공유가상환경에서 물리기반 모델링을 이용한 인간형 아바타 인터랙션

국문 초록 (Abstract)

가상현실(Virtual Reality)에서 사용자의 능동적인 참여를 위하여 인터랙션(interaction)은 필수적인 요소이다. 특히 가상현실에서 사용자의 존재를 인식하기 위한 아바타를 사용할 때에는 사용자 아바타와 가상환경에 존재하는 객체 간 인터랙션할 수 있는 방법이 필요하다. 아바타가 객체에 영향을 미치거나, 그 피드백으로 객체가 아바타에게 영향을 미칠 수 있도록 지원함으로써 아바타와 가상환경의 객체와의 원활한 인터랙션을 구현할 수 있다.
본 논문에서는 다수의 인간형 유관절체 아바타를 연동하여 가상 공간에서 다양한 속도로 동작할 때, 주변에 존재하는 가상 객체들과 효과적인 인터랙션을 제안한다. 움직이는 아바타와 주변 가상 객체들 간에 충돌을 안정적으로 방지하는 방법으로 연속적 충돌검사를 사용하였다. 이는 네트워크 상황에 따라 데이터의 손실이 있을 경우에도 보간을 통하여 충돌 감지가 가능하기 때문에 원거리 네트워크로 연결된 가상환경에서 적합한 방법이다.
충돌이 감지된 후에는 충돌 상황의 특징점인 정확한 충돌 위치와 시간을 추적하고, 물리기반 모델링을 사용하여 이에 적합한 충돌 반응을 생성함으로써 자연스러운 인터랙션을 구현하였다. 아바타와 객체의 충돌 반응이 일어난 후에는 주변 객체들 간의 연쇄적인 충돌 반응을 구현하였다. 제안된 기법은 완전몰입형 가상환경인 CAVE™-like 시스템상에서 구현되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Interaction is an essential element of virtual reality for the user’s active participation. Especially when we use avatars to perceive the user’s existence, it is necessary to establish the interaction method between user's avatars and the objects in the virtual environment. We can implement the natural interaction between avatars and virtual objects by providing the means that the avatar can influence virtual objects, or the virtual objects can influence the avatar as a feedback.
In this paper, I propose the method to achieve the effective interaction between multiple articulated avatars and objects in virtual environment. Using continuous collision detection for multiple articulated avatars keeps from colliding with virtual objects. I performed continuous collision detection to prevent moving avatars and virtual objects from colliding. This method is appropriate for the virtual environment
which operates through remote networking, for the collision detection is possible through interpolation inspite of the data loss when network delay occurs.
After detecting collision, the contact manifold, exact collision position and time, makes realistic interaction using physically based modeling. After collision with avatar, virtual objects make a series of collision responses with other virtual objects.
The proposed schemes are improved in fully immersive virtual environment, CAVE™-like systems.

목차 (Table of Contents)

• 논문개요 = ⅵ
• I. 서 론 = 1
• 1.1 연구 배경 = 1
• 1.2 연구 목적 및 내용 = 2
• II. 관련 연구 = 4
• 2.1 연속적 충돌검사 = 4
• 2.2 아바타 충돌검사 = 5
• 2.2.1 연속적 충돌검사기법 = 5
• 2.2.2 충돌검사 파이프라인 = 6
• 2.3 아바타와 가상 객체 간 인터랙션 = 8
• 2.3.1 DIVE = 8
• 2.3.2 Fairy Sports = 9
• 2.3.3 VisionRunner = 10
• 2.3.4 Virtual Catch Ball = 10
• III. 물리기반 모델링을 이용한 아바타 인터랙션 = 12
• 3.1 연속적 충돌검사와 물리기반 모델링의 결합 = 12
• 3.2 제약조건 기반의 역학 모델 = 13
• 3.3 아바타와 객체 간 충돌 = 16
• 3.4 객체 간 연쇄적 충돌 = 16
• Ⅳ. 공유가상환경에서 아바타 인터랙션 = 19
• 4.1 공유가상환경의 구성 = 19
• 4.2 다수 아바타의 연동 = 21
• 4.3 다수 아바타의 인터랙션 = 22
• V. 구현 환경 및 결과 = 24
• 5.1 구현 환경 = 24
• 5.2 구현 결과 = 28
• 5.2.1 아바타와 객체 간 충돌반응 결과 = 28
• 5.2.2 다수 아바타 연동 및 연쇄적 충돌 결과 = 31
• VI. 결 론 = 35
• 6.1 연구 결과 및 의의 = 35
• 6.2 향후 연구 = 36
• ABSTRACT = 40