This study presents an intuitive 3D modeling interface for conceptual and evolutionary form development in the early phase of the design process. The rapid iteration of ideation, drawing, modeling and evaluation is very important for developing initial concepts in a product design process. Although these steps are closely related with each other, the current CAD (Computer Aided Design) modeling interface restricts designer’s creative expression due to its desktop based manipulation. In order to support intuitive modeling interaction, direct 3D manipulation of virtual models is considered in a three-dimensional space and the solution is approached with concern for tangible feedback in augmented reality based spatial interaction.
Through field studies of design modeling projects and physical form-making processes, the “air spray modeling” concept has been proposed with the metaphor of an air spray gun. It adopts a real air spray gun as an interactive input device based on “virtual volume spraying” concept and the device provides effective haptic and sound feedback. According to the proposed modeling process, the spraying manipulation is used for creating 3D frames, generating 3D volume around them and smoothing the surface. The flexible combination of these modes enables quick expression of conceptual 3D ideas and its continuous development. Additionally physical wire units serve as a frame guidance which users follow to draw virtual frames in the space. The concept prototype has been implemented as an augmented reality based system supporting direct 3D manipulation of virtual models with stereoscopic displays and 3D trackers.
This study of air spray modeling has addressed further possibilities of interactive modeling interfaces, which support users’ active expression. With some technical solutions to be more studied, the spraying manipulation and its air-force feedback can be applied in various fields as well as in design 3D modeling.
디자인 초기의 순환적인 아이디어 발상과 표현은 최종 결과물의 완성에 있어 중요한 과정이다. 하지만 기존 데스크탑 방식의 3D 모델링은 기하학적 데이터에 기반한 모델링 과정과 평면적 인터페이스로 디자이너의 자유로운 형태 발상을 제한하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 3차원 증강현실 환경하에서 활용 가능한 직관적 모델링 인터페이스를 제안한다.
실제 조형 작업의 맥락을 이해하기 위해 물리적 모형 제작 과정의 현장조사를 진행하였다. 이를 바탕으로 3차원 모델링 인터페이스의 가이드라인을 종합하고 직관적 모델링 방식을 유추하여 스프레이 모델링 컨셉을 제안하였다. 스프레이 모델링은 찰흙조소의 뼈대세우기 과정과 디자인 컬러링의 스프레이 도구조작을 결합한 모델링 방식으로, 공간 상에 초기의 프레임을 만들고 그 주위로 가상의 볼륨을 분사하면서 원하는 형태를 발전시킨다. 3차원 트래킹(Tracking)장치와 스테레오 입체 디스플레이로 증강현실 시스템을 구현하였고 에어 컴프레서가 연결된 스프레이 입력장치를 활용한 프로토타입을 개발하였다. 구체적인 사용 시나리오를 제안하고 정성적 평가를 통해 개선점 및 향후 과제들을 검토 하였다. 본 연구는 현장조사를 바탕으로 한 새로운 모델링 인터페이스 컨셉의 유추와 실제 스프레이 장치를 활용한 3차원 공간의 새로운 모델링 방식 제안이라는 점에서 그 의의를 갖는다. 또한 스프레이 입력 장치의 공기압 피드백과 시각 피드백의 조합을 통해, 효과적인 3차원 인터페이스로서의 응용 가능성을 기대할 수 있다.
