Journal of Korea Multimedia Society (한국멀티미디어학회논문지)

Korea Multimedia Society (한국멀티미디어학회)
권호 표지

Haptic Rendering Technology for Touchable Video

만질 수 있는 비디오를 위한 햅틱 렌더링 기술

  • Received : 2010.02.12
  • Accepted : 2010.05.30
  • Published : 2010.05.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We propose a haptic rendering technology for touchable video. Our touchable video technique allows users for feeling the sense of touch while probing directly on 2D objects in video scenes or manipulating 3D objects brought out from video scenes using haptic devices. In our technique, a server sends video and haptic data as well as the information of 3D model objects. The clients receive video and haptic data from the server and render 3D models. A video scene is divided into small grids, and each cell has its tactile information which corresponds to a specific combination of four attributes: stiffness, damping, static friction, and dynamic friction. Users can feel the sense of touch when they touch directly cells of a scene using a haptic device. Users can also examine objects by touching or manipulating them after bringing out the corresponding 3D objects from the screen. Our touchable video technique proposed in this paper can lead us to feel maximum satisfaction the haptic-audio-vidual effects directly on the video scenes of movies or home-shopping video contents.

본 논문에서는 만질 수 있는 비디오를 위한 햅틱 렌더링 기술을 제안한다. 만질 수 있는 비디오 기술은 사용자로 하여금 햅틱 인터페이스를 이용하여 비디오 장면의 물체를 2D 또는 3D 객체 상태로 직접 조작하며 촉감을 느낄 수 있게 해주는 기술이다. 서버에서는 비디오와 햅틱 데이터, 3D 모델 객체의 정보를 전송한다. 클라이언트에서는 서버로부터 받은 비디오, 햅틱 데이터, 3D 모델을 렌더링 해준다. 또한 화면을 사각형의 작은 셀로 나누어 각각의 셀마다 촉감을 부여하는 방식을 사용한다. 촉감을 부여하기 위하여 각 셀에 고유한 느낌을 주는 경도(stiffness), 제동성(damping), 정적 마찰력(static friction), 동적 마찰력(dynamic friction) 값의 조합을 미리 정의해 놓았다. 본 기술을 이용하면 사용자는 화면을 직접 만지거나 화면 속의 물체를 3D 모델로 불러온 다음 이동, 크기 조절, 회전 등의 기능을 이용하여 사용자가 원하는 위치에서 촉감을 느끼면서 물체를 자세히 관찰할 수도 있다. 본 논문에서 제안하는 만질 수 있는 비디오를 위한 햅틱 렌더링 기술은 영화, 홈쇼핑 등의 비디오 콘텐츠에 대하여 시각적 효과, 청각적 효과와 더불어 촉각적 효과까지 제공하여 사용자 만족감을 극대화할 수 있다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 인천대학교

References

  1. 호요성 and 김성열, "다차원 실감 미디어와 실감 방송 기술의 이해" 방송과 기술 Vol.108, pp. 90-97, 2004.
  2. http://www.naver.com
  3. Emanuele Ruffaldi, Dan Morris, Timothy Edmunds, Federico Barbagli, Dinesh K. Pai "Standardized Evaluation of Haptic Rendering Systems," Proceedings of the Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Enviro-nment and Teleoperator Systems Vol.0, 2006.
  4. Mark, W., Randolph, S., Finch, M., Verth, J. V., Taylor R. M., "Adding force feedback to graphics systems: Issues and solutions,". SIGGRAPH 96 Conference Proceedings, pp. 447-452, 1996.
  5. http://www.vreaIities.com/cybergrasp.html
  6. http//www.vrealities.com/cybertouch.html
  7. http://home.novint.com/
  8. http://www.sensable.com/haptic-phantomomni.htm
  9. http://www.sensable.com/products-freeform-systems.htm
  10. http://www.sensable.com/products-claytools-system.htm
  11. http://www.sensable.com/products-openhaptics-toolkit.htm.
  12. V. Hayward and O. Astley, "Performance Measures for Haptic Interfaces," Robotics Research: 7th Int'l Symposium, Springer Verlag,, pp. 195-207, 1996.
  13. H.B. Morgenbesser and M.A. Srinivasan, "Force Shading for Haptic Perception," Proceedings ASME Dynamic Systems and Control Division, vol.58, pp407-412, 1996.
  14. U.Gudukbay, B.Ozguc and Y.Tokad, "A Spring Force Formulation For Elastically Deformable Models," Computer & Graphics, vol.21(3), pp.335-346, 1997. https://doi.org/10.1016/S0097-8493(97)00011-3
  15. F. Tasai, "On the Damping Force and Added Mass of Ships Heaving and Pitching," Research Institute for Applied Mechanics, Vol.VII, 1960.
  16. I2S. J. Bennison and B. R. Lawn, "Role of Interfacial Grain-Bridging Sliding Friction in the Crack-Resistance and Strength Properties of Nontransfoming Ceramics," Acfu Metall., pp.2659-2671, 1989.
  17. V. Hayward and B. Armstrong, "A New Computational Model of Friction Applied to Haptic Rendering," Experimental Robotics VI, Vol.250, pp. 403-412, 2000. https://doi.org/10.1007/BFb0119418
  18. http://www.opengl.org/
  19. Z.L. Cai, J. Dill, and S. Payandeh, "Haptic Rendering: Practical Modeling and Collision Detection," Proceedings of the ASME Virtual Environment and Teleoperator System symposium, pp. 81-86, 1999.
  20. M.C. Lin, Ming C. Lin and D. Manocha, "Collision and Proximity Queries," Handbook of Discrete and Computational Geometry, 2003.
  21. Mee Young Sung, Kyung Koo Jun, Dongju Ji, Hwanmun Lee, Kikwon Kim, "Touchable Video and Tactile Audio," 2009 11th IEEE International Symposium on Multimedia, pp. 425-431, 2009
  22. Jongeun Cha., Jeha Ryu., Seungjun Kim., Byungha Ahn., "A Haptically Enhanced Broadcasting System," Proceedings of the First Joint Eurohaptics Conference and Symposium on Haptic lnterfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, pp.515-516, 2005.
  23. 이범찬, 김종필 and 류제하, "역/촉감 햅틱 상호작용을 위한 K-Touch API 개발" 한국HCI학회 논문지, Vol.1, No.2, pp. 1-8, 2006.
  24. 서용원, 이범찬, 차종은, 김종필, 류제하, "촉감 모델링 및 편집 툴 개발," HCI2007 학술대회, 1권, pp.373-378, 2007.
  25. C. Cruz-Neira, D. Sandin, and T. A. DeFanti. "Virtual Reality : The Design and Implementation of the CAVE," 93 Computer Graphics Conference, pp. 135-142, 1993.
  26. http://www.evl.uic.edu/cavern/quanta/index.html
  27. W. Pugh and D. Wonnacott, "An Exact Method for Analysis of Value-Based Array Data Dependences," Proceedings Sixth Ann. Workshop Programming Languages and Compilers for Parallel Computing, pp.546-66, 1993.