Department of Digital Informatics and Convergence, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

(1)

Vol. 63, No. 6, June 2013, pp. 620∼626

Hybrid Smart App of a 3D Virtual Dynamics Experiment and 2D Digital Documents for a Physics e-textbook

Jong-Oh Kim · Jiseong Jeong · Dohyeong Kim · Sun-Ock Kwon · Kwan-Hee Yoo ^∗

Department of Digital Informatics and Convergence, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

Seong-Yeon Ju

Department of Business Data and Convergence, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

Chan Park

Korea Internet Software, Cheongju 361-763, Korea

Wonkun Oh ^†

Department of Physics Education, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea (Received 1 April 2013 : revised 11 April 2013 : accepted 4 June 2013)

Nowadays, the usage of smart instruments has been rapidly growing in various areas such as education. However, relatively few smart apps are found in physics education even though the quality of smart instruments, such as smart phones or tablet PCs, has been greatly upgraded. The recently developed e-textbooks that are widely used in schools are mainly based on only 2D texts and images. In this paper, we report the development of a hybrid smart app for 2D texts with 3D simulation to help students experience a more vivid virtual reality in 3D space and learn physics well with many virtual dynamics experiments.

PACS numbers: 01.40.Gm

Keywords: Virtual reality, e-textbook, 3D, Smart app

² M M õ u § ü X ¢ 3DM m Ò ÞW Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M öÊ Ý 2DM m ¹ Å Ã U Ø" e8 ý

T ¬ P © - 0 ö n ÚP ¹ Å w Ê Ý" e

» ø ¶ B ¡ · + ä U ) ç · »| ¡0 ï F · - ! H) Ö < ÷ 6 ; · © ¼M Î 3r ) ^∗

Ø

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § n t _ O & ñ ÐÖ 6 x ½ + Ë < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

®

£) ç a : @

Ø

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § q Ý ¼m Û ¼X <s ' Ö 6 x ½ + Ë < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

¾ 6 Ò

ô

Ç² D G ' Å èá Ôà ÔJ ?# Q, ' õ AÅ Ò 361-763

¡4 w H£ Ó ^†

Ø

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § Ó ü t o §¹ ¢ ¤ õ , ' õ AÅ Ò 361-763

620

(2)

þ

j H Ä »q 3 $' Û ¼r @ / Ð [ þ t # Q" f " f Û ¼ à Ôl l _ Ö ¸6 x ¸ H ± ú Ð 7 £ x ÷ & ¦ e . Û ¼ à Ô : r, _ ^ ¦a Å @ PC Ð @ /³ ð÷ & H Û ¼ à Ô l l H ± ú Ð ¦$ í 0 p x o ÷ &# Qy \ J $ Þ Ô_ Ã ºכ ¹| ¾ Ós / å L7 £ x # & ³F ´ ú § É r

#

Qe ¦ o H s s > hµ 1 Ï÷ &# Q& t ë ß Ó ü t o §¹ ¢ ¤ ì r _ J $ Þ Ô î s É r ´ ú §t · ú §Ü ¼ 9 7 á x À Ó ¢ ¸ô Ç ª t · ú §

. & ³F §¹ ¢ ¤6 x 3 l q& h Ü ¼ Ð Ð/ å L ÷ & ¦ e H Õ þ _ â Ä º % 7 Û ¼à Ôü < 2D s p t \ ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð H & ñ Ð

² ú ~ ½ Ód s @ /Â Òì r s . : r ½ ¨\ " f H < Æ_ þ v \ > l > r _ §õ " f Ð 8¹ ¡ ¤ & ³z ´y e H §¹ ¢ ¤

¨ 8

â ` ¦ ] j/ B N l 0 A # W 1s w Ú Ô î s > hµ 1 Ï~ ½ Ód õ 3D ' p ` ¦ s 6 x # 3D Ó ü t o §¹ ¢ ¤ J $ Þ Ô\ ¦ í < Ê ô

Ç s Ú Ôo × ¼ §õ " f\ ¦ > hµ 1 Ï H כ s 3 l q& h s .

PACS numbers: 01.40.Gm

Keywords: © & ³z ´, §õ " f, 3D, Û ¼ à Ô î s

I. " e Â ] Ø

(

É Ó' \ ¦ s 6 x ô Ç © z ´+ « > É r y © _ 0 AÅ Ò_ : x& h Ã º

\ O

s t m H ë H ] j z ´+ « >z ´ × æd _ Ã º\ O s t H ë H ] j

\

¦ K ½ + É Ã º e H B Ä º Ä »6 x ô Ç §¹ ¢ ¤ Ã ºé ß s [1]. © z

´+ « >` ¦ Ã º' < ÊÜ ¼ Ð+ < ÆÒ q t[ þ t É r z ´] j z ´+ « >z ´\ t · ú §

¦ ¸ z ´+ « > Ö ¸1 l x` ¦ Ã º' ô Ç כ õ ° ú É r < Æ_ þ v ´ òõ \ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e

. < Æ §_ { 9 © \ " f H q ø ß z ´+ « > © q \ ¦ ½ ¨{ 9 Ä

»t ÐÃ º H q 6 x` ¦ ] X y " f ¸ z ´+ « >z ´\ " f µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã

º e H < ÆÒ q t[ þ t _ î ß ë H ] j\ ¦ ~ ½ Ót ½ + É Ã º e [2]. Õ ª ÷ r

m , ¸ ú [ O > ) a © z ´+ « >` ¦ Ö ¸6 x 8 Z } É r é ß > _ ë

H ] j K × æd Ã Ð½ ¨ Ö ¸1 l x Ã º\ O ¸ 0 p x [1–3]. q §

&

h # QÃ º > ' ÷ & H z ´+ « >z ´ Ã º\ O õ H ² ú o ( É Ó'

© z ´+ « >` ¦ Ö ¸6 x î ß ? / ) a Ã Ð½ ¨ Ö ¸1 l x` ¦ : x ô Ç < ÆÒ q t[ þ t _

> h¥ Æ o Ã º\ O ¸ 0 p x ¦, q ó ø Í& h ¦ ë H ] jK

§ 4 7 £ x ` ¦ 0 Aô Ç Ã º\ O ¸ 0 p x [4–7]. Õ ª Q & ³F ´ ú § s

Ð/ å L ÷ &# Q Ö ¸6 x ÷ & ¦ e H PC l ì ø Í_ s © z ´+ « > É r

@

/^ Ð 2 " é ¶& h © S ! ` ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð Ã º' ) a [8].

2 " é ¶ l ì ø Í © z ´+ « > ¸ Â Òì r& h Ü ¼ Ð H < ÆÒ q t[ þ t \ > s

: r& h \ V8 £ ¤ s # Qb G> & ³ © \ " f H t s K >

H X < ¸¹ ¡ § s ) a . Õ ª Q 2 " é ¶ © z ´+ « > É r z ´] j { 9 # Q

H & ³ © ` ¦ < ÆÒ q t[ þ t s 8 Ò q t1 l x y e > Ö ¼ ´ Ã º e H

© & ³z ´` ¦ ½ ¨ & ³ H X < H Â Ò7 á ¤ ¦, o \ " f ½ ¨ & ³÷ &

H & ³ © s f ' a& h כ s ô Ç é ß \ Ô ¦ õ Ù ¼ Ð #

y Â Ò& h K $ 3 ` ¦ : x K " fë ß õ \ ¦ s K ½ + É Ã º e >

)

a . ¢ ¸ô Ç Û ¼ à Ô : r s I ^ ¦a Å @ PC Ð¼ # o÷ & ¦ e H X

< ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦, l > r _ §õ " f H # y X <Û ¼ß ¼» 1 Ñ l

ì ø Ís # Q" f < ÆÒ q t[ þ t s 7 á § 8 Ä »q 3 $' Û ¼ô Ç ¨ 8 â \ " f Ö ¸ 6

x H X < © E ´ ú § . X <Û ¼ß ¼» 1 Ñ l ì ø Í_ §õ " f H /

B

N ç ß , © q ½ ¨$ í , î r6 x 1 p x # Q 8 £ ¤ \ " f \ Ví ß , r [ O 1 p x _

∗

E-mail: [email protected]

†

E-mail: [email protected]

ë

H ] j\ ¦ 1 l x ì ø Í ¦, Ä »q 3 $' Û ¼ @ /6 £ x ¸ Â Ò7 á ¤ t ë ß , Û ¼ à

Ô : r s I ^ ¦a Å @ pc l ì ø Í_ §õ " f H s ô Ç> \ ¦

~ 1

> Å # Q[ O Ã º e . s Qô Ç © q \ ¦ Ä »t l 0 Aô Ç r [ O

s \ Ví ß _ ë H ] j µ 1 ÏÒ q t t · ú §Ü ¼ 9, Ä »q 3 $' Û ¼ @ / 6

£

x ¸ 6 x s . " f s Qô Ç IT¨ 8 â _ o\ @ /6 £ x ½ + É Ã

º e H Ó ü t o §¹ ¢ ¤6 x 3D l ì ø Í Û ¼ à Ô î s_ > hµ 1 Ïs r / å L ô

Ç © S ! s . Õ ª X < & ³F ] j/ B N ÷ & ¦ e H Û ¼ à Ô : r _ W 1 s

w Ú Ô î s É r @ /^ Ð 2D ¨ 8 â _ % 7 Û ¼à Ô l ì ø Í ë H " f > h µ

1 Ï\ 6 x s > ÷ &# Q e . Õ ª Q 3D_ 1 l x& h ´ òõ \ ¦

% ò © Ó ü t` ¦ ½ ¨ & ³ H כ É r ~ 1 t · ú § . ¢ ¸ô Ç { 9 ì ø Í PC\

"

f 3D 1 l x& h ´ òõ \ ¦ ½ ¨ & ³ H ~ ½ ÓZ O É r V , o · ú 94 R e Ü ¼

, s \ ¦ Û ¼ à Ô î sÜ ¼ Ð ½ ¨ & ³ # % 7 Û ¼à Ô l ì ø Í_ W 1s w Ú

Ô î sõ ½ + Ë H s Ú Ôo × ¼ î s_ > hµ 1 Ï É r f ¸ ú · ú 9 4

R e t · ú § . Õ ª Q × æ1 p x < ÆÒ q t_ 1 l x% i < Æ §¹ ¢ ¤` ¦ 0 Aô Ç

§õ " f H s ¿ º t l 0 p x` ¦ ¸¿ º 9 כ ¹ Ð l M :ë H \ , s

Qô Ç s Ú Ôo × ¼ î s_ ½ ¨ & ³ É r r / å L ô Ç õ ] js .

: r ½ ¨\ " f H Unity 3D \ l ì ø Íô Ç 3D % i < Æ r Ó ý t Y Us

` ¦ > hµ 1 Ï ¦ s \ ¦ Û ¼ à Ô : r _ W 1s w Ú Ô î sõ ½ + Ër

&

] j ô Ç s Ú Ôo × ¼ Û ¼ à Ô î s ~ ½ Ód _ Ó ü t o §¹ ¢ ¤6 x

§õ " f\ ¦ > hµ 1 Ï H כ s 3 l q ³ ðs .

II. 3D S ö o Ú7 _T Ó Å8 ý ô

1. W Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M ö ù p § ü X ¢ 3D V ê s « m ô

: r ½ ¨\ " f > hµ 1 Ï H Û ¼ à Ô î s §õ " f ] j

÷

&l 0 AK " f H j Ë µõ î r1 l x \ @ /ô Ç < Æ_ þ v _ s K \ ¦ [ v l 0

Aô Ç 1 p x 5 Å q ¸ î r1 l x, Ä »z î r1 l x, Á º× æ§ 4 © S ! 1 p x

ª ô Ç 3D r Ó ý t Y Us s s À Ò# Q| 9 Ã º e H © / B N ç ß s ½ ¨

&

³÷ &# Q ô Ç . s Qô Ç © / B N ç ß s Û ¼ à Ô l l \ ] j/ B N

÷

& , < Æ_ þ v H Û ¼ à Ô l l \ " f @ /× æ& h { 9 § 4 ~ ½ Ód '

u , × ¼A Õ ª (ë H t Ø Ôl ), ¥[ þ t l 1 p x` ¦ : x K % i < Æz ´+ « >\

(3)

Fig. 1. (Color online) Program scheme for the 3D dy- namics virtual experiment.

Fig. 2. (Color online) Pivot setting of objects; lab table and moving body.

9 כ ¹ô Ç Ó ü t ^ _ íl 5 Å q ¸, z Z } s , ' ~ ½ Ó ¾ Ó 1 p x 9 כ ¹ ô

Ç íl ¸| ` ¦ { 9 § 4 # 3D © z ´+ « >` ¦ Ã º' ½ + É Ã º e .

: r ½ ¨\ " f H © z ´+ « >\ " f r Ó ý t Y Us _ & ³z ´y x 9 ]

t{ 9 ¸\ ¦ Z } s l 0 Aô Ç 3D ¸Ú Ô# oà Ô x 9 © z ´+ « > ¨ 8 â ` ¦ ]

j l 0 AK " f î3DS MAXï\ ¦ s 6 x % i . 3DS MAX

H : x © _ Õ ªA i èá Ôà ÔJ ?# Q[ þ t õ ° ú É r l 0 p x` ¦ t

"

f ¸ 3 " é ¶& h Õ ªA i ¸Ú Ô# oà Ô_ ½ ¨ & ³s 0 p x ô Ç © 6 x

èá Ôà ÔJ ?# Qs . # l " f H < Æ_ þ v × þ ô Ç { 9 § 4 ° ú כ\

' a ¹ 1 Ï _ l ï r > \ ¦ & ñ H î B j _ r & h ï ¨ 8 s

0 p x 9, ¹ ¡ §f s H Ó ü t ^ \ ¦ r & h s s 1 l x H 1 p x _

l 0 p x` ¦ í < Ê H 3D Ó ü t o §¹ ¢ ¤ ¨ 8 â ` ¦ ½ ¨$ í ½ + É Ã º e

. s Qô Ç ~ ½ ÓZ O ` ¦ Ö ¸6 x # % i < Æ r Ó ý t Y Us \ 9 כ ¹ô Ç 3 " é ¶ © z ´+ « >z ´, z ´+ « >_ s ^ ¦, z ´+ « > © u 1 p x _ 3 " é ¶

¸Ú Ô# oà Ô\ ¦ ½ ¨ & ³ ¦, s \ ¦ @ /³ ð& h © 6 x 3D > e > hµ 1 Ï

'

p îUnity3Dïü < ½ + Ë # 1 l x% i < Æ& h % ò © % o 0

p

x ¸2 ¤ ï r q % i .

2. Unity3D õ u § T Ó Þ X ¢ Ò ÞW Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M ö ô

Figure 1 É r 1 l x% i < Æ © z ´+ « >` ¦ 0 Aô Ç 3D á Ô ÐÕ ªÏ þ ½ ¨

$ í

¸s . Ä º 3D r Ó ý t Y Us s s À Ò# Qt H ¨ 8 â 3D

© / B N ç ß ` ¦ y r Ó ý t Y Us Z > Ð ½ ¨$ í ô Ç . Unity3D \

H 3DS MAX \ " f \ O # Ò q t$ í ô Ç # Q 7 á x À Ó_ 3D ¸ Ú

Ô# oà Ô { 9 (3ds, fbx, obj 1 p x)` ¦ ~ 1 > Ð× ¼½ + É Ã º e H

Ð 8 > r F Ù ¼ Ð, Ò q t$ í ) a 3D ¸Ú Ô# oà Ô\ ¦ Import y

3D ¸Ú Ô# oà Ô { 9 _ & ñ & h , ` s Û ¼, % 7 Û ¼5 g & ñ Ð[ þ t` ¦

í < Êô Ç ¸Ú Ô# oà Ô Ì o^ ' aº ? /6 x` ¦ ` ` ¦ Ã º e . y

Fig. 3. (Color online) Flowchart of the update callback function in the dynamics virtual experiment.

3D ¸Ú Ô# oà Ô H K { © ¸4 S q_ × æd & h ` ¦ _ p H î x # Á ï

`

¦ t ¦ e . x # Á É r K { © ¸4 S q ¸Ú Ô# oà Ô_ × æd & h Ü ¼

Ð" f 3D © / B N ç ß © \ " f 0 Au \ ¦ · p . x # Á _ 0 Au ü

< ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ [ O & ñ < ÊÜ ¼ Ð" f K { © ¸Ú Ô# oà Ô_ 0 Au ü < y ¸, ß

¼l \ ¦ & ñ # © z ´+ « >z ´ î ß \ " f " é ¶ H + þ AI Ð C u

÷ & ¸2 ¤ [ O & ñ ½ + É Ã º e . Fig. 2 H ½ ¨ & ³ ) a 3D ¸Ú Ô# oà Ô

z ´+ « >_ s ^ ¦ õ î r1 l x Ó ü t ^ _ x # Á ` ¦ [ O & ñ l 0 Aô Ç B j

¾

»\ ¦ Ð כ s .

3D 1 l x% i < Æ © z ´+ « > ¨ 8 â ` ¦ ½ ¨$ í l 0 AK " f r Ó ý t Y U s

s s À Ò# Qt H / B N ç ß ¸4 S qõ _ s ^ ¦ ( ¢ ¸ H ¦8 £ x| Ó ü t), r

Ó ý t Y Us ½ + É Ó ü t ^ \ ¦ · ú ´ ú > C u # r Ó ý t Y Us ¨ 8 â

`

¦ ¢ - a$ í ô Ç 6 £ §, 3D ¸Ú Ô# oà Ô o © \ " f 3 " é ¶& h Ü ¼ Ð

¹

¡ §f s H ¸_ þ v s ½ ¨ & ³÷ &l 0 AK " f H Â ú ª É r r ç ß ç ß Ü ¼ Ð

¸Ú Ô# oà Ô_ 0 Au \ ¦ > 5 Å q K " f r Õ ª 9? / ô Ç . Fig.

3 É r Ó ü t o î r1 l x r Ó ý t Y Us ` ¦ Ã º' l 0 Aô Ç Callback < Ê Ã

º_ ^ â ì2 £ § ¸s .

r

ç ß \ É r 3D © / B N ç ß _ o\ ¦ ? /l 0 AK Å

Ò Â ú ª É r r ç ß ç ß Ü ¼ Ð ( 30 á ÔY Ue s © ) t 5 Å q& h Ü ¼

Ð ñØ ¦ ÷ & H < ÊÃ º Update Callback < ÊÃ ºs . % i < Æ

© z ´+ « > r Ó ý t Y Us s r ÷ & Update Callback < ÊÃ º\

) a r Ó ý t Y Us Z > s 1 l xÓ ü t ^ \ K { © ÷ & H ý a³ ð\ ¦ > í

ß ¦, < Æ_ þ v \ > 9 כ ¹ô Ç v-t, s-t Õ ªA á Ô, B j r & h

¨ 8 < ÊÃ º Y V Ð z ´' ) a Ê ê © / B N ç ß _ © I r E $

8a A÷ &# Q ½ ¨ & ³ ) a . î r1 l x Ó ü t ^ _ ý a³ ð > í ß < ÊÃ º\ " f

H r Ó ý t Y Us r r Å Ò# Qt H íl ¸| [ þ t ( s 1 l x ~ ½ Ó ¾ Ó 7 ' , Ó ü t ^ íl 5 Å q ¸, Ó ü t ^ _ z Z } s 1 p x)` ¦ { 9 § 4 # , y

r Ó ý t Y Us _ © S ! \ ´ ú H d ` ¦ : x K > í ß ÷ &# Q î r1 l x

H Ó ü t ^ _ 6 £ § ý a³ ð © / B N ç ß © _ 3 " é ¶ ý a³ ð (x, y, z) Ð ì ø Í ¨ 8 ) a . < Æ_ þ v \ > 9 כ ¹ô Ç ° ú כ[ þ t É r B í H ç ß o

© _ Ä º8 £ ¤ © é ß \ ³ ð & ³ ) a . î B j r & h ï ¨ 8 < ÊÃ º

H K { © r Ó ý t Y Us _ © S ! \ B j Ì o^ _ 0 Au ü

< r & h ` ¦ ¨ 8 r . Fig. 4 H B j Ì o^ _ 0 Au ü <

y

¸\ < Æ_ þ v \ > H o ` ¦ Ð# Å Ò H כ s

.

î B j Ì o^ ï H 3D © / B N ç ß ` ¦ ' a8 £ ¤ H Ì o^ s 9,

: r r Û ¼% 7 \ " f H " é ¶ H È Ò% ò Z O ` ¦ s 6 x # ' a8 £ ¤ / B N ç ß ` ¦

Ð# ï r . " é ¶ H È Ò% ò Z O É r oy , þ j è U ·s , þ j@ / U ·s Ð

½

¨$ í ) a ' a8 £ ¤ / B N ç ß s È Ò% ò ÷ &# Q 6 x \ > Ð# t > ÷ &

9, B j Ì o^ _ 0 Au ü < y ¸\ ¦ ¸& ñ < ÊÜ ¼ Ð" f : £ ¤& ñ 0 A u

\ " f : £ ¤& ñ y ¸ Ð Ð H o ` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e .

(4)

Fig. 4. (Color online) Screen-view according to the cam- era positions.

Fig. 5. (Color online) Moving path of camera in the object-centered reference frame.

3. Ò ÞW Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M ö8 ý ô

1) íÓ ü t ^ _ © z ´+ « >

1 l x% i < Æ © z ´+ « > É r Û ¼ à Ô l l \ ¦ : x K { 9 § 4 ~ Ã Î É r íl

¸| Ó ü t ^ _ 0 Au , 5 Å q ¸, 5 Å q ¸ & ñ Ð\ ¦ s 6 x K " f 3

"

é

¶ / B N ç ß © _ 5 Å q ¸ î r1 l x, íÓ ü t î r1 l x 1 p x Ü ¼ Ð ¨ 8 #

o \ " f ½ ¨ & ³ ) a . © z ´+ « > o s r ÷ & , ` v ! Q

É

r` ¦ : x K íl 5 Å q ¸\ ¦ { 9 § 4 ~ Ã Î É r Ê ê o _ y 7 á x B j¾ »! Q

É

r` ¦ × þ # K { © H ~ ½ Ó ¾ Ó 7 ' \ ¦ Ó ü t ^ s 1 l x ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼

Ð t & ñ ô Ç . îdefaultï ! Q É r` ¦ ¾ ºØ Ô î r1 l x ¸Ú Ô# oà Ô

íl _ 0 Au Ð s 1 l x # r © z ´+ « >` ¦ Ã º' ½ + É Ã º e

. íÓ ü t ^ \ @ /ô Ç © z ´+ « > É r Fig. 3 \ " f ] jr ) a õ & ñ

`

¦ Ø Ô 9, ý a³ ð > í ß \ K { © H Ã ºd [ þ t É r 6 £ § õ ° ú .

/ B

N ¸Ú Ô# oà Ô _ s ^ ¦ _ × æd \ " f _ s ^ ¦ _ ¸" fo t _

s 1 l x H כ É r 1 p x5 Å q î r1 l x Ü ¼ Ð s À Ò# Qt 9, r ç ß \

É

r Ó ü t ^ 0 Au o H _ s ^ ¦ ¨ î _ x, zý a³ ð° ú כ\ @ /ô Ç d

(1)\ _ # & ñ ) a .

x(t) = x

o

+ v

ox

t

z(t) = z

_o

+ v

_oz

t (1) _

s ^ ¦ \ " f Ó ü t ^ b # Qt H íÓ ü t î r1 l x` ¦ ½ ¨ & ³ H

כ

É r d (2)\ _ # Z } s y\ ¦ Æ Ò < ÊÜ ¼ Ð+ s À Ò# Q

.

y = y

o

− 1

2 gt

²

(2)

5 Å q ¸ î r1 l x r Ó ý t Y Us \ " f_ B j r & h ¨ 8 É r × ¼ A

Õ ª ¸ \ ¸4 S q Å Ò0 A\ ¦ ½ ¨ + þ AI Ð r H B j

s 1 l x õ r Ó ý t Y Us ¸× æ s 1 l x H Ó ü t ^ Ð r & h s ¦

&

ñ ÷ & H r & h s 1 l x l 0 p x Ü ¼ Ð ½ ¨ì r ) a . × ¼A Õ ª ¸ \

É

r B j s 1 l x l 0 p x É r s 1 l x Ó ü t ^ \ ¦ × æd Ü ¼ Ð ô Ç ½ ¨_ ~ ½ Ó

&

ñ d Ü ¼ Ð ½ ¨ & ³ % i .

Figure 5 H Ð H Ó ü t ^ \ ¦ × æd Ü ¼ Ð ½ ¨_ ~ ½ Ó& ñ d ` ¦

&

h

6 x % i ` ¦ M :_ B j _ s 1 l x â Ð\ ¦ · p Õ ªa Ë >s 9, y

¸ü < o \ É r B j _ 0 Au > í ß É r d (3)\ _

# & ñ ) a .

x = rs × sin(ry) × cos(rx) y = rs × cos(ry)

z = 0 − rs × sin(rx) × sin(ry) (3)

B j ü < ¸4 S q_ o \ ¦ rs, B j ü < ¸4 S q s _ x» ¡ ¤ y

¸\ ¦ rx, y» ¡ ¤ y ¸\ ¦ ry ¦ ½ + É M :\ × ¼A Õ ª ¸ \

É r x, y s 1 l x ° ú כÜ ¼ Ð y ¸\ ¦ > í ß ¦, × ¼ Ðe ç < ÊÃ º\ " f y

á ÔY Ue í ß & ñ ô Ç y ¸\ \ ¦ M : t rx, ry, rs\ ¦

&

h 7 £ x r ( Ü ¼ Ð+ Û ¼ Qî r 1 l x% ò © ½ ¨ & ³s 0 p x

¸2 ¤ % i . × ¼A Õ ª ¸ ` ¦ s 6 x # B j _ 0 Au

s

1 l x r Ó ý t Y Us ` ¦ : x K s 1 l xÓ ü t ^ _ 0 Au â

÷

&% 3 ` ¦ M :\ H s 1 l x Ó ü t ^ _ × æ& h ý a³ ðü < B j _ 0 Au ý

a³ ð Ð ~ ½ Ó ¾ Ó 7 ' \ ¦ > í ß ¦ > í ß ) a ~ ½ Ó ¾ Ó 7 ' Ð B j

Ì o^ _ r & h ` ¦ s 1 l x # o _ × æ © \ ½ Ó © s 1 l x Ó ü t

^

> ½ ¨ & ³ % i . Fig. 6 H C ~ ½ Ó ¾ Óõ 20 m/s_ µ

1 Ï 5 Å q ¸\ ¦ { 9 § 4 Ü ¼ Ð Å Ò% 3 ` ¦ M :_ 5 Å q ¸ î r1 l x r Ó ý t Y U s

_ z ´' o s .

2) Ä »z î r1 l x © z ´+ « >

Ó ü

t ^ _ Ä »z î r1 l x \ @ /ô Ç © z ´+ « > É r ¦8 £ x| Ó ü t \

"

f Ä »z H Ó ü t ^ \ @ /ô Ç r Ó ý t Y Us Ü ¼ Ð ½ ¨$ í

%

i . 6 x H / B N` ¦ b # Qä ¼o 9 H | Ó ü t _ Z } s \ ¦ [ O & ñ

(5)

Fig. 6. (Color online) Screen views of the virtual motion of a projectile.

¦ / B N` ¦ z r . s M : ' a ¹ 1 Ïr & h É r @ /^ Ð Ä »z

î r1 l x` ¦ { 9 © \ " f ' a ¹ 1 Ï H t × æd & ñ t l ï r >

, Ä »z H l ï r > \ ¦ × þ ½ + É Ã º e > [ O & ñ % i

. s \ ¦ : x # < ÆÒ q t[ þ t s Ä »z \ ¦ : x ô Ç 5 Å q ¸ î r1 l x

`

¦ ^ y ½ + É Ã º e > 9 H כ s . © z ´+ « > o s r

÷ & ` v ! Q É r` ¦ : x K Ó ü t ^ \ ¦ b # Qä ¼o 9 H | Ó ü t _ Z

} s \ ¦ { 9 § 4 ô Ç . Õ ª Q { 9 § 4 ) a Z } s \ 8 £ x Ã º > í

ß ÷ &# Q Õ ª\ K { © H 3D ¸Ú Ô# oà Ô Ò q t$ í ) a . Z } s \

8 £ x Ã º\ ¦ > í ß ô Ç Qt Z } s H | Ó ü t _ 6 ¤ © ¸Ú Ô# o à

Ô_ Z } s Ð ¨ 8 ÷ &# Q | Ó ü t ¸Ú Ô# oà Ô\ ¦ þ j7 á x ½ ¨$ í ¦, z

Ó ü t ^ ¢ ¸ô Ç { 9 § 4 ~ Ã Î É r Z } s Ð 0 Au r . r ! Q É r

`

¦ ¾ ºØ Ô Ó ü t ^ z î r1 l x _ © z ´+ « >s r ÷ & 9, Ó ü t ^ z

î r1 l x _ s 1 l x Ó ü t ^ ý a³ ð > í ß É r Ä »z î r1 l x \ @ / ô

Ç d (4) Ð & ñ ) a . þ j@ / Z } s \ " f K { © r ç ß { © z ô

Ç o \ ¦ > í ß # b # Qt H Ó ü t ^ _ y» ¡ ¤ ý a³ ð\ ¦ ½ ¨

¦, x # Á _ y ý a³ ð\ ¦ Ã º& ñ # Ó ü t ^ _ s 1 l x` ¦ ³ ð & ³ô Ç .

y = y

o

− 1

2 gt

²

(4) Ó

ü

t ^ z î r1 l x \ É r B j s 1 l x É r z Ó ü t ^ _ À »

~

½ Ó ¾ Ó (y» ¡ ¤ ~ ½ Ó ¾ Ó) Ü ¼ Ð 20 m ë ß p u 0 A\ " f z Ó ü t ^ \ ¦

z ¸2 ¤ ½ ¨$ í % i . Fig. 7 É r 500 m _ Z } s \ " f Ó

ü

t ^ Ä » z H כ ` ¦ í H & h Ü ¼ Ð ½ ¨ & ³ô Ç o s

.

III. ö n ÚP w Õ × ¹ Å w Ê Ý" eõ u § ü X ¢

² 0 ô

1. T ¬ P © 0 8 ý כ r Ç4

Figure 8 É r : r ½ ¨\ " f ] jî ß ) a Ó ü t o §¹ ¢ ¤6 x s Ú Ôo

×

¼ Û ¼ à Ô î s_ r Û ¼% 7 ½ ¨$ í ¸s . s Ú Ôo × ¼ î s_ : £ ¤

Fig. 7. (Color online) Screen views of the virtual motion of a free-fall body.

Fig. 8. (Color online) Scheme of the smart app based digital textbook.

$ í

© , s î s\ " f H < Æ_ þ v ? /6 x` ¦ { 9 Ü ¼ " f < Æ_ þ v ½ + É Ã º e

H 2D l ì ø Í_ ë H " f Â Òì r õ 3D © / B N ç ß \ K { ©

H Â Òì r s 1 l qw n & h Ü ¼ Ð 1 l x ) a . §õ " f_ : rë H Â

½

¨ & ³ ) a Â Òì r s . W 1s w Ú Ô î sõ Unity 3D ' p É r y y

É r 6 x ¸_ 3 l q& h ` ¦ 0 A # ] j/ B N ) a èá Ôà ÔJ ?# Qs l M : ë

H \ { 9 ì ø Í& h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð H ~ 1 > ½ + Ër ~ ´ Ã º \ O . Õ ª Q

Ô ] j/ B N ÷ &l 0 AK " f H ¿ º t \ ¦ ½ + Ër v H s Ú Ô o

× ¼ õ & ñ s 9 כ ¹ . s \ ¦ 0 A # : r ½ ¨\ " f H 6 £ § õ

° ú É r s Ú Ôo × ¼ õ & ñ ` ¦ Ã º' % i . Û ¼ à Ô : r` ¦ s 6

x # 6 x \ > J $ Þ Ô\ ¦ ] jr ½ + É M : Ðs H o _ é

ß 0 A H Â Ó (View)s . Fig. 9 H : r î s\ " f Â Ó_ > 8 £ x ½ ¨

¸ ¸\ ¦ · p .

1 l x% i < Æ r Ó ý t Y Us ` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 A # Unity 3D ' p

\

Òì r É r Û ¼ à Ô l l \ " f Unity 3D ] j/ B N ô Ç 3D J $ Þ Ô Â

Ó Â Òì r s ÷ &# Q, : r # Qe ¦ o H s _ þ j é ß Â Ó\ ¦ Ò q t$ í

þ

% 7

Û ¼à Ô $ ] j/ B N ÷ & H כ s 8 9 כ ¹ . " f : r # Q

(6)

Fig. 9. (Color online) View structure of the digital text- book.

e

¦ o H s s r | ¨ c M : H < Æ_ þ v6 x J $ Þ Ô ë H " f[ þ t s í

< Ê ) a §õ " f Â Ó 3D J $ Þ Ô Â Ó 0 A\ C u | ¨ c 9 כ ¹

e

. s \ ¦ 0 A # W 1s w Ú Ô î s_ l 0 p x îPopOverViewï + þ

> ÷ &# Q C u < ÊÜ ¼ Ð+ , 3D J $ Þ Ô Â Òì r` ¦ 9 Ð s

t · ú §> ½ ¨ & ³ # s Ú Ôo × ¼ î s` ¦ ¢ - a$ í ½ + É Ã º e .

2. ¹ Å w Ê Ý" e8 ý V R Ë

s

X O > s Ú Ôo × ¼ oô Ç §õ " f6 x Û ¼ à Ô î s É r

)

a . < Æ_ þ v " é ¶ H é ß " é ¶` ¦ × þ , Õ ª 6 £ § é ß >

H < Æ_ þ v ? /6 x` ¦ Ð# Å Ò H ë H " f Â Ó ] j/ B N ) a . ë

3D J $ Þ Ô\ ¦ Load l 0 Aô Ç × þ ! Q É r` ¦ ' u

§õ " f Â Ó Â Òì r` ¦ o \ " f ] j ¦ 3D J $ Þ Ô Â Ó Â Ò ì

r s 6 x \ > E $ 8a A÷ &# Q Ð# t ¸2 ¤ á Ô ÐÕ ªA b ç

3D r Ó ý t Y Us o Ü ¼ Ð Û ¼X O > s 1 l x ½ + É Ã º e >

)

÷

¾

< Æ_ þ v ½ + É Ã º e > ) a . é ß " é ¶Z > ë H " f Â Ó_ ½ ¨$ í

É r Fig. 10 õ ° ú . ë H " f Â Ó H B j Ü ¼ Ð ° ú Ã º e H

!

Q É r s í < Ê ) a B j¾ » ü < ` s t [ þ t` ¦ # Ð# Å Ò H PageViewController Ð ½ ¨$ í ) a . PageViewController H

° ú

É r é ß " é ¶ _ ` s t Â Ó[ þ t` ¦ o Û ¼à Ô + þ Ad Ü ¼ Ð # ' a

Fig. 10. (Color online) View structure of a chapter in the digital textbook.

Fig. 11. (Color online) Animation of the page movement.

o

H ' a o Ì o^ Ð" f, ` s t Â Ó[ þ t _ ? /Â Ò\ " f ý a, Ä º ~ ½ Ó

¾ ÓÜ ¼ Ð × ¼A Õ ª ÷ & 6 £ § ` s t Ð Û ¼ Qî r E m B js

õ < Êa ¨ 8 ÷ &> ½ + É Ã º e H à Ô\ ¦ s . " f < Æ _

þ

v H W ) a Õ þ ` ¦ Ð H כ % ! 3 Û ¼X O > 6 £ § ` s t

, ¢ ¸ H s ` s t Ð s 1 l x # < Æ_ þ v` ¦ ' ½ + É Ã º e

(Fig. 11).

ë H " f_ y ` s t Â Ó H z ´] j < Æ_ þ v J $ Þ Ô_ ? / 6

«

Ñ, 3D J $ Þ Ô 1 p x Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ) a . ë H & ñ Ðü < Õ ªa Ë >& ñ Ð

\

¦ 0 A # % 7 Û ¼à Ô à Ô\ ¦ (UITextView) õ s p t à Ô

\

¦ (UIImageView)` ¦ C u # < Æ_ þ v ? /6 x` ¦ ½ ¨$ í ô Ç . 3D

J $ Þ Ô Load à Ô\ ¦ É r ! Q É r + þ Ad _ à Ô\ ¦ Ð Ð× ¼ | ¨ c 3D

3D J $ Þ Ô Load à Ô\ ¦ s ' u ÷ & 3D ' p Â Ó# Q Â Òì r Ü

¼ Ð ½ ¨ì r ² ú ÷ & ¦, 3D ' p Â Òì r \ " f ½ ¨ì r \ ¦ : x K

×

Ð ¨ 8 ÷ &# Q 3D r Ó ý t Y Us ` ¦ ½ + É Ã º e H 3D ' p Â Ó\ ¦ :

x K r Ó ý t Y Us ` ¦ z ´' ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, Ó ü t o r Ó ý t Y Us

(7)

Fig. 12. (Color online) Contents structure of a page view.

Fig. 13. (Color online) View of the main page.

`

# Õ þ J $ Þ Ô Ð [ t ` ¦ Ã º e (Figs. 12, 13).

: r ½ ¨\ " f H Mac OS ¨ 8 â \ " f Unity3D, Xcode 4.6

>

hµ 1 Ï Ú ¦` ¦ s 6 x # ½ ¨ & ³ % i ¦, C#, Object-c, C\ ¦ > h µ

1 Ï # Q Ð 6 x % i Ü ¼ 9, 3D ¸4 S q É r Window7 ¨ 8 â \ " f 3DS Max 2012\ ¦ 6 x # ] j % i ¦, _ Û ¼à Ô ¨ 8 â É r IPhone 4s, IPad2\ ¦ 6 x % i . Unity3D H 3D > e ' p

_ Ð PC, R / Û, s : r, î ß × ¼ Ðs × ¼, " l oÛ ¼~ Ã ÌÛ ¼ 1 p x _ Y O

w e ¦Ï ? @; § > hµ 1 Ï` ¦ ½ + É Ã º e H $ ¸½ ¨s . 3D > e

'

p É r ª ô Ç 3D ¸Ú Ô# oà Ô { 9 [ þ t \ @ /ô Ç Ð 8[ þ t s [ þ t

#

Qe # Q ª ô Ç + þ Ad _ 3D { 9 ` ¦ Ô ¦ Q` ¦ Ã º e Ü ¼ 9, Ê ê

% o , F g " é ¶ % o , I %s ` ç 1 p x` ¦ : x K É r 5 Å q ¸ü < a % ~ É r

¾

&

h s e .

IV. + s Ç Â ] Ø õ m Í S X ì È

« >s ½ + Ë ) a §õ " f6 x s Ú Ôo × ¼ Û ¼ à Ô î s É r l

> r _ 2D l ì ø Í PC r Ó ý t Y Us Ð 8 & ³z ´& h s ¦ f ' a

&

Ç î s É r & ³F V , o e H Û ¼ à Ô l l \ " f ~ 1 > 6 x ½ + É Ã º e

´+ « > r ç ß S X Ð, Y O w p n # Qz ´ Ä »t \ ¦ 0 Aô Ç \ Ví ß õ § 4 1

p

x _ ´ ú § É r ë H ] j\ ¦ F G4 ¤ H X < ¸¹ ¡ § s ) a . Û ¼ à Ô l l _

Ö ¸6 x É r r ç ß õ / B N ç ß _ ] j ` ¦ ~ 1 > K è½ + É Ã º e l M : ë

H \ , < Æ_ þ v H s ` 8 Ä »q 3 $' Û ¼ô Ç ¨ 8 â \ " f " é ¶ H ë

\

¦ : x K × æ1 p x < Æ §_ Ó ü t o §¹ ¢ ¤ s é ß t s : r& h ë H ] jÛ ¦ s

z ´Ò q t Ö ¸ _ â + « >õ ' a ) a hands-on < Æ_ þ v _ + þ AI

Ð s À Ò# Qt H כ ` ¦ ¸Ö ¦ Ã º e ` ¦ כ s .

P

c p 8 ý ò k >

: r ½ ¨ H §¹ ¢ ¤ õ < Æl Õ ü t Â Òü < ô Ç² D G ½ ¨F é ß _ t

% i

+ À : § 4 ª $ í \ O õ ô Ç² D G õ < ÆF é ß _ 2010¸ ¸ { 9 ì

ø Í ½ ¨t " é ¶ \ O _ ½ ¨q t " é ¶ (2010-0023237, 2012- 0007763)` ¦ ~ Ã Î " f Ã º' ) a כ { 9 m .

REFERENCES

[1] K. Y. Michael, Journal of Technology Education 13, 31 (2001).

[2] J. R. Garcia, Journal of Industrial Technology 11, 14 (1995).

[3] C. N. Quinn, Cognitive Skills and Computers: “Fram- ing” the Link (Proceedings of the Fifth Interna- tional Conference on Thinking, Townsville, Australia.

1993).

[4] R. L. Mayes, Sch. Sci. Math. 92, 243 (1992).

[5] R. H. Rivers and E. Vockell, J. Res. Sci. Teach. 24, 403 (1987).

[6] B. Woolf and W. Hall, IEEE Computer 28, 74 (1995).

[7] S. J. Magnusson and A. Palincsar, Theor. Pract. 34, 43 (1995).

[8] H. Cheong and J. Kim, Sae Mulli 40, 413 (2000).

Department of Digital Informatics and Convergence, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

Vol. 63, No. 6, June 2013, pp. 620∼626

Hybrid Smart App of a 3D Virtual Dynamics Experiment and 2D Digital Documents for a Physics e-textbook

Jong-Oh Kim · Jiseong Jeong · Dohyeong Kim · Sun-Ock Kwon · Kwan-Hee Yoo ∗

Department of Digital Informatics and Convergence, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

Seong-Yeon Ju

Department of Business Data and Convergence, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

Chan Park

Korea Internet Software, Cheongju 361-763, Korea

Wonkun Oh †

Department of Physics Education, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea (Received 1 April 2013 : revised 11 April 2013 : accepted 4 June 2013)

PACS numbers: 01.40.Gm

Keywords: Virtual reality, e-textbook, 3D, Smart app

­

 ²  M M õ u §  ü X ¢ 3DM   m  Ò ÞW Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M öÊ Ý 2DM   m  ¹ Å Ã U Ø" e8 ý

T ¬ P © -­ 0  ö n ÚP   ¹ Å w Ê Ý" e

 » ø ¶ B ¡ · + ä U ) ç  ·  »| ¡0 ï F · - ! H) Ö < ÷ 6 ; · © ¼M Î 3r ) ∗

Ø 

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § n t _ O & ñ  ÐÖ 6 x ½ + Ë < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

®

£) ç a : @

Ø

 æ· ¡ ¤ @ / < Æ § q Ý ¼m Û ¼X <s ' Ö 6 x ½ + Ë < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763





¾ 6 Ò

ô

 Ç² D G  '  Å  èá Ôà ÔJ ?# Q, ' õ AÅ Ò 361-763

 ¡4 w H£ Ó †

Ø 

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § Ó ü t o  §¹ ¢ ¤ õ , ' õ AÅ Ò 361-763

620

þ

#

Qe  ¦ o H s   s  > hµ 1 Ï÷ &# Q&  t ë ß  Ó ü t o  §¹ ¢ ¤ ì  r  _   J $ Þ Ô î  s É r ´ ú §t  · ú §Ü ¼ 9 7 á x À Ó ¢ ¸ô  Ç  ª  t  · ú §

.  & ³F   §¹ ¢ ¤6 x 3 l q& h Ü ¼ Ð  Ð/ å L ÷ & ¦ e    H    Õ þ _   â Ä º % 7 Û ¼à Ôü < 2D s p t \  ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð   H & ñ  Ð



 ² ú  ~ ½ Ód  s  @ /Â Òì  r s  .  : r   ½ ¨\ " f  H  < Æ_ þ v  \ >  l  > r _      §õ " f  Ð   8¹ ¡ ¤  & ³z ´y  e    H  §¹ ¢ ¤

¨ 8

 â `  ¦ ] j/ B N l  0 A #  W 1s w Ú Ô î  s > hµ 1 Ï~ ½ Ód  õ  3D  ' p  `  ¦ s 6 x #  3D Ó ü t o  §¹ ¢ ¤  J $ Þ Ô\  ¦  í < Ê ô

 Ç s Ú Ôo × ¼     §õ " f\  ¦ > hµ 1 Ï   H  כ s  3 l q& h s  .

PACS numbers: 01.40.Gm

Keywords:  ©  & ³z ´,     §õ " f, 3D, Û ¼ à Ô î  s

I. " e Â ] Ø

( 

É Ó' \  ¦ s 6 x ô  Ç  © z ´+ « > É r y © _  0 AÅ Ò_    :  x& h Ã º

\ O

s  t m   H ë  H ] j  z ´+ « >z ´ ×  æd  _  Ã º\ O s  t   H ë  H ] j

\

 ¦ K   ½ + É Ã º e    H B Ä º Ä »6 x ô  Ç  §¹ ¢ ¤ Ã ºé ß s   [1].  ©  z

´+ « >`  ¦ Ã º'   < ÊÜ ¼ Ð+   < ÆÒ q t[ þ t É r z ´] j z ´+ « >z ´\  t  · ú §



¦ ¸ z ´+ « >  Ö ¸1 l x`  ¦ Ã º'  ô  Ç  כ õ  ° ú  É r  < Æ_ þ v ´ òõ \  ¦ % 3 `  ¦ Ã º e 

 .  < Æ §_  { 9  © \ " f  H q ø ß  z ´+ « >  © q \  ¦ ½ ¨{ 9     Ä

»t   ÐÃ º   H q 6 x`  ¦ ] X y     " f ¸ z ´+ « >z ´\ " f µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã

º e    H  < ÆÒ q t[ þ t _  î ß   ë  H ] j\  ¦ ~ ½ Ót ½ + É Ã º e    [2]. Õ ª ÷  r



m  , ¸ ú  [ O >   ) a  © z ´+ « >`  ¦  Ö ¸6 x    8 Z  } É r é ß > _  ë

 H ] j K    ×  æd    Ã Ð½ ¨  Ö ¸1 l x Ã º\ O  ¸ 0 p x   [1–3]. q  §

&

h # QÃ º  >    '  ÷ &  H z ´+ « >z ´ Ã º\ O õ   H ² ú o  (  É Ó' 

 © z ´+ « >`  ¦  Ö ¸6 x   î ß ? /  ) a  Ã Ð½ ¨  Ö ¸1 l x`  ¦ :  x ô  Ç  < ÆÒ q t[ þ t _

 > h¥ Æ    o Ã º\ O  ¸ 0 p x  ¦, q ó ø Í& h   ¦  ë  H ] jK   

§ 4

7 £ x  `  ¦ 0 Aô  Ç Ã º\ O  ¸ 0 p x   [4–7]. Õ ª Q   & ³F  ´ ú § s

  Ð/ å L ÷ &# Q  Ö ¸6 x ÷ & ¦ e    H PC l ì ø Í_  s    © z ´+ « > É r

@

/^  Ð 2 " é ¶& h  ©  S ! `  ¦   ½ ÓÜ ¼ Ð Ã º'   ) a  [8].

2 " é ¶ l ì ø Í  © z ´+ « > ¸ Â Òì  r& h Ü ¼ Ð  H  < ÆÒ q t[ þ t \ >  s 



: r& h \ V8 £ ¤ s  # Qb  G>   & ³ © \ " f     H t  s K  >  



 H X <  ¸¹ ¡ § s   ) a . Õ ª Q  2 " é ¶  © z ´+ « > É r z ´] j { 9 # Q

  H     & ³ © `  ¦  < ÆÒ q t[ þ t s   8 Ò q t1 l x y   e  >  Ö ¼ ´ Ã º e    H

 ©  & ³z ´`  ¦ ½ ¨ & ³   H X <  H Â Ò7 á ¤  ¦, o  \ " f ½ ¨ & ³÷ &



 H  & ³ © s  f   ' a& h    כ s     ô  Ç é ß   \  Ô  ¦ õ  Ù ¼ Ð # 



 y  Â Ò& h   K $ 3 `  ¦ :  x K " fë ß    õ \  ¦ s K ½ + É Ã º e  > 

 )

Jong-Oh Kim · Jiseong Jeong · Dohyeong Kim · Sun-Ock Kwon · Kwan-Hee Yoo ^∗

Wonkun Oh ^†

² M M õ u § ü X ¢ 3DM m Ò ÞW Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M öÊ Ý 2DM m ¹ Å Ã U Ø" e8 ý

T ¬ P © - 0 ö n ÚP ¹ Å w Ê Ý" e

» ø ¶ B ¡ · + ä U ) ç · »| ¡0 ï F · - ! H) Ö < ÷ 6 ; · © ¼M Î 3r ) ^∗

Ø

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § n t _ O & ñ ÐÖ 6 x ½ + Ë < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

£) ç a : @

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § q Ý ¼m Û ¼X <s ' Ö 6 x ½ + Ë < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

¾ 6 Ò

Ç² D G ' Å èá Ôà ÔJ ?# Q, ' õ AÅ Ò 361-763

¡4 w H£ Ó ^†

Ø

æ· ¡ ¤ @ / < Æ § Ó ü t o §¹ ¢ ¤ õ , ' õ AÅ Ò 361-763

Qe ¦ o H s s > hµ 1 Ï÷ &# Q& t ë ß Ó ü t o §¹ ¢ ¤ ì r _ J $ Þ Ô î s É r ´ ú §t · ú §Ü ¼ 9 7 á x À Ó ¢ ¸ô Ç ª t · ú §

. & ³F §¹ ¢ ¤6 x 3 l q& h Ü ¼ Ð Ð/ å L ÷ & ¦ e H Õ þ _ â Ä º % 7 Û ¼à Ôü < 2D s p t \ ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð H & ñ Ð

² ú ~ ½ Ód s @ /Â Òì r s . : r ½ ¨\ " f H < Æ_ þ v \ > l > r _ §õ " f Ð 8¹ ¡ ¤ & ³z ´y e H §¹ ¢ ¤

â ` ¦ ] j/ B N l 0 A # W 1s w Ú Ô î s > hµ 1 Ï~ ½ Ód õ 3D ' p ` ¦ s 6 x # 3D Ó ü t o §¹ ¢ ¤ J $ Þ Ô\ ¦ í < Ê ô

Ç s Ú Ôo × ¼ §õ " f\ ¦ > hµ 1 Ï H כ s 3 l q& h s .

Keywords: © & ³z ´, §õ " f, 3D, Û ¼ à Ô î s

(

É Ó' \ ¦ s 6 x ô Ç © z ´+ « > É r y © _ 0 AÅ Ò_ : x& h Ã º

s t m H ë H ] j z ´+ « >z ´ × æd _ Ã º\ O s t H ë H ] j

¦ K ½ + É Ã º e H B Ä º Ä »6 x ô Ç §¹ ¢ ¤ Ã ºé ß s [1]. © z

´+ « >` ¦ Ã º' < ÊÜ ¼ Ð+ < ÆÒ q t[ þ t É r z ´] j z ´+ « >z ´\ t · ú §

¦ ¸ z ´+ « > Ö ¸1 l x` ¦ Ã º' ô Ç כ õ ° ú É r < Æ_ þ v ´ òõ \ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e

. < Æ §_ { 9 © \ " f H q ø ß z ´+ « > © q \ ¦ ½ ¨{ 9 Ä

»t ÐÃ º H q 6 x` ¦ ] X y " f ¸ z ´+ « >z ´\ " f µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã

º e H < ÆÒ q t[ þ t _ î ß ë H ] j\ ¦ ~ ½ Ót ½ + É Ã º e [2]. Õ ª ÷ r

m , ¸ ú [ O > ) a © z ´+ « >` ¦ Ö ¸6 x 8 Z } É r é ß > _ ë

H ] j K × æd Ã Ð½ ¨ Ö ¸1 l x Ã º\ O ¸ 0 p x [1–3]. q §

h # QÃ º > ' ÷ & H z ´+ « >z ´ Ã º\ O õ H ² ú o ( É Ó'

© z ´+ « >` ¦ Ö ¸6 x î ß ? / ) a Ã Ð½ ¨ Ö ¸1 l x` ¦ : x ô Ç < ÆÒ q t[ þ t _

> h¥ Æ o Ã º\ O ¸ 0 p x ¦, q ó ø Í& h ¦ ë H ] jK

7 £ x ` ¦ 0 Aô Ç Ã º\ O ¸ 0 p x [4–7]. Õ ª Q & ³F ´ ú § s

Ð/ å L ÷ &# Q Ö ¸6 x ÷ & ¦ e H PC l ì ø Í_ s © z ´+ « > É r

/^ Ð 2 " é ¶& h © S ! ` ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð Ã º' ) a [8].

2 " é ¶ l ì ø Í © z ´+ « > ¸ Â Òì r& h Ü ¼ Ð H < ÆÒ q t[ þ t \ > s

: r& h \ V8 £ ¤ s # Qb G> & ³ © \ " f H t s K >

H X < ¸¹ ¡ § s ) a . Õ ª Q 2 " é ¶ © z ´+ « > É r z ´] j { 9 # Q

H & ³ © ` ¦ < ÆÒ q t[ þ t s 8 Ò q t1 l x y e > Ö ¼ ´ Ã º e H

© & ³z ´` ¦ ½ ¨ & ³ H X < H Â Ò7 á ¤ ¦, o \ " f ½ ¨ & ³÷ &

H & ³ © s f ' a& h כ s ô Ç é ß \ Ô ¦ õ Ù ¼ Ð #

y Â Ò& h K $ 3 ` ¦ : x K " fë ß õ \ ¦ s K ½ + É Ã º e >

)

a . ¢ ¸ô Ç Û ¼ à Ô : r s I ^ ¦a Å @ PC Ð¼ # o÷ & ¦ e H X

< ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦, l > r _ §õ " f H # y X <Û ¼ß ¼» 1 Ñ l

ì ø Ís # Q" f < ÆÒ q t[ þ t s 7 á § 8 Ä »q 3 $' Û ¼ô Ç ¨ 8 â \ " f Ö ¸ 6

x H X < © E ´ ú § . X <Û ¼ß ¼» 1 Ñ l ì ø Í_ §õ " f H /

N ç ß , © q ½ ¨$ í , î r6 x 1 p x # Q 8 £ ¤ \ " f \ Ví ß , r [ O 1 p x _

H ] j\ ¦ 1 l x ì ø Í ¦, Ä »q 3 $' Û ¼ @ /6 £ x ¸ Â Ò7 á ¤ t ë ß , Û ¼ à

Ô : r s I ^ ¦a Å @ pc l ì ø Í_ §õ " f H s ô Ç> \ ¦

> Å # Q[ O Ã º e . s Qô Ç © q \ ¦ Ä »t l 0 Aô Ç r [ O

s \ Ví ß _ ë H ] j µ 1 ÏÒ q t t · ú §Ü ¼ 9, Ä »q 3 $' Û ¼ @ / 6

x ¸ 6 x s . " f s Qô Ç IT¨ 8 â _ o\ @ /6 £ x ½ + É Ã

º e H Ó ü t o §¹ ¢ ¤6 x 3D l ì ø Í Û ¼ à Ô î s_ > hµ 1 Ïs r / å L ô

Ç © S ! s . Õ ª X < & ³F ] j/ B N ÷ & ¦ e H Û ¼ à Ô : r _ W 1 s

w Ú Ô î s É r @ /^ Ð 2D ¨ 8 â _ % 7 Û ¼à Ô l ì ø Í ë H " f > h µ

1 Ï\ 6 x s > ÷ &# Q e . Õ ª Q 3D_ 1 l x& h ´ òõ \ ¦

% ò © Ó ü t` ¦ ½ ¨ & ³ H כ É r ~ 1 t · ú § . ¢ ¸ô Ç { 9 ì ø Í PC\

f 3D 1 l x& h ´ òõ \ ¦ ½ ¨ & ³ H ~ ½ ÓZ O É r V , o · ú 94 R e Ü ¼

, s \ ¦ Û ¼ à Ô î sÜ ¼ Ð ½ ¨ & ³ # % 7 Û ¼à Ô l ì ø Í_ W 1s w Ú

Ô î sõ ½ + Ë H s Ú Ôo × ¼ î s_ > hµ 1 Ï É r f ¸ ú · ú 9 4

R e t · ú § . Õ ª Q × æ1 p x < ÆÒ q t_ 1 l x% i < Æ §¹ ¢ ¤` ¦ 0 Aô Ç

§õ " f H s ¿ º t l 0 p x` ¦ ¸¿ º 9 כ ¹ Ð l M :ë H \ , s

Qô Ç s Ú Ôo × ¼ î s_ ½ ¨ & ³ É r r / å L ô Ç õ ] js .

: r ½ ¨\ " f H Unity 3D \ l ì ø Íô Ç 3D % i < Æ r Ó ý t Y Us

` ¦ > hµ 1 Ï ¦ s \ ¦ Û ¼ à Ô : r _ W 1s w Ú Ô î sõ ½ + Ër

] j ô Ç s Ú Ôo × ¼ Û ¼ à Ô î s ~ ½ Ód _ Ó ü t o §¹ ¢ ¤6 x

§õ " f\ ¦ > hµ 1 Ï H כ s 3 l q ³ ðs .

II. 3D S ö o Ú7 _T Ó Å8 ý ô

1. W Ä] K ¡ V ê s÷ m Ç] M ö ù p § ü X ¢ 3D V ê s « m ô

: r ½ ¨\ " f > hµ 1 Ï H Û ¼ à Ô î s §õ " f ] j

&l 0 AK " f H j Ë µõ î r1 l x \ @ /ô Ç < Æ_ þ v _ s K \ ¦ [ v l 0

Aô Ç 1 p x 5 Å q ¸ î r1 l x, Ä »z î r1 l x, Á º× æ§ 4 © S ! 1 p x

ª ô Ç 3D r Ó ý t Y Us s s À Ò# Q| 9 Ã º e H © / B N ç ß s ½ ¨

³÷ &# Q ô Ç . s Qô Ç © / B N ç ß s Û ¼ à Ô l l \ ] j/ B N

& , < Æ_ þ v H Û ¼ à Ô l l \ " f @ /× æ& h { 9 § 4 ~ ½ Ód '

u , × ¼A Õ ª (ë H t Ø Ôl ), ¥[ þ t l 1 p x` ¦ : x K % i < Æz ´+ « >\

9