인체 추적은 차세대 인간과 컴퓨터사이의 상호작용 (HCI)의 필수요소이다. 본 논문에서는 구성요소에 기반을 둔 인체 모델을 이용하여 인체의 각 부위를 검출하여 자세를 추정하고 아바타의 동작을 구현하는 방법을 제안한다. 인체 각 부위의 색상정보와 함께 연결정보, 위치정보 등을 이용하여 인체 각 부위가 검출되고 인체 모델의 각 구성요소에 매칭된다. 이렇게 구한 2D의 인체 자세 정보는 다음 프레임에서 유사도 계산을 통해 사람 추적에 이용될 수 있다. 이 때, 각 구성요소의 상대적인 위치 관계를 이용하여 깊이 정보를 추출하고 이를 움직임 방향으로 변환하여 2-1/2D 인체 모델을 구한다. 인체 각 부위는 자세와 방향성으로 모델링 되고 연결된 3D 아바타의 각 부분은 인체 모델로부터 넘겨받은 정보를 이용하여 3D 회전을 적용함으로써 실시간 아바타 애니메이션을 구현하게 된다. 다양한 자세를 포함하고 있는 실험 동영상에 대해 90%의 인체 추적율을 얻었고, 처리된 프레임 수가 늘어남에 따라 모델이 체계화되어 추적율이 꾸준히 증가하는 결과를 나타냈다.
오늘날 일상에서의 인터넷과 스마트폰처럼 가까운 미래에는 현실과 가상이 공존하는 혼합현실 환경 속에서 살 것으로 전망된다. 현재 구체화하고 있는 혼합 현실의 개념을 바탕으로 관련 콘텐츠가 확장되고 있으며, 이에 대한 연구가 더욱 필요한 시점이다. 본 연구는 혼합현실 콘텐츠의 현황과 분석을 통하여 발전방향을 고찰하고자 한다. 혼합현실 콘텐츠 방식은 웨어러블 기기 착용 방식과 기기 착용이 없는 방식으로 나눌 수 있다. 웨어러블 기기 착용 방식의 대표적인 사례인 머리에 착용하는 혼합현실 웨어러블 기기인 홀로렌즈(HoloLens)를 분석하고 기기 착용이 없는 방식의 사례인 텔레프레즌스 아바타로 영상을 합성한 커뮤니케이션 시스템인 룸투룸(Room2Room)을 중심으로 살펴보고자 한다. 혼합현실의 콘텐츠는 현실, 가상현실, 그리고 증강현실의 인터랙티브한 결합을 통한 확장된 정보 활용과 더욱 더 자연스러운 현실감을 구현하는 방향으로 발전될 것이다. 혼합현실 콘텐츠의 발전전망으로써, 머리에 착용하는 웨어러블 기술이 발달함에 따라 편의성과 가격 경쟁력을 확보하면 혼합현실 디바이스 사용자의 확대를 통해 대중화될 것이다. 편의성을 증대하기 위해 웨어러블 혼합현실 디바이스를 통합할 수 있는 방식을 구축하고, 여가 활용 콘텐츠의 다양화를 통해 혼합현실을 기반으로 하는 환경이 조성될 것이다. 텔레프레즌스 아바타는 장소의 한계를 벗어나 언제 어디서나 출현 가능한 혼합현실 콘텐츠로써 모바일 홀로그램 아바타 형태로 발전될 것으로 전망된다. 텔레프레즌스 아바타의 다른 발전가능성은 사용자의 생각대로 움직이는 아바타와 증강휴먼기술과 혼합현실의 결합이다.
본 연구에서는 기존의 방법에 비하여 값비싼 3차원 스캐너나 카메라를 이용하지 않고 정면과 측면 영상을 이용하여 3차원 모델을 생성하는 3차원 얼굴 모델러와 애니메이터를 개발하였다. 이 시스템은 특정한 플랫폼과 소프트웨어에 독립적으로 웹상에서 애니메이션 서버에 접속함으로써 3차원 얼굴 모델을 애니메이션 할 수 있으며 자바 3D API를 이용하여 구현하였다. 얼굴모델러는 입력 영상으로부터 MPEG-4 FDP(Facial Definition Parameter) 특징점을 추출하여 일반 얼굴모델을 특징점에 따라 변형시켜 3차원 얼굴 모델을 생성한다 애니메이터는 FAP(Facial Animation Parameter)에 따라 얼굴모델을 애니메이션하고 렌더링한다. 본 시스템은 웹 상에서 아바타를 제작하는 데 사용될 수 있다.
본 연구는 4개의 성공한 미국 극장용 입체 애니메이션의 입체시차를 분석하는데 목적이 있다. 아바타(2009) 이후로, 한국에서는 입체영상이 3D 애니메이션 스튜디오에서 활발하게 제작되었으나, 아직까지 극장용 애니메이션보다는 전시 영상이나 TV시리즈 제작에 주력하고 있다. 미래에 보다 성공적인 극장용 입체 애니메이션을 제작하기 위해서는 입체시차를 분석하고 비교하는 것이 필요하다고 본다. 먼저, 미국에서 2013년에 개봉된 극장용 입체 애니메이션, 수퍼배드2, 에픽, 몬스터 대학교, 터보에서 각각 40개의 컷을 선택하였다. Vineyard의 앵글 샷 분류에 따라 23개의 다른 앵글로 분류하여 40개의 컷을 나누고, 컷에서 측정된 입체시차는 각 애니메이션 별로 4개의 도표로 표시하였다. 각 앵글별로 분석된 입체시차는 3D 입체영상 제작자들에게 수치화된 정보로 제시된다. 성공적인 극장용 입체영상제작은 한국애니메이션산업 발전에 큰 전환점이 될 것이 분명하다. 본 논문은 미국 3D 극장용 입체영상의 입체시차를 수치적으로 보여줌으로서, 보다 나은 극장용 입체애니메이션 제작을 위해, 실질적 방법을 제시하는 새로운 방안을 연구하였다.
An educational application (App) called 'Children's Food Avatar' was developed in this study by using a food DB of nutrition and functionality from Rural Development Administration (RDA) as a smart-learning mobile device for elementary school students. This App was designed for the development of children's desirable dietary habits through an on-line activity of food choices for a meal from food DB of RDA provided as Green Water Mill guide. A customized avatar system was introduced as an element of fun and interactive animation for children which provides nutritional evaluation of selected foods by changing its appearance, facial look, and speech balloon, and consequently providing chances of correcting their food choices for balanced diet. In addition, nutrition information menu was included in the App to help children understand various nutrients, their function and healthy dietary life. When the App was applied to 54 elementary school students for a week in November, 2012, significant increases in the levels of knowledge, attitude and behavior in their diet were observed compared with those of the control group (p < 0.05, 0.01). Both elementary students and teachers showed high levels of satisfaction ranging from 4.30 to 4.89 for the App, therefore, it could be widely used for the dietary education for elementary school students as a smart-learning device.
사이버 공간 내에서 텍스트나 영상 이외에 보조적인 통신 수단으로써, 아바타 통신을 이용할 수 있다. 실시간 아바타 영상 통신을 위하여, 전체 영상이나 압축 영상을 전송하는 대신에 아바타의 애니메이션 파라미터(팔의 동작 및 제스처를 위한 각도 또는 얼굴 표정을 위한 파라미터 등)만을 전송하는 지적 통신방식을 이용하기도 한다. 본 논문에서는 팔, 다리 등의 파라메타 등의 몸의 동적 움직임을 보조할 수 있는 수단으로써, 송신자의 감정을 표현할 수 있는 아바타의 얼굴 표정 생성에 대하여 제안한다. 얼굴 표정은 AU(Action Unit)에 의하여 표현할 수 있으며, 여기에서는 모양과 구조가 다른 아바타 모델에서 표정을 생성하기 위한 AU를 찾아내는 방법을 제안한다. 그리고, 감정 표현의 극대화를 위하여 얼굴 표현의 효율을 위하여, 눈썹, 눈, 코, 입에 대한 코믹 스타일을 가지는 아바타 모델을 제안한다. 또한, 얼굴 표정 합성을 위한 파라메타들도 제시하도록 한다.
본 연구는 현 Inner-wear매장에서 판매되어지는 제품을 소비자가 선택할 수 있는 한계 즉, 시각적인 면에 국한된다는 것에 착안하여 현실이 아닌 가상공간에서의 구매 즉 물리적 현실적 제약으로부터 현재 존재하지 않는 미래의 상황을 연출, 미리 볼 수 있도록 가상의 상황을 입체적으로 연출하여 Inner-wear를 쉽게 착용하고 그 모습을 자유롭게 검색하여 볼 수 있도록 하고자 한다. 자신의 신체를 만들어 보고 자신이 구매하고자 하는 제품을 골라 가상공간에서 자신의 신체에 직접 입혀보며 자신의 신체에 얼마나 잘 맞는지 직접 확인해 보고 구매 할 수 있도록 하는데 있다. 이 시스템은 Wed상에서 구동 할 수 있도록 구현되어 일반 소비자들이 어디서나 사이트에 접속하여 구매 할 수 있도록 할 것이다.
본 연구는 현 Inner-Wear매장에서 판매되어지는 제품을 소비자가 선택할 수 있는 한계 즉, 시각적인 연에 국한된다는 것에 착안하여 현실이 아닌 가상공간에서의 구매. 즉 물리적 현실적 제약으로부터 현재 존재하지 않는 미래의 상황을 연출, 미리 볼 수 있도록 가상의 상황을 입체적으로 연출하여 Inner-Wear를 쉽게 착용하고 그 모습을 자유롭게 검색하여 볼 수 있도록 하고자 한다. 자신의 신체를 만들어 보고 자신이 구매하고자 하는 제품을 골라 가상공간에서 자신의 신체에 직접 입혀보며 자신의 신체에 얼마나 잘 맞는지 직접 확인해 보고 구매 할 수 있도록 하는데 있다. 이 시스템은 Web상에서 구동 할 수 있도록 구현되어 일반 소비자들이 어디서나 사이트에 접속하여 구매 할 수 있도록 할 것이다.
웹 브라우저로 쉽게 접근 할 수 있는, VRML과 XML을 이용한 X3D(Extensible 3D)구조를 통해 가상공간에서 인간의 움직임에 대한 체험을 하도록 하는 Humanoid를 생성해 사용자와 상호 작용할 수 있는 방법을 제안한다. 즉 X3D의 특징, X3D를 이용하여 컴퓨터 그래픽스의 화려한 영상이 사실처럼 보이는 기술인 반사효과(Reflection), 실시간 디스플레이(Compression & Reduce), 대화식의 상호작용(Interaction)통의 Web3D 기반 3D 그래픽 표현에 대한 알고리즘을 제안하고 검증할 것이다.
가상현실 및 증강 현실 응용 특히 디지털 패션과 같은 응용분야에서 아바타에 여러 가지 형태의 의복을 입히고 장신구들을 장식하여 보다 현실감이 나는 3차원 애니메이션을 제작한 다음 인터넷을 통하여 개인용 컴퓨터는 물론 핸드폰 같은 휴대용 정보단말기에 표현하려는 요구가 증가하고 있다. 하지만 3차원 모델을 실감나게 표현하는데 필요한 데이터의 용량이 매우 크고 네트워크의 속도 문제와 단말기에 장착된 메모리 장치의 제한적인 성능 문제등으로 인하여, 3차원 영상의 효과적인 전송 및 실감나는 표현은 매우 어렵다. 본 논문에서는 3차원 애니메이션에서 사용되는 데이터를 압축하는데, 3차원 모델 데이터를 군집화하여 애니메이션에 필요한 저장 공간을 줄여서 휴대용 정보단말기에서도 3차원 모델을 자연스럽게 렌더링할 수 있게 하는 기법을 제안하고자 한다. 제안된 기법은 각종 디포머블 오브젝트에도 응용될 수 있으며, 기존의 정적인 형상 압축 기술과 연계하여 좀 더 높은 압축을 가능하게 할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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