모바일 환경에서 3D 가상현실 응용 프로그램을 개발하는 방법 중 하나로 유니티 3D 가 많이 이용되고 있다. 유니티 3D 엔진을 이용하여 3D 가상현실 서비스가 가능하나 3D 가상현실 장면의 저장, 교환, 전송을 다양한 장치에서 사용하기 위해서는 표준화된 데이터 형식이 필요하다. 이를 위해서 유니티 3D 엔진에서 국제표준 ISO/IEC 19775-1 X3D (Extensible 3D)를 사용할 수 있다면 모바일 환경에서 가상현실 응용 서비스를 위한 3차원 장면 생성과 교환이 가능하게 된다. 본 논문에서는 유니티 3D 엔진을 이용하여 X3D 가상현실을 생성, 변경 및 시뮬레이션 할 수 있도록 3D 장면 접근 인터페이스 구현 방법에 대해 기술한다. 이를 위해서 유니티 3D 엔진에서 X3D 파일의 오브젝트를 처리할 수 있도록 C# 프로그래밍 언어를 이용하여 오브젝트 저장을 위한 데이터 구조를 정의하고 이 데이터에 접근하여 값을 입출력하는 언어 바인딩 함수를 정의한다. 그리고, 유니티 3D 엔진과 C# 바인딩 함수를 사용하여 X3D 데이터를 파싱하고 건물 모델링 생성, 멀티 텍스처 매핑 등 여러 오브젝트들을 생성하고 제어하는 모습을 보여준다.

손끝은 최고의 촉각 센서이자 최고의 운동 기관이다. 많은 기술자들은 손끝의 감각에 의존하여 그들의 정확하고 숙련된 솜씨로 결과물을 만들곤 한다. 컴퓨터 게임 역시 섬세한 조작을 요구하는 분야임에도 불구하고 제작과 구현의 어려움 때문에 대부분의 게임 인터페이스들은 촉각이나 손이 나타내는 복잡한 표현들은 고려하지 않는다. 또한 VR이 빠르게 발전하고 있고 여러 종류의 가상 환경 몰입형 입력 장치들이 나타나고 있지만, 그들의 기술 수준은 게임 패드에 각종 센서가 추가된 정도에 머무르고 있다. 본 논문에서는 손가락의 위치를 통한 3D 인터페이스를 설계하는 방법론을 소개한다. 전통적으로 손을 인식하는 입력 방식에서는 주로 몇몇 제스쳐와 간단한 표현들을 인식하는데 그쳤으며, 상대적으로 미소한 손가락 관절의 움직임이나 손과 손 사이의 상호작용 등의 복잡한 제스쳐에 대해서는 전혀 고려하지 못하고 있다. 본 방법론은 이러한 표현들을 어떻게 구현할 것인지 제시하며, 손가락의 위치나 각도 등 복합적인 데이터를 계산하여 의미 있는 정보들을 도출해낼 수 있게 한다. 또한 실험을 위해 구현된 간단한 프로그램에서는 구체적으로 어떻게 작동하는지와 무엇을 표현할 수 있는지 보여준다. 이를 통해 3D와 몰입형 가상 환경에서 손이 나타내는 복잡한 표현들을 구현하는데 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

인터넷 통신의 보편화에 따라 멀티미디어 관련 콘텐츠 서비스가 이루어지고 있으며, 이러한 서비스는 교육용 학습 콘텐츠 및 시스템 분야로 확장되고 있다. 고급화된 멀티미디어 학습 시스템을 지원하기 위해 3D 그래픽스 기반의 학습 서비스 시스템이 개발되고 있지만 대부분의 시스템이 마우스와 키보드와 같은 컨트롤 기반의 콘텐츠를 가지고 있어 현실감이 떨어지는 단점이 있다. 본 논문에서는 Kinect를 이용하여 사용자 손 영역을 추출하고, 추출된 사용자 손영역에서 손 제스처를 인식하여 가상공간에서 전자교과서를 선택하고, 열고, 페이지를 넘기는 시스템을 소개한다.

지금은 인터넷 통신의 대중화와 통신 기술의 발달로 멀티미디어 콘텐츠가 많이 개발되었다. 특히 비디오 게임에 대한 시장이 커지고 있다. 사용자의 몰입감을 향상시키기 위해 사용자와의 상호작용 기능을 지원하는 멀티미디어 콘텐츠가 지속적으로 증대되고 있다. 본 논문에서는 실세계에서 사용자의 움직임을 3D 위치 정보로 변환하여 얻을 수 있는 움직임 센싱 장치인 Microsoft의 Kinect[1]와 SURF 알고리즘[2]을 이용하여 3D 가상공간에서 3차원 오브젝트를 선택하여 변환할 수 있는 3D 사용자 인터페이스 시스템을 제안한다. 제안한 시스템을 사용을 통해 몰입감과 편리성이 증대되었음을 알았다.

최근에 들어 3D 입체영상 기술은 의료, 건축, 디자인 및 게임 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 마치 사용자가 실제 주변 환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 느끼게 해 주는 가상현실을 적용한 기술이 일반화되고 있는 추세이다. 입체영상을 제어하기 위한 종래 방법으로서는 마우스, 키보드 등의 도구를 사용하여 제어 신호를 입력하는 방법을 생각해 볼 수 있는데 이러한 방법은 사용자가 도구를 사용하여 입체영상을 제어해야 하는 불편함이 있었고 도구 사용의 오류로 인하여 입체영상을 원하는 대로 제어하기가 쉽지 않을 수도 있다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 이러한 제어 방법은 사용자가 콘텐츠를 사실감 있게 느끼지 못하게 되는 중요한 원인이기도 하다. 따라서 본 논문에서는 마우스, 키보드 등의 도구를 사용하지 않고도 사용자의 자연스러운 움직임만으로 편리하고 사실감 있게 콘텐츠를 제어할 수 있는 시스템을 개발하였다. 본 논문에서 제시한 기술을 활용하여 입체영상 게임, 외과 수술 훈련, 군사 훈련, 조종사 시뮬레이션 등 다양한 3D 콘텐츠를 사실감 있게 제어할 수 있다.

본 연구에서는 다양한 색채환경에 대한 반응을 파악하기 위해 3차원 가상환경 인터페이스를 개발하고, 개발된 인터페이스에 대해 사용자가 어떻게 감성적으로 인터렉션하는지를 평가하였다. 3차원 가상환경은 후면 투사형 대형화면을 통해 제시되었으며, 가구를 포함한 실내 환경요소에 12가지 색채조합을 적용한 후, 피실험자들에게 색채조합에 대한 반응과 아울러 가상환경 인터페이스를 통한 감성적 인터렉션을 함께 평가하도록 하였다. 총 34명의 대학생들이 실험에 참여하였으며, 피실험자들은 대형화면 (8'×6')에 제시되는 고화질의 색채 환경 속에서 표준 입력장치를 사용하여 360도로 시선을 움직일 수 있었다. '공간적 실재감(Spatial Presence)', '주제와 연관성(Topic Involvement)', 및 '유쾌함(Enjoyment)'에 관한 자기보고형 설문지를 통해 가상환경파의 인터랙션을 통한 감성 및 인지적 반응을 파악하였다. 현 연구는 향후 디자인 연구, 특히 환경디자인 연구에 3차원 가상환경 인터페이스를 적용하고자 하는 연구자들이 사용자 인터랙션을 사전에 이해하는데 기여할 것으로 기대된다.

최근 전세계적으로 3차원 객체 모델(3D Object Model)을 활용하여 건설 프로젝트의 생애주기 동안 참여주체들이 효과적으로 정보를 공유하고 관리할 수 있도록 하는 가상건설시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이 논문에서는 가상 공간에서 토목구조물의 해석 및 설계를 위하여 반드시 필요한 구조물의 3차원 객체모델과 구조해석 시스템과의 인터페이스 설계를 다루었다. 3D 객체모델 생성에 필요한 인관 매개변수모델링 기법과 구조물의 구조해석에 필요한 다양한 변수를 고려할 수 있는 제품계층구조(product breakdown structure, PBS) 구축 방안을 제시하였다. PBS 구성시 3D 객체 모델 정보로부터 구조 해석에 필요한 속성 정보만을 추출하여 해석 프로그램에 적용이 가능하게 하였으며, 협업작업에 의해 결정되는 여러 수치를 다시 객체정보로 추가 작업 없이 전달하여 3D 객체 모델과 연동되어 변화될 수 있는 인터페이스 프로그램 설계 방안을 제안하였다. 향후 이 연구의 결과를 기반으로 개발된 3D 객체모델과 구조해석 시스템의 인터페이스 프로그램이 가상건설 시스템 구현에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 3차원 분야의 지속적인 발전으로 인해 보다 사실적이고 실감나는 영상을 경험할 수 있게 되었고 게임과 같은 다양한 응용분야에서 활용가능하게 되었다. 특히 가상환경에서의 객체들과 상호작용하며 이를 제어하는 증강현실 분야에 많은 발전을 가져왔다. 본 연구는 한 대의 카메라를 활용한 가상 양시점화 방법을 통해 3차원 공간의 객체를 제어하는 3차원 사용자 인터페이스를 제안한다. 이를 위해 임의의 두 카메라 위치 사이의 변환 정보를 담고 있는 호모그래피(homography) 행렬을 계산하고, 한 대의 카메라에서 얻은 2차원 손 좌표, 호모그래피 행렬 그리고 카메라의 투영행렬을 이용하여 3차원 좌표의 복원을 수행한다. 이러한 방법을 통해 보다 정확하고 빠른 3차원 정보를 얻을 수 있게 된다. 이는 두 대의 카메라를 동시에 구동할 때보다 연산량이 감소하여 실시간 처리에 효과적일 수 있으며 경제적인 부담도 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.

본 논문에서는 게임과 3D 모델링에 많이 이용되는 라이브러리, MS사의 Direct3D를 파이썬(Python)에서 사용할 수 있도록 하는 인터페이스 구현 기술에 대하여 논한다. 현재 주로 MS에서 출시되는 언어군에서만 DirectX를 사용할 수 있지만, 본 논문에서 제시한 방법을 이용하면 파이썬 뿐 아니라 다양한 언어에 DirectX라이브러리를 인터페이스를 제작할 수 있고, 다양한 언어를 쓰는 사용자들에 의해 이 라이브러리의 활용폭을 넓힐 수 있을 것이다. 본 논문에서는 인터페이스 모듈 작성 기법을 설명하고 파이썬을 이용했을 때의 장점과 단점들을 설명한다.