• 정보처리학회논문지A
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• 제8A권2호
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• pp.167-178
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• 2001

This paper presents a new methodology for specification and control of the motion of an articulated rigid body for the purposes of animation by coordinate transformations. The approach is to formulate the problem as a coordinate transformation from the joint space of the body to a user-defined animation space which is chosen for convenience in constraining the motion. Constraints are applied to the resulting coordinate transformation equations. It is sufficiently general so that it can be applied to all common types of control problems, including closed loop as well as open loop mechanisms. We also provided a new approach to simulate a closed loop mechanism, which is using animation space transformation technique. The method is formulated in detail and is demonstrated by animating the motion of an inchworm.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.48-60
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• 1996

이 논문은 실감나는 컴퓨터 그래픽 애니매이션을 하기위한 새로운 방법을 제시하는데, 이것은 forward dynamic simulation 과 비선형 방정식 해법을 사용한 것이다. 이 방법을 사용하여 시뮬래이션할 경우, 물리학적 기하학적 기구학적 제약을 쉽게 만족시킬 수 있다. 이러한 forward dynamic simulation 기법은 특히 비 자발적인 동작에 대하여 아주 실감나는 동작을 제공한다. 이러한 시뮬래이션 기법에 비선형 방정식 해법을 사용하여 컴퓨터 그래픽 애니매이션 기법을 만든다. 기본적인 방법은 동작 제어 기능을 추가하여 사용자가 애니매이션 하고자 하는 목적을 만족 시키는 것인데, 비선형 함수의 문제로 변환하여 최적값만 찾으면 되는 것이다. 이러한 forward dynamic simulation 을 사용한 애니매이션을 작동기를 가진 경우와, 작동기를 가지지 않은 경우로 나누어 두개의 제어방법을 제시하는데, 특히 선형 작동기(근육)를 가진 경우에 대하여 보다 현실에 가까운 제어법을 제시한다. 이상의 두 동작 제어에 관한 예를 "마술주사위" 와 "사람의 일어섬" 예로 보여준다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.323-328
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• 2009

게임이나 가상현실 등에서 사용자들에게 사실성과 몰입 감을 주기 위해서 자연 현상들을 시뮬레이션하고 있다. 게임이나 가상현실에서 물이나 바다와 같은 유체를 3차원으로 시뮬레이션 하는데 있어서 중요한 요소는 실시간 처리와 사실성이다. 유체 모델은 특정 상황에 따른 다양한 방정식과 많은 파라미터 값에 의해 제어되기 때문에 시뮬레이션 하는데 많은 어려움이 따른다. 또한 복잡한 물리 수식을 기반으로 하기 때문에 유체 모델을 시뮬레이션하기 위해서는 많은 수행 시간이 소요된다. 본 논문에서는 실시간 유체와 강체(rigid body) 사이의 상호작용을 표현하기 위해 간략화 된 유체 표면 모델(Fluid-Surface Model)을 제안하고, 개선된 계산과정을 통해 보다 빠르게 시뮬레이션 하도록 한다. 또한 본 논문에서는 유체의 표면과 강체의 상호작용을 표현하는데 있어서 유체의 항력에 의해서 강체와 충돌 시 발생하는 유체 표면의 움직임을 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 유체 표면 모델은 유체역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 유체 표면 모델을 PC 환경에서 사용자와 상호작용 가능하도록 재현하여, 게임이나 애니메이션에서의 유체 모델들에도 적용할 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.554-563
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• 2006

본 논문에서는 물리기반 모델링에서 강체로 이루어진 다관절체 충돌반응을 선형시간에 처리할 수 있는 기법을 제시한다. 다관절체의 위상과 선형방정식에서의 행렬의 특성을 이용하여, 충돌반응과정에서 핵심 요소인 선형방정식의 해를 구하는 과정을 선형시간에 처리한다. 또한, 새로운 조인트의 조건식들을 제시하여, 다양한 조인트들로 구성된 다관절체 대해서도 충돌 반응을 가능하게 한다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 3부
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• pp.326-333
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• 2007

To simulate solid dynamics,a we must com-pute the mass, the center of mass, and the products of inertia about the axes of the body of interest. These mass property computations must be continuously re-peated for certain simulations with rigid bodies or as the shape of the body changes. We introduce a GPU-friendly algorithm to approximate the mass properties for an arbitrarily shaped body. Our algorithm converts the necessary volume integrals into surface integrals on a projected plane. It then maps the plane into a frame-buffer in order to perform the surface integrals rapidly on the GPU. To deal with non-convex shapes, we use a depth-peeling algorithm. Our approach is image-based; hence, it is not restricted by the mathematical or geometric representation of the body, which means that it can efficiently compute the mass properties of any object that can be rendered on the graphics hardware. We compare the speed and accuracy of our algorithm with an analytic algorithm, and demonstrate it in a hydrostatic buoyancy simulation for real-time applications, such as interactive games.

• 대한인간공학회지
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• 제18권3호
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• pp.141-152
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• 1999

In this paper, We performed the human body dynamic modelling for the realistic animation based on the dynamical behavior of human body, and designed controller for the effective control of complicate human dynamic model. The human body was simplified as a rigid body which consists of 18 actuated degrees of freedom for the real time computation. Complex human kinematic mechanism was regarded as a composition of 6 serial kinematic chains : left arm, right arm, support leg, free leg, body, and head. Based on the this kinematic analysis, dynamic model of human body was determined using Newton-Euler formulation recursively. The balance controller was designed in order to control the nonlinear dynamics model of human body. The effectiveness of designed controller was examined by the graphical simulation of human walking motion. The simulation results were compared with the model base control results. And it was demonstrated that, the balance controller showed better performance in mimicking the dynamic motion of human walking.

• 한국CDE학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.60-67
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• 1997

CAD systems offer a variety of techniques for designing and rendering models of static 3D objects and even of mechanisms, but relatively few tools exist for interactively specifying arbitrary movements of rigid bodies through space. Such tools are essential, not only for artistic animation, but also, for planning and demonstrating assembly and disassembly procedure of manufactured products. A rigid body motion is a continuous mapping from the time domain to a set of positions. To relieve the designers from the burden of specifying this mapping in abstract mathematical terms, combinations of simple rigid motion primitives, such as linear translations or constant axis rotations, are often used. These simple motions are planar and thus ill-suited for approximating arbitrary motions in 3D-space. Instead, we propose the screw motion primitive, a special combination of linear translations and constant axis rotations, which has a simple geometric representation that can be automatically and unambiguously computed from the starting and ending positions of the moving body. Although, any two positions may be interpolated by an infinity of motions, we chose the screw motion for its relative generality and its computational advantages. The paper covers original algorithms for computing the screw motions from interpolated positions and envelopes of swept regions to predict collisions.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.453-456
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• 1998

컴퓨터 그래픽스 기술의 발전과 더불어 인체의 움직임을 사실적으로 구현하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 인체의 동력학적 특성을 고려한 실시간 애니메이션이 가능하도록 인체를 모델링하였다. 인체의 동력학적 특성을 해석하기 위하여 인체를 16 자유도를 갖는 강체(rigid body)로 가정하였으며 Branch 형태의 복잡한 기구학적 형상을 가진 인체를 5개의 단순한 형태의 기구학적 연결체로 분할 하여 모델링을 수행하였다. 이러한 동력학 모델은 단순히 기구학 만을 이용하는 경우보다 사실적이면서도 실시간으로 애니메이션이 가능하다. 이와 같이 동력학적 모델을 사용하여 애니메이션을 수행할 경우 부가적인 장비를 사용하지 않고도 다양한 형태의 인간 움직임을 사실적으로 모사할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.11-19
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• 2015

본 논문은 실제 블랙박스 영상을 통해 추적한 차량의 실제 경로 또는 사용자가 UI를 통해 그린 차량의 이동 경로를 이용하여 사실적인 3차원 차량 충돌 장면을 물리 시뮬레이션을 통해 생성하는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션에 사용될 차량의 3차원 경로의 획득, 물리 기반 시뮬레이터 상에서 사용자가 원하는 경로대로 3차원 차량 모델을 적은 오차로 제어하는 경로 추적 알고리즘, 그리고 남아있는 오차를 보다 더 줄여주는 경로 최적화 알고리즘을 조합하여 사용자의 의도에 맞는 정확한 경로에서의 차량 충돌 장면을 재현하도록 도와준다. 또한 차량 충돌로 인한 차체의 변형을 차량 모델 골격의 세분화를 통하여 실시간으로 시뮬레이션 하여 실제 교통사고 시의 차량의 충돌 장면이 최대한 가상공간에서 사실적으로 재현되도록 한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.25-32
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• 2014

본 논문은 물리 시뮬레이션 환경에서 일련의 강체요소가 인과사슬에 따라 연쇄적으로 구동되는 가상의 루브 골드버그 기계를 합성하기 위한 예제 기반 접근방법을 제안한다. 일련의 요소 집합이 주어졌을 때, 본 논문의 목표는 사용자가 명시한 이동의 시작 및 종료위치, 그리고 경계 영역 조건을 만족하는 범위에서 이들 요소로만 구성된 루브 골드버그 기계를 자동으로 구축하는 것이다. 이를 위하여, 먼저 적은 개수의 요소로 구성된 소규모 컴포넌트들을 무작위로 추출한 후 모든 컴포넌트 쌍에 대한 결합 가능성을 하나의 그래프 구조로 표현한다. 이 그래프 위에서의 경로 탐색을 통하여 공간 상에 펼쳤을 때 사용자가 지정한 요구 조건을 만족시키는 경로를 찾고, 해당 경로에 따라 순차적으로 컴포넌트를 조립함으로써 기계를 구축한다. 완성된 기계가 물리 시뮬레이션 환경에서 정확히 동작함을 보장하기 위하여, 끝으로 간단한 그리디 알고리즘을 적용하여 조립된 컴포넌트들의 위치를 정교하게 조절한다. 다섯 종류의 요소만을 이용하여 만든 다양한 구조의 루브 골드버그 기계를 보임으로써 본 논문에서 제안한 방법의 유용성을 보인다.