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게임에서 4차원 공간 구현하기


(이 영상 보기 귀찮으면 맨 밑에 영상만 봐도 돼 영어 몰라도 이해가 잘돼)




3차원이라고하는건 x축 y축 z축이라고 하는 3개의 축으로 공간이 구성되어있기 때문에 3차원이라고 하는 것이고, 

현실세계가 그렇게 구성되어있는건 다들 알꺼야

4차원을 만들고자 하면 여기에 축을 하나 더 더해야하는데, 현실에선 이게 불가능해.


하지만 컴퓨터로는 계산은 수 있지! 그리고 계산한 것을 시뮬레이팅 하는 것도 가능해


이 게임은 'Miegakure'라고 하는 게임인데 4차원을 체험할 수 있도록 만들어졌어


첫번째 동영상을 보면 어떻게 4차원 물체를 모델링 하는지가 나와



1.JPG


영상보기 귀찮은 게이들을 위해 조금만 설명을 붙일게(근데 영상이 되게 잘되어있어서 한번 보는게 좋아)


2차원 게임에서는 x축과 y축 두 개의 공간 축으로 구성되어있지

3차원 게임에서는 x축과 y축, z축 3개의 공간 축으로 구성되어있어

각각의 축의 값을 조정함으로써 위치값을 얻어


그럼 4차원 게임에서는?


2.JPG


간단해. 3차원의 x, y, z축에 추가로 w축을 추가하면 돼.

그러면 우리는 수학적으로 4개의 축을 움직일 수 있지

하지만 우리는 3차원의 존재잖아? 4개의 공간축으로 구성된 물체를 어떻게 볼 수 있을까?


3.JPG



각 차원의 존재는 고차원의 물체를 동일차원으로 밖에 볼 수 없어.

이게 뭔말이냐면 물체의 단면밖에 볼 수 없다는 거야


위의 사진처럼 우리가 2차원의 존재라면 우리는 3차원의 구를 2차원 단면으로 밖에 볼 수 없어

이 내용을 잘 설명해주는게 FlatLand라고 하는 소설인데, 밑에 영상을 보면 대충 어떤 내용인지 알 수 있어



그럼 4차원의 단면은 무엇일까?

맞아, 바로 3차원 물체야

3차원의 존재인 우리는 4차원의 물체를 3차원으로 밖에 볼 수 없어


첫번째 영상을 보면 물체의 형상이 갑자기 막 바뀌지?

바로 우리가 3차원 단면을 보고 있어서 4차원축이 바뀜에 따라 변화하는 단면을 보게 되는거야


4.JPG


게임에서 3차원 물체를 만들때, 폴리곤이라고 하는 삼각형을 이용해서 물체를 구성해

여기에 축을 더해서 4차원 물체를 만드는거야


5.JPG

6.JPG



(이부분은 말로 설명이 힘든데 영상을 봐줘)


이렇게 만들어진 물체는 w축을 이동함에 따라 우리가 보기에 물체의 형상이 휙휙 바뀌게 되는 거지







우리가 좀더 이해하기 쉽도록 한 차원 낮춰서 설명해주는 영상이야

(위에 영상 보기 귀찮으면 이것만 봐도 괜찮아)

2차원에서 3차원 물체를 구현할 때의 이야기인데

7.JPG


이렇게 3차원 공간을 구성하고 그 단면을 잘라서 2차원 화면을 만든다고 생각해봐


8.JPG


그럼 어떤 단면에서는 이렇게 보이지만


9.JPG


단면의 각도를 다르게 자르게 되면 이렇게 보이겠지?

즉 단면의 각도를 조정함으로써 우리가 움직이는 축을 변화시키는 거야


이걸 그대로 3차원으로 옮겼다고 생각하면 돼.

4차원 공간을 만들고 그 단면을 잘라서 3차원을 만드는 거지

그렇게 하면 단면의 각도를 바꾸는 걸로 3차원 공간, 즉 단면도 함께 변화하게 되는거야



말재주가 없어서 설명을 잘 못하겠다만 영상을 보길 바래!


다른 4차원 설명보다 훨씬 이해도 잘되고 좋은것 같다

아무튼 신기하다....





70개의 댓글

2017.06.27
영어영상 자막없이 볼수있으면 개드립 하겠냐
0
2017.06.27
@드립잘침
그래서 설명 달았잖아....
0
@드립잘침
하는데
0
AZ
2017.06.27
@드립잘침
하는데...
0
@드립잘침
하고 있네
0
2017.06.27
앞에서 보면 스파이더맨인데 옆에서 보면 빅-딜도로 보인다는거냐 4차원 별거 아니군
0
2017.06.27
ㅋㅋㅋㅋㅋ그래서 컴퓨터 그래픽스는 2차원(x,y) 회전을 하고싶을때 3차원을 이용한다.(x,y,z)
0
2017.06.27
그 축이 시간인거 맞나? 예전에 이거 조사했었는데 그 형태기 달라지기 위한 조건이 시간의 변화라서 4차원은 시간이라고 들었는뎅
0
2017.06.27
@황희
현실에서는 네번째 축을 우리가 알 수 없으니까 시간으로 추측하기도 하는데 실제로는 굳이 시간이 아니어도 괜찮기는 해!
근데 이제 2차원을 선 + 시간/ 3차원을 면 + 시간을 본다면 4차원 역시도 입체 + 시간으로도 볼 수 있겠지
우리가 3차원을 보고 있다고 생각하지만 정지된 상태에서는 사실 2차원, 즉 한 면만을 보고 있잖아?
3차원으로 보기 위해선 이동하기 위한 시간이 필요한거고 ㅇㅇ
0
2017.06.27
@황희
시간일수도있고 아닐수도있음 정확하게 4차원축은 시간이다! 라는건 절대아니야
0
2017.06.27
@담요
절대적인건 아니구나 발표 잘못했네 고마움!
0
2017.06.27
@황희
현실을 4차원 시공간이라고 하는데 이게 3차원의 공간이랑 시간의 축을 합쳐서 4차원 시공간이라고 하는거임. 4차원의 공간은 아직 미지의 영역
0
2017.06.27
@황희
우리 관찰자 입장에서의 과학이 3차원.

우리가 바라보는 세상은 3차원이지만
우리가 사는 세상이 몇 차원인지 모름.
0
2017.06.27
@황희
원래 시간과 공간은 분리할수없는 차원인데 편의상 분리해서 얘기하는거
0
2017.06.27
존나 신기하네
0
2017.06.27
신기따리 방기따 정수리에서 상상력이 퐁퐁 샘솟네
0
2017.06.27
시간이 보인다라고 할수있는거?
0
2017.06.27
@진압봉
보인다 라기보단 그걸 축으로해서 우리가 보는 방식을 바꿀수있다 정도
우리가 3차원 존재인 이상 제대로 4차원을 보는건 아예 불가능하거든
0
2017.06.27
와 4차원을 구현할수 있긴 하네
근데 어차피 사람이 보는건 2차원 이미지라 4차원을 절대 이해할수는 없을듯
0
2017.06.27
@ㄱㄹㄷ
수학적으론 얼마든지 가능하지
초끈이론같은데선 10차원도 계산하는데뭘
0
2017.06.27
시간날때 볼것 ㅇㄷ
0
sop
2017.06.27
초등학교때 우연히 본 책에서 4차원접한뒤로
도대체 어떻게 생겼을까하고 궁금해해왔지만
아무리 생각해도 모르겟더라
0
2017.06.27
@sop
마음의 눈이 필요함 ㄹㅇ
0
2017.06.27
@sop
우리가 바라보는 세상이 3차원이지.
우리사 사는 세상은 몇 차원인지 모름.
0
2017.06.27
4차원 존나 설명 잘해놓은 일본 능력자 만화 잇었는데.. 주인공이 수학선생인거.
인터스텔라봐도 4차원세계 꽤 잘 구현해놓기도 했고.
인간이 4차원세계를 제대로 보려면 4차원눈깔이 필요할듯
0
2017.06.27
@다시태어남
맞아 4D. 완결났어. 워낙 이해 잘 되게 그려놔서
4차원 얘기 나오면 그 만화부터 떠오르네
0
2017.06.27
@알과카과카
그 만화 제목이 뭐에요?
0
2017.06.27
@티타늄팬티
제목이4D여서 구글같은데다가 만화4D 치면 볼수있음
0
2017.06.27
어....잘 모르겄으니 그냥 추천받고 입 닥칠게 ㅠㅠ
0
2017.06.27
머락카노
0
2017.06.27
난 4차원이 무슨 개념인지 감도 안잡힌다.. 시간을 볼 수 있다는건 또 뭔 말인지..
1
2017.06.27
4차원 세상을 제대로 보여주려했다면
여러개의 3차원을 동시에 띄워놓고

물리력을 행사했을때 각 공간이 어떻게 변화 하는지 보여줬어야함.
0
2017.06.27
@나는 미남이다
오 그거 좀 괜찮네 ㅇ
0
2017.06.27
블랙홀 내부를 볼 수 없는 이유가
그 내부가 4차원이라서가 아닐까?

빛을 흡수할정도로 강한 중력이면 빛을 머금어서 다 보일텐뎅..?
0
2017.06.27
@행복한 다람쥐
??? 빛이 반사되서 돌아와야 보이죠 ㅠㅠㅠㅠ 거기서 빠져나오질 못하는데 어찌 보여요
0
2017.06.27
@idcard
그른건가?
0
@행복한 다람쥐
ㅇㅇ빛이 사물에 반사돼서 우리 눈에 들어오면 그 사물이 보이는 거임. 근데 빛이 존나 빠르니까, 그냥 빛이 있으면 보이는 걸로 느껴지는 거지. 문제는 블랙홀은 빛 마저 삼키는데 그러면 반사되는 빛이 없으니까 블랙홀을 볼 수가 없는 거임
0
2017.06.27
@행복한 다람쥐
빛이 중력을 이겨낼 수 없는 구역 안은 볼 수가 없어서 깜깜하고 그 주변에 빛들이 중력에 이끌려서 블랙홀을 돌고 있는게 최근 예상하는 블랙홀 모양. 인터스텔라의 그 블랙홀임.
0
2017.06.27
4차원에는 다른 생물이 존재하지않는건가
2차원 생물이 발견되면 좋을텐데 우리는 보지도 간섭하지도 못하는걸 보니 그냥 3차원에서 살아야할듯 ㅇ
0
2017.06.27
개념은 시각적으로 보여줘도 전혀공감이안간다.. 머릿속에그려지지가않아..
0
2017.06.27
게임에서 4차원 공간 ㅇㄷ
0
근데 스티븐 호킹이 시간과 공간은 나눌수 없는 존재라고 시공간이라 부르는게 정확한 표현이라했는데 저 게임은 시간과 공간을 나눠서 공간은 그대로고 시간만 왔다갔다하는거 아닌가?
그래서 시공간에서 시간을 돌릴경우 공간도 같이 변해서 본인이 앞으로걸어갔다면 자동적으로 뒤로 가지게 된다고 설명했는데 저게임에서도 시간을 되돌리면 저캐릭은 저기에 있으면 안될텐데
0
2017.06.27
어음.. 일단은 상대성이론의 시공간의 4차원은 따로빼두고 3차원에 축하나덧댄것으로 이야기해보면..

4차원 추론은 꽤나 고전물리학이고 요즘은 덧차원이란걸로 설명하는데 그마저도 있으면~ 할수도있다 이런수준이라..

시간축더해서 11차원이라는 초끈이론도 설득력을 잃어가고있고 많은학자들에게 거부감이심함 초끈이론은 종교라고..

애초에 초끈이론이 다차원을 주장한것이 수학적으로 세상이 11차원이 아니면 모순되는 이론..

오류가 생일때마다 그오류를 잡으려고 차원을 하나하나늘려서 이제맞지? 이렇게된것

죽은이론이었는데 상대성이론과 양자물리학을 동시에설명할수있어서 많이연구됫지만

비교적 최신에 발표된 큰발견들이 죄다 초끈이론과 다차원을 부정하는 것들뿐..

결국엔 미시셰계에서만 관측가능한 차원까지등장..

초끈이론이 다차원과 블랙홀-웜홀-화이트홀 이런거 예견하면서 그럴싸하고 직관적으로 설명이가능해서 많이알려졌지만 이제는 sf에서만 기용하는설정인걸로..

힉스입자발견으로 그로기됫다가 호킹복사로 ko당하고 거의 사장된이론..

지금은 공간이 빅뱅으로 시간축으로달리고있는 4차원의 시공간과 질량으로 휘어지는 중력축까지 5차원이 정설이라고 하더라. 고차원추론은 더이상은 naver..
0
2017.06.27
얘들아 혹시나 중간에 박사나와서 설명하는 영상보고 풀영상 찾아보려 한다면 명심할게 있다
니들 책중에 시크릿 알지? 마음먹기에 따라 일이 이뤄진다 뭐 이런내용 그 책의 오리지날 다큐다
0
2017.06.27
4차원을 다들 너무 어렵게 생각하는 사람들이 많네
보통은 contour 라고 하지
지도는 3차원인 현실을 2차원으로 옮기면서 z 축의 정보를 2차원 contour, 등고선을 이용하여 표기하고
똑같이 4차원은 우리가 볼수 없기떄문에 3차원으로 낮추면서 사용하는 contour 는 3차원임.
보통 방의 온도분포, 물질의 밀도 분포 등등이 4차원적인 정보인데
이런걸 보기 슆도록 공간에 색상을 넣어 빨간색은 온도가 30~40도 사이 이런식으로 4차원의 정보를 전달함
0
2017.06.27
@에드빌
[삭제 되었습니다]
2017.06.27
@박종우
음 너의 말이 이해가 안되는데
색상 넣은게 4차원 아니라고 하는거야?
4차원 값이 30~40 일때의 공간을 색상을 지정해서
그 공간의 4차원 값이 무엇인지 슆게 볼수 있다라고 설명한건데

아마 시간을 예시로 드는게 더 편할꺼같아서시간을 포함한 4차원 예시를 이야기 해보면
동그란 구체의 얼음을 물에 넣었을때 구체의 중심은 움직이지 않고 원형을 유지하면서 녹는다고 생각해보면
현실시간에선 얼음이 계속 녹을꺼고, 구체의 지름은 서서히 줄어들꺼야
그걸 그래프로 표현하면 3차원 그래프축에 중심을 공유하는 무한개의 반지름이 처음 크기에서부터 0인 구체들을 그리는건데

보통 시간을 0~1초 때의 구의크기를 빨강색 1~2 초떄의 구의 크기를 초록색으로 이런식으로 표현함
4차원 축인 시간의 축도 물론 좌표평면이기 떄문에 무한대의 수가 있는데, 그걸 다 표현하기 힘드니
0~1일때 하나 표기하고 1~2 일때 하나 표기하는식으로 나타낼수 있음.
구체를 그냥 그릴수도 있지만 그냥 색상을 넣어 보기 편하게 하는거임
0
2017.06.27
@에드빌
[삭제 되었습니다]
2017.06.27
@박종우
4차원 공간을 표시한다는건
말그대로 4차원의 값 하나를 지정해서 그 값을 보여주는거야

위의 예시처럼 4번쨰 차원이 시간이고 t=0 일떈 원래 크기의 얼음이 나타나는거고
t=5 일떈 조금 작은 얼음 크기가 나타나는거임.
0
2017.06.27
아 다른 게 아니고 그냥 (x, y, z, w) 이런 식으로 하나 더 추가해서 할당해놓고 이동할 수 있게 한거구나, 시각적으로 표현된 걸 보니까 색다르넹
0
무분별한 사용은 차단될 수 있습니다.
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