The demand for an intuitive virtual reality experience has led to the production of many virtual reality contents, but there is still a lack of physical experience and the burden of wearing equipment. To address this issue, shape-changing displays that physically implement information directly in 3D space have been studied. However, most of these are in the form of a table-top that is deformed on one side. This paper discusses the design and applications of shape-changing displays with deformed shapes and closed surfaces in all 3D directions. We propose a display that deforms the surface by arranging the actuator radially at a single point, and deals with the process of designing the system and producing the content. There are three main contributions of this paper. First, we propose a method to measure the efficiency according to the type and number of actuators in the system design process and to optimize the result. Based on this, we discuss the problems that arise while manufacturing the prototype named Programmable Sphere. Third, we discuss how to use 3D shape transformation displays and develop contents. The same process and problems are encountered in the production of a 3D actuator-based shape-changing display. We expect this study to form the basis for other 3D shape-changing.
직관적인 가상현실의 체험에 대한 요구는 많은 가상현실 컨텐츠의 제작으로 이어지고 있지만, 여전히 물리적인 체험감의 부재와 착용 장비에 대한 부담감이 존재한다. 이러한 문제를 해결하고자 최근에는 3차원 공간상에 직접 정보를 물리적으로 구현하는 현상변환 디스플레이에 대한 연구가 이루어지고 있지만 대부분의 형상변환 디스플레이들은 단면을 변형하는 테이블탑 형태이다. 본 연구에서는 닫힌 표면을 가지고 3차원의 전 방향으로 형태를 변형하는 형상변환 디스플레이에 대한 설계와 활용방안에 대해 다룬다. 우리는 액츄에이터를 한점에서 방사형으로 배치하여 표면을 변형하는 디스플레이에 대해 제안하고, 시스템을 설계하고 컨텐츠를 제작하는 과정을 다룬다. 본 연구가 가지는 공헌점은 크게 세가지로 들 수 있다. 먼저 시스템 설계과정에서 액츄에이터의 종류와 갯수에 따라 효율성을 측정하고 결과물을 최적화 하는 방안에 대해서 제안하고, 이를 토대로 실제 프로토타입인 프로그래머블 스피어를 제작하면서 제작과정에서 발생하는 문제점들에 대해 논하고 해결책을 제시한다. 마지막으로 3차원 형상변환 디스플레이의 활용 방안을 나누고 그에 따른 컨텐츠 제작 방법에 대해 논의한다. 이러한 과정과 문제점은 3차원의 액츄에이터 기반 형상 변환 디스플레이의 제작에서 비슷하게 나타날 수 있으며, 본 연구는 향후 연구될 3차원 형상변환 디스플레이의 기초 연구가 될 것이다.
