KR102237090B1 - 두 개의 링크로 구성된 3d 객체의 리깅 보완 방법 - Google Patents

Abstract

아티스트의 리깅 작업(골격의 움직임 정의, 스키닝 가중치 할당) 중 비직관적인 부분을 배제하면서도, 굽힘과 비틀림 모션 모두에 최적화된 애니메이션을 생성하기 위한 3D 객체의 리깅 보완 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 3D 객체 리깅 보완 방법은 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 제1 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 제2 스키닝 가중치를 입력받는 단계; 제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치를 이용하여, 비등방성 가중치를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
이에 의해, 아티스트의 리깅 작업(골격의 움직임 정의, 스키닝 가중치 할당) 중 비직관적인 부분을 배제하면서도 굽힘과 비틀림 모션 모두에 최적화된 애니메이션을 생성할 수 있게 된다.

Description

두 개의 링크로 구성된 3D 객체의 리깅 보완 방법{Method of Rigging Compensation for 3D Object Composed of Two Links}

본 발명은 3D 애니메이션 제작 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D 캐릭터의 애니메이션을 위한 리깅 방법에 관한 것이다.

3D 캐릭터 애니메이션은 주로 선형 보간 기법을 통해서 생성된다. 선형 보간 기법은 캐릭터를 구성하는 골격 구조의 움직임과 캐릭터의 외양을 구성하는 정점이 골격의 움직임으로부터 어느 정도 영향을 받는지를 정의한 스키닝 가중치를 필요로 한다.

스키닝 가중치는 보통 아티스트의 수작업에 의존하여 저작되며, 굽힘(bend)과 비틀림(twist) 모션에 대한 구분 없이 하나의 가중치만을 생성한다. 따라서 굽힘과 비틀림 모션 모두에 최적화된 애니메이션을 만들기 위해서는 직관적이지 않은 골격 구조를 삽입하고, 그 골격의 움직임을 수작업으로 모델링하고, 추가된 골격을 반영한 스키닝 가중치의 할당이 필요해진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 아티스트의 리깅 작업(골격의 움직임 정의, 스키닝 가중치 할당) 중 비직관적인 부분을 배제하면서도, 굽힘과 비틀림 모션 모두에 최적화된 애니메이션을 생성하기 위한 3D 객체의 리깅 보완 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 3D 객체 리깅 보완 방법은 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 제1 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 제2 스키닝 가중치를 입력받는 단계; 제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치를 이용하여, 비등방성 가중치를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 3D 객체 리깅 보완 방법은 계산된 비등방성 가중치를 이용하여, 가상 골격을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

계산 단계는, 제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치 중 작은 값을 취하여, 비등방성 가중치를 계산하는 것일 수 있다.

계산 단계는, 제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치의 차이 d를 이용하여, 계산된 비등방성 가중치를 보완하는 것일 수 있다.

계산 단계는, 차이가 0보다 큰 경우에는 굽힘에 대해 차이 d 만큼의 추가적인 영향력을 제공하는 것일 수 있다.

차이가 0보다 작은 경우에는 비틀림에 대해 -d 만큼의 추가적인 영향력을 제공하는 것일 수 있다.

비등방 가중치는 가상 골격에 대해 |di| 만큼의 값을 할당하도록 업데이트 되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 제1 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 제2 스키닝 가중치를 취득하는 취득부; 제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치를 이용하여, 비등방성 가중치를 계산하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 객체 리깅 보완 시스템이 제공된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 아티스트의 리깅 작업(골격의 움직임 정의, 스키닝 가중치 할당) 중 비직관적인 부분을 배제하면서도 굽힘과 비틀림 모션 모두에 최적화된 애니메이션을 생성할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 난이도가 상대적으로 낮은 굽힘과 비틀림 모션 각각에 대한 리깅만으로 자연스러운 애니메이션을 생성할 수 있어, 캐릭터 애니메이션 모델링에 소요되는 시간적, 물질적 비용을 크게 절감할 수 있다.

도 1은 골격의 스키닝 가중치 계산 결과를 예시한 도면,
도 2는 가상 골격 모델링 및 가중치 할당 결과를 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 객체의 리깅 보완 시스템의 블럭도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

1. 개요

본 발명의 실시예서는, 두 개의 링크로 구성된 3D 애니메이션의 캐릭터에 대한 리깅 보완 방법을 제시한다. 본 발명의 실시예에 따른 3D 객체 리깅 생성에서는, 비직관적인 골격 구조의 삽입 및 움직임 모델링 과정을 요구하지 않으며, 스키닝 가중치 할당에 있어 비직관적인 골격에 대한 고려를 요구하지 않는다.

본 발명의 실시예에서, 입력 정보는 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 스키닝 가중치이다.

본 발명의 실시예에 따른 3D 애니메이션의 캐릭터의 리깅 생성 방법에서는, 이 정보들을 통해 기존 아티스트의 수작업에 의존했던 가상 골격(virtual bone)의 삽입 및 움직임 모델링, 가상 골격을 고려한 스키닝 가중치 할당을 수행한다.

2. 가상 골격을 고려한 스키닝 가중치 계산

도 1은 골격의 스키닝 가중치 계산 결과를 예시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 골격의 각 정점들은 입력 정보를 통해 굽힘 최적화 가중치 b와 비틀림최적화 가중치 t를 가진다.

가상 골격을 고려한 스키닝 가중치 계산의 첫 단계는 굽힘 최적화 가중치에서 비틀림 최적화 가중치를 빼서 가중치 차이 d를 구하는 것이다.

두 번째 단계는 비등방성 가중치 w를 구하는 것인데, w를 구성하는 각 요소는 굽힘 최적화 가중치, 비틀림 최적화 가중치 중 작은 값을 취하여 얻어진다.

3. 가상 골격 모델링

도 1에 제시된 비등방 가중치를 이용하여 스키닝 수행 시, 굽힘 최적화 가중치는 물론 비틀림 최적화 가중치와도 거리가 먼 결과물이 생성된다. 이를 보완하기 위해서는, 가상 골격의 모델링이 필요하다.

비등방 가중치가 아티스트가 의도한 애니메이션 결과를 만들기 위해서는, d_i가 0보다 큰 경우에는 굽힘에 대해 d_i 만큼의 추가적인 영향력을 제공해야 하고, 반대의 경우 비틀림에 대해 -d_i 만큼의 추가적인 영향력을 제공해야 한다.

이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 초록색으로 표현된 가상 골격을 모델링한다. 이 가상 골격은 Bone1의 비틀림 모션을 0.2 만큼 보완해주어야 하고, Bone2의 굽힘 모션을 0.2 만큼 보완해주어 자연스러운 애니메이션이 생성되도록 한다.

따라서, 비등방 가중치는 가상 골격에 대해 |di| 만큼의 값을 할당하도록 업데이트 된다. 이후, 가상 골격의 움직임은 Bone2의 모션에서 비틀림 요소를 제거한 값을 따르도록 모델링하여, 자연스러운 애니메이션 생성 조건을 충족시킨다.

4. 3D 객체의 리깅 보완 시스템

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 객체의 리깅 보완 시스템의 블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 3D 객체의 리깅 보완 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 통신부(110), 출력부(120), 프로세서(130), 입력부(140) 및 저장부(150)를 포함하여 구성되는 컴퓨팅 시스템으로 구현할 수 있다.

통신부(110)는 외부 기기에 연결되고, 외부 네트워크에 액세스하여 통신을 수행하기 위한 수단이다. 입력부(140)는 사용자 명령/설정을 입력받기 위한 사용자 입력 수단이다.

본 발명의 실시예에서 있어, 통신부(110)와 입력부(140)는 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 스키닝 가중치를 취득하기 위한 정보 취득 수단으로 기능한다.

프로세서(130)는 전술한 가상 골격을 고려한 스키닝 가중치 계산 및 가상 골격 모델링을 통해, 두 개의 링크로 구성된 3D 객체의 리깅을 보완한다.

출력부(120)는 프로세서(130)의 연산 결과를 표시하기 위한 디스플레이 수단이고, 저장부(150)는 프로세서(130)가 동작하고 기능함에 있어 필요한 저장 공간을 제공한다.

지금까지, 두 개의 링크로 구성된 3D 객체의 리깅 보완 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.

본 발명의 실시예에서는, 아티스트의 리깅작업(골격의 움직임 정의, 스키닝 가중치 할당) 중 비직관적인 부분을 배제하면서도 굽힘과 비틀림 모션 모두에 최적화된 애니메이션 결과를 생성하는 방안을 제시하였다.

이에 의해, 난이도가 상대적으로 낮은 굽힘과 비틀림 모션 각각에 대한 리깅만으로 자연스러운 애니메이션을 생성함으로써, 캐릭터 애니메이션 모델링에 소요되는 시간적, 물질적 비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서 제시한 3D 객체의 리깅 보완 방법은, 게임, 영화, 가상훈련 등 다양한 실시간 3D 어플리케이션 분야에 활용될 수 있으며, 가상훈련 기술, 실시간 콘텐츠 기술, 컴퓨터 그래픽스 기술 등에 적용될 있다.

한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

bone
virtual bone
bend weight
twist weight
weight difference
anisotropic weight

Claims (8)

1. 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 제1 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 제2 스키닝 가중치를 입력받는 단계;
   제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치를 이용하여, 비등방성 가중치를 계산하는 단계;
   계산된 비등방성 가중치를 이용하여, 가상 골격을 생성하는 단계;를 포함하고,
   계산 단계는,
   제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치 중 작은 값을 취하여, 비등방성 가중치를 계산하며,
   제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치의 차이 d를 이용하여, 계산된 비등방성 가중치를 보완하는 것을 특징으로 하는 3D 객체 리깅 보완 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   계산 단계는,
   차이가 0보다 큰 경우에는 굽힘에 대해 차이 d 만큼의 추가적인 영향력을 제공하는 것을 특징으로 하는 3D 객체 리깅 보완 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   차이가 0보다 작은 경우에는 비틀림에 대해 -d 만큼의 추가적인 영향력을 제공하는 것을 특징으로 하는 3D 객체 리깅 보완 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   비등방 가중치는 가상 골격에 대해 |di| 만큼의 값을 할당하도록 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 3D 객체 리깅 보완 방법.
   
8. 두 개의 링크로 구성된 3D 객체, 굽힘에 최적화된 제1 스키닝 가중치, 비틀림에 최적화된 제2 스키닝 가중치를 취득하는 취득부;
   제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치를 이용하여 비등방성 가중치를 계산하고, 계산된 비등방성 가중치를 이용하여 가상 골격을 생성하는 프로세서;를 포함하고,
   프로세서는,
   제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치 중 작은 값을 취하여, 비등방성 가중치를 계산하며,
   제1 스키닝 가중치와 제2 스키닝 가중치의 차이 d를 이용하여, 계산된 비등방성 가중치를 보완하는 것을 특징으로 하는 3D 객체 리깅 보완 시스템.
   

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