물리기반 유체 애니메이션 시스템들이 시각 특수효과 산업계에서 빠르게 발전하고 있고, 이를 이용해 매우 높은 화질의 영상을 제작하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 컴퓨터 게임과 같은 실시간 응용 분야의 경우, 화질보다는 시뮬레이션 속도가 더 중요한 문제이다. 본 논문은 프로그래머블 그래픽스 파이프라인을 이용하여 유체에 대한 애니메이션을 수행하는 실시간 기법에 대해 설명한다. 두 개의 키-프레임이 주어졌을 때, 본 기법을 이용하여 원시 프레임으로부터 목적 프레임으로 변하는 연속 영상을 대화식으로 생성할 수 있음을 보인다.
모션캡쳐 데이터의 떨림 현상 수정이나 변형을 위한 기술 개발이나 애니메이션 타이밍 시트에 맞게 모션 캡쳐 데이터를 수정하는 것은 어려운 문제가 산적해 있다. 기존의 모션캡쳐 데이터 수정 방식은 능숙한 애니메이터의 키프레임 애니메이팅 작업과 같은 시간이 소요거나 혹은 더 많은 수정 시간이 걸리는 문제점이 있었다. 이런 문제점은 키 애니메이션 데이터 노드와 직접적인 블렌드 레이어와 대치 레이어 노드 생성을 통해 보다 효과적인 해결 방식을 만들 수 있다. 본 논문에서는 애니메이션 노드에 직접적인 연결을 위한 새로운 애니메이션 레이어 노드 생성으로 진행된 애니메이션 데이터 수정 없이 비선형 방식으로 애니메이션 데이터의 수정을 가능케 하는 방식으로 제시한다. 기술의 구현은 'Haya' API를 활용할 것이고 연구범위는 영화 VFX와 애니메이션 제작에 사용되는 'Maya' 3D 소프트웨어로 제한하였다. 본 연구 결과물은 기존의 비선형 방식보다 직관적이며, 애니메이션 클립을 만들 선행 작업이 필요 없고, 떨림 수정과 키프레임 추출이 가능하며, 특히 타 프로그램과의 호환이 직접적인 레이어 노드를 생성하여 모션캡쳐 데이터의 수정을 가능하게 한다. 마지막으로 기존의 애니메이션 수정방식들을 살펴보고 비교, 분석해 본다.
프레임(Key Frame) 애니메이션 방법은 많은 수의 개체들을 동시에 움직여야 하는 애니메이션을 수행 시에 이를 모두 수작업을 통해서 움직여야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해서 행동기반 그룹 애니메이션에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 애니메이션되는 각각의 개체에 자신의 내적 상태와 외부의 환경에 의해서 영향을 받아서 다음에 취해야 할 행동을 확장 가능한 구조로 설계된 행동구조(Behavior Architecture)에 이미 프로그램 되어 있는 모듈을 삽입하였다. 그리고 이에 따라서 판단하고 수행될 수 있도록 한 후에, 각각의 개체가 자신의 고유한 행동을 취해서 움직이면서도 그룹의 특성을 가지는 행동을 수행할 수 있도록 구현하였다.
본 논문은 애니메이터로 하여금 계층적 가시화 기법에 의한 표정들의 공간으로부터 일련의 표정을 실시간적으로 선택하게 함으로써 얼굴 표정 애니메이션을 생성하는 기법을 기술한다 본 시스템에서는 약 2400여개의 표정 프레임을 이용하여 2차원 표정공간을 구성하였으며, 이를 위해서는 한 표정을 표시하는 상태표현으로 얼굴 특징 점들 간의 상호거리를 표시하는 거리 행렬을 사용한다. 또한 두 표정 간의 최단거리를 구하기 위해 다이내믹 프로그래밍 기법을 사용한다. 그리고 다차원 공간인 표정공간을 항해하기 위해서 다차원 스케일링 기법을 이용하여 2차원 공간으로 가시화한다. 그러나 표정의 수가 너무 많아 애니메이터가 항해를 하는데 어려움이 많기 때문에 계층적 가시화 기법이 필요하다. 표정공간을 계층적으로 분할하기 위해, 퍼지 클러스터링을 이용한다. 초기 단계에서는 약 10개의 클러스터 센터(후보 키 프레임)를, 단계가 증가될 때마다 후보 키 프레임의 수를 두 배로 하여 클러스터링하고 2차원 평면에 표시한다. 애니메이터는 초기 단계의 후보 키 프레임들 중에서 특정 키 프레임들을 선택하여 항해경로를 생성한다. 특정 단계에서는 그전 단계의 항해경로를 따라 새로운 키 프레임들을 선택하여 항해경로를 갱신하고, 마지막 단계에서 항해경로를 갱신하면 애니메이션 설정이 끝난다. 본 논문은 본 시스템이 어떤 효과가 있는지를 알기 위해 애니메이터들로 하여금 본 시스템을 사용하여 얼굴 애니메이션을 생성하게 하였으며, 그 결과를 평가한다.
This paper proposes the framework of the scenario-based 3D image synthesizing system that allows common users who envision a scenario in their mind to realize it into the segments of cool animation. We focused on utilization of the existing motions to synthesize new motions for the objects. The framework is useful to build a 3D animation in game programming with a limited set of 3D objects. We also propose a practical algorithm to reuse and expand the objects. This algorithm is based on motion path modification rules. Both linear and nonlinear curve-fitting algorithms were applied to modify an animation by key frame interpolation and to make the motion appear realistic.
양질의 콘텐츠를 제공하기 위해 게임 제작사에서는 신기술을 도입하고 있으며 이중 하나는 게임 캐릭터 애니메이션에 모션캡쳐를 활용하는 것이다. 그러나 소규모 업체들은 경제적 부담으로 인해 모션캡쳐를 활용할 수 있는 기회조차 얻지 못하고 있다. 이에 본 논문은 게임 캐릭터 애니메이션 제작을 위한 모션캡쳐 시스템을 활용한 적용사례를 중심으로 기존의 제작방법을 단순화하여 시간적 경제적 이득을 추구할 수 있는 방법을 찾고 키 프레임 애니메이션을 적용할 수 있는 방안을 모색하여 게임 콘텐츠 개발에 도움이 되고자 한다.
본 연구는 인간의 과장적 제스처 중, 팔에 대한 키 프레임을 추출하여 팔 동작(제스처)과 만화적 감정 표현 애니메이션과의 매칭을 위한 인터렉티브 시스템 구현을 목적으로 한다. 실시간 애니메이션 구현을 위하여 필요한 요소는 표정 변화에 따른 수많은 프레임 제작이다. 따라서, 애니메이션 제작에 따르는 시간 을 최소화하기 위해 3D 어플리케이션을 이용한 얼굴 감정 표현의 변형과정을 소개한다. 두 번째는 3D 어플리케이션에서 만들어진 많은 프레임들을 동작과 매칭하는 방법을 소개한다. 팔의 동작 변화에 따른 과장된 표정의 이미지 시퀀스를 매칭 시킴으로서 관객의 동작이 작품의 시동점이 되어 기존의 초상화가 과장된 움직임을 가칠 수 있게 함으로서 직접적으로 초상화와 의사소통을 하는듯한 느낌을 갖도록 했다.
콘텐츠 산업, 특히 게임콘텐츠 분야에서 가장 각광을 받고 있는 분야가 바로 3D이다. 게임에서 양적, 질적 발전이 되어가면서 3D에 대한 관심은 더욱 커져가고 있다. 이에 따라 게임산업에서 3D분야에 대한 연구와 실제 적용이 가장 많이 이루어지고 있다. 게임상의 3D 캐릭터는 예전의 2D 캐릭터에 비하여 동작의 자연스러움이 떨어져있던 것이 사실이다. Key Frame 방식의 동작 제어의 한계를 극복하기 위하여 현재 급격히 떠오르고 있는 것이 모션 캡쳐 시스템을 활용한 동작 제어 방법이다. 본 논문에서는 3D 게임캐릭터와 모션 캡쳐 시스템의 연동을 통한 동작 제어를 통하여 자연스러운 캐릭터 애니메이션 제작에 중점을 두고 있다. 이에 하나의 중심적인 액션(타격-打擊)을 통하여 자연스러운 3D 게임 캐릭터 애니메이션을 제작하는 것을 목표로 하였다.
1995년 세계 최초의 극장용 3D 컴퓨터 애니메이션 영화 "토이 스토리"의 흥행성공은 3D 컴퓨터 애니메이션의 산업적 발전에 큰 도약을 할 수 있는 계기를 만들었다. 이에 영향을 받아 TV용 3D 애니메이션 작품들이 다양하게 제작되었으며 게임 분야에서도 고화질의 3D 컴퓨터 애니메이션 게임들이 보편화되었다. 이와 같이 산업적 수요가 확대됨에 따라 막대한 제작 시간 및 비용 절감을 위한 기술적 발달이 활발하게 진행되어왔다. 이에 따라 전통적인 그림 애니메이션 제작 방식에 비하여 3D 컴퓨터 애니메이션의 제작 효율성은 비교를 할 수 없을 정도로 발전되어왔다. 본 논문에서는 3D 컴퓨터 애니메이션 제작의 효율성 제고를 위하여 얼굴 표정 애니메이션 마커리스(Markless 이하: 마커리스) 모션캡처 시스템들을 실험 및 비교분석하였다. 이미지 메트릭스(Image Metrics)사 제품인 페이스웨어(Faceware) 시스템은 모션캡처 인식 및 적용 과정의 복잡성은 있지만 정교함 측면에서 장점이 있으며, 페이스쉬프트(Faceshift)사 제품인 페이스쉬프트(Faceshift) 시스템은 실시간 모션 인식 및 적용의 신속성이 장점인 반면 정교함이 상대적으로 떨어진다는 결과를 도출하였다. 본 논문의 비교 분석 결과가 애니메이션 제작을 제작 할 때, 제작 시간 및 비용, 결과물의 정교함 정도 및 활용 매체에 따라 가장 효율적인 얼굴 표정 애니메이션 제작을 위한 모션캡처 및 키 프레임 애니메이션 제작 방식의 선택에 기초 자료가 되기를 기대한다.
애니메이션이 비교적 긴 시간 동안 하나의 예술 장르로서 학문적 관심의 대상이 되었음에도, 예술 장르로서의 애니메이션에 대한 대중들의 인식은 같은 뿌리를 둔 또 하나의 영상 예술인 영화에 비하면 아직까지도 개선을 요구하는 부분이 많다. 영화 이론이 대중에게 영화를 예술의 한 장르로서 각인하는데 밑거름이 된 것을 생각하면, 애니메이션 이론도 폭넓게 연구되어야 하며 애니메이션 미학에서 스크린의 비중이 높은 만큼 시각적 특징에 집중한 애니메이션 미장센에 관한 관심은 당연하다. 미장센은 시각적 요소들이 작품의 주제를 내보이는데 의의를 두며 용어가 쓰이는 예술 분야마다 약간의 의미 차이를 갖는다. 영화 비평에서 시작된 미장센은 미학 표현 개념으로 자리 잡았으나, 영화, 연극, 뮤지컬, 애니메이션 등 영상 및 무대 예술을 넘어 회화나 게임, 패션 등의 예술과 문화 분야에서도 거론되면서 분야별 미장센의 의미에 관한 의견이 분분하며 그 개념이 달리 쓰이거나 확장되기도 한다. 본 논문에서는 대중예술로서 애니메이션이 자리 잡기 위한 방안으로 미학연구의 필요성을 주장하며 애니메이션의 시각적 특징이 두드러지는 '미장센'에 중점을 두어 애니메이션의 표면적 예술성에 대해 연구한다. 연구 방법으로 미장센을 하나의 미학 이론으로 확립한 영화와 용어가 처음 쓰인 연극의 매체 특성을 비교해 두 매체의 미장센 특징을 찾고, 이를 애니메이션에 대입하여 애니메이션 미장센의 특징을 알아본다. 또한, 애니메이션 미장센에서 프레임의 시각적 요소가 작가의 의견을 직접적으로 표출한다는 것을 밝히기 위해 제한된 환경에서 만들어진 작가주의 애니메이션의 미장센을 살핀다. 위와 함께, 상업 애니메이션이 특정 집단의 기호에 맞춰 제작된 것을 감안하여 소비에트의 지원 아래 제작된 러시아 애니메이션의 실험적인 제작 방식과 그에 따른 독창적인 미장센을 분석한다. 작품의 소재를 자국의 민담에서 찾은 러시아 애니메이션이 이를 오페라와 발레의 공연 양식으로부터 영향을 받은 공간 표현, 무거운 동화(Inbetweens), 라이브 액션 활용 등의 미장센으로 은유적으로 표현하며 독특한 미학적 세계를 구축한 점을 염두에 두고, 작품의 주제나 작가 의견이 어떠한 외적 장치를 통해 미장센으로 드러나는지 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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