컴퓨터 미학에 의한 3차원 모델의 형태 구조화

Abstract

제품, 환경, 건축, 전시 등을 포함하는 대부분의 디자인 예술 분야와 IT 산업 분야에서 컨버전스(convergence)나 하이브리드(hybrid)와 같은 융복합 개념이 향후 연구주제로 자리 잡은 지 수 년이 지난 지금, 디자인 분야와 과학 분야의 융합에 관련된 다각적 연구가 지속적으로 진행되고 있으며, 두 분야의 융합을 의미하는 ‘컴퓨터 미학(aesthetic computing)’이나 ‘과학예술(science art)’과 같은 합성어의 등장이 이를 입증하고 있다. 비록, 과학적 기반의 연구에 미학적 개념을 가미하는 공학 분야 위주의 연구가 대부분이기는 하지만 전혀 별개의 학문으로 여겨졌던 두 분야의 결합은 과학과 예술 양쪽 분야에 새로운 시도와 도전적 연구방향을 제시하는데 적지 않은 영향을 주었다. 컴퓨터의 활용이 다양화되면서 이미 전산학이나 수학 분야에서는 골격표현(skeleton), 수퍼쿼드릭(superquadrics), 중앙축(medial axis : MA) 개념에 기초한 쇼크비계(shock scaffold : SC)와 같은 공간부피 개념의 형태규정 연구가 지속적으로 제안되고 있으며, 디자인 예술 분야에서도 세 점에 의한 평면의 규정이라는 전통적 방법만을 수용하기보다 다양한 개념의 실질적 연구가 이루어질 필요가 있다. 이처럼 두 분야(디자인과 과학)는 새로운 환경을 제안, 평가, 응용해야 하고 상호작용해야만 한다. 이에 본 연구는, 3차원 디지털 모델을 새로운 방식으로 규정하고자, 중앙축(MA)을 3차원으로 확장시킨 개념으로 형태격자(shape lattice : SL)라는 차원성이 감소된 구조적 도식을 추출하였으며, 이 개념이 Leyton이 주장한 새로운 미학의 기본원리인 전이(transfer)와 회복력(recoverability)을 충족한다는 것을 프로그래밍에 의한 구현으로 입증하고자 하였다. 그 결과로 형태격자(SL)는 3차원 형상의 재구성 외에도 계산량 감소에 따른 데이터 관리의 단순화, 면 분할 정보의 저장에 의한 사물의 구체적 형태규정, 불규칙 표면의 가시도 증대, 3D 캐릭터 골격(bone)생성 작업의 활용 가능성 등을 제시하는 것으로 나타났다. 하지만 일부 접촉구 연결에서 발생하는 모호성이나, 역 순서에 의한 원형복구 작업이 프로그래밍 상 미완으로 남아있어 향후 보다 완벽한 검증을 위한 수학적, 전산학적 이론의 연구와 더불어, 사물의 변형에 따른 형태격자의 변화에 대한 실질적 연구가 이루어져야할 것이다. 제품, 환경, 건축, 전시 등을 포함하는 대부분의 디자인 예술 분야와 IT 산업 분야에서 컨버전스(convergence)나 하이브리드(hybrid)와 같은 융복합 개념이 향후 연구주제로 자리 잡은 지 수 년이 지난 지금, 디자인 분야와 과학 분야의 융합에 관련된 다각적 연구가 지속적으로 진행되고 있으며, 두 분야의 융합을 의미하는 ‘컴퓨터 미학(aesthetic computing)’이나 ‘과학예술(science art)’과 같은 합성어의 등장이 이를 입증하고 있다. 비록, 과학적 기반의 연구에 미학적 개념을 가미하는 공학 분야 위주의 연구가 대부분이기는 하지만 전혀 별개의 학문으로 여겨졌던 두 분야의 결합은 과학과 예술 양쪽 분야에 새로운 시도와 도전적 연구방향을 제시하는데 적지 않은 영향을 주었다. 컴퓨터의 활용이 다양화되면서 이미 전산학이나 수학 분야에서는 골격표현(skeleton), 수퍼쿼드릭(superquadrics), 중앙축(medial axis : MA) 개념에 기초한 쇼크비계(shock scaffold : SC)와 같은 공간부피 개념의 형태규정 연구가 지속적으로 제안되고 있으며, 디자인 예술 분야에서도 세 점에 의한 평면의 규정이라는 전통적 방법만을 수용하기보다 다양한 개념의 실질적 연구가 이루어질 필요가 있다. 이처럼 두 분야(디자인과 과학)는 새로운 환경을 제안, 평가, 응용해야 하고 상호작용해야만 한다. 이에 본 연구는, 3차원 디지털 모델을 새로운 방식으로 규정하고자, 중앙축(MA)을 3차원으로 확장시킨 개념으로 형태격자(shape lattice : SL)라는 차원성이 감소된 구조적 도식을 추출하였으며, 이 개념이 Leyton이 주장한 새로운 미학의 기본원리인 전이(transfer)와 회복력(recoverability)을 충족한다는 것을 프로그래밍에 의한 구현으로 입증하고자 하였다. 그 결과로 형태격자(SL)는 3차원 형상의 재구성 외에도 계산량 감소에 따른 데이터 관리의 단순화, 면 분할 정보의 저장에 의한 사물의 구체적 형태규정, 불규칙 표면의 가시도 증대, 3D 캐릭터 골격(bone)생성 작업의 활용 가능성 등을 제시하는 것으로 나타났다. 하지만 일부 접촉구 연결에서 발생하는 모호성이나, 역 순서에 의한 원형복구 작업이 프로그래밍 상 미완으로 남아있어 향후 보다 완벽한 검증을 위한 수학적, 전산학적 이론의 연구와 더불어, 사물의 변형에 따른 형태격자의 변화에 대한 실질적 연구가 이루어져야할 것이다.; Nowdays, as a few years have been passed since fusion/compound concept such as "convergence" or "hybrid" put down roots on the most of design art fields including products, environment, architecture, exhibition, and IT industry field, multilateral researches related to the fusion of design field and science sector have been processed continuously and a compound word such as "aesthetic computing" or "science art", which means the fusion of two spheres, has proven this. Although the engineering field oriented research that an aesthetic concept adds on the science based study has been performed mainly, a combination of 2 realms, which had been considered as entirely different studies, presenting a new trial and challenging research orientation, has contributed not a few impact on the both sector: science and art. Making well using of computer has been diversified so much, on computer science or mathematics, a set of shape defining research of space/volume concept such as skeleton representation, superquadrics and the shock scaffold(SC) based on the medial axis(MA), has already been suggested in continuance. Also, on the design art field, the substantial researches of various concepts need to be performed rather than a traditional method such as the definition of a plane by 3 points to be accepted. Thus, we should suggest, evaluate and apply a new fully condition for these 2 fields, and then let them co-work. To define 3D digital model with a new method, we extracted a structural schema such as the shape lattice(SL), which dimensional factor is decreased, and tried to prove that this concept could satisfy the maximization of transfer and recoverability, the basic principle of a new aesthetics, which Leyton asserted, through the embodiment of a programming. The effectiveness of the SL is presented below. First, it presents the substantial model which supports Leyton's aesthetic theory(transfer and recoverability). Second, it provides the visualization of a new pattern for objects recognition and simplify an amount of decreased computation and data management. Third, it enables the definition of specific shape because of the character which contains the information on the sequential phase of plane split as well as the extensible style of a matter. Fourth, it makes the visibility of perturbations being likely to occur on the surface of an object increased and helps its recoverability. Fifth, it suggests the utilization possibility of bone creation task for 3D digital animations or some game characters. As an ambiguity happening on some connection openings or prototype recovering task by the reverse order on the programming, however, still remains, along with theoretical study of mathematics and computer science for a set of further perfect survey, a substantial research should be performed about the change of the SL according to the deformation of an object.