패션소재의 정적 특성 및 증강현실 시스템의 적용에 대한 연구

Abstract

최근 IT 융합 산업의 발달로 섬유․패션 산업에서도 IT 기술을 접목시킨 연구가 활발히 진행 중이다. 또한, 관련 다양한 소프트웨어들이 출시되면서 의상 디자이너뿐만 아니라 소비자들에게 또한 새로운 쇼핑환경이 제공되고 있다. 따라서 현재 섬유․패션 산업은 IT 기술과의 융합으로 새로운 패러다임을 구축하고 있다. 최근 스마트폰의 열풍과 함께 떠오르는 기술 중 하나인 증강현실은 가상의 객체나 정보를 현실세계와 합성시켜 하나의 환경에 있는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법으로써 현재 다양한 분야에서 이용되고 있다. 그 중 증강현실 가상 착의 시스템은 증강현실과 패션산업과의 융합으로 개발된 시스템 중 하나이다. 증강현실 가상 착의 시스템은 사용자가 자신을 촬영하고 있는 키넥트(Kinect) 앞에 서면 가상의 의상 객체가 사람의 관절을 인식하여 사용자의 몸에 의상이 따라 움직임으로써 사용자는 직접 의복을 착용해 보지 않고도 가상으로 착용 상태를 시각적으로 알 수 있는 시스템이다. 이는 경쟁이 치열한 현재 패션시장에서의 새로운 생존 전략이 될 수 있는 시스템으로 급부상하고 있으며, 우리나라를 포함하여 많은 나라에서 본 시스템을 상용화, 보편화하기 위해 노력하고 있다. 증강현실 가상 착의 시스템이 사용자들에게 더욱 유용하게 사용되기 위해서는 가상 의상 객체의 현실성이 무엇보다 중요하다. 가상 의상 객체를 제작하는 방법으로는 실제 의상을 3D 스캔하여 나타내는 방법과 3D 의상 CAD를 이용하는 두 가지의 방법이 있다. 3D 스캔 방식은 실제 의상을 제작하여 스캔하기 때문에 보다 현실감 있는 의상 객체를 제작할 수 있다는 장점이 있지만 실제 의상을 제작해야 한다는 번거로움과 스캔할 수 있는 고가의 3D 스캐너 장비들이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 3차원 기술을 도입하여 3D 의상 객체 제작이 가능한 3D 의상 CAD 시스템을 활용한다면 더욱 빠르고, 편리하게 제작이 가능할 것이다. 3D 의상 CAD 시스템을 통해 의상 객체를 보다 사실적으로 표현하기 위해서는 표현하고자 하는 의상의 소재에 대한 정확한 물성 표현에 의존하며, 실제 의복과 같이 유사하게 재현시키기 위한 표현력 또한 중요하다. 따라서 본 연구에서는 RGB-D센서가 장착된 키넥트를 이용하여 증강현실 가상 착의 시스템을 제작하였으며, 그 프로세스를 제시한다. 또한, 본 시스템에 사용되는 가상 의상 객체의 현실적 표현을 위하여 각기 다른 10가지 소재의 플레어 스커트를 제작하여 3D 스캔하였다. 3D 스캔된 의상 객체를 3D 의상 CAD를 이용하여 재현하기 위해 패션 소재의 기본물성인 인장특성, 드레이프 강경도, 플렉스 강경도, 무게, 두께, 공기투과도를 측정하였으며, KES-FB system을 이용하여 태와 관련된 역학적 성질을 알아보았다. 또한, 드레이프 특성을 분석하기 위하여 드레이프 형상을 3D 스캔하여 소재별 드레이프 처짐 형상을 분석하고, 드레이프 계수를 산출하였다. 물성 결과값을 참고하여 3D 의상 CAD 프로그램인 CLO 3D ((주)클로 버추얼패션, V.3.8.3)를 이용하여 재현하였으며, 적용된 물성값을 제시하였다. 완성된 의상 객체의 재현 결과를 알아보고자 설문조사를 하였으며, 이를 토대로 3D 의상 CAD 프로그램을 통해 시료별로 얼마나 재현할 수 있는지에 대해 검토하였다. 마지막으로 재현된 3D 의상 CAD 객체와 3D 스캔 의상 객체를 증강현실 가상 착의 시스템에 적용하여 그 활용성을 제시한다. 3D 의상 CAD를 이용하여 재현한 결과 전체적인 실루엣과 드레이프 형태는 폴리에스테르 퀼팅(PQ)이 가장 잘 재현되었으며, 실크 노방(SN)과 레이온(R)이 가장 재현이 되지 않았다. 또한 실크소재와 니트소재의 물성을 CLO 3D에서 재현해 내는 데 다소 어려움이 있었으며, 광택을 띄는 소재의 광택감을 표현해내기 어려웠다. 증강현실 가상 착의 시스템의 제작과정은 첫째, 디지털 클로딩 시스템을 사용하여 가상 의상 객체를 제작하였다. 둘째, 3ds Max를 통해 스켈레톤을 제작하였다. 셋째, 가상 의상 객체에 관절을 연결시켜주는 스키닝 작업을 진행하였다. 넷째, Unity3에서 Zigfu를 Plug-in 하였다. 다섯째, 스키닝 시켜준 관절을 Zigfu 관절과 연결시켰다. 여섯째, 텍스타일을 맵핑하였다. 일곱째, ‘플레이’ 버튼을 누르고 전면에서 사용자가 동작을 하면 가상의상이 이에 맞추어 움직이는 것을 확인할 수 있었다. 구동 결과 사용자가 45˚ 각도로 틀면 의상 객체도 사용자의 움직임에 따라 비교적 자연스럽게 움직이고, 사용자가 옆으로 이동하면 의상이 사용자의 움직임에 따라서 함께 움직이는 결과를 볼 수 있었다. 또한, 사용자가 다리를 올리면 의상 객체가 따라서 올라가는 것을 볼 수 있었다. 이러한 연구는 향후 증강현실 가상 착의 시스템의 활용과 보편화에 도움이 될 것으로 기대하며, 의상 객체를 제작하는 데 있어 의상을 3D 스캔하지 않고도 3D 의상 CAD를 활용하여 사실적으로 의상을 표현할 수 있는 기초적인 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.;In the fashion and fabric industry, the study grafting IT technology is being vigorously developed contributed to development of IT fusion industry. Also, as new software is rolled-out continuously, new shopping industry is being provided for not only fashion designer but also customers. Therefore, the current fabric and fashion industry has been building a new paradigm with IT joint technology. Augmented reality is a computer graphic technique which composes virtual object or information with real object, making the virtual object looks real. This technique is being widely used in many fields. Among this kind of techniques, Virtual Clothing Simulation System enables people to see visually his/her figure with the clothes as the virtual clothes recognize person’s joint when the person stands before the Kinect. This system is growing fast as a strategy to survive in current competitive fashion market. In that sense, many nations are putting effort to commercialize and generalize this system. Reality of object of virtual clothes is the most important thing in order for Virtual Clothing Simulation System to be utilized among users. There are two methods in making virtual clothes object. One is 3D scanning real clothes, and the other is to use 3D clothing CAD. When it comes to reality, the former has advantage since it fabricate real clothes which is scanned. But it also has disadvantage in terms of the fact that the clothes needs to be fabricated in real and the method requires high price 3D scanner device. Therefore, by using 3D clothing CAD with which designers can fabricate 3D clothes object, more convenient and fast fabrication is available. In order to express cloth object as if it exists in real, precise expression of material and expressiveness to realize virtual clothes are important factors. Therefore, in this study, Augmented Reality System using Kinect and its process will be specified. And for realistic expression of virtual cloth object used in this system, 10 different flair skirts with different materials were fabricated and scanned. Basic property of material such as tensile property, drape intrinsic stiffness, flex stiffness, weight, thickness and air permeability were tested in order to realize the 3D scanned clothes object via 3D clothing CAD. And dynamic property related to figure was tested by using KES-FB system. And to analyze drape characteristic, drape property figures were 3D scanned. By doing so, Drape drop per material was analyzed and drape coefficient was estimated. With reference of physical value result, clothes were simulated via CLO 3D (CLO Virtual Fashion, V.3.8.3), a 3D clothes CAD program, and applied physical value was suggested. Survey has been conducted to know completed clothes object’s simulation result. Based on this, it was also reviewed how much sample can be realized by using 3D clothes CAD program. And finally this study suggests utilization by applying simulated 3D clothes and 3D scan clothes object into Augmented Reality System. As a result of simulation, Polyester quilting (PQ) is well realized in terms of overall silhouette and drape’s shape. Silk (SN) and rayon (R) are the worst in realization. And material which consists of silk or knit was difficult to be realized in CLO 3D. Besides, it was difficult to make material which has luster glossy. The fabrication process of the Augmented Reality System is as follows. Frist, virtual clothes object was fabricated by using digital clothing system. Second, skeleton was made through 3Ds Max. Third, skinning work, which connects each joint of virtual clothes has been performed. Fourth, Plug-in of Zigfu in Unity3 has been performed. Fifth, skeleton which was skinned has been linked to skeleton of Zigfu. Sixth, mapping of textile has been performed. Seventh, virtual clothes’ movement according to movement of user located in front can be verified after ‘play’ button is pushed. The result showed that the virtual clothes object rotates smoothly as the user rotates 45 degree, and the virtual clothes object moves side-wards when user moves. And it was also detected that clothes object’s movement was perfectly matched when the user raised his leg. This study is expected to be useful for generalization and utilization of the Augmented Reality System. And it also expected to be used in fabrication of clothes objet as fundamental data, which is mainly to express cloth realistically by using 3D clothes CAD rather than 3D scan.