 할 수가 있다.

가상현실 콘텐츠 생성부(150)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 3차원 엔진(151), 오브젝트 파일 생성부(155), html 파일 생성부(156)로 구성되어 진다.

3차원 엔진(151)은 오픈지엘(openGL) 기반으로 모든 라이브러리와 정적연결로 관계된 공용 라이브러리(152), 오픈지엘 래퍼 및 각종 오브젝트에 대해 정의된 오픈지엘 구현부(153)로 구성되어있다.

공용 라이브러리(152)는 수학(선형대수)관련 함수 및 클래스, 자료구조 클래스들 및 그 밖에 유틸리티 함수 및 클래스로 구성되어 시스템 전반에 걸쳐 정적으로 연결된다.

오픈지엘 구현부(153)는 공용 라이브러리(153)에서 정의된 최소단위 클래스를 포함하여 기하학적 엔티티(Entity), 텍스쳐 이미지, 질감 등과 같이 하나의 장면을 구성하는 클래스들과 이를 최적으로 배치하여 화면상에 표현해주는 파이프라인, 그 밖의 유틸리티 클래스 등으로 구성된다.

그래서, 오픈지엘에서 지원하는 기능 외에도 특수한 변환을 필요로 하는 경우, 이와 같은 수식변환을 따르는 함수를 구성하여 호출에 의한 기능을 추가로 제작한다.

이는 오픈지엘의 기본 라이브러리에는 포함되지는 않지만 동일한 변환식을 사용하므로 라이브러리로의 인식이 가능한데, 이렇게 구성한 공용 라이브러리(152)들을 오픈지엘에 접목시킴으로써 3차원 엔진(151)을 구성한다.

오브젝트 파일 생성부(155)는 3차원 엔진(151)에 의해 편집된 3차원 모델 데이터(160)와 트리거 액션 및 이벤트를 저장하여 오브젝트 파일로 생성되도록 한다.

그리고, 오브젝트 파일 실행기(미도시)는 웹서버에 저장되어 게시된 오브젝트 파일을 전송받아 실행될 수 있도록 한다. 상기 오브젝트 파일 실행기는 본 발명에 따른 가상 현실 편집 시스템에서 생성된 오브젝트 파일을 읽어들여서 사용자의 브라우저에서 임베드된 형태로 실행하는 모듈이다.

html 파일 생성부(156)는 상기 오브젝트 파일 생성부(155)로부터 생성된 오브젝트 파일을 임베드(Embed) 하는 html(hypertext markup language)을 생성시킨다. 즉, 웹 서버에 게시된 오브젝트 파일을 전송받아, 실행되도록 하기 위하여 오브젝트 파일 생성부(155)를 호출하는 html 스크립트를 생성한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부가 사용자 단말기에 디스플레이되는 상태를 나타내는 예시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 편집 방법을 나타내는 플로우차트이다.

본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부(150)는 소프트웨어 형태로 사용자 단말기(100)에 설치되어, 사용자 단말기(100)로 디스플레이된다.

가상현실 콘텐츠 생성부(150)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 메뉴(Menu; 400), 모델 뷰어(Model Viewer; 500), 장면 그래프(Scene Graph; 600), 액션/이벤 트 트리(Action/Event Tree; 700), 오브젝트 특성(Object Properties; 800) 및 이벤트 맵(Event Map; 900)으로 구성된다.

메뉴(400)는 메인(Main) 메뉴, 액션/이벤트(Action/Event) 메뉴, 플레이백(Playback) 메뉴, 프레임(Frame) 메뉴, 디폴트 카메라(Default Camera) 메뉴, 로테이트(Rotate) 메뉴, 줌(Zoom) 메뉴, 뷰(View) 메뉴 등이 구성된다.

메인 메뉴는 새로운 작업 프레임을 설정하고, 3차원 모델 데이터(160) 파일을 읽어들인다. 그리고, 현재 작업 중인 창을 종료하거나, 현재 작업중인 파일을 저장시키며, 저장된 가상현실 콘텐츠를 웹상에서 볼 수 있도록 인터넷 익스플로워 등의 웹브라우저(110)와 연결되도록 한다.

액션/이벤트 메뉴는 3차원 모델 데이터(160) 등의 모델의 움직임(Movement), 가시성(Visibility), 카메라(Camera), 사운드(Sound) 등을 정의하며, 정의된 액션을 적절한 이벤트에 의해 마우스 클릭(Mouse Click), 키스트로크(Keystroke), 월드 메시지(World Message), 인터널 이벤트(Internal Event) 등을 통하여 제어할 수 있게 해준다. 그리고, 액션과 이벤트를 트리거(Trigger)로 묶어주는 기능을 하며, 지정된 트리거를 실행시킨다.

플레이백 메뉴는 3차원 애니메이션(Animation)을 재생하거나 일시중지 또는 정지시키며, 3차원 애니메이션을 처음 또는 마지막으로 되돌릴 수 있다.

프레임 메뉴는 3차원 모델 데이터(160)의 편집을 쉽게 할 수 있도록 시점 및 좌표를 변환시켜준다.

또한, 3차원 모델 데이터(160)를 화면 중점으로 이동시킬 수 있으며, 3차원 모델 데이터(160)의 화면 전환 시 부드럽게 전환되도록 해준다.

디폴트 카메라 메뉴는 카메라의 좌표를 기본적으로 설정된 좌표로 변환시켜주며, 카메라의 시점 좌표를 X-Z 평면, X-Y 평면 또는 Y-Z 평면으로 변환시켜 주며, 파이(π) 평면으로도 변환시켜 준다.

로테이트 메뉴는 모델을 X, Y 및 Z 축으로 로테이션시켜주며, X축 방형으로 15도 회전, Y축 방향으로 15도 회전 또는 Z축 방향으로 15도 회전시킬 수가 있다.

줌 메뉴는 모델의 줌인/아웃(Zoom In/Out) 또는 화면에 알맞게 피트 스크린(Fit Screen) 시킬 수가 있다. 아울러, 모델을 5% 확대 또는 축소할 수 있다.

뷰 메뉴는 모델 뷰어(500), 장면 그래프(600), 액션/이벤트 트리(700), 오브젝트 특성(800) 및 이벤트 맵(900)을 구성하는 윈도우(Windows)를 활동 또는 비활성 되도록 한다.

모델 뷰어(500)는 웹서버(200)에서 다운로드 받은 가상현실 콘텐츠가 디스플레이되며 또한 3차원 모델 데이터(160)가 변환된 가상현실 콘텐츠가 디스플레이된다.

장면 그래프(600)는 읽어들인 3차원 모델 데이터(160)의 오브젝트 트리(Object Tree), 카메라(Camera), 라이트(Light), 물질 리스트(Material List), 맵 특성(Map Properties), 텍스쳐 이미지(Texture Images) 및 사운드 정보를 나타낸다.

오브젝트 트리 정보에서는 3차원 모델 데이터(160)의 오브젝트 정보를 열거해 준다. 오브젝트를 선택하면 모델 뷰어(500)에 해당하는 3차원 모델 데이터(160) 가 활성화된다.

아울러, 오브젝트 트리에서는 해당 오브젝트의 액션/이벤트, 쇼/하이드(Show/Hide) 및 쉐이드 모드(Shade Mode)를 설정할 수 있으며, 오브젝트 선택시 페이드인/아웃(Fade In/Out) 액션을 제공해준다.

카메라 정보에서는 3차원 모델 데이터(160)를 관찰할 수 있는 카메라를 설정할 수 있게 한다. 기본적인 카메라는 전방(front), 후방(rear), 왼쪽(left), 오른쪽(right), 상부(top) 및 하부(bottom)로 구성되고, 해당 카메라를 선택시에는 카메라 특성(Camera Properties)이 활성화된다.

카메라 특성은 3차원 모델 데이터(160)의 관측 카메라의 타입(Type), 투사(Projection), 위치(Position), 시계 범위(Field Of View; Fov), 거리(Distance) 및 이동 제한(Movement restrict)을 설정한다.

라이트 정보는 3차원 모델 데이터(160)의 라이트 정보를 나타내어 준다. 아울러, 3ds max에서 제공되는 타켓 스폿(Target spot), 프리 스폿(Free spot), 타겟 다이렉트(Target Direct), 프리 다이렉트(Free Direct), 옴니 스카이라이트(Omni Skylight)를 기본적으로 제공하고 있다.

물질 리스트 정보는 3차원 모델 데이터(160)의 물질 리스트 정보를 나타내며, 사용자 임의의 물질로 편집(Editing) 할 수 있다.

아울러, 물질(Material) 선택시 오브젝트(Object)의 컬러(Color) 값 변환 액션을 제공한다. 참고로, 물질은 3차원 모델 데이터(160)를 구성하는 표면의 질감을 표현해 주는 중요한 기능을 한다.

텍스쳐 이미지 정보는 3차원 모델 데이터(160)에 사용된 텍스쳐 이미지 리스트와 특성을 제공해 준다. 텍스쳐 이미지 특성은 선택된 이미지의 정보 및 편집 기능과 해당 이미지를 다른 이미지로 변환하는 기능을 수행한다. 예를 들면, 이미지 스켈링(Image Scaling), 퀄리티(Quality), 사이즈(Size), 줌인/아웃 등의 기능을 수행한다.

텍스쳐 이미지 리스트는 3차원 모델 데이터(160)에 사용된 이미지 리스트를 미리보기(PreView) 한다.

액션/이벤트 트리(700)에서 액션 트리는 움직임, 가시성, 카메라, 사운드의 설정 값으로 구성된다.

움직임(Movememt)은 오브젝트의 스켈링(Scaling), 로테이션(Rotation), 트랜스레이션(Translation) 및 콤바인드(Combined)의 설정을 이벤트와 연동을 시킨다.

가시성(Visibility)은 오브젝트의 체인지 컬러(Change Color), 페이드인/아웃(Fade In/Out)의 설정을 이벤트와 연동을 시킨다.

카메라(Camera)는 카메라의 시점을 이벤트에 연동시켜 주며, 사운드(Sound)는 오브젝트의 사운드를 이벤트에 연동시켜 준다.

액션/이벤트 트리(700)에서 이벤트 트리는 액션을 마우스(Mouse), 키스트로크(Keystroke), 플레이백 컨트롤(Playback Control), 월드 메시지(World Message) 및 인터널 이벤트(Internal Event)와 연결하여 다양한 설정의 이벤트를 제공한다.

이때, 하나의 액션은 하나 이상의 이벤트와 링크(Link)가 되어야 하며, 액션(Action)은 링크된 특정한 이벤트가 발생하였을 때에 이루어지게 된다.

오브젝트 특성(800)은 선택된 오브젝트의 네임(Name), 트랜스폼(Transform), 트랜스레이션(Translation), 로테이션(Rotation), 스케일(Scale), 물질 레퍼런스(Material reference)의 정보를 제공해 준다.

하나의 3차원 모델 데이터(160)는 다양한 오브젝트로 구성되며, 선택된 오브젝트의 정보를 보기 위해서는 오브젝트 특성(800)이 필요하다.

이벤트 맵(900)은 사용자에 의해 만들어진 3차원 모델 데이터(160)의 액션과 이벤트를 연결하는 기능을 수행한다. 타임 스팬(Time span) 시스템을 도입하여 입력된 시간 안에 액션/이벤트를 서서히 진행하며, 단위는 1/1000초(millisec)이다.

생성된 이벤트 맵은 파이어(Fire) 명령에 의해서 실행시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 가상현실 콘텐츠 생성부(150)가 사용자 단말기(100)에 설치되고, 3차원 모델 데이터(160)를 생성할 수 있는 ASE, 3ds max, MAYA 등의 3차원 애플리케이션 등으로 3차원 모델 데이터(160)를 생성한다(단계 S110).

여기서, 본 발명에 따른 가상현실 편집 시스템은 3ds Max에서 제공하는 3D 이미지 정보를 텍스트로 저장하는 파일 포멧인 ASE 파일을 기반으로 제작되었기 때문에, 3ds Max 등의 전문 애니메이션 소프트웨어와 데이터 호환성이 뛰어나고, 빠른 처리 속도를 낼 수가 있는 것이다.

여기서, ASE 형식의 파일은 3D 데이터를 ASCII 형태로 출력한 파일이며, 텍스트(Text) 형태이므로 값을 쉽게 볼 수 있고, 쉽게 파악을 할 수 있다. 따라서, 출력된 ASE 파일에서 특정한 데이터를 간단하게 없애거나, 추가하는 것이 자유롭다.

한편, ASE 파일은 텍스트로 출력되므로 프로그램에서 사용하려면, 그 텍스트를 읽어들일 추가적인 해석기가 필요하다. 따라서, ASE 파일을 로드하고, ASE 파일의 문장을 단어(TOKEN) 단위로 끊고, 단어의 의미를 분석하게 된다.

그래서, 단어 단위로 자르는 것을 렉서(Lexer) 라고 하며, 자른 단어가 쓸만한지 판단하여 데이터화 하기 위한 의미 분석을 파서(Parser) 라고 한다.

이어서, 본 발명에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부(150)에서 입출력부(154)를 통하여 3차원 모델 데이터(160)를 읽어들인다. 그리고, 3차원 모델 데이터(160)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 오브젝트 파일 생성부(155)를 통하여 그래픽 데이터로 생성된다(단계 S120).

이 단계에서는 공용 라이브러리(152)를 이용한 데이터의 편집이 가능해지는데, 이는 각종 기능을 버튼화 하여 공용 라이브러리(152)의 호출을 쉽게 할 수 있도록 하였다.

그래서, 오브젝트 파일 생성부(155)의 사용자 인터페이스를 이용하여 복잡한 수식계산이나 코딩을 필요로 하지 않고, 간단한 마우스 조작만으로도 원하는 형 변환 프로세스를 가능하게 한다. 이것은 서로 유기적인 연결로 관계되어 가상현실 콘텐츠 생성 시 빠른 렌더링을 제공한다.

그래서, 사용자는 오브젝트 파일 생성부(155)를 통해서 3차원 모델 데이터(160)를 직접 편집할 수 있으며, 사용자 인터페이스의 메인메뉴(400), 액션/이벤트 메뉴, 플레이백 메뉴, 프레임 메뉴, 디폴트 카메라 메뉴, 로테이트 메뉴, 줌 메 뉴, 뷰 메뉴 등을 통해 새로운 작업 프레임을 설정한다.

그리고, 3차원 모델 데이터(160)의 데이터 파일 읽기, 현재 작업 중인 창 종료, 현재 작업 중인 파일 저장, 3차원 모델 데이터(160) 등의 모델의 움직임, 가시성, 카메라, 사운드 등을 정의, 정의된 액션을 적절한 이벤트에 의해 마우스 클릭, 키스트로크, 월드 메시지, 인터널 이벤트 등을 통하여 제어한다.

또한, 액션과 이에 따른 이벤트를 트리거로 설정하여 묶기, 설정된 트리거 실행, 3차원 애니메이션 제어, 시점 및 좌표를 변환, 카메라의 좌표를 기본적으로 설정된 좌표로 변환, 3차원 모델 데이터(160)를 X, Y 및 Z축으로 로테이션, 3차원 모델 데이터(160)의 줌인/아웃 또는 화면에 알맞게 피트 스크린, 모델 뷰어(500), 장면 그래프(600), 액션/이벤트 트리(700), 오브젝트 특성(800) 및 이벤트 맵(900)을 구성하는 윈도우(Windows)를 활성 또는 비활성 되도록 하는 등의 작업 또한 마우스 클릭, 키스트로크, 월드 메시지, 인터널 이벤트 등을 통하여 제어할 수 있다.

이렇게, 오브젝트 파일 생성부(155)에서 입력받은 3차원 모델 데이터(160)를 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 편집하여 가상현실 콘텐츠로 생성시키면(단계 S130), 생성된 가상현실 콘텐츠를 저장한 후 또는 저장과 동시에 html 파일 생성부(156)로 가상현실 콘텐츠를 전송한다.

이어서, html 파일 생성부(156)에서 웹 브라우저(110)에서 임베디드 된 상태로 가상현실 콘텐츠가 실행되도록 하여, 사용자 단말기(100)에서 출력되도록 하거나 인터넷(300)을 통하여 웹 서버(200)로 전송시킨다. 이때, 마우스 조작으로 가상현실 콘텐츠를 저장 및 html 파일 생성부(156)로 전송할 수가 있다.

이어서, 웹서버(200)에서는 전송받은 가상현실 콘텐츠가 저장되는 것이다(단계 S140).

이 단계에서 웹 브라우저(110) 상에 표출될 가상현실 콘텐츠를 제어하기 위한 사용자 인터페이스를 웹서버(200)에 이식할 수 있으며, 소스의 유출 등 기술적 보안을 지키기 위해, 또 로딩의 속도보정과 용량의 효율적 관리를 위해 자체형식의 압축 방식을 사용한다.

이러한 방식의 사용으로, 웹서버(200)를 통해 ActiveX 컨트롤 형식으로 자체형식의 압축파일을 읽어올 수 있는 기본 플레이어를 사용자에게 제공하여 웹서버(200)에서 다운로드 받은 가상현실 콘텐츠를 디스플레이하는 최종적인 결과를 달성한다.

본 발명에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부(150)의 특징은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 간편한 사용자 인터페이스, 빠른 처리속도 구현, 다양한 애플리케이션, 이벤트 지원, 3ds Max 등 전문 애니메이션 소프트웨어와 데이터 호환성이 뛰어나다.

그래서, 가상현실 콘텐츠 생성부(150)를 이용하여 웹(Web)에서 가상현실, 즉 오브젝트(Object)나 파노라마 장면 등을 실제모습으로 보는 것과 같은 가상현실을 간편하게 만들수 있다.

아울러, 3차원 모델 데이터(160)에 대한 각종 애니메이션 및 이벤트를 라이브러리 형식으로 제공해 주고 있다.

또한, 가상현실 콘텐츠 생성부(150)에서 생성되는 VR 콘텐츠는 3차원 애플리케이션으로 제작된 3차원 모델 데이터를 읽어 들여 이미지 섹터 분할방식으로 모델 을 분할하여 압축함으로써 가상현실 콘텐츠 생성 시 전체를 압축하는 방식에 비하여 압축률을 높였다(30 ~ 80%). 압축률을 높임으로써 더욱 가벼운 데이터를 표출하여 빠른 로딩속도를 구현할 수가 있다.

참고로, 압축하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 모델 정점 데이터, 애니메이션 키 데이터, 상호작용 반응 값 등의 가상현실 콘텐츠의 내부데이터는 주요 데이터가 하나라도 손실이 되면 해당 가상현실 콘텐츠는 사용할 수 없게 된다. 따라서, 가상현실 콘텐츠 내부데이터는 손실은 전혀 없으면서 압축 효율은 높고, 압축 연산에 소모되는 시간은 적은 무손실 압축 알고리즘인 디플레이트(Deflate) 알고리즘을 사용하여 압축된다.

디플레이트 알고리즘은 필 케츠에 의해 발표된 알고리즘으로 기본적으로 LZ77 알고리즘을 통해 가상현실 콘텐츠 내부데이터를 압축한 후 중복되는 내용에 대한 포인터 즉, 데이터가 일치하는 위치와 길이를 호프만 코딩을 사용하여 한번 더 압축한다.

LZ77 알고리즘은 Abraham Lempel과 Jakob Ziv가 1977년에 발표한 것으로 데이터에서 동일한 패턴이 발견되면 그 내용을 위치와 길이만으로 기록하는데, 이 패턴의 길이는 가능한 긴 것을 찾아 그 효율성을 높이는 알고리즘이다.

호프만 코딩은 데이비드 호프만이 1958년에 발표한 알고리즘으로 문자들의 빈도로부터 접두 부호(어떤 한 문자에 대한 부호가 다른 부호들의 접두어가 되지 않는 부호)를 만들어내는 알고리즘으로써 적게 나오는 문자일수록 더 긴 부호를 쓰 고 많이 나오는 문자일수록 더 짧은 부호를 쓴다.

호프만 코딩은 주어진 빈도에 대해서 항상 최적의 접두 부호를 만들어 내며, 각 문자들의 빈도가 2의 거듭제곱 꼴이거나 모두 같은 경우 이 접두 부호는 간단한 이진 블록 부호와 동일하다.

예를 들어, 'AABBCCDAABBAABB'라는 데이터가 있다면, 무손실 압축 알고리즘을 사용하여 압축이 진행된다.

먼저, 검색 대상인 문자열의 맨 처음 'A'의 앞에는 아무런 데이터가 없기 때문에 (위치, 길이)가 모두 '0'이 되고, 앞 부분과 일치하지 않는 첫 번째 글자를 출력하여, (0, 0)A가 출력되면서 길이가 0+1로 된다.

이어서, 검색 대상은 길이가 0+1로 되어 두번째 'A'가 되고, 'A'는 앞에 존재하는 값이므로, 위치와 길이로 대체하고, 일치하지 않는 다음 문자의 첫번째 글자를 출력한다. 따라서, (0,0)A(1,1)B 가 출력하게 된다.

이어서, 검색 대상은 1+1+1, 즉 1+2가 되어 두번째 'B'가 되고, 'B'는 앞에 존재하는 값이므로, (0,0)A(1,1)B(1,1)C 가 출력된다

이어서, 검색 대상은 1+2+1+1, 즉 1+2+2가 되어 두번째 'C'가 되고, 'C'는 앞에 존재하는 값이므로, 위와 같이 반복하면 (0,0)A(1.1)B (1,1)C(1,1)D 출력된다.

이어서, 검색 대상은 1+2+2+1+1, 즉 1+2+2+2가 되어 세번째 'A'가 된다. 여기서, 'A' 값을 시작으로 'AABB'가 앞에 존재하는 값이므로, 출력값은 (0,0)A(1,1)B(1,1)C(1,1)D(7,4)A가 된다.

이어서, 검색 대상은 1+2+2+2+4+1, 즉 1+2+2+2+5가 되어 마지막 'A'가 된다. 여기서, 'A'값을 시작으로 'ABB'가 앞에 존재하는 값이므로, 최종 출력 값은 (0,0)A(1,1)B(1,1)C(1,1)D(7,4)A(4,3)이 된다.

그리고, LZ77 알고리즘의 결과로 만들어진 인코딩 데이터(Encoding Data)를 호프만 코딩(Hoffman Coding)에 의해 다시 압축하여 빈도 수가 높은 패턴에 대해서는 작은 비트(Bit)의 데이터로 치환하는 작업을 수행한다.

먼저, LZ77 알고리즘으로부터 획득한 데이터는 '00A11B11C11D74A43'와 같으며 각 문자의 빈도를 측정하여 분류한다.

이어서, 빈도 수가 가장 작은 값을 기준으로 그룹을 만들면서 이러한 작업을 반복한다.

그래서, 1은 '01', 0은 '101', A는 '100', 4는 '001', B는 '110', C는 '0001', D는 '0000', 7은 '1111', 3은 '1110'로 되고, 00A11B11C11D74A43의 결과값은, '1011011000101110010100010101000011110011000011110'의 총 7바이트(Byte)로 나타낼 수가 있다.

이어서, 리얼리티를 높일수록 그 크기가 기하급수적으로 커지는 가상현실 콘텐츠의 재질 등의 외부데이터에 대해서는 손실은 약간 있지만 압축효율 면에서 우수한 손실 압축 알고리즘을 사용한다.

재질 데이터의 경우에는 가상현실 콘텐츠의 각각의 좌표마다 컬러 정보를 기록하는데, 2차원 데이터의 경우 이미지에 해당하는 값이 3차원에서는 각 면마다 값을 저장하여야 하기 때문에 그 크기는 매우 커질 수밖에 없다. 하지만, 보통의 경 우 한 점의 컬러는 주변 점들의 컬러와 비슷할 확률이 매우 높다.

이는 사진과 마찬가지로, 예를 들어 바닷가에서 사진을 찍으면, 바닥은 황토색 모래들로, 하늘은 파란색과 흰색 구름으로 이루어지는데 아주 작은 한 점을 보았을 때 그 주변은 분명히 같은 색일 확률이 높다는 것이다.

이러한 특성과, 사람의 눈은 상당히 둔감하기 때문에 작은 점이 주변의 색과 약간은 다르지만 이 색을 주변 색으로 바꾸더라도, 즉 데이터가 손실되더라도 언뜻 보기에 비슷해 보인다는 점을 이용한다면 디플레이트 알고리즘보다 더 뛰어난 압축 효율을 낼 수 있다.

그래서, 재질 데이터의 경우에는 각각의 좌표계를 8*8 매트릭스(Matrix)로 나누어 블록을 구성하고, 이 블록에 대하여 DCT(Discete Cosine Transform; 이산 코사인 변환), 양자화(Quantization), 지그재그 스캐닝(Zig-zag Scanning) 및 호프만코딩 알고리즘을 차례로 수행하여 압축 효율을 높인다.

먼저, 가상현실 콘텐츠 영상을 8*8 행렬 블록(block)으로 나눈다. 이 8*8의 블록 행렬은 DCT에 의해서 정보량이 줄어들게 된다.

DCT(Discete Cosine Transform)는 1차원이나 2차원의 데이터를 공간영역에서 주파수 영역으로 변환하는 알고리즘으로, DCT 연산을 하면 블록에서 왼쪽 위쪽으로 큰 숫자들이 몰리게 된다.

그래서, 제일 좌측 상단에 있는 큰 숫자를 DC(저주파)값, 나머지 63개의 숫자는 AC(고주파)값이라고 부르며, 특히, DC 값 및 이 근처에 있는 숫자들은 블록 전체의 명도를 좌지우지하는 매우 중요한 정보를 담고 있다.

가상현실 콘텐츠 재질 데이터의 경우 변화가 적으므로 낮은 주파수, 0 주파수(DC) 성분이 큰 값을 가지게 되고 높은 주파수 성분은 상대적으로 작은 값을 가지는데, 대부분의 정보가 낮은 주파수 쪽으로 몰리게 되므로 양자화 과정을 적절히 거치면 높은 압축률을 가져올 수 있다.

양자화는 DCT로 변환된 행렬을 임의의 정수 행렬인 양자화 행렬로 나누는 과정이다. 이 과정에서 작은 값들은 '0'으로 변하게 되어 데이터가 작아지지만, 사라진 숫자들 때문에 약간의 데이터 정보 손실(loss)이 발생하게 된다.

DCT 과정과 양자화 과정을 거친 행렬은 지그재그 스캐닝으로 [15, 0, -2, -1, -1, -1, -1, 0, 0, -1]과 같이 정수 열을 만들고, 정수 열을 이진수로 바꾼다.

이어서, 이진수의 인근 값 특성 및 확률(0 또는 1이 연속으로 몇 개가 계속되는지 등등)을 이용한 호프만 코딩을 이용해서 8*8 행렬이 [101 0110 111001 01 00 0 00 0 00 0 11011 0]와 같이 불과 몇 개의 0과 1의 조합으로 줄어들게 된다.

이렇게 호프만 코딩을 이용해 압축하면 적게는 10배에서 많게는 20배 이상의 압축 효율을 가져올 수 있다.

따라서, 원래의 8*8 정수 행렬이 DCT - 양자화 - 지그재그 스캐닝 - 호프만 코딩의 과정을 거치면서, 데이터량이 엄청나게 줄어드는 것을 확인하실 수 있다.

단, 양자화 과정에서 아주 작은 AC 값들은 손실되기 때문에 원래 영상에 비해 약간 화질이 저하되는 손실압축방식이 되는 것이다.

참고로, 본 발명에서는 가상현실 콘텐츠 영상을 8*8 행렬 블록으로 나누었지만 사용자가 임의로 행렬의 크기를 설정할 수가 있다.

따라서, 8*8을 포함하여 행렬의 크기를 16*16, 32*32, 64*64, 128*128 등으로 나누어 사용자가 임의로 각각 블록을 구성하고, 이 블록에 대하여 DCT, 양자화, 지그재그 스캐닝 및 호프만코딩 알고리즘을 차례로 수행하는 것이다.

그래서, 여러 크기별로 블록을 잘라서 압축해본 결과 가장 압축률이 좋은 것을 선택할 수 있다. 이때, 행렬의 크기는 압축데이터 헤더에 저장하고, ActiveX 등의 형식으로 만들어진 전용 플레이어가 이를 실행할 때 헤더를 읽어 압축을 풀 수가 있는 것이다.

본 발명에 따른 가상현실 편집 시스템은 오픈지엘(OpenGL) 기반으로 제작하여 다음과 같은 장점들이 있다.

첫째 범용성이 뛰어나다. 현재 사용되는 주요 운영체제 즉(윈도우즈, 리눅스, 유닉스, 맥OS, OS/2, BeOS 등)을 모두 지원한다. 본 발명에 따른 코드를 해당 운영체제의 플랫폼(Platform)으로 변경하면 어떤 운영체제로도 바로 이식할 수 있는 것이다.

오픈지엘은 작도나 특수 효과를 내는 일련의 수행 명령어를 기술한 라이브러리 집합체로서, 숨은 면 제거, 투명화, 반 에일리어싱, 텍스처 매핑, 픽셀 조작, 변형을 위한 모델링, 대기 효과(안개, 연기, 아지랑이 등) 등의 그래픽 구현을 위한 일련의 함수를 미리 계산한다. 이어서 호출에 의한 기능화하여 수치로 된 데이터를 그래픽으로 변환시키는 기능이 포함된다.

둘째 확장성이 뛰어나다. 오픈지엘은 개방형 코드로 이루어져 있어 각종 분 야에 확장이 용이하다. 이러한 오픈지엘 코드를 이용하는 본 발명에 따른 가상현실 편집 시스템은 On-Offline상에서 고객 맞춤형 서비스가 요구되는 건축 시뮬레이션, 군사 장비시뮬레이션, 가상도시설계, 인테리어 시뮬레이션 구축 및 공간설계, 가상체험 교육시스템, 3차원 가상체험쇼핑몰, 3차원 무인안내시스템 등 다양한 분야에서 활용 가능하다. 오픈지엘은 심지어 휴대폰, PMP등 휴대용 기기를 위한 API(Application Programming Interface)도 구성되어 있기 때문에 약간의 컨버팅만 하면 포터블 기기에서도 사용이 가능해 유비쿼터스 시대에 알맞은 방식이라 할 수 있겠다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 편집 시스템을 나타내는 블록도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부를 나타내는 블록도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 콘텐츠 생성부가 사용자 단말기에 디스플레이되는 상태를 나타내는 예시도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 편집 방법을 나타내는 플로우차트이다.

Claims (9)

1. (a) 3차원 모델 데이터를 로딩하는 단계;

   (b) 상기 로딩된 모델에 트리거 액션 및 이벤트를 설정하는 단계;

   (c) 상기 3차원 모델 데이터와 상기 트리거 액션 및 이벤트를 저장하여 오브젝트 파일을 생성하는 단계;

   (d) 상기 오브젝트 파일을 임베드하는 html 파일을 생성하는 단계; 및

   (e) 상기 오브젝트 파일을 웹으로 접속 가능한 웹서버에 게시하는 단계;를 포함하는 가상현실 편집 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

   ASE 형식의 파일로 저장된 3차원 모델 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는 가상현실 편집 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

   (c1) 상기 3차원 모델 데이터의 내부정보 데이터를 무손실 압축하는 단계; 및

   (c2) 상기 3차원 모델 데이터의 외부정보 데이터를 손실 압축하는 단계;를 더 포함하는 가상현실 편집 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 (c1) 단계는,

   (c11) 상기 3차원 모델 데이터의 내부정보 데이터를 LZ77 알고리즘으로 압축하는 단계; 및

   (c12) 상기 압축된 데이터를 호프만 코딩으로 압축하는 단계;를 포함하는 가상현실 편집 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 (c2) 단계는,

   (c21) 상기 3차원 모델 데이터의 외부 데이터를 소정 크기의 행렬로 나누어 각각 블록을 형성하는 단계;

   (c22) 상기 각 블록의 행렬 데이터를 이산 코사인 변환하는 단계;

   (c23) 상기 각 이산 코사인 변환된 행렬 데이터를 양자화하는 단계;

   (c24) 상기 각 양자화된 행렬 데이터를 지그재그 스캐닝하는 단계; 및

   (c25) 상기 지그재그 스캐닝 된 데이터를 호프만 코딩으로 압축하는 단계;를 포함하는 가상현실 편집 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 생성되는 html 파일은,

   상기 (e) 단계에서 생성되어 웹서버에 게시된 오브젝트 파일을 전송받아 실행하는 오브젝트 파일 실행기를 호출하는 가상현실 편집 방법.
7. 3차원 모델 데이터를 로딩하는 입출력부;

   사용자로부터 저작도구를 통해 입력된 트리거 액션 및 이벤트를 상기 3차원 모델 데이터에 설정하는 3차원 엔진;

   상기 3차원 엔진에 의해 편집된 3차원 모델 데이터를 오브젝트 파일로 저장하는 오브젝트 파일 생성부; 및

   상기 오브젝트 파일을 임베드하는 html 파일을 생성하는 html 파일 생성부;를 포함하는 가상현실 편집 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 입출력부는,

   ASE 형식의 파일을 분석하는 렉서 및 파서를 더 포함하는 가상현실 편집 시스템.
9. 제7항에 있어서, 상기 html 파일 생성부는,

   웹서버에 게시된 오브젝트 파일을 전송받아 실행하는 html 파일을 생성하는 가상현실 편집 시스템.

Images