KR100635778B1 - 3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 데이터의 처리에서 효율적으로 3차원 객체를 제어하는 3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 본체의 상면을 통해 소정높이 돌출된 상태로 회전가능하게 설치되는 트랙볼과, 상기 본체의 내부에 상기 트랙볼의 회전에 의해 각각 구동되도록 설치되는 X축 변위 롤러 및 Y축 변위 롤러를 구비하는 트랙볼 형태의 3차원 회전변환 입력장치에 있어서, 상기 X축 변위 롤러로부터 변위 신호를 수신하여 이를 좌우 회전변환 신호로 전환하는 좌우 회전변환부와; 상기 Y축 변위 롤러로부터 변위 신호를 수신하여 이를 상하 회전변환 신호로 전환하는 상하 회전변환부로 입력장치를 구현하고 이를 이용하여 객체를 모델링하게 된다.

3차원 데이터, 트랙볼, 회전변환, 입력장치, 객체 모델링

Description

3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법{Method for modeling object using inputting device 3D Rotational Transformations}

도 1은 본 발명에 따른 3차원 회전변환 입력장치의 내부구조를 나타내는 구성도이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 회전변환 입력장치를 이용한 회전변환의 일예를 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법의 일예를 도시한다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:입력장치 본체 11:트랙볼

12:X축 변위 롤러 13:Y축 변위 롤러

14:좌우회전변환부 15:상하회전변환부

16, 16':고정롤러

본 발명은 컴퓨터 시스템의 그래픽 유저 인터페이스(GUI)에서 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법에 관한 것으로, 특히 3차원 데이터의 처리에서 효율적으로 3차원 객체를 제어하는 3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법을 제공한다.

종래의 GUI 입력장치는 마우스, 트랙볼장치, 터치패드, 포인트 스틱과 같은 형태로 이루어져 있으며 이들 장치는 주로 모니터상에서 포인터(커서)를 제어하는 방식으로 이루어진다. 이러한 장치들은 포인터(커서)를 통해 선택과 클릭이라는 방식으로 화면상의 객체를 처리한다.

그러나 기존의 방식을 통하여 캐드 시스템이나 3차원 애니메이션 제작도구와 같이 화면상의 요소를 상하좌우의 평면상의 직선이동뿐만 아니라 회전변환시켜야 하는 기능을 추가로 요구하는 응용프로그램에서는 마우스의 오른쪽 클릭후 회전을 선택한 후 드래그 해야 하는 등 여러 가지 불편한 단계를 거쳐야만 변환 목표를 달성할 수 있는 한계가 있었다.

이것은 비단 3차원 모델의 제작과정뿐만 아니라 사용자들이 데이터에 접근할 때에도 마찬가지인데, 예를 들어 인터넷 쇼핑몰에서 상품정보를 보고자 할 때 사용자는 2차원 평면에 나타난 사진을 볼 수 있을 뿐이다. 이를 극복하기 위한 다양한 종래 기술이 존재하지만 이런 종래 기술에 의할 경우에도 기존의 마우스를 통해 제어하기에는 클릭의 위치와 드레그의 정도가 모호한 것 등 많은 불편함이 따라야 했다.

이러한 한계는 기존의 입력장치가 2차원 중심으로 설계되었기 때문에 나타나 는 자연스러운 결과였고, 텍스트나 이미지의 편집과 같은 2차원 중심이었던 기존 환경에서는 특별한 불편없이 활용되어 왔다. 하지만 최근 컴퓨터 시스템의 급속한 발전과 초고속 네트워크의 지속적인 보급은 보다 역동적이고 시각적인 데이터의 처리를 가능하게 하였다. 인터넷 홈페이지와 같은 범용적인 환경에서도 3차원 데이터의 역할이 점차 증대되고 있으며, 사용자들의 요구 또한 3차원적인 입체영상을 선호하고 있는 실정이며, 이에 따라 3차원 데이터를 가공해야 하는 수요가 급증하고 있고, 3차원 데이터를 가공하는 기술의 지속적인 발전과 보급이 요구되고 있다.

따라서 화면상의 객체제어의 기본인 입력방식 또한 기존의 2차원적인 입력방식이 아닌 3차원적인 입력제어를 필요로 하게 되었다. 그런데, 이용자가 시스템상에서 3차원 물체와 의사소통하는 환경은 2차원이므로, 3차원 데이터를 2차원 환경에서 가공하고 편집하고 살펴보기 위해서는 필연적으로 화면상의 객체(모델)을 전후좌우로 회전시켜 살펴볼 수 밖에 없으므로, 이에 따라 효과적인 3차원 회전변환 입력장치에 대한 요구가 증대되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 컴퓨터상에서 간편하고 효율적으로 3차원 데이터를 제어할 수 있는 3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본체의 상면을 통해 소정높이 돌출된 상태로 회전가능하게 설치되는 트랙볼과, 상기 본체의 내부에 상기 트랙볼의 회전에 의해 각각 구동되도록 설치되는 X축 변위 롤러 및 Y축 변위 롤러를 구비하는 트랙볼 형태의 3차원 회전변환 입력장치에 있어서, 상기 X축 변위 롤러로부터 변위 신호를 수신하여 이를 좌우 회전변환 신호로 전환하는 좌우 회전변환부와; 상기 Y축 변위 롤러로부터 변위 신호를 수신하여 이를 상하 회전변환 신호로 전환하는 상하 회전변환부를 구비하고, 객체를 모델링하는 것을 특징으로 하는 회전변환 입력장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양호한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 회전변환 입력장치의 외형은 기존의 입력장치 중 트랙볼장치와 가장 유사한 형태로서 볼 마우스를 거꾸로 뒤집어 놓은 것과 같은 모습으로 구성되어 있는데, 입력장치의 상단 가운데에 있는 트랙볼(둥근 공)을 움직여서 그 움직인 거리를 이용하여 제어한다. 트랙볼은 일반 데스크탑 컴퓨터용으로 사용될 경우에는 5-7 ㎝ 정도의 크기를 가질 수 있으며, 노트북 PC에 장착하기 위하여 12-19 mm 정도의 크기를 가지는 등 매우 다양한 사이즈가 될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 회전변환 입력장치의 내부구조를 나타내는 구성도로서, 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 회전변환 입력장치(10)는 중앙부에 트랙볼(11)을 구비하고, X축 변위 롤러(12)와 Y축 변위 롤러(13)가 상기 트랙볼(11) 의 회전에 의해 각각 회전될 수 있도록 상기 트랙볼(11)의 외주면과 접하도록 설치되며, 상기 X축 변위 롤러(12) 및 Y축 변위 롤러(13)와 대향되는 트랙볼(11)의 외주면에는 트랙볼(11)의 균형을 유지시키는 고정롤러(16, 16')를 구비한다. 트랙볼(4)은 도 2에 도시된 바와 같이 본체 위로 소정높이 돌출된 상태로 회전가능하게 설치된다.

또한 본 발명의 회전변환 입력장치(10)는 상기 X축 변위 롤러(12)로부터 변위 신호를 수신하여 이를 좌우 회전변환 신호로 전환하는 좌우 회전변환부(14) 및 상기 Y축 변위 롤러(13)로부터 변위 신호를 수신하여 이를 상하 회전변환 신호로 전환하는 상하 회전변환부(15)를 추가로 포함한다.

종래의 X축 변위 롤러(12) 및 Y축 변위 롤러(13)는 롤러(12, 13)의 회전을 감지하는 센서에 의해 X,Y 각 축상으로의 평면적 움직임만을 일으키도록 구성되나, 본 발명의 좌우 회전변환부(14)는 X축 상의 이동신호를 통해 그 이동 거리만큼을 좌우 방향으로의 회전으로 변환시켜주고, 상하 회전 변환부(15)는 Y축 상의 이동신호를 통해 그 이동 거리만큼을 상하 방향으로의 회전으로 변환시켜준다.

상기 좌우 회전변환부(14)는 양호하게는 (+X)방향으로의 이동을 우측 회전으로, (-X)방향으로의 이동을 좌측 회전으로 변환시키도록 구성될 수 있으며, 이와 유사하게 상기 상하 회전변환부(15) 또한 (+Y)방향으로의 이동을 위쪽 회전으로, (-Y)방향으로의 이동을 아래쪽 회전으로 변환시키도록 구성될 수 있다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 회전변환 입력장치는 다음과 같이 동작된다.

먼저 본체 상측으로 돌출된 트랙볼(11)을 회전시키면, 트랙볼(11)의 회전방향에 따라 트랙볼(11)의 외주면과 접촉된 상태로 설치된 X축 변환 롤러(12)와 Y축 변환 롤러(13)가 각각 또는 선택적으로 회전하게 되고 이에 따라 좌우 회전변환부(14) 및 상하 회전변환부(15)가 회전변환의 대상이 되는 객체에 대하여 변환량만큼 상하좌우 방향으로 회전변환시키는 전환 신호를 생성하여 이를 사용자 단말기의 프로그램으로 전달하여 대상 객체를 상하좌우로 회전시키게 된다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 회전변환 입력장치를 이용한 회전변환의 일예를 도시한다.

예를 들어 3차원 모델링 응용프로그램 상에서 본 발명장치를 사용하는 과정을 살펴보도록 하자.

도 2a를 참고하면, 객체의 편집자는 마우스(20)를 이용하여 모니터(30)에 제공되는 여러 객체 중 작업을 원하는 객체(40)를 선택한다. 즉, 예를 들어 마우스(20)의 커서(21)를 회전이 요구되는 대상 객체에 클릭하여 본 발명의 장치(10)가 작동되도록 구성할 수 있다.

도 2b에서 본 발명의 입력장치(10)를 아래쪽으로 회전시킴에 따라 객체(40) 또한 아래쪽으로 회전하고, 도 2c에서 본 발명의 입력장치(10)를 위쪽으로 회전시킴에 따라 객체 또한 위쪽으로 회전하고, 도 2d에서 본 발명의 입력장치(10)를 좌측으로 회전시킴에 따라 객체 또한 좌측으로 회전함을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 장치는 마치 기존의 볼 마우스를 뒤집어 놓은 것과 같은 형상을 하고 있으며 볼을 직접 손으로 돌려 제어입력을 하게 되며, 트랙볼에 대 한 전후좌우로의 회전에 의한 제어입력은 객체에게 각각 상하좌우로의 방향으로 회전시키는 변환을 일으킬 수 있다.

또한 본 발명은 제어입력에서 트랙볼의 회전량에 의한 변환 객체의 회전량뿐만 아니라, 트랙볼의 회전속도에 대응하는 객체의 회전속도가 발생하도록 상기 좌우회전변환부(14) 및 상하회전변환부(15)를 구성할 수 있다. 이와 같은 회전속도의 제어는 데이터의 애니메이션 기능의 구현과 같은 객체의 디스플레이 구현 과정에서 이용된다.

도 2a에서 마우스를 이용하여 회전을 원하는 객체를 선택하는 것과 같이, 본 발명의 장치는 상기한 바와 같이 마우스와 같이 혼합되어 사용할 수 있으며, 또한 마우스와 같은 기존 장치와 일체로 구성될 수도 있다. 예를 들어 장치 하부에는 볼마우스를 구비하고 장치 상부에는 본 발명의 입력장치가 구비되는 방식으로 양 장치가 일체로 구성되면 선택 및 회전이 하나의 장치로 가능하게 되므로 보다 편리할 것이다.

본 발명의 장치를 토대로 새로운 방식의 모델링 툴을 개발하는 것이 가능하다. 기존의 모델링 툴의 경우 X-Y 2차원 평면에서 만들어진 도면을 Z축으로 쌓아가는 과정으로 3차원 객체를 만들거나 일일이 그물망 구조를 마우스로 편집하는 과정으로 모델을 제작하였으나 본 발명의 장치를 이용하면 마치 실제로 석고덩어리나 나무토막으로부터 조형물을 만들어 내듯 기본적인 형태의 조형물을 전후좌우로 회전시켜가면서 조각도 툴을 이용하여 깍아나가는 방식의 모델링 방법을 구현할 수 있다.

도 3은 본 발명의 회전변환 입력장치의 이용 방법의 일예를 도시한다. 도면을 참고하면, 먼저 객체(50)의 주위에서 객체에 대하여 일정 방향 및 일정 깊이로 삽입될 수 있는 조각도(60)를 구비한다.

다음, 상기 조각도(60)가 객체(50)에 일정 방향 및 일정 깊이로 삽입한다.

다음, 삽입 상태에서 상기 본 발명의 입력장치(10)에 의하여 상기 객체(50)를 일정 회전 방향으로 일정 회전 거리(각도)만큼 회전시킨다.

다음, 객체(50)를 삽입부분에 대하여 상기 회전 방향 및 상기 회전 거리만큼 깍는다.

이와 같은 과정을 반복함으로써 객체의 모델링이 가능하다.

이상 본 발명의 장치를 트랙볼 방식에 대해서만 설명하였으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 광 방식도 응용 가능하다. 광방식에서는 볼 주위에 위치변화를 감지할 수 있는 센서를 장착하여 회전입력을 감지할 수 있다.

이상 본 발명을 양호한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 위한 것이지 그 제한을 위한 것은 아님을 이해할 것이다. 또한 본 발명은 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않는 한도에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의한 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 캐드 시스템이나 3차원 애니메 이션 제작도구와 같이 3차원 객체를 제어하는 응용프로그램에서 가공중인 모델을 화면상에서 용이하게 회전시킬 수 있으며, 특히 모델의 뷰 포인트(보는 각도) 또는 물체의 위치를 용이하게 회전변환시킬 수 있다.

또한 본 발명은 사용자가 객체를 실제로 손에 쥐고 전후좌우를 회전시켜 가며 살펴보는 것과 유사한 방식으로서, 사용자가 사용하기에 편리한 느낌을 줄 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명의 장치를 기존 3차원 모델링 응용프로그램과 연동하여 모델링 과정을 보다 간편하고 쉽게 만들 수 있는 기술적 향상을 가져올 수 있다. 즉, 많은 모델링 도구에서 마우스 오른쪽 클릭 후 회전항목을 선택하거나 메뉴바에서 회전메뉴를 선택해야 하는 과정을 생략시킨다.

또한 본 발명의 입력장치를 이용한 새로운 3차원 모델링 기법을 구현할 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. X축 변위 롤러, Y축 변위 롤러, 트랙볼, 좌우회전변환부, 및 상하회전변환부를 구비하는 트랙볼 형태의 3차원 회전변환 입력장치를 이용하여 객체를 모델링하는 방법에 있어서,

   상기 객체의 주위에서 객체에 대하여 일정 방향 및 일정 깊이로 삽입될 수 있는 조각도를 구비하는 단계;

   상기 조각도를 상기 객체에 대해 일정 방향 및 일정 깊이로 삽입시키는 단계;

   상기 삽입 상태에서 상기 3차원 회전변환 입력장치에 의하여 상기 객체를 일정 회전 방향으로 일정 회전 거리만큼 회전시키는 단계;

   상기 객체를 상기 삽입부분에 대하여 상기 회전 방향 및 상기 회전 거리만큼 깍는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전변환 입력장치를 이용한 객체 모델링 방법.

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