본 논문은 웹3D 컨소시엄과 ISO/IEC SC24 WG6 가 공동으로 제정한 국제표준안 ISO/IEC 19774 (H-Anim)을 기반으로 3차원 캐릭터의 애니메이션 제어 방법을 기술한다. H-Anim 캐릭터는 H-Anim 에디터에 의해 대화형으로 애니메이션 구조가 정의되고 수정이 가능하다. 이 결과에 따라 H-Anim 애니메이터에 의해 캐릭터 관절에서의 대화형 모션 파라미터 입력에 따라서 모션이 생성되어 캐릭터 애니메이션이 가시화된다. 본 논문에서는 H-Anim 으로 정의된 인체 구조에 모션을 생성해주는 도구 개발을 중심으로 기술한다.
본 논문은 웹3D 컨소시엄과 ISO/IEC SC24 WG6 가 공동으로 제정한 국제표준안 ISO/IEC 19774 (H-Anim)을 기반으로 모델링한 3차원 캐릭터의 애니메이션 생성 및 제어 방법을 기술한다. H-Anim 캐릭터는 H-Anim 에디터에 의해 대화형으로 애니메이션 구조가 정의되고 수정이 가능하다. H-Anim 애니메이터 인터페이스에서 캐릭터 관절에서의 대화형 모션 파라미터 입력이 가능하고 이에 따라서 모션이 생성되고 캐릭터 애니메이션이 가시화된다.
본 논문에서는 실제 카메라 영상으로 획득하기 어려운 화재, 살인 등의 뉴스 사건을 시청자들에게 효과적으로 전달하기 위해서 다수의 가상캐릭터가 등장하는 애니메이션을 신속, 편리하게 제작할 수 있는 사건 재연 시스템의 개발 기법을 소개한다. 본 시스템은 미리 구축된 동작 및 모델 라이브러리를 이용하여 다수의 가상캐릭터 움직임을 제어함으로써 고가의 동작 포착 장비와 연기자가 없어도 신속한 가상캐릭터 애니메이션 제작이 가능하다. 사건 재연 시스템의 가상 캐릭터 동작 제어는 동작 지정, 동작 생성, 동작 편집의 세 단계로 구성된다. 동작 지정 단계에서는 사건 시나리오에 따라 모델 라이브러리부터 가상캐릭터와배경 모델을 선택하고, 동작 라이브러리부터 가상캐릭터의 동작을 선택한다. 동작 생성 단계에서는 지정된 특정 사건을 기술하는 동작에 이동 동작을 연결함으로써 가상캐릭터의 부드러운 동작을 생성한다. 동작편집 단계에서는 가상캐릭터 사이의 상호 작용 또는 가상캐릭터와 가상환경의 상호작용을 보다 정확하게 제어하기 위해서 특정한 시간에서의 가상캐릭터 위치와 자세 등을 조정한다. 본 시스템은 편리한 사용을 위해 대화형과 스크립트 기반의 인터페이스를 적용하였으며, 3차원 그래픽 소프트웨어인 Maya의 플러그인(Plug-in) 소프트웨어 형태로 개발하여 Maya의 고성능 그래픽 기능을 활용하였다.
사용자의 감성 상태에 적절한 반응을 보이는 로봇 또는 인터랙티브 캐릭터에 대한 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 사용자의 문장 입력에 대하여 사용자의 의도와 감성 상태에 적절한 응답을 제공하는 지능형 메신저를 개발한다. 사용자의 의도 및 감성 상태 인식을 위하여, 지능형 메신저는 화행 분석 및 감성 분석 기능을 포함한다. 또한, 감성 및 화행 표현을 위한 태그가 추가된 AIML 기반의 대화형 스크립트를 사용한다. 대화형 스크립트에서 사용자의 감성에 적합한 답변을 찾으면, 지능형 메신저는 그 답변을 대화창에 보여줌과 동시에 애니메이션 캐릭터가 사용자의 감성과 동조화된 감정 표현 동작을 수행하도록 한다. 만일 감정을 표현하는 애니메이션 캐릭터가 무선 네트워크를 통하여 콘텐츠 로봇과 동기화된다면, 사용자와 동일 공간에 존재하는 콘텐츠 로봇은 사용자에 대하여 감성적 반응을 보일 수 있다.
가상환경에서의 실시간 캐릭터 애니메이션은 컴퓨터 게임 및 가상현실 분야에서 중요한 문제이다. 최근에는 캐릭터 애니메이션의 사실성을 높이기 위해 대규모 동작 캡쳐 데이타를 활용하고 있다. 그러나 거대하고 복잡한 가상환경을 만들기 위해서는 현실 환경에서 동작을 캡쳐하고 이를 넓은 가상환경에 적용해야하는 어려움이 따른다. 본 논문에서는 애니메이션 캐릭터가 몇 가지 빌딩 블록(building block)들로 건설된 넓은 가상공간에서 자유롭게 활동하게 하는 새로운 방법을 제안한다. 빌딩 블록들은 반복적인 형태로 배열되어 더 큰 환경을 생성할 수 있다. 이러한 각각의 블록들을 모션 패치(motion patch)라고 부른다. 모션 패치는 해당 블록 내부에서 캐릭터가 수행할 수 있는 동작들에 대한 정보를 가지고 있다. 본 논문은 다수의 캐릭터가 방대하고 복잡한 가상환경 속에서 실시간으로 애니메이션되고 제어되는 예제들을 통해 이 논문에서 제시하는 방법이 다양한 목적에 유용하게 사용될 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 카메라 영상으로 획득학기 어려운 화재나 살인 등의 뉴스 사건을 시청자들에게 효과적으로 전달하기 위해서 다수의 가상캐릭터가 등장하는 애니메이션을 신속하고 편리하게 제작할 수 있는 사건재연 시스템의 개발 기법을 소개한다. 본 시스템은 미리 구축된 다양한 동작 및 모델 라이브러리를 이용함으로써, 고가의 동작포착 장비와 연기자가 없어도 다수의 가상캐릭터 애니메이션을 신속하게 제어할 수 있다. 가상캐릭터의 움직임은 사용자가 정의한 경로에 따라 이동되며, 동작 사이의 자연스런 연결 기능이 제공되어진다. 또한 가상캐릭터와 가상환경의 상호작용을 보다 정확하게 제어하기 위해서 특정한 프레임에서의 가상캐릭터의 자세를 쉽게 조절할 수 있도록 설계되었다. 본 시스템은 사용자 편의를 위해서 대화형 또는 스크립트 기반(MEL: Maya Embedded Language)의 인터페이스 모두가 지원되어지며, 3차원 그래픽 소프트웨어인 Maya의 플러그인(Plug-in) 소프트웨어 형태로 개발디어졌으므로 Maya의 고성능 그래픽 기능의 활용이 가능하다.
본 논문은 캐릭터의 특정 신체 부위를 3차원 가상 환경 안의 원하는 위치로 드래깅 함으로써 미래의 동작 시퀀스를 지시하는 새로운 대화형 기법을 제시한다. 캐릭터의 동작 시퀀스는 미리 촬영된 동작 데이터의 세부 구간들을 모션 그래프 구조에 따라 시간적으로 재배열 함으로써 합성한다. 손 동작 추적 장치에 의하여 사용자의 3차원 위치 입력이 주어지면, 모션 그래프를 공간 상에 펼침으로써 캐릭터의 현재 상태로부터 도달 가능한 잠재적 미래 상태들을 샘플링 하고, 선택된 신체 부위와 입력 위치 간의 거리가감소하는 미래 상태를 검출하여 해당 자세를 사용자에게 제시한다. 연속적으로 검출된 자세 간의 변화를 최소화 함으로써 사용자가 입력 위치를 변화 시킴에 따라 어떤 상태가 검출될지 예상하기 용이하도록 하고, 결과적으로 원하는 미래 상태에 신속하게 도달하도록 한다. 제안된 방법의유용성은 브레이크 댄스, 권투, 농구 등의 동작 데이터를 이용한 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 인간 교사를 모사하는 "컴퓨터 교사" 역할을 하는 애니메이션 된 튜터링 다이얼로그 에이전트를 구현하고 초등학교 과학과 교수-학습 자료와 통합시켜서 자연어를 기반으로 한 일대일 대화를 통한 교수 학습이 이루어지는 교수-학습 시스템을 개발하였다. 개발된 교수용 다이얼로그 에이전트는 학습자의 대답을 분석하고, 웹 코스웨어를 학습한 후에 초등과학 학습과제에서 요구되는 성취 수준과 비교하여 적절한 질문이나 대답을 제공하는데, TTS(Text-to-Speech) 기능을 이용하여 학습자에게 구어체로 질문이나 대답을 주는 기능을 갖고 있으며 애니메이션 된 인간 교사의 얼굴을 통하여 학습자에게 피드백을 제시할 수 있도록 하였다. 구현된 대화형 인터페이스는 6학년 초등학생 64명에게 현장 실험을 하였다. 현장 실험 결과 비교집단보다 실험집단의 학습 성취도가 평균 10.797점이 향상됨을 보여주었다. 이러한 학습효과는 기존의 웹 코스웨어와 달리 "묻고-답하는" 과정과 인간 교사의 감정을 담은 애니메이션 된 캐릭터를 통하여 학습자들의 호기심을 자극하여 보다 쉽게 교수-학습 과정에 몰입하게 함으로서 학습 효과를 증진시킨 결과로 판단된다.
In this paper, we present an interactive 3D character modeling and animation including a data management tool for editing the animation. It includes an animation editor for changing animation sequences according to the modified structure of 3D object in the object structure editor. The animation tool has the feature that it can produce motion data independently of any modeling tool including our modeling tool. Differently from conventional 3D graphics tools that model objects based on geometrically calculated data, our tool models 3D geometric and animation data by approximating to the real object using 2D image interactively. There are some applications that do not need precise representation, but an easier way to obtain an approximated model looking similar to the real object. Our tool is appropriate for such applications. This paper has focused on the data management for enhancing the automatin and convenience when editing a motion or when mapping a motion to the other character.
게임이나 가상 현실 등의 대화형 처리에서 다관절체의 동작을 실시간으로 처리할 필요성이 증가하고 있다. 최근에는 다관절체의 동작을 사실적으로 표현하기 위하여, 제약 동역학(constrained dynamics)방법들이 사용되고 있으나, 이 방법들은 사용자의 요구가 빈번한 가상 공간에서 다관절체의 동작을 실시간으로 처리하기는 곤란하다. 본 논문에서는 다관절체의 동작을 비교적 사실적이면서도 빠르게 생성하기 위한 절차적 방법(procedural method)을 제안한다. 이 방법에는 다관절체를 구성하는 세그먼트들의 동역학적 움직임과 조인트에서의 기하학적 제약 조건을 따로 처리함으로써, 복잡한 선형 시스템의 풀이 과정을 피하였다. 결과적으로 본 본문이 제안하는 방법은 필요한 계산량을 줄임으로써 실시간 처리가 가능하다. 제안하는 방법의 구현 결과로서, 일반적인 PC 환겨에서 인형 형태 다관절체의 동작을 대화형으로 실시간에 처리할 수 있음을 보인다. 이러한 방법들은 가상 공간에서의 캐릭터 애니메이션 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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