이 연구는 단편 애니메이션 'Drip'을 통해 키 프레임 애니메이션과 모션 캡처 애니메이션을 융합하여 애니메이션 제작을 실현하는 기법을 제안한다. 상호 유기적 연결을 통해 효율적인 프로세스 관리가 가능할 뿐만 아니라 키 프레임 애니메이션과 모션 캡처 애니메이션의 단점을 서로 보완하는 과정을 처리함으로써 제작 기간을 단축 시켰다. 이를 통해 키 프레임 애니메이션과 모션 캡처 애니메이션의 한계를 극복하고 복합적인 프로세스를 인지하고 응용하여 효율적인 애니메이션 제작에 도움이 되고자 한다.
다양한 스타일의 인간 동작을 쉽고 빠르게 생성하는 일은 캐릭터 애니메이션에서 매우 중요한 문제이다 실제로 이러한 애니메이션을 만드는데 있어서 가장 고품질의 결과를 얻을 수 있는 방법은, 전문 애니메이터가 3차원 애니메이션 제작 도구를 사용하여 직접 만드는 것이다. 하지만 일반 사용자가 이와 비슷한 애니메이션을 만드는 것은 어려운 일이다. 이 논문에서는 누구나 쉽게, 그리고 일정 품질 이상으로 3차원 캐릭터 애니메이션을 제작할 수 있는 시스템을 제안한다. 이를 위해서 스케치기반 인터페이스와 모션 데이터베이스를 이용한다. 스케치기반 인터페이스는 일반 사용자가 어렵게 느낄 수 있는, 키 프레임을 쉽고 빠르게 지정할 수 있도록 도와준다. 모션 데이터베이스는 이러한 키 프레임을 설정을 돕고, 애니메이션 제작에 필요한 키 프레임 수를 줄인다. 이 방법으로 누구나 원하는 애니메이션을 쉽고 빠르게 생성할 수 있다.
본 논문에서는 3D 립싱크 애니메이션에 필요한 키 데이터를 생성하는 효율적이고 정확한 시스템 개발을 제안한다. 여기서 개발한 시스템은 한국어를 기반으로 발화된 음성 데이터와 텍스트 정보에서 한국어 음소를 추출하고 분할된 음소들을 사용하여 정확하고 자연스러운 입술 애니메이션 키 데이터를 계산한다. 이 애니메이션 키 데이터는 본 본문에서 개발한 3D 립싱크 애니메이션 시스템뿐만 아니라 상업적인 3D 얼굴 애니메이션 시스템에서도 사용된다. 전통적인 3D 립싱크 애니메이션 시스템은 음성 데이터를 영어 음소 기반으로 음소를 분할하고 분할된 음소를 사용하여 립싱크 애니메이션 키 데이터를 생성한다. 이러한 방법의 단점은 한국어 콘텐츠에 대해 부자연스러운 애니메이션을 생성하고 이에 따른 추가적인 수작업이 필요하다는 것이다. 본 논문에서는 음성 데이터와 텍스트 정보에서 한국어 음소를 추출하고 분할된 음소를 사용하여 자연스러운 립싱크 애니메이션을 생성하는 3D 립싱크 애니메이션 시스템을 제안한다.
애니메이션에서 캐릭터 움직임은 과장되고 코믹하게 표현되어 진다. 전통적인 키 프레임 애니메이션 기법은 과장성과 코믹성이 애니메이터의 의향대로 조절 가능하지만, 근래에 도입된 모션캡처 기법은 대상의 자연스러운 모습을 담아내어 편리하다는 장점이 있지만 과장성과 코믹성의 표현에는 제약점이 있다고 알려져 있다. 본 논문은 키 프레임과 모션캡처를 사용한 애니메이션 작품 중 두 작품을 선정하여 캐릭터의 움직임과 동작을 분석하여 과장성과 코믹성이 어떻게 표현되고 있는지 살펴보고자 한다. 기본적인 동작요소인 달리기, 점프, 제스처, 걷기와 그 외의 움직임으로 분류하여 두 가지 작품에서 캐릭터의 동작을 비교하여 보고 그 표현 방식을 분석한다. 각각의 작품에서 보이는 움직임의 유사성과 차이성을 살펴보면서 키 프레임과 모션캡처 애니메이션 제작 기법의 장단점을 내재된 과장성과 코믹성 측면에서 논의한다. 그리고 이 두 가지의 애니메이션 제작 기법을 이용한 캐릭터들의 움직임의 차이점을 분석한 결과, 각각 움직임에 공통적인 차이점이 존재한다는 것을 알 수 있다.
국내 모션 캡처 방식의 작업환경에서 문제점이 되고 있는 부분은 사람의 감각이 필요로 하는 부분에까지 모션 데이터가 사용된다는 점이다. 작품 전반에 인간적인 이미지를 많이 불어 넣지 못한다는 것과 무조건 모션 캡처 데이터만으로 해결을 하려는 속사포 같은 공정 방식이다. 모션 캡처의 응용분야와 그 효율성은 실로 다양하고 효과적이지만 이와 같은 문제점들을 극복해 내지 못한다면 막대한 자본의 손실과 인력의 낭비만을 초래 할 것이다. 본 논문에서는 얼굴 표정 애니메이션에 있어서 모션 캡처와 키 애니메이션 제작방식의 장단점을 비교분석한다. 또한 실제제작을 통해서 이들을 분석하고 고가(高價)의 모션 캡처 장비로 제작할 수 없는 환경에서의 키 애니메이션 제작방식의 효율적인 방안을 제시한다.
최근, 3차원 그래픽스 기술은 애니메이션 필름 제작에 있어서 자주 사용된다. 그러나 많은 애니메이션 필름들은 3차원 그래픽스 기술을 사용하여 제작되더라도, 2차원 셀 애니메이션 효과를 내려고 한다. 3차원 그래픽스 기술을 이용하여 2차원 셀 애니메이션의 효과를 내기 위해서는 렌더링에는 카툰 렌더링이 사용 된다. 그러나 이를 제외하고도 몇 가기 기술이 더 필요한데, 그중 하나가 만화 캐릭터(character)의 만화스러운 움직임이다. 기존의 연구 중에는 기존의 모션을 만화적 모션으로 변형하려는 시도가 있었으나, 셀 애니메이션의 캐릭터 움직임과 차이가 있었다. 또 생성된 모션이 만화적 모션인가 하는 의문에 대한 평가 기준이 없기 때문에, 만화적 모션의 모호성 문제가 발생하였다. 본 논문에서는 직접 애니메이션에서 모션을 얻어내는 시스템을 제안한다. 2차원 애니메이션 동영상에서 2차원 캐릭터의 자세를 보고 3차원 캐릭터의 자세로 반자동 맵핑하여, 3차원 캐릭터의 애니메이션 키 프레임을 생성하고, 이 키 프레임간의 보간을 통해 3차원 캐릭터 애니메이션을 생성한다. 생성된 3차원 캐릭터 애니메이션은 만화적 움직임을 갖게 되며, 2차원 캐릭터의 자세와 움직임을 기준으로 만들었기 때문에, 만화적 모호성을 극복할 수 있다.
자연스러운 얼굴 애니메이션 생성은 캐릭터 애니메이션 분야에서 중요한 문제이다. 지금까지 얼굴 애니메이션은 3차원 모델링 프로그램을 이용한 전문 애니메이터들의 수작업을 통해 생성되거나, 필요한 움직임 데이터를 직접 동작 캡쳐함으로써 만들어 왔다. 그러나 이러한 방식은 일반 사용자가 쉽게 접근 할 수 없으며 많은 시간과 비용을 요구한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 실제에 가깝고 자연스러운 얼굴애니메이션을 만들기 위해, 누구나 쉽게 사용할 수 있는 직관적인 방식의 스케치 인터페이스를 이용하고자 한다. 이를 통해 키-프레임을 생성하는 시스템을 구축하고, 얼굴 캡쳐를 통하여 얻은 데이터로부터 추출한 얼굴 표정간의 전이 정보를 이용하여 키-프레임을 보간하는 방식을 제안한다. 본 시스템은 전문 애니메이터가 아닌 일반 사용자도 쉽고 빠르게 다양한 감점을 표출하며, 동시에 말하는 얼굴 애니메이션을 만들 수 있도록 한다.
국내 컴퓨터 그래픽스 시장에서 가장 일반적으로 선택되어지는 애니메이션 소프트웨어인 Maya, Soft-Image, 3D Studio Max를 대상으로 그 기능과 편의성을 위주로 비교한다. 애니메이션 작업에 가장 널리 사용되는 키프레임 애니메이션, 변형, 역운동학 및 동역학 애니메이션 기술 등을 애니메이션 소프트웨어 설계의 관점에서 비교한다
애니메이션에서 포즈는 타이밍, 스페이싱과 더불어 중요한 요소라고 말할 수 있다. 포즈는 애니메이션 동작의 스토리텔링이나 상황을 설명하는 중요한 역할을 한다. 애니메이팅 방식은 스트레이트 어헤드 (Straight ahead action) 와 포즈 투 포즈 (Pose to pose) 방식이 있고, 애니메이션 작업자들은 이 두 방식을 사용하거나 두 가지 방식을 혼용해서 사용하고 있다. 컴퓨터 애니메이션은 키 프레임 사이에 보간법을 이용해 포즈 사이에 인비트윈(inbetween) 동작들을 생성하도록 하고 있고, 컴퓨터 애니메이션 작업자들은 포즈 투 포즈 방식의 작업을 많이 쓰고 있다. 애니메이션에서 어떤 하나의 스토리나 상황을 표현하기 위해서 강력하고 좋은 포즈들을 만들어 내느냐 마느냐가 전체 애니메이션 동작의 질을 좌우한다고 볼 수 있다. 또한 이것은 관객들이 애니메이션을 잘 이해 할 수 있는지 없는지, 작업자에겐 능률적인 혹은 비효율적인 작업이 되게 하는 열쇠이다. 이 논문에서는 효과적이고 좋은 포즈를 잡아내는 데에 있어서 4가지 방법을 제시하고자 한다. 4가지의 포즈 선별 방법은 스트레치와 스쿼시의 포즈, 캐릭터의 발 혹은 사물의 높낮이 결정을 통한 포즈, 무게 중심을 고려한 포즈, 캐릭터의 경우 스텝을 밟을 때의 포즈들이다. 이 방법은 디즈니의 애니메이션의 12가지 법칙을 최대한 응용 했고 컴퓨터 애니메이션의 작업 방식에 특징을 고려한 방법이다.
본 논문에서는 방향 보간기를 이용한 3D 키프레임 애니메이션 워터마킹을 제안하였다. 3D키프레임 애니메이션은 여러 개의 변환 노드들로 구성되어 있으며, 각 변환 노드에는 초기 모델의 기하학 노드와 운동정보를 나타내는 여러 개의 보간기 노드들로 이루어져 있다. 제안한 방법에서는 방향 보간기 노드를 가지는 임의의 변환 노드를 선택한 후, 일정한 단위의 키 타임이 되도록 쿼터니언 성분들을 재배열한다. 그리고 각 키 타임 동안의 회전 방향이 큰 쿼터니언 성분에 워터마크를 삽입한다. 실험 결과로부터 제안한 방법에 의하여 삽입된 워터마크가 각종 기하학적 공격 및 타임라인 공격에 대하여 우수한 견고성을 가지며, 방향보간기 노드 내에 키값에 대한 PSNR이 약 42dB 이상임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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