KR100895980B1 - 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법에 관한 것으로, 다양한 행동양식이 필요한 군중 시뮬레이션을 효율적으로 제작할 수 있으며, 특별한 하드웨어 장치 없이 컴퓨터를 활용할 수 있고, 다양한 룰을 통하여 다양한 행동양식을 쉽게 나타낼 수 있으며, 실시간으로 동작하므로 빠른 시간 내에 군중 시뮬레이션을 쉽게 제작할 수 있는 이점이 있다.

군중 시뮬레이션, 페인팅 인터페이스, 행동양식 스크립터

Description

군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법{METHOD OF PROCESSING INTERFACE FOR CROWD SIMULATION}

본 발명은 군중 시뮬레이션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영화 등에 많이 사용되는 가상군중씬을 효율적으로 제작하기 위한 인터페이스를 이용하여 군중을 시뮬레이션하는 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력 기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호 : 2007-S-051-01, 과제명 : 디지털 크리쳐 제작 S/W 개발]

군중 시뮬레이션은 최근 많은 영화 혹은 CF 등에서 특수효과를 위해 많이 사용되고 있다. 군중 시뮬레이션은 실제 영화 촬영의 군중씬을 위해 이용되는 막대한 인원 동원의 경제적 비용을 최소화하기 위해 가상 군중을 만들어 이를 시뮬레이션 하여 사용하는 것이다. 하지만, 이를 위해 각각 캐릭터들의 움직임을 하나하나씩 제어하기에는 너무나 많은 시간과 노력이 필요하기 때문에, 지능적인 캐릭터를 만들려는 노력을 많이 하고 있다. 이러한 인공지능 기반 캐릭터들은 지식을 표현하는 방법과 캐릭터들이 지식을 배우는 알고리즘 그리고 지식에 따라 캐릭터의 행동을 결정하는 방법들이 동반되어야 하므로, 쇼핑몰, 배틀씬 등 다양한 상황에서 사용되지 못하는 단점이 있었다.

룰 기반 군중 시뮬레이션은 군중 시뮬레이션을 위해 가장 많이 사용되는 방법으로 군중모션을 제어하기 위한 다양한 룰들을 각각의 캐릭터들에게 적용하는 방법이다.

물리기법을 이용한 군중 시뮬레이션 방법은 군중 사이 각각의 캐릭터들이 두 개의 물리적 힘, 즉 잡아당기는 힘(attraction)과 밀어내는 힘(repulsion)을 통해 제어 된다고 보고, 서로간의 충돌 회피, 가상 공간상의 오브젝트와의 충돌 회피를 밀어내는 힘으로 제어하고, 원하는 목적지까지의 움직임을 목적지에서부터 현재 위치까지 잡아당기는 힘을 통해 제어하는 방법이다.

사용자 인터페이스 측면에서 보면 군중씬에 사용되는 다양한 가상 군중은 동일한 종류의 캐릭터 몇 개를 수많은 복사/붙이기(copy/paste) 작업을 통해 사용하게 된다. 이때 군중 특유의 다양성을 위하여 캐릭터의 사이즈, 옷 색깔 등에 변화를 주게 되는데, 흔히 기존에 사용되는 소프트웨어들은 간단한 스크립트 프로그램을 사용해 군중 각각의 캐릭터의 크기와 색깔 등을 자동적으로 변환시킨다.

전술한 종래 기술 중에서 룰 기반 군중 시뮬레이션은 전체적인 군중의 모습을 제어하거나, 새로운 룰을 효과적으로 추가/삭제하기 어려우며, 군중의 일부분만 룰을 적용하는 하지 못한다. 이를 해결하고자 계층적으로 군중을 구분하여 각 계층마다 다른 자율성을 제공하는 방법이 제안되었다. 하지만, 이 방법 또한 각 계층이 각 캐릭터에 한번 세팅되면 시뮬레이션 하는 동안 변경되지 않으므로 다이내믹한 군중 시뮬레이션을 수행하지 못한다.

종래의 물리기법을 이용한 군중 시뮬레이션 방법은 군중을 시작점에서 목적지까지 서로간의 충돌 없이 방해물을 피하면서 움직이는 씬을 위해서는 적합하지만, 다양한 행동양식이 요구되는 상황에서는 적합하지 않다.

사용자 인터페이스 측면에서 스크립트 방식의 경우, 어느 조건에 맞는 캐릭터들만 스크립트를 적용하는데 문제가 있으며, 적용된 스크립트를 어느 일정 시간 뒤에 취소할 수 있는 방법이 없다. 또한 일일이 마우스를 이용해 각각의 캐릭터를 변경하는 방법 또한 수만의 군중 시뮬레이션에서는 가능하지 않다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 다양한 행동양식이 필요한 군중 시뮬레이션을 효율적으로 제작하기 위한 새로운 사용자 인터페이스와 이를 처리하여 군중을 시뮬레이션하는 처리 방법을 제공한다.

본 발명의 일 관점으로서 군중을 이루는 캐릭터들의 움직임을 결정하는 행동양식 영역이 가상공간 상에 표시되어 상기 행동양식 영역 내에 위치한 상기 캐릭터들이 상기 행동양식 영역에 대응하는 움직임 행동양식을 명령받는 인터페이스의 처리 방법은, (a) 상기 가상공간 상에서 상기 캐릭터의 위치에 상기 행동양식 영역이 있는지 확인하는 단계와, (b) 상기 행동양식 영역이 존재 한다면 그 행동양식 영역에 해당하는 움직임 행동양식에 따라 상기 캐릭터의 움직임을 처리하는 단계를 포함한다.

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본 발명에 의하면, 다양한 행동양식이 필요한 군중 시뮬레이션을 효율적으로 제작할 수 있다. 특별한 하드웨어 장치 없이 컴퓨터를 활용할 수 있고, 다양한 룰을 통하여 다양한 행동양식을 쉽게 나타낼 수 있으며, 실시간으로 동작하므로 빠른 시간 내에 군중 시뮬레이션을 쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 구성도이다.

본 발명은 컴퓨터로 실행 가능한 독립적인 소프트웨어 어플리케이션으로 구현될 수 있으며, 기존의 이미지 저작/편집툴에 대한 플러그인으로 구현될 수 있다. 도 1은 컴퓨터의 화면상에 출력된 사용자 인터페이스의 예시도이다.

도 1에서 도면부호 110은 행동양식 툴 박스로서, 각각의 행동양식 툴(111, 112, 113)은 상호간의 구별의 용이성을 위해 상호 독립적인 식별성을 가진다. 예로서 각각의 행동양식 툴(111, 112, 113)은 서로 다른 색깔로 구분된다. 물론 도 1에서는 3가지의 행동양식 툴(111, 112, 113)을 대표적으로 나타내었으나 이는 예시에 불과한 것으로서 얼마든지 다양하게 확장할 수 있다.

120은 군중 시뮬레이션을 위한 사용자 명령을 입력하는 가상공간으로서, 군중 시뮬레이션을 위한 일종의 회화용 캔버스 역할을 제공한다.

140은 행동양식을 정의하는 영역을 표시하기 위한 저작도구로서, 컴퓨터의 통상적인 입력장치, 예로서 마우스 포인터(130)에 의해 가상공간(120) 상에서의 위치 좌표가 결정된다.

121, 122, 123은 저작도구(140)를 이용하여 가상공간(120)에 페인팅한 행동양식 영역을 예시한 것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 인터페이스는 통상의 이미지 저작/편집 프로그램에 의해 제공되는 사용자 인터페이스, 예로서 마이크로 소프트사에 의해 제공되는 컴퓨터 운용체계인 윈도우 프로그램에 포함된 "그림판"에 의해 제공되는 사용자 인터페이스를 참조하면 그 이해를 도울 수 있다.

본 발명의 인터페이스는, 마우스 포인터(130)를 이용해 캔버스에 그림을 그리듯 군중의 행동양식 영역(121, 122, 123)을 가상공간(120)에 그리면, 군중들에 대응하는 캐릭터 중에서 행동양식 영역(121, 122, 123) 내에 위치하는 캐릭터는 해당 행동양식에 따라 움직임을 결정한다.

행동양식 영역(121, 122, 123)은 가상공간(130)의 어느 지역에 그려지느냐에 대한 지역정보를 가지고 있으며, 캐릭터의 움직임을 조정하기 위한 룰(Rule)들을 가지고 있다. 캐릭터들은 행동양식 영역(121, 122, 123)에 들어가면, 룰들을 자동적으로 받아 이를 해석하여 움직임 행동을 결정한다.

행동양식 영역(121, 122, 123)은 도 1에 예시한 바와 같이 서로 오버랩이 가능하다. 예로서 2개의 행동양식 영역을 캔버스에 덧칠하면 덧칠 영역에 포함된 캐릭터는 2개의 행동양식을 모두 움직임 행동에 반영한다.

본 발명에서는 군중의 캐릭터들이 유한개의 액션을 가지고 있다고 가정한다. 즉 시뮬레이션 동안 각 캐릭터들은 유한개의 액션 중 하나를 선택하여 수행한다. 액션들은 "똑바로 걷기", "180도 터닝", "달리기" 등 짧은 시간에 이루어지는 모션 들을 말한다. 캐릭터의 행동양식은 도 2에 나타낸 바와 같이 이러한 기본적인 액션들이 일정한 시간동안 유지되면서 이루어진다. 예를 들어 "지그재그로 걷기" 와 같은 행동양식은 "오른쪽으로 걷기"와 "왼쪽으로 걷기"의 두개의 액션이 번갈아 일정 시간동안 이루어지면서 나타난다.

전체의 시뮬레이션 프레임웍은 도 3에 나타낸 바와 같다.

각각의 캐릭터들은 시뮬레이션 동안 각 타임 스텝(time step)별로 자신의 가능한 액션 중 하나의 액션을 선택하여 수행한다. 이때 어떤 액션을 선택하느냐의 문제는 그 시점에 어떠한 행동양식을 보여야 하느냐에 의해 결정 된다. 하나의 행동양식은 하나의 간단한 스크립트를 통해 나타낼 수 있다. 스크립트의 목적은 캐릭터의 상황을 파악하여 캐릭터의 가능한 액션들에 하나의 무게값(weight value)을 주는 것이다. 예로서 1을 최대치로 할 경우에 0.4, 0.2, 0.2, 0,2 등과 같이 부여하는 것이다.

무게값이 많을수록 해당 액션이 선택될 가능성이 많다. 그러므로, 행동양식 스크립트는 각 액션을 살펴서 가장 자신이 표현할 행동양식에 적합한 액션에 높은 값을 주고 그렇지 않은 액션에 작은 값을 준다. 해당 캐릭터의 목적지 유무, 충돌 여부, 다른 캐릭터와의 상호작용 여부 등 다양한 조건을 체크하여 최종적으로 각 액션에 무게값을 부여한다.

도 4는 실제공간이 본 발명에 의해 제공되는 가상공간에 투영되는 과정을 보인 것이다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서 행동양식 스크립트에는 가상공간(120) 상의 특정영역을 지정하는 정보가 들어 있다. 이유는 흔히 군중의 행동은 특정 지역에 의존하는 경우가 많기 때문이다. 예를 들어 버스 승강장 부분에서는 차례차려 줄을 지어 차에 다거나, 몰려서 버스를 기다리는 모습을 볼 수 있고, 강의실에서는 앉아서 강의를 듣는 등, 각 공간에 따라 특정한 행동양식을 보이는 경우가 많기 때문이다. 이와 같은 특징을 시뮬레이션하기 위하여, 본 발명에서는 행동양식 스크립트를 실제 캐릭터(150)들이 움직이는 3차원 공간을 2차원 평면(201) 상에 프로젝션 시킨 2차원 그림 상에 마우스 포인터에 대응하는 저작도구(140)를 이용해 페인트 인터페이스를 통해 행동양식 영역(124, 125)을 그린다.

각 행동양식 영역(124, 125)은 폴리곤으로 구성하며 각 폴리곤은 m개의 포인트로 구성되어 있다. 가상공간(120) 상에는 m개의 포인트를 라인으로 연결하여 폴리곤을 나타낸다. 저작도구(140)를 브러시(brush)로 표현한 경우라면 그 크기(두께)를 조정함으로써 폴리곤을 구성하는 단위 포인트의 크기를 조정하여 페인팅의 용이성을 향상시킨다.

2차원 가상공간(120) 상에서 3차원 공간상의 방해물들, 즉 군중들이 통과하지 못하는 부분을 폴리곤(202)으로 나타내며, 행동양식 영역(124, 125)을 정의하는 페인팅 시 방해물에 대응하는 폴리곤(202)에는 칠을 하지 못하도록, 즉 행동양식 영역(124, 125)에 포함되지 않도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 즉 각 캐릭터들의 시뮬레이션 스텝을 나타낸 것이다.

먼저, 영역을 갖고 있지 않는 디폴트 행동양식 스크립트를 처리하여 기초적인 액션들의 무게값을 얻은 후(S301), 현재 캐릭터의 위치에 인터페이스를 통해 그려진 행동양식 영역이 있는지 확인한다(S303).

단계 S303에서 행동양식이 존재 한다면 그 행동양식에 해당하는 스크립트를 수행하여 다시 액션들의 무게값을 얻는다(S305).

다음에, 디폴트 행동양식을 통해 얻은 액션들의 무게값과 현재 위치에 해당하는 행동양식 스크립트로부터 얻은 액션들의 무게값을 합산한다(S307).

만약 해당위치에 또 다른 행동양식이 존재하면 그 행동양식 또한 수행한다.

이렇게 디폴트 행동양식 및 페인팅에 해당되는 행동양식으로부터 얻는 무게값들을 계속 합산하여 최종 액션 무게 값을 얻는다.

최종 액션 무게값을 얻은 후에, 가장 높은 무게값을 가진 액션을 선택한(S309) 후 이 액션을 수행한다(S311).

본 발명에서 중요한 점은, 이렇게 행동양식을 인터페이스를 이용하여 가상환경에 직접 드로윙 하면, 여러 개의 행동양식을 겹쳐서 그림으로서 복잡한 행동양식을 쉽게 생성할 수 있다는 점이다. 예를 들어, A라는 행동양식을 그린 후 그 영역에 다시 B라는 행동양식을 그리면, 그 해당지역은 A와 B라는 행동양식을 동시에 갖게 된다. 이는 A라는 행동양식 스크립트에서 리턴되는 각 액션의 무게값과 B라는 행동양식 스크립트로부터 출력되는 액션의 무게값을 합쳐서 최종액션을 선택하기 때문이다. 즉, 최종 선택된 액션은 두 개의 행동양식을 동시에 반영하는 액션이다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 구성도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 캐릭터의 액션과 행동양식 예시도,

도 4는 실제공간이 본 발명에 의해 제공되는 가상공간에 투영되는 과정을 보인 도면,

도 5는 본 발명에 따른 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 행동양식 툴 박스 111, 112, 113 : 행동양식 툴

120 : 가상공간 121, 122, 123 : 행동양식 영역

130 : 마우스 포인터 140 : 저작도구

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 군중을 이루는 캐릭터들의 움직임을 결정하는 행동양식 영역이 가상공간 상 에 표시되어 상기 행동양식 영역 내에 위치한 상기 캐릭터들이 상기 행동양식 영역에 대응하는 움직임 행동양식을 명령받는 인터페이스의 처리 방법으로서,

   (a) 상기 가상공간 상에서 상기 캐릭터의 위치에 상기 행동양식 영역이 있는지 확인하는 단계와,

   (b) 상기 행동양식 영역이 존재 한다면 그 행동양식 영역에 해당하는 움직임 행동양식에 따라 상기 캐릭터의 움직임을 처리하는 단계

   를 포함하는 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 처리 방법은, 상기 (a) 단계에서 복수의 상기 행동양식 영역이 확인되면 상기 (b) 단계에서 복수의 상기 움직임 행동양식을 동시에 반영하여 상기 캐릭터의 움직임을 처리하는

   군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 (b) 단계는, (b1) 상기 행동양식 영역을 갖고 있지 않는 디폴트 행동양식 스크립트를 처리하여 기초적인 액션들의 무게값을 얻는 단계와,

    (b2) 상기 행동양식 영역에 해당하는 스크립트를 수행하여 다시 액션들의 무게값을 얻는 단계와,

    (b3) 상기 (b1) 단계에서 얻은 액션들의 무게값과 상기 (b2) 단계에서 얻은 액션들의 무게값을 합산하는 단계와,

    (b4) 상기 합산한 무게값 중에서 가장 높은 무게값을 가진 액션을 선택한 후 이 액션을 수행하는 단계

    를 포함하는 군중 시뮬레이션을 위한 인터페이스의 처리 방법.

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