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VR Clay

About the project

VR  3D modeling tools, 2022
l changeable x w changeable x h 200 mm (x x w x h  inch)
Fusion360, Keyshot, Unity
Arduino, Soft urethane, silicone, Stainless steel, TPU

VR Clay는 VR 환경에서 손으로 점토의 질감과 촉감을 느끼며 소조를 가능하게 하는 햅틱 도구입니다. 2012년 중국에서 발견된 토기 조각은 인류가 수천 년 전부터 흙으로 조각 기술을 발전시켜 왔음을 보여줍니다. 그러나 현재는 키보드와 마우스를 사용하는 2D 모니터에서 3D 프린터로 출력하는 기술이 주를 이루며, 전통적인 소조 기술이 사라질 위기에 처해 있습니다.

대학의 조소과는 점차 사라지고, 물리적인 조각가들조차 컴퓨터 조각을 배워야 하는 현실에 직면해 있습니다. 하지만 많은 이들이 컴퓨터 조각의 높은 진입 장벽을 느끼고 있습니다. 인터뷰와 설문조사 결과, 전문 컴퓨터 조각가와 디자인 학생들은 물리적인 소조 기술이 더 직관적이고 본능적이며, 새로운 컴퓨터 애플리케이션에 적응하는 것이 부담스럽다고 응답했습니다.

  제가 개발한 VR-Clay는 누구나 익숙한 직관적이고 본능적인 소조 기술을 컴퓨터에서도 사용할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 전통 소조 기술을 발전시키고, 물리적 조각가들의 컴퓨터 조각 진입 장벽을 낮추며, 컴퓨터 조각가들은 새로운 애플리케이션에 적응하는 시간을 절약할 수 있습니다. 인류가 쌓아온 직관적이고 본능적인 소조 기술이 컴퓨터와 만나 더 생산적이고 창의적인 활동이 이루어질 것입니다.

시물레이션

모티베이션

컴퓨터 기술의 발달로 인해 인류는 처음으로 찰흙으로 무언가를 만들기 시작한 이후로 발전시켜 온 전통적인 소조 기술을 잃어가고 있습니다.
이 기술은 인간에게 직관적이고 본능적인 행동입니다. 이는 아이가 아주 어릴 때부터 촉각 놀이를 통해 발달됩니다. 누군가의 지시나 교육이 없더라도 인간은 점토를 만지면서 촉각을 통해 무엇을 어떻게 만들어야 하는지 상상하고 즐기며 기술을 익혀 나갑니다.

하지만 현재 존재하는 컴퓨터 조각용 애플리케이션은 키보드와 마우스를 도구로 평면인 모니터에서 이루어지기 때문에, 우리는 촉각으로 소조를 하는 기술을 컴퓨터 기반의 삼차원 환경에서 제대로 활용하지 못하고 있습니다.

HMW
우리는 어떻게 촉각을 이용한 소조 기술을 컴퓨터의 장점을 가진 삼차원 환경에서 사용할 수 있을까요?

어떻게 인류가 쌓아온 물리적인 소조 기술을 컴퓨터에서 사용할까요? 어떻게 물리적인 조각가들이 그들의 기술을 컴퓨터 환경에서 사용할까요? 어떻게 컴퓨터 조각가들이 더 이상 키보드와 마우스가 아닌 손으로 소조할 수 있을까요? 그리고 이 질문들은 필요한 질문인가요? 이 궁금증들을 해결하기 위해서 저는 다음과 같은 인터뷰와 조사를 진행했습니다.

인터뷰와 설문 조사 결과 요약

분석:

조각 학생들과 전문 조각가들은 유형의 재료와 작업하는 강한 욕구를 표현했습니다. 그러나 산업 디자인 학생들과 함께 컴퓨터 기반 조각 작업의 필요성 또한 인식했으며, 이를 습득하는 데 어려움을 겪었습니다.

조사와 인터뷰 결과, 조각과 산업 디자인 학생들 모두가 평면 상에 3차원 객체를 시각화하는 데 어려움을 겪는다고 보고했습니다. 이는 그들의 작업을 용이하게 할 더 직관적이고 몰입감 있는 환경의 필요성을 시사합니다. 가상 현실(VR)은 입체적 작업 공간을 제공하여 3D 모델링 경험을 향상시킬 수 있는 유망한 해결책으로 부각되고 있습니다.

결론:

따라서 나는 직물을 다루는 직감적인 감각을 시뮬레이션하는 VR 모델링 도구에 대한 연구를 시작했습니다. 흥미롭게도, 그림 1-3, 2-3 및 3-3에서 보여진 바와 같이 모든 참가자 그룹은 접촉 감도가 있는 고급 모델링 도구가 유익할 것이라고 언급했습니다. 특히, 조각가들은 초기 개념 개발을 위해 직물을 선호하며, 산업 디자인 학생들은 전통적인 펜과 연필을 선호했습니다. 인터뷰에서 산업 디자이너들은 연필과 종이를 사용하여 아이디어를 더 자유롭게 표현할 수 있었고, 그들은 자신의 2D 스케치와 3D 모델 간에 간극을 느꼈습니다.

이 피드백은 세 가지 차원에서 실현될 프로젝트를 위한 초기부터 3D 개념화의 장점을 강조합니다. 따라서 3D 조각 도구의 시장 잠재력은 조각가뿐만 아니라 산업 디자이너들까지 포함하여 이 혁신적 기술의 보다 넓은 적용 가능성을 강조합니다.

 
 
3.5

인터뷰

모델링을 중심으로 하는 미술가들과

A. 물리적 조각에 관하여

a1. 당신의 모델링 과정은 무엇입니까?

– 아이디어 생성
– 클레이를 사용한 신속한 형상 프로토타이핑
– 종이나 태블릿에서 스케치
– 물리적 모델링

a-2. 물리적 모델링을 사용하는 장점은 무엇입니까?

– 관람객들이 예술가가 클레이를 만지는 느낌을 공유할 수 있습니다.
– 예술가의 감정이 관람객들과 공유될 수 있습니다. 관람객들은 조각가의 진심을 느낄 수 있습니다.

a-3. 물질은 그 자체만의 독창성, 가치 및 생명력을 가지고 있습니다.

– 물리적 공간은 작품의 분위기를 조성합니다.

a-4. 물리적 조각의 단점은 무엇입니까?

– 중력의 영향을 받습니다.
– 실패할 확률이 높습니다.
– 재정적 부담이 매우 큽니다.
– 파손의 위험이 있습니다.

a-5. 물리적 조각과 유사한 컴퓨터 조각 앱은 무엇입니까?

– 없습니다.

B. 가상 조각에 관한 내용입니다.

b-1. 디지털 조각 작업의 장점은 무엇인가요?

  • 이전 작업물을 가져오고 복사하여 붙여넣기가 가능합니다.
  • 공간을 적게 차지합니다.
  • 몸에 덜 무리합니다.

b-2. 디지털 작업의 단점은 무엇인가요?

  • 배우는 데 시간이 너무 많이 걸립니다. 익숙하지 않습니다.
  • 진입 장벽이 높습니다.
  • 예측이 가능하고 표현이 제한됩니다.
  • 현실 세계에 존재하지 않습니다.
  • 너무 현실적이어서 비현실적이지 않습니다.
  • 컴퓨터 작업에서 일어나는 것은 모방이며, 실제가 아닙니다.

b-3. 디지털 모델링에서 어떤 점이 개선되어야 할까요?

  • 진흙을 만질 수 있었으면 좋겠습니다.
  • 예상치 못한 결과를 생산할 수 있기를 바랍니다.
  • 예상한 결과가 나오지 않기를 희망합니다. 물질이 경과되는 시간 개념이 적용되기를 원합니다.

모델링을 기반으로 한 정교한 디자이너들과 함께

C. 물리적 조각에 관하여

C-1. 당신의 모델링 과정은 무엇입니까?

– 아이디어 구상 – 종이나 태블릿에서 스케치 – 물리적 모델링

C-2. 물리적 모델링을 사용하는 장점은 무엇입니까?

– 사용자는 형태를 더 직관적으로 이해할 수 있습니다.
– 사용자는 부피와 질감을 정확하게 파악할 수 있습니다.
– 프로그램을 배우지 않고도 만들 수 있습니다.
– 물리적 작업이 컴퓨터 작업보다 빠릅니다.
– 재료의 특성을 이해할 수 있습니다.
– 조각가는 재료를 통해 소통할 수 있습니다.
– 조각가는 손길을 느낄 수 있습니다.

C-3. 물리적 조각의 단점은 무엇입니까?

– 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸립니다.
– 몸이 아프고 먼지가 납니다.

C-4. 물리적 조각과 유사한 컴퓨터 조각 앱은 무엇입니까?

– “Zbrush”는 물리적 모델링 작업과 비슷하지만 완전히 유사하지는 않습니다.

D. 가상 조각에 관하여

D-1. 디지털 조각 작업의 장점은 무엇입니까?

– 몸에 부담이 적습니다.
– 시간과 공간 제약 없이 작업할 수 있습니다.

D-2. 디지털 작업의 단점은 무엇입니까?

– 예술가가 사용한 촉감과 질감을 관람객에게 전달하기 어렵습니다.
– 형태를 한 번에 세 차원적으로 쉽게 이해하기 어렵습니다.
– 아이디어를 구현하기 위해 사용하는 프로그램에 능숙해져야 합니다.
– 프로그래밍을 배워야하며, 실제 물건을 볼 수 없습니다.
– 손으로 재료를 느낄 수 없습니다.
– 모니터에서 모델의 조명과 세 차원 형태를 이해하기 어렵습니다.
– 이는 현실감이 없습니다.
– 관람객은 약한 감정과 기쁨을 느낄 수 없습니다.

D-3. 디지털 모델링에서 개선이 필요한 점은 무엇입니까?

– 키보드와 마우스는 조각에는 충분하지 않습니다. 대신 이들을 대체할 도구가 필요합니다.
– 실시간으로 만질 수 있고 느낄 수 있는 방법이 필요합니다.
– 간단한 작업 방법이 필요합니다.

설문 조사

총 526명의 영국과 한국의 22개 대학의 조각 학생들과 영국과 한국의 왕립 조각가 협회 회원들, 그리고 산업 디자인 학생들

1. 세 차원 작품을 만들 때 첫 번째로 사용하는 도구는 무엇입니까?

1-1. 영국과 한국의 22개 대학의 조각 전공 학생들에게

1-2. 영국 조각 협회(Royal Society Of Sculptors) 회원들에게

1-3. 영국과 한국의 22개 대학의 산업 디자인 학생들에게

2. 물리적 조각에서는 컴퓨터 조각에서는 복제할 수 없는 경험은 무엇인가요?

2-1. 영국과 한국의 22개 대학의 조각 전공 학생들에게

2-2. 영국 조각 협회(Royal Society Of Sculptors) 회원들에게

2-3. 영국과 한국의 22개 대학의 산업 디자인 학생들에게

3. 만약 컴퓨터 조각이 물리적 조각과 유사하게 발전된다면, 컴퓨터 조각에서 가장 큰 혜택을 받을 사람은 누구인가요?

3-1. 영국과 한국의 22개 대학의 조각 전공 학생들에게

3-2. 영국 조각 협회(Royal Society Of Sculptors) 회원들에게

3-3. 영국과 한국의 22개 대학의 산업 디자인 학생들에게

4. 취업이나 높은 수입을 위해 어떤 것이 더 유리하다고 생각하십니까: 물리적 조각 학습 혹은 컴퓨터 조각 학습?

4-1. 영국과 한국의 22개 대학의 조각 전공 학생들에게

4-2. 영국 조각 협회(Royal Society Of Sculptors) 회원들에게

4-3. 영국과 한국의 22개 대학의 산업 디자인 학생들에게

개발 과정

첫 번째 접근 방법: 측정 X, Y, Z 좌표 자석

두 가지 다른 가설과 실험

점토의 형태를 인식하고 이를 디지털 신호로 변환하는 방법은 무엇인가요?

만약 점토의 형태를 인식하고 특정 양의 점토의 위치를 파악할 수 있다면, 이 정보를 디지털 신호로 변환할 수 있을 것이다.

가설 1.

무게와 질량 측정

무게와 질량 측정 방법을 사용하여 물리적 데이터를 컴퓨터로 전송하는 방법입니다.

A. 요구 

A-1) 모델링을 위해 프레임에 부착된 점토의 양을 측정해야 합니다.

A-2) 조각가가 새로이 부착하는 점토의 양을 측정해야 합니다.

A-3) 점토의 형태가 변하는 곳만을 스캔하고 데이터를 읽어야 합니다.

B. 해결 방법

B-1) 일정 무게의 특정 양의 점토만 사용됩니다.

B-2) 3D 스캐너가 점토가 변하는 부분만 빠르게 스캔하고 데이터를 컴퓨터로 전송합니다.

B-3) 점토의 형태가 변하는 곳만을 스캔하고 데이터를 읽습니다.

C. 발견된 문제

C-1) 문제 없습니다.

C-2) 스마트 입자는 조각가가 사용하는 점토와 다른 특성을 가지고 있습니다.

C-3) 스마트 입자가 수직 좌표를 추적할 수 있는 증거가 없습니다.

가설 2.

X, Y, Z 좌표

스마트 점토 입자는 그들의 X, Y, Z 좌표를 컴퓨터로 전송합니다.

A-1) 스마트 점토 입자는 조각가가 정교한 작업을 할 수 있을 만큼 충분히 작아야 합니다.

A-2) 스마트 점토 입자는 서로 붙을 수 있어야 합니다.

A-3) 스마트 점토 입자는 그들의 X, Y, Z 좌표를 컴퓨터로 전송합니다.

B. 해결 방법

B-1) MEMS는 먼지만큼 작은 입자로, 조각가가 섬세하게 표현할 수 있게 합니다. (예: MEMS)

B-2) 스마트 입자는 자석이나 그물을 사용하여 응집될 수 있습니다. (예: VR용 디지털 점토 / Alexandre 등, 2004)

B-3) 스마트 입자는 컴퓨터의 CPU와 같은 성능을 가지고 있습니다. (디지털 점토 모듈)

C. 발견된 문제

C-1) 문제 없습니다.

C-2) 스마트 입자는 조각가가 사용하는 점토와 다른 특성을 가지고 있습니다.

C-3) 스마트 입자가 수직 좌표를 추적할 수 있는 증거는 없습니다.

실험 1

측정 가능한 자석 점토

철 가루 파우치와 자석 스탠드 홀더를 사용한 모델링

Hypothesis: 이 결과는 모델링의 질량과 형태 변화를 신속하게 3D 모델링 소프트웨어에 반영할 수 있을 것입니다.

Experimental method: 정량화된 철 가루 파우치는 모델의 질량 변화를 정확하게 반영합니다. Leap Motion은 손이 모델에 닿는 부분을 감지하고, 3D 스캐너는 모델이 닿는 부분만 스캔합니다.

Materials: 철 가루, 다양한 형상의 풍선, 자석 점토, 자석, 금속 클레이 스탠드 홀더

Result: 가설은 확인되었지만, 조각가의 작업은 설치된 여러 장치로 인해 방해받았습니다. 또한, 조각가의 손이 스캔 작업에 방해가 되었습니다.

Reflection: 기술적인 경쟁을 피하고 더 나은 접근 방식을 찾기 위해, 스캐너의 성능에 의존하지 않고 점토를 가장 빠르게 스캔할 수 있는 다른 방법을 찾아야 합니다.

두 번째 접근 방법. 스마트 점토 스탠드 홀더

세 가지 다른 기술과 실험

점토의 형태를 인식하고 이를 디지털 신호로 변환하는 방법은 무엇일까요?

첫 번째 실험에서 점토를 디지털화했을 때, 점토의 형태 해상도는 불가피하게 줄어들었습니다. 따라서 기존의 3D 스캐닝 기술을 사용하여 실시간으로 점토를 스캔하면 디지털로 형태를 구현할 수 있습니다.

1. 조각가를 방해하지 않는 스캐닝 방법을 찾아보세요.
2. 최첨단 3D 스캐닝 기술의 최고점을 탐구하세요.
3. 전통적인 스캐너를 대체할 수 있는 기술을 발견하세요.

내부 점토 스캐닝 기술을 탐구했으나 전문가들의 의견이 긍정적이지 않았습니다. 그래서 이 기술을 관련된 다른 기술과 결합하는 방안을 모색했습니다. 이로 인해 스캐닝 뿐만 아니라 점토의 이미지를 활용한 데이터 전송의 다양한 방법을 발견하게 되었습니다.

Tech 1.

GPR

조각가가 스캐너에 방해받지 않고 작업할 수 있으려면 스캐너는 점토 안에 있어야 합니다. 점토 스탠드 홀더 위에 스캐너가 있고 점토로 덮어 작업할 수 있다면 장치 크기보다 큰 모델을 자유롭게 모델링할 수 있을 것입니다.

Simulation sonic scanner for clay

음향 스캐너

물체를 고체를 통해 스캔하는 기술에는 소리와 레이더 기술이 포함됩니다. 점토 내부에서는 스피커가 소리를 점토 표면에 보내고, 마이크가 반사된 소리를 수신하여 시간을 측정하여 점토와 장치 사이의 거리를 계산할 수 있습니다.

이 접근 방식의 문제는 마이크가 방향성 마이크로폰이 소리를 어디서 수신해야 하는지 모르기 때문에 마이크가 빠르게 점토의 모든 면을 스캔해야 한다는 점입니다.

GPR (Ground Penetrating Radar) +360 degree 3D scanner
Prototype GPR (Ground Penetrating Radar)

GPR simulation drawing for clay

GPR (Ground Penetrating Radar) +360 degree 3D scanner

Radar 기술과 관련된 조사는 높은 잠재력을 보여주었습니다. 지프이는 지면을 스캔하는 기술입니다. 이 기술은 점토와 비슷한 지면을 밝힐 수 있어 이 기술에 매우 큰 가능성을 발견했습니다. 그러나 GPR의 단점은 높은 가격입니다.

하지만 이 가격은 탐사하는 땅의 깊이에 비례합니다. 조각가의 점토는 땅과 비교하여 매우 얕은 스캔 깊이가 필요하므로 비교적 저렴한 비용으로 생산될 수 있습니다. 아래 사진은 300달러에 제작된 GPR입니다. 이 기술이 360도 3D 스캐너 기술과 결합된다면, 점토를 내부에서 스캔할 수 있을 것으로 기대했습니다. 그러나 이 기술의 문제점은 뱀처럼 구부러진 모양을 스캔할 수 없다는 점입니다.

Tech 2.

4D scanning

조각가가 스캐너에 방해받지 않고 작업하기 위해서는 스캐너가 점토 안에 있어야 합니다. 점토 스텐트 홀더 위에 스캐너가 있고 점토로 덮어 작업할 수 있다면 장치의 크기보다 큰 모델을 자유롭게 모델링할 수 있을 것입니다.

Investigation of Rapid 3D Scanning Technology

빠른 3D 스캐닝 기술의 잠재력을 조사했습니다. 현재 3D 스캐닝 기술은 산업 내에서 매우 경쟁력 있고 급속히 발전하고 있습니다. 여기 표시된 비디오는 3D 스캐닝을 사용하여 제작되었습니다. (이 기술에 대한 정확한 용어는 아직 결정되지 않았습니다.)

비디오를 재생하는 동안 시청자들은 측면 및 후면과 같은 여러 각도에서 이 사람을 볼 수 있습니다. 이는 3D 스캐너가 초당 약 24프레임을 캡처했음을 나타냅니다. 현재로서는 실시간으로 캡처된 3D 장면을 스트리밍하는 것은 불가능하지만, 이를 비디오로 제작할 수는 있습니다. 그러나 많은 회사들이 몇 년 안에 실시간 스트리밍이 가능해질 것이라 주장하고 있습니다. 이 기술은 영화, 엔터테인먼트, 공연 등에서 널리 사용됩니다.

조각가들에게 이 기술은 클레이 모델을 생성할 때 3D 모델링 소프트웨어 내에서 실시간으로 변경 사항을 업데이트할 수 있는 가능성을 의미합니다.

Investigation of Rapid Clay Printing Technology

모델 출력 관점에서, 저는 점토를 프린트하는 기술을 탐구했습니다. 다른 3D 프린터들이 발전함에 따라 점토의 프린팅 속도도 증가할 것으로 예상됩니다. 이 기술은 물리적인 점토의 형상과 질량 데이터를 소프트웨어로 빠르게 입력하고 출력할 수 있게 합니다.

Result

빠른 3D 입력 및 출력 장치들이 최종적으로 일반 대중에게도 제공될 수 있을지 모르지만, 가격이 가까운 미래에 개인 사용에 적합한 수준으로 하락할 가능성은 낮습니다. 또한, 이 3D 입력 기술은 장비를 설치하고 물리적 공간을 필요로 하기 때문에 공간적인 제약이 있습니다.

Tech 3.

Realtime scanning and Importing video to VR

Accessible Real-Time Tracking Scanner

접근 가능한 기술 중에서 스마트폰 기반 스캐닝 기술이 두드러집니다. 이 소프트웨어는 물체를 처음 스캔할 때 좌표를 결정하고, X, Y, Z 좌표를 사용하여 3D 모델링을 완료하며, 좌표가 변경될 때 모델을 실시간으로 업데이트합니다. 이 방식은 비싼 기술이 필요하지 않고 높은 사용 편의성을 제공합니다. 그러나 이 기술을 클레이 모델링에 적용하는 것은 도전적입니다. 문제는 새로운 좌표가 자주 생성되며, 조각가의 움직임으로 기존 좌표가 사라질 수 있다는 점에서 발생합니다.

Sending a 3D Object to the Virtual World Using an Imaging Device

저는 클레이를 스캔하고 모니터에 표시하는 간편한 방법을 탐구했습니다. ‘LIV’라는 소프트웨어는 현실 세계에서 촬영한 물체를 가상 세계로 전송하는 기능을 제공합니다. 이 기술은 모니터나 VR 안경에 정보를 렌더링하여 실제 클레이를 화면에 투영하는 것과 비슷합니다. 이 소프트웨어를 컴퓨터에 설치하고 VR 안경에 두 개 이상의 카메라를 설치함으로써 사용자는 VR 안경을 통해 세 가지 차원에서 물체를 볼 수 있습니다.

Experiment to Import video to VR

Experiment with VR glasses installed

가설: 만약 물체의 이미지가 실시간으로 3D 모델링 애플리케이션에 스트리밍된다면, 조각가는 3D 스캔을 통해 3D 모델링 파일을 실시간으로 스트리밍하는 것과 같은 효과를 볼 수 있을 것이다.

실험 방법: 실험 설계자는 VR 장치와 컴퓨터 애플리케이션에 LIV 애플리케이션을 설치합니다. VR 안경에 웹캠을 설치합니다. 녹색 배경을 설정하고 그 앞에 클레이와 클레이 스탠드 홀더를 배치합니다. 이 설정에서 조각가는 클레이 조각을 작업합니다.

재료: 웹캠, 조명, 녹색 배경 천, 클레이, 클레이 스탠드 홀더, Oculus Quest 2, 모니터, LIV 애플리케이션

The screen visible in the VR environment.

Result

디지털 조각 도구를 사용할 때, 실제 공간이 필요하다는 제한 사항이 있습니다.

The third approach. VR clay

Inspiration for VR Clay Development

지난 실험에서 발견된 촉각 감각과 컴퓨터 도구 사용과 관련된 문제를 해결하기 위한 개발입니다.

EXP with Leap Motion

제가 Leap Motion을 이용하여 이 프로젝트에 대해 실험을 시작했습니다. 손에 아무 것도 없이 움직임에 제한이 없고 자유롭게 움직일 수 있을 것으로 기대했습니다. 그러나 VR 환경에서 물체와 상호작용을 시도할 때 실제 촉각 피드백이 없어 불편했습니다. 이는 제 뇌가 기대한 촉각 피드백이 없기 때문에 발생한 것입니다. 그 결과로 손가락을 반복해서 모아 물체를 만지는 것을 시뮬레이션하려고 했습니다.

EXP with Balloons 

제가 Leap Motion 실험에 좌절하자, 잠시 쉬고 영화를 보기로 결정했습니다. 항상 책상 위에는 스케치용으로 점토를 두고 있으며, 영화를 보면서도 종종 만져 보곤 했습니다. 이 휴식 중에 다른 프로젝트를 위해 만든 두꺼운 실리콘 에어백을 우연히 만졌을 때, 제 마음은 이것을 점토로 인식했습니다. 이를 깨닫게 되어, 이 실리콘 에어백이 VR 세계에서 점토를 시뮬레이트할 수 있다는 깨달음을 얻었습니다.

이 아이디어에 영감을 받아, 나는 장갑에 풍선을 부착하여 점토를 다루는 느낌을 모방하는 프로토타입을 만들었습니다. 이 혁신적인 접근법은 가상 조각과 함께 촉각 피드백을 결합한 새로운 방향을 제안했습니다.

The tested materials

또한, 저는 콘돔과 풍선과 같은 여러 재료의 탄성을 테스트했습니다. 나는 60A의 쇼어 경도를 가진 우레탄 콘돔이 펜의 중앙을 통과할 정도로 축소될 수 있지만 풍선처럼 크게 팽창할 수도 있다는 것을 발견했습니다. 그 후에 집 안의 다양한 신축성 있는 물건들의 경도, 탄성 및 촉감 특성을 평가했습니다.

이 가정용 물품들을 실험한 후에, 나는 10A에서 35A까지의 쇼어 경도를 가진 라텍스와 우레탄 실리콘과 같은 재료를 구매했습니다. 이 과정을 통해, 나는 35A의 쇼어 경도를 가진 우레탄이 실제 점토의 촉감을 시뮬레이트하기에 가장 적합하다는 것을 발견했습니다.

The development of VR Clay

이전 실험에서 발견된 촉각 감각 및 컴퓨터 도구 사용과 관련된 문제 해결을 위한 개발

Relevant tech: Unity & Softrobotic

Ergonomic Design

3D 모델링 도구 연구를 하면서, 나는 조각가의 기술과 실제 작업 습관에 집중하여 모델링 과정을 개선했습니다. 조각가들은 일반적으로 양손에 클레이 덩어리를 잡고 한 손으로 필요한 만큼을 떼어내며, 주로 엄지 손가락과 검지 손가락을 사용합니다. 이러한 자연스러운 움직임을 수용하기 위해, 조각가의 손가락과 손 움직임이 장치에 방해가 되지 않도록 인체공학적으로 설계된 컨트롤러를 디자인했습니다.

가상 현실에서 사용자가 손바닥으로 큰 조각의 가상 클레이를 집을 때, 컨트롤러의 손바닥 부분의 부드러운 유레탄이 팽창하여 실제 클레이의 느낌을 시뮬레이션합니다.

UNITY 통합

아래의 가이드라인을 엄격히 준수하지 않아도 클레이 속성은 유지될 수 있고 오픈 소스 자원을 이용해 구현할 수 있습니다.

정적 바닥 요소:
바닥의 판과 기둥은 중력의 영향을 받지 않고, 두 손을 이용한 Leap Motion 컨트롤을 통해 회전, 들어올리기, 내리기가 가능합니다.

입자 기반 클레이 시뮬레이션:
가상 클레이는 작은 구형 입자들의 질량으로 표현됩니다. 예를 들어, 전체 덩어리의 지름이 200 단위라면 각 입자는 1 단위의 지름을 가집니다.
이 작은 입자들은 서로 사이의 거리가 2mm 미만일 때 주로 기둥의 끝에 부착됩니다.
또한 이 입자들은 서로와 기둥에 근접할 때 상호 작용하여 부착됩니다.
이 입자들은 Leap Motion의 각 상호 작용 지점에 물리적으로 반응하여 사용자가 주요 덩어리와 기둥에서 입자를 분리하거나 부착할 수 있습니다.

조절 가능한 부착력:
입자들이 서로와 기둥에 부착되는 정도는 숫자로 조정할 수 있어 상호 작용의 동적성을 맞춤 설정할 수 있습니다.

이러한 기능들을 통합함으로써 디지털 조각가들에게 현실적인 클레이 작업 경험을 거의 흉내내는 VR 모델링 도구를 만들고자 했습니다. 이는 정밀성과 몰입감을 동시에 향상시킵니다.

Prototype of VR Clay

User test in the presentation

VR 클레이 시뮬레이션을 위한 Arduino 

처음에는 주입 모터를 사용하여 인플레이터를 개발했습니다. 그러나 주입 모터의 속도가 충분하지 않았기 때문에 사용자가 VR 세계에서 가상 클레이와 상호 작용할 때 Arduino 장치의 응답이 느렸습니다.

이 문제를 해결하기 위해 설정을 수정했습니다. 장치는 압력으로 인플레이션하는 탱크와 공기를 방출하는 탱크 두 개에 호스로 연결되었습니다. 호스에는 밸브가 설치되어 있고, 이는 Unity 프로젝트와 통합된 Arduino에 연결되었습니다. 이 설정을 통해 Arduino가 인플레이터를 더 효과적으로 제어할 수 있게 되어 가상 클레이와의 상호 작용이 더 반응성 있고 현실적으로 이루어질 수 있었습니다.

User test of  VR Clay 

User test 

Henry Parkin | 조각가

사용성 (7/10): 컨트롤러는 매우 직관적으로 보였지만, 저는 VR에서 직접 경험해보지는 않았습니다.

전문성 (10/10): 사용자 테스트는 명확한 의도와 높은 전문성으로 진행되었습니다.

기술 (6/10): 저는 VR 요소를 경험해보지는 않았지만, VR에서의 조각은 소프트 로보틱 기술을 활용한 매우 창의적이고 흥미로운 새로운 사용 방법이라고 생각합니다. 핸들의 공압 구성 요소의 품질이 높습니다.

타겟팅 (10/10): 위와 같은 이유로 타겟팅이 매우 정밀했습니다.

창의성 (10/10): 소프트 로보틱 기술을 이용한 VR에서의 조각은 매우 창의적이고 혁신적인 접근입니다.

디자인 (9/10): 컨트롤러의 단단한 부분도 사용자의 그립에 반응할 수 있는 기계적으로 융통성 있는 구성일 수 있을지 궁금합니다.

User test 

민정 김 | 조각가

사용성 (9/10): 이 컨트롤러는 VR에서는 직접 경험해보지 않았지만 매우 직관적이고 사용하기 쉬워 보였습니다.

전문성 (10/10): 사용자 테스트는 명확한 의도와 높은 전문성으로 진행되었습니다.

기술 (9/10): VR 요소를 직접 체험해보진 않았지만, VR에서의 조각은 소프트 로봇 기술의 창의적이고 흥미로운 새로운 활용입니다. 핸들의 폐향성 구성품의 품질은 높습니다.

정밀도 (10/10): 위의 이유로 정밀도가 매우 뛰어났습니다.

창의성 (10/10): 소프트 로봇 기술을 활용한 VR 조각은 매우 창의적이고 혁신적인 접근 방식입니다. 이 도구는 사람들이 클레이와 3D 프로그래밍을 동시에 사용하도록 유도할 수 있으며, 효율적이고 유익할 것입니다.

디자인 (9/10): 디자인은 훌륭하지만, 컨트롤러의 단단한 부분도 사용자의 그립에 반응할 수 있도록 기계적으로 유연하게 만들 수 있을지 궁금합니다.

추천: 이것은 놀라운 프로토타입이었습니다. 이 도구가 3D 작업에 도움이 되고 유용할 잠재력을 보았습니다. 클레이와 3D 프로그래밍의 사용을 효율적으로 결합할 수 있습니다.

Empowering Creativity

in the VR Era

VR 시장에 대한 통찰

VR 시장은 다른 어떤 산업보다 빠르게 성장하고 있습니다. 여론 조사에 따르면, 컴퓨터 모델러, 조각가, 산업 디자이너들은 3차원 결과물을 생성하는 사람들이 3차원 공간에서 작업할 수 있는 날을 간절히 기다리고 있습니다. 이러한 수요에도 불구하고 현재 VR 산업에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하는 Oculus Quest 2와 관련된 모델링 애플리케이션은 단 두 가지 뿐입니다.

컴퓨터 3D 모델링 애플리케이션이 처음 출시된 타임라인을 고려해보십시오. 이것은 VR 3D 모델링 애플리케이션이 개발되기 전의 일입니다. 지금이 대담한 투자를 하는 적기입니다. 고객 수요는 넘쳐나고 있습니다.

이 프로젝트의 결과는 시장에서 여러 경쟁자들을 만나는 것에 관한 것이 아닙니다. 이 프로젝트의 목적은 학술 실험도 아니고, 언젠가 저렴해질 VR 공간을 타겟팅하는 장치도 아닙니다. 또한 게임용으로 디자인된 햅틱 장갑도 아닙니다. 이 프로젝트의 목적은 예술가와 디자이너들이 지금 당장 아름답고 혁신적인 결과물을 창조할 수 있도록 하는 것입니다. 이 프로젝트를 통해 그들의 아이디어를 더 자유롭게 표현하여 그들의 꿈을 현실로 만들 수 있습니다.

Current Development Status

접근성을 높이고 가격을 줄이기 위해, 저는 이 장치를 단독 도구로 개발하는 것이 아니라, 기존 VR 컨트롤러(Oculus Quest 3)와 통합할 수 있는 액세서리로 개발하고 있습니다. 또한 상업적 가능성을 높이기 위해 Arduino 장치의 크기를 최소화했습니다.

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