투영 증강 모델

Projection augmented model

투영 증강 모델(PA 모델)은 가상 현실 시스템에 가끔 사용되는 요소입니다.그것은 실제처럼 보이는 물체를 만들기 위해 컴퓨터 이미지가 투영되는 물리적 3차원 모델로 구성됩니다.중요한 것은 물리 모델이 PA 모델이 그리는 객체와 동일한 기하학적 형상이라는 것입니다.

물리 객체와 가상 객체의 통합

공간적으로 증강된 현실(SAR)은 사용자의 물리적 공간 [1]내 또는 위에 직접 가상 객체를 렌더링합니다.SAR의 주요 장점은 사용자가 헤드마운트 디스플레이를 착용할 필요가 없다는 것입니다.대신 공간 디스플레이를 사용하면 넓은 시야와 고해상도 가상 객체 이미지를 환경에 직접 통합할 수 있습니다.예를 들어 디지털 라이트 프로젝터를 사용하여 2D/3D 이미지를 실제 표면에 그리거나 내장된 플랫 패널 디스플레이를 사용하여 가상 객체를 실현할 수 있습니다.

실제 물체는 어느 방향에서나 볼 수 있도록 물리적으로 조작할 수 있어 인체공학적 평가에 필수적이며 [2]촉각도 강하다.시뮬레이션된 촉각 피드백 장치는 컴퓨터 생성 객체의 일부 측면을 만질 수 있지만 이 수준의 기능에는 [3]미치지 못합니다.따라서 제품 [4]설계와 같은 많은 애플리케이션에 물리적 개체가 여전히 사용되는 것은 놀라운 일이 아닙니다.그러나 컴퓨터 생성 개체는 물리적 개체와 비교할 수 없는 수준의 유연성을 제공한다는 중요한 이점이 있습니다.따라서 실제 물리세계와 컴퓨터 생성물을 어떻게든 결합시켜 동시에 [5]체험할 수 있는 디스플레이가 필요하다.

TUI(Type User Interface)와 증강현실 모두 이 문제를 해결하기 위한 것입니다.TUI 시스템은 실제 물리적 객체를 사용하여 컴퓨터 생성 정보를 표현하고 상호 작용합니다(그림 1).그러나 TUI는 실제 개체와 컴퓨터 생성 개체 간에 물리적 링크를 만들지만 컴퓨터에서 생성된 개체가 실제로 사용자의 실제 환경에 있는 것처럼 착각하지는 않습니다.그것이 증강현실의 목적이다.

Adapted milgrams VR-AR continuum.png

그림 1 밀그램과 키시노(1994)에 근거한 고도의 컴퓨터 인터페이스의 연속성.

증강현실(AR)은 컴퓨터 생성 환경에 사용자를 몰입시키는 가상현실(VR)과 달리 컴퓨터 생성 객체가 사용자 환경에서 실제[6] 객체라는 착각을 일으켜 물리적 공간과 가상 공간을 결합합니다(그림 1).또한 헤드마운트 디스플레이 기반의 AR 및 VR 시스템은 물리적 객체를 직접 통합할 수 있습니다.따라서 사용자가 볼 수 있는 컴퓨터 생성 객체에 손을 뻗으면 동일한 공간 [7]위치에 배치된 동등한 물리적 모델을 만집니다.이러한 시스템은 물체의 컴퓨터 생성 시각적 외관을 동적으로 변경할 수 있게 하며, 물리적 모델은 물체의 기본 형태에 대한 촉각적 피드백을 제공합니다.그러나 헤드마운트 디스플레이 기반 시스템에서는 사용자가 장비를 착용해야 하기 때문에 디스플레이를 동시에 사용할 수 있는 인원은 제한된다.

이러한 한계를 겪지 않는 AR 패러다임의 변형은 공간적으로 증강된 현실이다(그림 1).[8]공간적으로 증강된 현실은 프로젝트 컴퓨터가 생성한 정보를 사용자 [9]환경에 직접 표시합니다.몇 가지 디스플레이 구성이 가능하지만 가장 자연스러운 유형은 투영 증강 모델입니다.

투영 증강 모델

Projection Augmented model 1.jpg

그림 2: 투영 증강 모델 개념

투영증강모델(PA모델)은 물리적인 3차원모델로 구성되며, 그 위에 컴퓨터 이미지가 투영되어 사실적인 외관 오브젝트가 작성된다(그림2).중요한 것은 물리 모델이 PA 모델이 그리는 객체와 동일한 기하학적 형상이라는 것입니다.예를 들어, 그림 3에 표시된 물체에 투영된 이미지는 색상과 시각적 질감을 제공하므로 물체는 다른 재료로 만들어진 것처럼 보입니다.

Projection Augmented model 2.jpg

그림 3 투영 증강 모델의 예(삽입 - 투영을 끈 상태).

PA 모델은 물리 객체와 컴퓨터 생성 정보의 고유한 조합을 사용하기 때문에 양쪽에서 이점을 상속합니다."물리적 모델에 대한 휴먼 인터페이스는 '직관적'의 본질입니다. 조작할 위젯도, 이동할 슬라이더도, 살펴볼 디스플레이도 없습니다. 대신 우리는 물체를 돌아다니며 확대/축소하고, 흥미로운 컴포넌트를 바라보며, 모두 매우 높은 시각적, 공간적, 시간적 충실도로 관찰합니다."[10]PA 모델은 물리 모델의 높은 수준의 직관성과 컴퓨터 그래픽의 유연성 및 기능을 결합합니다(예: 신속하게 변경, 애니메이션, 저장 및 업데이트 가능). (Jacucci, Oulasvirta, Psik, Salovaara & Wagner, 2005)따라서 PA 모델은 기본적으로 사용자가 맨손으로 만지고 잡을 수 있는 컴퓨터 생성 물체에 물리적 형태를 부여합니다.따라서 PA 모델을 다른 가상 및 증강 현실 디스플레이와 비교한 사용자 연구에서 PA 모델이 자연스럽고 직관적인 유형의 디스플레이라는 사실은 놀랄 일이 아니다(Nam & Lee, 2003; Stevens et al., 2002).

그러나 PA 모델의 개념은 새로운 것이 아닙니다.실제로 최초의 PA 모델형 디스플레이 중 하나는 Naimark가 20년 전 'Displacements' 아트 설치(Naimark, 1984년)를 건설했을 때 만들어졌으며 최근에는 디즈니 월드의 'Hauded Manition' 어트랙션(Liljegren & Foster, 1990년)에 제작되었다.당시에는 PA 모델이 예술적 표현 그 이상이 되는 기술은 존재하지 않았습니다.그러나, 현재의 테크놀로지와 약간의 「자유로운 상상력」을 고려하면, 새로운 프로젝션 디스플레이를 탐색하는 것은 「무제한」[11]이 될 가능성이 있습니다.

PA 모델 테크놀로지의 성장은 최근 SIGGRAPH(Displacements, 2005)에서 Naimark의 'Displacements' 설치를 재현함으로써 두드러지고 있습니다.구체적으로는 물리 모델과 투영 이미지를 작성 및 조정하는 프로세스를 반자동화하는 새로운 기술이 개발되었습니다.이는 여러 개의 프로젝터를 지원하므로 PA 모델을 모든 방향에서 조명할 수 있습니다.또한 강력한 프로젝터(2000~3000루멘)를 사용하여 PA 모델을 밝은 방에 배치할 수 있습니다(Nam, 2005; Umemoro, Keller & Stappers, 2003).다만, 이 테크놀로지에 의해서, PA 모델이 실용적이고 유용한 디스플레이 타입이 되는 것은 가능하지만, 그 주된 목적에 대응하고 있는 것은 아닙니다.

PA 모델은 실제로 자신이 그리는 물체에 대한 착각을 일으키는 것을 목표로 합니다.예를 들어, 제품 설계 출원에 사용할 때, PA 모델이 실제로 최종 제품이라는 확실한 지각적 인상을 주는 것이 중요하다(Nam, 2006; Saakes, 2006; Verlinden, Horvath & Edelenbos, 2006; Keller & Stappers, 2001).마찬가지로 미술품 복제품을 만드는 박물관 전시 어플리케이션에서 PA 모델은 실제 미술품이라는 착각을 일으키기 위한 것이다(히로오카 & 사티오, 2006; 센켄버그 박물관, 2006; 빔버, 게이시, 위트머, 라스카 & 엔카르나카오, 2002; 런던 박물관, 1999).

그러나 지금까지의 어떤 연구도 이러한 착각을 구체적으로 고려하지 않았다.따라서 본 논문은 '투영 증강 모델 착시 현상'을 PA 모델이 실제로 묘사하는 물체로 인식되는 상황으로 정의한다.예를 들어, 사용자가 그림 3의 PA 모델을 이미지가 투영된 흰색 모델이 아닌 실제 벽돌, 화분 및 나무 조각으로 인식할 때 이러한 착시 현상이 발생합니다.그러나 이 환상의 본질은 사용자를 속이는 것이 아닙니다.사용자는 PA 모델이 실제로 흰색 모델 및 투영된 이미지임을 알면서도 PA 모델이 묘사하는 대상임을 인식할 수 있다.

PA 모델과 PA 모델이 그리는 오브젝트 간의 물리적 유사성을 높임으로써, 즉 PA 모델의 충실도를 높임으로써 이 착각을 강화하도록 기술이 개발되었습니다.예를 들어 뷰어의 위치가 변경됨에 따라 오브젝트의 경면 하이라이트가 이동하는 방식을 동적으로 시뮬레이션할 수 있습니다.이를 통해 PA 모델은 다양한 재료로 제작되는 것처럼 보일 수 있습니다.예를 들어, 칙칙한 점토 화병은 빛나는 플라스틱 재료로 만들어진 것처럼 보일 수 있다.

그러나 PA 모델 착시 발생 여부는 전적으로 사용자의 주관적인 지각 인상에 달려 있다.따라서 PA 모델의 다른 측면의 충실도를 높이면 각각 착시 강도에 다른 영향을 미칠 수 있습니다.이는 기본적으로 컴퓨터 생성 사진 이미지의 다른 측면의 충실도를 높이면 이미지가 실제 사진으로 인식되는 정도에 각각 다른 영향을 미칠 수 있는 것과 같습니다(Longhurst, Ledda & Chalmers, 2003; Rademacher, Lengyel, Cutrell, Whitet, 2001).예를 들어, 일반적으로 그림자의 충실도를 높이는 것보다 이미지 텍스처의 충실도를 높이는 것이 더 중요할 수 있습니다.따라서 PA 모델의 어떤 측면의 충실도를 높이면 PA 모델 착시 현상이 자동으로 강화된다고 가정할 수 없으며, 마찬가지로 어떤 측면의 충실도를 낮춘다고 해서 자동으로 약해진다고 가정할 수 없다.따라서 지금까지 이 착각을 조사한 적이 없기 때문에 이를 강화하는 기술의 성공 여부를 판단하기 어렵고 신기술 개발 시 정보에 입각한 결정을 내리기도 어렵다.인간 지각 시스템의 능력은 고급 인터페이스의 개발을 이끌어야 한다(Stanney et al., 2004). 따라서 이 문제를 해결해야 한다.

참고: 프로젝션 증강 모델은 '섀도 램프'라고도 합니다(Raskar, Welch, Low & Bandyopadhyay, 2001, 페이지 89)

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ http://en.scientificcommons.org/42668071
  2. ^ Ishi & Ullmer,[page needed] 1997년
  3. ^ Evans, Wallace, Chesire & Sener, 2005; Baradaran & Stuerzlinger, 2005; Koudja, Hafez & Keddar, 2004[page needed]
  4. ^ Dutson & Wood, 2005.
  5. ^ Gibson, Gao & Campbell, 2004; Ishi & Ullmer, 1997.
  6. ^ 아즈마 외, 2001년
  7. ^ Whitton, Lok, Insko & Brooks, 2005; Billingshurst, Grasset & Looser, 2005; Lee, Chen, Kim, Han & Pan, 2004; Hoffman, Garcia-Palacios, Carlin, Funess & Botella-Arbona, 2003.[page needed]
  8. ^ 라스카, 웰치, 훅스, 1998년
  9. ^ Bimber & Raskar, 2005.
  10. ^ Raskar, Welch, Low & Bandyopadhyay, 2001, 페이지 89
  11. ^ Naimark, 2005, 페이지 605

Azuma, R., Baillot, Y., Behringer, R., Feiner, S., Julier, S. 및 MacIntyre, B.(2001)증강 현실의 최근 발전.IEEE 컴퓨터 그래픽스 및 애플리케이션, 21(6), 34-47.

Baradaran, H. & Stuerzlinger, W. (2005)초보 사용자와 실제가상 3D 구축 도구의 비교컴퓨터 그래픽스 및 가상현실에 관한 국제회의의 진행(CGVR'06)– 2006 World Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing - WORLDCOMP ' 06 。세계과학아카데미

Billingshurst, M., Grasset, R. 및 Looser, J. (2005)증강현실 인터페이스[dead link] 설계컴퓨터 그래픽스 및 인터랙티브 기술에 관한 연례 회의 진행 - SIGGRAPH'05(17-22페이지)뉴욕: ACM 프레스.

Bimber, O., Gatsy, S., Witmer, L., Raskar, R. 및 Encarnacao, L.(2002).화석 표본과 컴퓨터 생성 정보를 병합합니다.IEEE 컴퓨터, 35(9), 25-30.

Bimber, O. 및 Raskar, R. (2005)공간 증강 현실:증강현실에 대한 현대적 접근법.컴퓨터 그래픽스 및 인터랙티브 테크닉에 관한 연례 회의의 속행 - SIGGRAPH'05.뉴욕: ACM 프레스.

Borst, C. 및 Volz, R. (2005)가상제어판과의 상호작용을 위한 햅틱 혼합현실 시스템 평가존재감:Teleoperators and Virtual Environments, 14(6), 677-696.

Brooks, F. (1999년)가상 현실의 실체란?IEEE 컴퓨터 그래픽스 및 응용 프로그램, 19(6), 16-27.

Burdea, G., & Coffet, P. (2003)버추얼 리얼리티 테크놀로지, 제2판워싱턴:Wiley-IEEE 프레스

Cruz-Neira, C., Sandin, D. 및 DeFanti, T. (1993)서라운드 스크린 투영 기반의 가상 현실: CAVE의 설계 및 구현.컴퓨터 그래픽스 및 인터랙티브 기술에 관한 연례 회의의 진행 - SIGGRAPH'93 (p. 135–142).뉴욕: ACM 프레스.

변위량(2005년).마이클 나이마크:인터랙티브 및 몰입형 필름 환경, 1977-1997.컴퓨터 그래픽스와 인터랙티브 테크닉에 관한 연례회의에서의 전시회 - SIGGRAPH'05.2006년 9월 20일 http://www.siggraph.org/s2005/main.php?f=conference&p=art&s=outreach에서 취득

Drettakis, G., Rousou, M., 칭고스, N., Reche, A. 및 Gallo, E. (2004)사실적인 대화형 가상 환경의 생성 및 표시를 위한 이미지 기반 기술.가상환경에 관한 제10회 유로그래픽 심포지엄의 속행 - EGVE'04 (157-166페이지)

Dutson, A. & Wood, K. (2005)진화적 제품 설계의 기능적 평가를 위해 신속한 프로토타입을 사용합니다.급속 프로토타이핑 저널, 11(3), 125-11.

에반스, M., 월리스, D., 체셔, D. 및 세너, B. (2005)산업 설계 실무 중 촉각 피드백 모델링 평가.디자인 연구, 26,487-508.

Fake Space (2006)주의: 세계에서 가장 널리 설치된 완전 몰입형 시각화 시스템.2006년 9월 20일 https://web.archive.org/web/20080108092841/http에서 취득://www.fakespace.com/cave.htm

Fischer, J., Bartz, D. 및 Straßer, W. (2006)카메라 이미지 효과의 통합에 의해, 비주얼 리얼리즘이 향상됩니다.혼합 및 증강 현실 국제 심포지엄 진행 - ISMAR'06.Washington: IEEE Computer Society Press.

Gibson, I., Gao, Z. 및 Campbell, I. (2004)가상 프로토타이핑과 물리적 프로토타이핑의 비교 연구.국제제조기술경영저널, 6(6), 503-522.

히로오카, S. & 사이토, H. (2006)실제 물체 표면에 비디오 프로젝터를 사용한 보정 없는 가상 디스플레이 시스템.IEICE-정보 및 시스템에 관한 거래 - 인공현실 및 텔렉시스턴스에 관한 특별 섹션, E89-D(1), 88-97.

호프만, H., 가르시아-팔라시오스, A., 칼린, C., 퍼네스, T., 보텔라-아르보나, C.(2003)치유되는 인터페이스: 실제와 가상 객체를 결합하여 거미 공포증을 치료합니다.인간과 컴퓨터의 상호 작용에 관한 국제 저널, 16, 283-300.

H. 이치다, Y. 이토, Y. 기타무라, F. 키시노(2004)ActiveCube 및 그 3D 애플리케이션.IEEE Virtual Reality Conference – VR'04. 워싱턴: IEEE Computer Society Press.

이시이, H. & 울머, B. (1997년)유형 비트:사람, 비트, 원자 간의 매끄러운 인터페이스를 지향합니다.컴퓨터 시스템의 인적 요소에 관한 의사회의 - CHI-97 (234–241페이지)뉴욕: ACM 프레스.

이시이, H. & Ullmer, B. (2001)유형 사용자 인터페이스를 위한 새로운 프레임워크.J. Carroll (Eds.)에서 새 천년의 인간과 컴퓨터의 상호작용 (579–601페이지)애디슨 웨슬리.

Jacucci, G., Oulasvirta, A., Psik, T., Salovaara, A. 및 Wagner, I. (2005)증강현실 그림 및 콜라주:현장 조사에서의 구체적인 상호 작용 평가.제10회 IFIP-TC13 인간-컴퓨터 상호 작용에 관한 국제 회의의 진행에서 (43-56 페이지).

켈러, I. & Stappers, P. (2001)TRI: 디자인 스튜디오 환경을 위한 영감 지원.International Journal of Design Computing, 3, 1-17.

Khoudja M., Hafez M. 및 Keddar A. (2004)촉각 인터페이스최첨단 조사.제35회 로보틱스에 관한 국제 심포지엄 회의록 (721–726페이지).

Kölsch, M., Bane, R., Hölleer, T. 및 Turk, M. (2006)웨어러블 증강현실 시스템과의 멀티모달 상호작용.IEEE Computer Graphics and Applications, 26(3), 62-71.

Lee, S., Chen, T., Kim, J., Han, S. & Pan, Z. (2004년).가상 제품 설계의 효과적 특성 평가.IEEE Virtual Reality Conference – VR'04 (p. 207–216).Washington: IEEE Computer Society Press.

Lee, W. & Park, J. (2006) 증강: 제품 디자인 시뮬레이션을 위한 터치 및 파악 가능한 증강 현실.일본 디자인 학회 회보, 52(6), 17-26.

Liljegren, G. & Foster, E. (1990).파이버 옵티컬(광섬유)을 사용한 후면 투사 이미지 그림.미국 특허번호 4,978.216, 월트 디즈니 컴퍼니, 미국 버뱅크 캘리포니아, 1990년 12월 18일

Longhurst, P., Ledda, P. 및 Chalmers, A. (2003)제4회 아프리카 컴퓨터 그래픽스, 가상현실, 시각화 및 상호작용에 관한 국제회의 의사진행록 - AFRIGRAFF '03(p.123–132).뉴욕: ACM 프레스.

밀그램, P. & 키시노, F. (1994)혼합 현실 비주얼 디스플레이 분류법입니다.IEICE Transactions on Networked Reality (E77D) (정보 및 시스템 특별호), 12, 1321-1329.

나이마크, M. (2005) 개의 특이한 투영 공간.존재감:텔레오퍼레이터와 가상환경, 프로젝트 특집호, 14(5), 597-506.

나이마크, M. (1984년)'배치'샌프란시스코 현대미술관의 전시.2006년 9월 20일, http://www.naimark.net/projects/displacements.html 에서 취득.

Nam, T. (2005년)하드웨어-소프트웨어 통합 인터랙티브 제품을 위한 스케치 기반 신속한 프로토타이핑 플랫폼.SIGGRAPH – APGV'05의 그래픽 및 시각화에 대한 제3차 심포지엄 진행에서 (1689–1692페이지).뉴욕: ACM 프레스.

Nam. T. (2006)하드웨어 소프트웨어 통합 인터랙티브 제품 설계를 위한 스케치.컴퓨터 시스템의 인적 요인에 관한 회의 - CHI'06, 창의성 육성에 관한 워크숍:아트, 디자인, 엔지니어링 및 리서치의 공통점.뉴욕: ACM 프레스.

Nam, T. & Lee, W. (2003)하드웨어와 소프트웨어의 통합: 디지털 제품의 프로토타이핑 방법을 기반으로 한 증강 현실.컴퓨터 시스템의 인적 요소에 관한 회의의 진행에서 CHI'03 (956–957페이지)뉴욕: ACM 프레스.

Ni, T., Schmidt, G., Staadt, O., Livingston, M., Ball, R. 및 May, R. (2006)대형 고해상도 디스플레이 기술, 기술응용 프로그램 조사IEEE Virtual Reality Conference – VR'06 (p. 223–236).Washington: IEEE Computer Society Press.

Rademacher, P., Lengyel, J., Cutrell, E. 및 Whited, T.(2001)이미지에서 시각적 사실주의 인식을 측정합니다.렌더링 기법에 관한 제12회 유로그래픽 워크숍의 진행 내용(235–248페이지)스프링거.

Raskar, R., Welch, G., Low K. 및 Bandyopadhyay, D.(2001)셰이더 램프: 이미지 기반 조명을 사용하여 실제 객체에 애니메이션을 만듭니다.렌더링 기법에 관한 제12회 유로그래픽 워크숍 진행(89-102페이지)스프링거.

Saakes, D. (2006)재료 조명: 표현력이 풍부한 재료를 탐색합니다.퍼스널 유비쿼터스 컴퓨팅, 10(2), 144-147.

센켄버그 박물관(2006).센켄버그 박물관 - 공룡 화석 전시회.2006년 9월 20일 http://www.edt2006.org/media/oliver/EDT06-print-noanim-compress.pdf#search=%22A%20Virtual%20Color%20Reconstruction%20System%20for%20Real%20Heritage%20with%20Light%20Projection%22에서 취득

Stanney, K., Samman, S., Reeves, L., Hale, K., Buff, W., Bowers, C., Goldiez, B., Nicholson, D. 및 Lackey, S. (2004)인터랙티브 컴퓨팅의 패러다임 변화:행동 및 신경학적 기반에서 다중 모델 설계 원칙을 도출합니다.인간과 컴퓨터의 상호 작용에 관한 국제 저널, 17(2), 229-257.

Stevens, B., Jerrams-Smith, J., Heathcote, D. 및 Callear, D.(2002).가상화 실현:투영 확대 모델을 사용한 객체 존재 평가존재감:Teleoperators and Virtual Environments, 11(1), 79-92.

우메모로, H., 켈러, I., & Stappers, P. (2003)테이블 조명 확대: 유체 콜라보레이션을 지원하는 테이블 크기의 스케치 VR.제6회 아시아 디자인 국제 회의의 진행.

Verlinden, J., Horvarth, I. 및 Edelenbos, E. (2006)대화형 증강 프로토타이핑을 위한 기술 설명.제7회 경쟁력 엔지니어링 도구 및 방법에 관한 국제 심포지엄 - TMCE'06의 속행.로테르담:밀프레스.

Whitton, M., Lok, B., Insko, B. 및 Brooks, F.(2005).가상 환경에서 실제 객체와 가상 객체의 통합초대장.HCI 국제회의의 속행.

기타 관련 자료

Bennett, E. 및 Stevens, B. (2006)투영 증강 모델을 터치하는 것과 관련된 시각적촉각적 문제가 객체 존재에 미치는 영향.저널 오브 프레젠스:텔레오퍼레이터와 가상환경, 국제존재회의의 베스트 페이퍼 스페셜 에디션, 15(4), 419-437, MIT 프레스.

Bennett, E. 및 Stevens, B. (2006)'검출, 지각객체-존재 프레임워크' : 현실의 환상적 표현을 조사하기 위한 통일된 구조입니다.SIGGRAPH의 컴퓨터 그래픽스 및 응용 지각 심포지엄 진행.