The Study on Camera Control for Improvement of Gimbal Lock in Digital-Twin Environment

디지털 트윈 환경에서의 짐벌락 개선을 위한 카메라 제어방법에 대한 연구

This study deals with rotation, which is one of the expression methods of motion used in the 3D development environment. Euler angle is a rotation method introduced by Leonhard Euler to display objects in three-dimensional space. Although three angles can handle all rotations in a three dimensional coordinate space, there are serious errors in this approach. If you rotate an object with Euler angles, you will face the problem of gimbal locks that cannot rotate under certain circumstances. In contrast to this, the method to rotate an object without a gimbal lock is the quaternion rotation with quaternion. Rather than a detailed mathematical proof of quaternion, it introduces what concept is used in the current 3D development environment, and applies it to camera rotation control to implement a rotating camera without a gimbal lock.

이 연구는 3D 개발 환경에서 사용되는 움직임의 표현 방법 중 하나인 회전기법에 대해서 설명한다. 오일러 각은 물체를 3차원 공간에 표시하기 위한 회전 방식이다. 세 개의 각도로 3차원 좌표공간 내에 모든 회전을 다룰 수 있지만, 이 방식에는 심각한 오류가 존재한다. 오일러 각으로 물체를 회전 시키면 특정 환경에서 회전하지 못하는 짐벌락 문제에 직면하게 된다. 이를 해결하기 위해, 객체를 짐벌락 없이 회전 시킬 수 있는 방법이 바로 사원수로 이루어진 쿼터니언 회전이다. 본 논문에서는 쿼터니언 기법의 설명보다는 현재 3D 개발 환경에서 사용되는지 기법을 소개하고, 이를 카메라 회전 제어에 적용하여 짐벌락을 개선하는 방법을 제안한다.