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VB Weekly Report 2012.05 2주차
버츄얼빌더스(주) 주간 리포트 2012년 5월 2주차 ArchiSpace LT의 실외 모델링 기능 구현 reported on 2012-05-02, 상품개발팀 한상미 사원   실내공간구축 모델러인 ArchiSpace LT에 외부공간을 모델링하는 기능이 구현되었다. 이를 통해 ArchiSpace LT는 실내공간 및 외부공간 모두를 표현할 수 있게 되었다.   외부공간 표현을 위해 추가된 기능은 아래와 같다.      - 지형 : 다양한 형태 모델링     - 녹지 : 다양한 형태 모델링, 다양한 재질 표현      - 도로 : 도로 및 인도의 배치, 교차로 자동 생성     - 주차장 : 주차장 출입구, 다양한 규격 및 경사를 가진 주차면 생성     - 컴포넌트 : 나무, 자동차, 사람의 추가     모델링은 기존과 동일하게 도면파일인 DXF파일이나, 이미지를 배경으로 불러와 모델링을 할 수 있으며, 재질변경을 하면 다양한 느낌의 외부공간을 표현 할 수 있다.      자사제품인 ArchiVideo의 경우 ArchiSpace LT를 모델러로 사용하고 있기 때문에 앞으로 실외의 CCTV에 대한 배치 및 가시화를 통해 ArchiVideo의 활용도 또한 높아질 것으로 기대된다.   *본 이미지는 실제공사 조감도를 참조하여 외부공간을 모델링한 것이다.     [산학 연구] 3D vision 기술 선행 연구 reported on 2012-04-26, 개발4팀 심원일 차장  지식경제부 IT 인력양성 IT/SW 창의연구과정- 중소기업 연계형 과제로세종대 VR Lab.과 진행 되어 온 3DTV 상에서 시각적 피로 감소를 위한 가상공간 내비게이션 기술 개발이 완료 되었다. 과제의 목적에 맞게, 학생들에게는 현업의 다양한 요구 사항과 실질적 제품 가치를 체험 할 수 있는 경험이 되었을 것이고, 회사에게는 그 동안 제품화라는 프로세스 때문에 쉽게 시작 하기 힘들었던 최신 기술을 제품에 적용 해 볼 수 있는 좋은 기회였다. 이 기술을 제품에 적용하기 위해서는 시장의 동향이나 회사의 전략 등 고려할 것이 다양하게 있는데, 가까운 시일 내에 그 가치를 발할 수 있는 기회가 있을 것이라 예상 된다.  아직 표준화 되지 않은 기술이고, 그로 인하여 연구 개발 환경 구축이 매우 어렵다는 점은 IT 분야의 숙제라고 생각 된다. 힘들게 연구한 성과가 그저 논문 속의 내용으로 남지 않기 위해서는, 산학 연구의 주제와 인프라, 제도적 정비 등 다양한 분야에서 관심이 필요할 것이다.   복합 건축물 대상 피난시뮬레이션 프로세스 구축 reported on 2012-04-20, 디지털공간연구소 이준호 연구원 복합건축물 대상의 피난시뮬레이션을 위한 시뮬레이션 프로세스를 구축하였다. 복합건축물의 경우 하나의 건물에 다양한 용도의 공간이 복합적으로 포함되어 있으므로, 에이전트가 해당 공간에 대한 공간정보를 바탕으로 피난 시뮬레이션을 실시하여야 한다.따라서, 본 프로세스에서는 DISTFIELD 계산을 통해 공간정보를 분석하고 분석된 정보를 바탕으로 피난이 가능하도록 구성되었다.향후에는 공간정보에 대응하는 보행 알고리즘 및 공간선택알고리즘을 포함하는 한국형 에이전트 피난 시뮬레이션을 구축하고자 한다.   ArchiSpace MS(Management Suite)을 위한 통합적 관점의 가시화 방법 reported on 2012-04-20, 디지털공간연구소 윤성민 연구원 버츄얼빌더스(주)에서는 Closed BIM 기반의 ArchiSpace 기술을 바탕으로 다양한 제품을 제공하고 있다- ArchiVideo(CCTV)- ArchiSolar(태양광모듈 발전량 모니터링)- ArchiLighting(건물 조명 관련 모니터링 및 제어)- iBEMS(건물 에너지 모니터링 및 제어)이러한 제품들은 Manager, Monitor, Simulator 등으로 구성되며, 동일한 플랫폼으로 개발되고 있다. 또한, 이러한 제품들을 통합하면, ArchiSpace MS(Management Suite) 제품이 탄생한다. 이러한 전략은 개발의 효율을 높이고, 관리를 보다 용이하게 할 수 있다. 이를 위해서는 현시점에서 다음과 같은 이슈가 있을 것으로 사료된다.ArchiSpace MS(Management Suite)에서 제공하는 가장 기본적이며 주요한 기능은 모니터링이라 할 수 있다. 따라서 3D 공간기반으로 가시화할 항목과 가시화 방법에 대한 통합적 관점에서 기획이 필요하다. 위 4가지 제품에서 제공하는 각각의 가시화 항목 중에는 분명 유사한 특징을 갖는 것도 존재할 것이며, 각 제품마다 고유의 가시화 항목이 존재할 것이다. 각 제품에서 요구되는 가시화 항목을 정의하고 이에 적합한 가시화 방법을 통일감 있게 기획한다면 제품의 질과 개발의 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 이때 고려할 수 있는 요소로는 제공환경(PC, WEB, Mobile), 가시화 항목, 표현 요소(TEXT, GRAPH, BAR, 3D/2D BOX 등)가 있다.향후에는 가시화뿐만 아니라, 제어 기능, 분석 및 추론 기능 들에 대해서 통합적 관점의 기획이 요구될 것이다.    CA 보행시뮬레이션 알고리즘 개발 vol.01 - 전체 개요 reported on 2012-04-26, 디지털공간연구소 정기택 연구원   금번 리포트에서는 CA기반 보행 시뮬레이션 모듈의 개발 성과를 보고하며, 그 첫째로 전체의 알고리즘을 간략하게 설명한다.   (1) 데이터 및 파라미터 입력   BIM모델러에서 저작한 공간데이터(실, 문, 벽체, 계단 등),  에이전트데이터(초기위치, 보행속도 등) , 그외 시뮬레이션에 필요한 파라미터를 입력하는 과정이다.   (2) 데이터 가공 및 전처리   입력된 데이터를 가공하여 본 시뮬레이션 모듈에서 유효하게 사용가능하도록 가공한다.   (3) Cell작성   본 시뮬레이션 알고리즘은 CA(Cell Automaton) 방식을 채택하고 있으며, 이는 공간을 격자형태로 잘게 나누어 연산하는 것이다. 데이터조작 및 계산속도가 빠르다는 장점이 있다.   (4) Dist Field계산   에이전트가 자신의 목적지를 향하여 보행하도록 공간 내의 Cell에 값을 부여하는 과정이다.   (5) OBS Field계산   에이전트의 보행에 방해가 되는 요소를 Cell에 부여하는 작업이다.   (6) 에이전트 초기화   에이전트의 보행을 연산하기 전에 초기상태를 부여한다.   (7)  에이전트 보행연산   1~6에서 나온 데이터를 토대로 에이전트의 보행을 연산한다. 에이전트의 보행은 턴 단위로 다이나믹하게 연산된다.   CA 보행시뮬레이션 알고리즘 개발 vol.02 - Cell작성 및 공간데이터변환 reported on 2012-04-26, 디지털공간연구소 정기택 연구원  (1) Cell 작성   본 시뮬레이션 모듈은 CA(Cell Automaton)에 이론적 근간을 두고 이를 바탕으로 알고리즘을 구현하고 있으며 연산의 기본단위인 Cell을 작성하는 과정이 요구된다. Cell의 작정과정은 다음과 같다.   - Cell 작성범위 결정 : 건물의 모든 형상정보로부터 x,y좌표의 최대최소값을 구하여 건물 전체를 포함하는 박스영역을 구한다.(필요에 따라 z방향도 고려됨)    - Cell 중심점 격자 생성 : 데이터 및 파라미터 입력단계에서 Cell간 간격을 파라미터로써 정의하였으며, 박스영역 내에서 이들을 격자형태로 배치한다.    - Cell ID 생성 : 박스 내에서 가로방향 및 세로방향의 Cell개수 및 순서를 구할 수 있다. 이에 따라 각 Cell에 가로 세로방향으로 각각 ID를 부여한다. 이 과정에서 각 Cell에 부여되는 ID는 계산부하를 최소화하기 위하여 사용된다.   (2) Cell에 공간 정보 입력   각 Cell이 어떤 공간적 성질을 담고 있는가 구조/형상/속성 정보를 입력한다. BIM 모델러에서 정의된 벽체, 문, 계단, 실 등 공간의 정보를 각 Cell에 입력한다.    (3) Cell에 에이전트 정보 입력   각 Cell을 어느 에이전트가 점유하고 있는가 에이전트 정보를 입력한다. 각각의 에이전트의 위치가 어느 Cell에 속하는 가를 판정한 후 그 Cell을 해당 에이전트가 점유하고 있음을 정의하도록 한다.   CA 보행시뮬레이션 알고리즘 개발 vol.03 - Area Topology 개발 reported on 2012-04-26, 디지털공간연구소 정기택 연구원   ArchiSpaceLT에서는 건물 내부의 정보를 다양하게 표현하기 위하여, 가벽(실제의 벽이 아닌 가상의 벽)을 사용하여 공간을 분리하고, 각 영역이 저마다 다양한 용도 및 속성을 가질 수 있도록 할 수 있다.   여러 공간들의 연결관계를 표현하는 수단으로써, 기존 버츄얼 빌더스에서는 Space Topology 기술을 사용하여 왔다. 그러나 가벽을 사용하여 공간을 분리할 경우 가벽을 일반적인 벽으로 간주하여 실제로는 연결된 공간이 서로 연결되지 않는 단절된 공간으로 인식되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개량한 Area Topology를 개발하였다. 각 Space가 동일한 가벽을 공유할 경우, 두 Space가 서로 연결되어 있는것으로 인식된다. 기존의 Space Topology에서 한층 개량된 Area Topology를 사용함으로써, 보다 복잡한 공간을 시뮬레이션하고 분석할 수 있을 것이다.   CA 보행시뮬레이션 알고리즘 개발 vol.04 - Dist Field 개발 reported on 2012-04-26, 디지털공간연구소 정기택 연구원    DistField는 공간 내에서 각 에이전트가 목적지를 향하여 보행하도록 하는 보행 알고리즘에 있어 핵심적인 역할을 하는 공간 Field이다. 각 Cell에서 저마다 다른 Field값을 가지며, 에이전트의 보행행동을 결정하게 된다. 기존 비슷한 개념으로써 DistanceMap 등이 있으나, 거리계산에 있어 공간의 크기가 클수록 계산시간이 기하급수적으로 늘어나게 된다. 계산의 효율을 위하여 거리계산을 2단계(Space간 거리관계/Space내 거리관계)로 수행한 것이 Dist Field이다.  (1) Topology 구성   Space간의 연결관계를 담은 Topology정보를 사용하여 최단경로를 탐색하기 위한 네트워크(그래프)를 구축한다   (2) Depth계산   Topology상에서 각 Space에서 최종목적지 Space까지 최단경로를 산출한다. 여기서는 Depth(최종목적지 Space까지 경유하게 되는 Space의 수)를 사용한다.  (3) Local DistField 산출   Area Topology와 Area Depth가 산출됨에 따라 각각의 Space에서 어느 Space로 진행해야하는 가가 결정된다. 각 Space내에서 진행해야 하는 Space와 연결되어있는 Door와 가벽까지의 최단거리를 구한다. 이 경우에는 인접Cell간(사선방향포함)을 엣지로 연결하는 네트워크를 구성하여 Dijkstra알고리즘을 적용한다. 각 엣지의 거리비용은 노드(Cell의 중심점)간의 거리로 한다. 최단거리를 구한후, 이중 최대값을 1로 두어 0과 1사이의 수로 표준화한다.   (4) Global DistField 산출  최종적으로 각 Space의 DistField를 통합된 DistField로써 엮는 작업을 수행한다. 각 Space의 Depth값에 Local DistField를 더하여 Global DistField를 산출한다. 이런 과정을 걸쳐 DistField를 산출함에 따라 CA보행 시뮬레이션에서 각 에이전트가 효과적으로 목적지로 향하도록 할 수 있다.   CA 보행시뮬레이션 알고리즘 개발 vol.05 - 에이전트 보행연산 방법론 reported on 2012-04-27, 디지털공간연구소 정기택 연구원   이하에 에이전트 보행연산에 있어 현재 구현된 알고리즘에 대하여 전체적으로 도시하며 주요 사안에 대하여 설명한다.   (1) 에이전트 진행방향   에이전트의 진행방향은 에이전트가 자신의 위치를 중심으로 바라보는 방향을 의미하며 총 8가지 방향이 존재한다. 이는 에이전트 중심Cell의 위치를 (0,0)이라 한다면 이를 기준으로 가로방향, 세로방향으로 각각 +1,0,-1을 이동하는 경우의 수를 의미한다. 보행연산 중 에이전트는 8가지 방향중 한가지 방향을 가진다.   (2) 에이전트 영향 범위 설정   각각의 에이전트가 주변에 대해 어느 범위까지 영향을 주고받는지에 대한 범위를 결정한다. 총 4가지 Level을 설정할 수 있다. Level1는 각 에이전트가 단일 Cell만을 점유하며 주변에 어떠한 영향을 주지도 받지도 않는 경우이며, Level2~4는 각 에이전트가 중심Cell을 점유하며 주변Cell에 영향을 끼치거나 받는 경우이다. 범위는 Cell의 간격에 따라 유동적이며, Cell이 촘촘할수록 한 에이전트에 대해 연산이 걸리는 Cell의 수가 지수함수적으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 Cell간 간격이 좁을수록 에이전트의 움직임을 더 세밀하게 계산할 수 있지만 계산부하가 증가하는 것을 의미한다.  (3) 잉여거리 보정 본 시뮬레이션 모듈에서는 에이전트의 이동이 Cell 단위로 이루어지기 때문에, 에이전트의 보행속도(턴당 이동거리)와 에이전트가 실제 이동한 거리(Cell간 간격에 기초한)가 정확히 맞지 않는 현상이 발생한다. 이를 ‘잉여거리’라 한다. 이러한 잉여거리가 누적되면 에이전트의 보행속도가 제대로 반영되지 않음으로써 시뮬레이션에 오차가 발생한다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 에이전트별로 잉여거리를 계산하여 에이전트의 보행속도와 실제 이동거리가 일치하도록 보정한다.   (4) 에이전트 저항치 부여   에이전트 영향범위에 대하여 각각 저항치를 부여한다. 이는 에이전트의 형상을 세밀하게 반영함과 동시에 물리적으로 주변에 끼치는 영향을 반영하기 위한 것으로 파라미터로써 작용한다. 이는 에이전트의 진행방향에 따라 유동적으로 설정할 필요가 있다. 본 시뮬레이션 모듈에서는 각 영향범위 Level에 따라 진행방향별 디폴트값 저항치 파라미터를 부여하고 있으며, 향후 사용자가 UI를 통해 변경가능하도록 고도화할 예정이다. (5) 에이전트 이동가능Cell 판별 각 에이전트는 중심Cell을 기준으로 주변 8개 Cell을 이동후보로써 탐색하며 이 가운데, 이동가능한 Cell이 무엇인가 판별한다. Cell이 타 에이전트의 중심Cell이거나, 벽체 등의 구조물을 나타내는 Cell이라면 이동불가능한 Cell로 간주한다.   장애인을 위한 통합교육환경 구축 접근성 평가 시스템 개발 reported on 2012-04-27, 디지털공간연구소 조수연 연구원 버츄얼빌더스에서는 교육공안 안에서 장애인의 불편을 최소화할 수 있는 통합교육환경 구축을 위한 접근성 평가 시스템 개발을 진행하고 있다.  실제 교육 공간 안에서 장애인과 비장애인의 보행 시뮬레이션을 실시하고, 시뮬레이션의 결과를 통하여 장애인과 비장애인의 공간 이동 및 접근성을 평가한다. 최종적으로는 시뮬레이션을 실시한 건물의 장애인 배려 등급을 책정하고, 건물의 Barrier-free Design을 위한 시설물을 제안 하는 것을 목표로 한다. 시뮬레이션을 실행할 건물은 지하 1층 - 지상 5층의 건물의 교육공간(연세대학교 삼성관건물)으로 설정하였다.  ArchiSpace LT의 손쉬운 공간 저작과 컴포넌트배치 기능을 통하여 시뮬레이션을 실시할 건물을 모델링하였다.    시뮬레이션은 정해진 템플릿을 기반으로 진행된다.  템플릿은 교육공간 안에서 일어날 수 있는 이동 시나리오를 기반으로 작성되었고, 학습을 위한 이동의 경우와 휴식을 위한 이동의 경우로 나누어 작성하였다.  사용자는 프로그램 안에서 시뮬레이션을 진행할 이동경로의 템플릿을 선택하고, 선택한 템플릿에 맞추어 비장애인, 시각장애인, 휠체어사용자의 보행시뮬레이션이 실시된다.     현재 장애인의 보행 패턴이 적용된 비장애인과 장애인의 시뮬레이션과 시뮬레이션 완료 후 장애인과 비장애인의 이동을 비교할 수 있는 결과 리포팅 기능의 개발을 진행중이다. 앞으로 지속적인 연구와 개발을 통해 통합교육환경 구축을 위한 접근성 평가 시스템이 완성 될 예정이다.    다공간에 대한 ISOVIST 분석 reported on 2012-05-02, 디지털공간연구소 정기택 연구원 정량적 공간분석기법 중 한가지인 ISOVIST를 다양한 공간에 적용하여 그 차이를 비교해 보았다.   ISOVIST는 공간 내의 임의의 위치에서 다른 위치에 대한 가시영역의 면적을 도출하는 분석기법으로써, 이전 리포트에서도 여러번 설명한 바 있다.   금번 리포트에서는 9가지 공간을 테스트 케이스로 선정하여 이들에 대한 ISOVIST분석을 수행하였다.   분석단위는 공간을 가로세로 50개씩 나눈 단위격자를 사용하였으며, 단위격자 사이의 가시관계에 따라 가시가능한 영역이 도출된다.   이를 공간 내의 모든 점에서 모든 점에 대해 수행하였다(2500 * 2500)   첫번째 그림은 테스트 케이스로써 선정한 9개의 공간을 나타내며, 특히 첫번째 공간은 기존 가시성 분석에 관한 연구에서 빈번히 이용된 공간이다.   두번째 그림은 공간내 각각의 점에서의 ISOVIST값을 가시화 한 것으로, 붉은색일수록 그 위치에서 많은 점을 볼 수 있다는 것을 의미하며, 푸른색일수록 그 반대를 의미한다. 공간의 형상에 따라 서로다른 양상을 보이는 것을 알 수 있다.   세번째 그림은 9가지 공간 각각 2500개의 ISOVIST값의 히스토그램을 망라한 것이다. 이 그래프에서 가로는 구간을 의미하며, 세로는 도수를 의미한다.   원형의 구조물이 있는 공간D를 보면, 공간이 완만하여 대부분의 위치에서 붉은색을 보인다. 시각적으로 고립된 부분이 거의 없음을 의미하며 히스토그램 그래프에서도 상위구간에 집중되어 있는것을 볼 수 있다.   G,H 등의 공간은 상대적으로 고립되어있는 부분이 많아 이들 위치에서 ISOVIST값이 낮게 나타나며, 고립되지 않는 부분에서는 높게나타나 양극화가 두드러진다.   작은 구조물이 분산되어있는 공간 C를 보면, 어느 위치에서도 비교적 ISOVIST값이 큰 차이를 보이지 않음을 볼 수 있다.   향후 ISOVIST만이 아닌 VA,VE,VGA,V-ERAM 등에 대해서도 동일한 방식의 분석을 수행하고 최종적으로 분석기법과 테스트케이스 공간에 대한 다대다 분석을 수행하여 공간형상의 특징을 보다 구체적으로 정량화할 수 있도록 연구를 진행할 것이다.  
작성일 : 2012-05-11