Collaborative 3D Design Workspace for Geographically Distributed Designers - With the Emphasis on Augmented Reality Based Interaction Techniques Supporting Shared Manipulation and Telepresence -

지리적으로 분산된 디자이너들을 위한 3D 디자인 협업 환경 - 공유 조작과 원격 실재감을 지원하는 증강현실 기반 인터랙션 기법을 중심으로 -

Collaboration has become essential in the product design process due to internationalized and specialized business environments. This study presents a real-time collaborative 3D design workspace for distributed designers, focusing on the development and the evaluation of new interaction techniques supporting nonverbal communication such as awareness of participants, shared manipulation and tele-presence. Requirements were identified in terms of shared objects, shared workspaces and awareness through literature reviews and an observational study. An Augmented Reality based collaborative design workspace was developed, in which two main interaction techniques, Turn-table and Virtual Shadow, were incorporated to support shared manipulation and tele-presence. Turn-table provides intuitive shared manipulation of 3D models and physical cues for awareness of remote participants. Virtual shadow supports natural and continuous awareness of location, gestures and pointing of partners. A lab-based evaluation was conducted and the results showed that interaction techniques effectively supported awareness of general pointing and facilitated discussion in 3D model reviews. The workspace and the interaction techniques can facilitate more natural communication and increase the efficiency of collaboration on virtual 3D models between distributed participants (designer-designer, engineer, or modeler) in collaborative design environments.

국제화, 전문화, 분업화 되고 있는 비즈니스 환경으로 인해 제품 디자인 프로세스에서 협업의 중요성은 날로 높아지고 있다. 본 연구에서는 서로 다른 공간에 존재하는 디자인 전문가들이 3D 모델을 함께 검토하고 논의할 수 있는 실시간 원격디자인 협업 환경을 제안한다. 특히 원격 협업 환경에서 원격 실재감, 공유조작, 상대 인식 등의 비언어적인 의사소통 방법을 제공하는 새로운 인터랙션 기법을 개발하고, 디자인 리뷰와 관련된 작업에 어떠한 영향을 끼치는지 평가하였다. 관련연구 조사와 디자인 협업 행태의 관찰 실험을 기반으로 작업대상 관련, 작업공간 관련, 상대인식 관련 요구사항을 도출하였다. 이를 충족시키기 위해 증강현실(Augmented Reality) 기반의 3차원 원격 협업 환경을 구축하였고 원격 사용자에 대한 존재감을 제공하는 회전원반(Turn-table)과 가상그림자(Virtual Shadow)라는 인터랙션 도구를 개발하였다. 회전원반은 가상모델의 조작에 직관성을 부여하고 상대의 조작에 물리적인 단서를 제공한다. 가상그림자는 상대의 위치, 제스처, 지시 등의 인식 정보를 지속적이고 자연스럽게 제공한다. 평가 실험을 통하여 새로운 인터랙션 도구들이 3D 모델의 검토에 있어서 대략적인 지시를 효과적으로 지원하며 수정사항에 대한 논의를 촉진시킴을 알 수 있었다. 연구 결과는 가상의 3차원 모델을 다루는 원격에 위치한 사용자들(디자이너-디자이너, 디자이너-엔지니어, 혹은 디자이너-모델러 등) 간의 자연스러운 의사소통을 촉진하고 협업의 효율을 증대시키는데 기여할 수 있다.