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Floating Media : 정재초음파 부양을 이용한 물리 체적형 미디어 시스템 연구

Floating media : A Studyon the Physical volumetric media using Ultrasonic standing wave Levitation

신승용 (Shin, Seung Yong, 서강대학교 영상대학원)

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이 연구는 기존의 ‘물리 체적형 미디어’의 한계를 극복하는 새로운 미디어를 제시하는데 있다. 체적형 미디어(volumetric media)는 공간을 직접 이용하여 관객이 다양한 방향에서 감상하고 상호작용이 가능하도록 한다. 이러한 장점으로 체적형 미디어를 구현하기 위한 다양한 기술이 연구되고 있다. 물리적인 물질 자체를 복셀로 이용하는‘물리 체적형 미디어(Physical volumetric media)’는 다수의 복셀을 구조적으로 연결하여 모터와 엑츄에이터로 제어하기도 하고, 낙하하여 스크린을 생성·프로젝션·제어를 통해 텍스트나 ...
이 연구는 기존의 ‘물리 체적형 미디어’의 한계를 극복하는 새로운 미디어를 제시하는데 있다. 체적형 미디어(volumetric media)는 공간을 직접 이용하여 관객이 다양한 방향에서 감상하고 상호작용이 가능하도록 한다. 이러한 장점으로 체적형 미디어를 구현하기 위한 다양한 기술이 연구되고 있다. 물리적인 물질 자체를 복셀로 이용하는‘물리 체적형 미디어(Physical volumetric media)’는 다수의 복셀을 구조적으로 연결하여 모터와 엑츄에이터로 제어하기도 하고, 낙하하여 스크린을 생성·프로젝션·제어를 통해 텍스트나 이미지를 표현하기도 한다. 이러한‘물리 체적형 미디어’는 다양한 예술 표현의 미디어로 각광받고 있다. 이러한 기존의 ‘물리 체적형 미디어’의 단점은 복셀 자체가 물리적으로 연결되어 있거나, 중력에 의해 낙하되며 제공되므로 표현 방식에 한계가 있고 많은 설비를 필요로 한다. 이를 극복하기 위해 복셀이 되는 오브젝트를 부양(levitation) 및 비접촉 조작(manipulation)하여 이용하려는 연구가 진행되고 있다. 부양 방법으로는 자기장, 전기장, 초음파 등이 있다. 이 논문에서는 다양한 부양 방법 중 부양 오브젝트의 물성제한이 상대적으로 적고, 수직으로 등간격 부양 및 제어가 가능한 정재초음파(Ultrasonic standing wave)를 이용하였다. 미디어 시스템을 설계하고, 다중 물리 해석 도구인 COMSOL Muiltphysics를 통해 음압분포, 방사력, 입자의 부양을 시뮬레이션 하였다. 이것으로 그 가능성과 근거를 확보하였다. 시뮬레이션 결과를 토대로 소규모의 ‘Floating Media :정재초음파 부양을 이용한 물리 체적형 미디어 시스템’을 구성하고 실험하였다. 구현은 FPGA를 이용하였다. 본 연구는 이와 같은 시뮬레이션과 실제 하드웨어 제작을 통해, 새로운 형태의 미디어를 제시한다.
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The purpose of this study is to present a new medium overcoming limits of existing‘Physical Volumetric Media’. The volumetric media enables the audience to appreciate and interact from various directions by directly using the space. Thanks to such advantage, various technologies for realizing a vol...
The purpose of this study is to present a new medium overcoming limits of existing‘Physical Volumetric Media’. The volumetric media enables the audience to appreciate and interact from various directions by directly using the space. Thanks to such advantage, various technologies for realizing a volumetric medium are being developed. The physical volumetric media using a substance as a voxel structurally connects several voxels for controlling a motor and an actuator, or expresses a text or image by falling to create, project and control a screen. Such ‘physical volumetric media’ is highlighted as media to express various arts. However, existing ‘physical volumetric media’ are limited in expression ways because a voxel, itself should be physically connected or is fallen by the gravity and then provided. Additionally, such ‘physical volumetric media’ need a lot of facilities. To overcome such disadvantages, there are being developed some researches to use voxels by levitating and manipulating an object, which becomes a voxel. As representative methods to levitate an object, there are the magnetic field, the electric field and the ultrasonic wave. This study used the ultrasonic standing wave which has relative few material limits and enables to vertically equal interval levitation and control. This study designed a medium system and simulated the sound pressure dispersion, the radiation force and the particle levitation in using the COMSOL Multiphysics, a multi physical interpretation tool. With such simulations, this study acquired the possibility and rationale of proposed medium. Based on the results of simulations, this study structured a physical volumetric medium system utilizing small-sized ‘Floating media : Physical volumetric media using Ultrasonic standing wave Levitation’and conducted an experiment with it. In realizing the proposed new medium, this study used the FPGA. This study proposes a new-form medium through such simulations and real production of its hardware.