KR19990051703A - 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시각 스크립트를 이용하여 신속하게 3차원 애니메이션을 생성하는 방법에 관한 것으로, 특히 3차원 애니메이션을 만드는 과정 중 그 애니메이션을 구성하는 캐릭터들의 동작을 지시하고 그 동작들 간의 시간 관계를 설정하여, 이것을 시각 언어에 기반한 파싱을 통하여 신속하게 전체 애니메이션을 생성하는 방법에 관한 것이다.

만족할 만한 3차원 애니메이션은 여러 번의 작업을 반복하여 만들어지기 때문에 많은 시간이 요구된다. 이러한 작업에서는 한 번에 정밀한 결과를 얻기 보다는 보다 빠르게 중간 결과들을 만들 수 있는 수단이 필요하다. 이는 결국 사용자에게 친숙한 방법을 통하여 캐릭터들의 동작과 그 동작 사이의 시간 관계를 신속하게 표현해 줄 수 있는 수단이 요구된다.

본 발명에서는 사용자에게 친숙한 수단을 제공하여 신속하게 전체 애니메이션을 만들어 낼 수 있는 방법을 제안한다. 이 방법에서 사용자는 캐릭터의 동작 뿐만 아니라, 여러 동작들 간의 동기성을 부여하기 위해 그 3차원의 동일한 공간상에 곡선을 그려주기만 한다.

Description

시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법

본 발명은 시각 스크립트를 이용하여 신속하게 3차원 애니메이션을 생성하는 방법에 관한 것으로, 특히 3차원 애니메이션을 만드는 과정 중 그 애니메이션을 구성하는 캐릭터들의 동작을 지시하고 그 동작들 간의 시간 관계를 설정하여, 이것을 시각 언어에 기반한 파싱을 통하여 신속하게 전체 애니메이션을 생성하는 방법에 관한 것이다.

현재까지 3차원 애니메이션을 만들기 위해 이용되는 방법들은 키프래이밍, 텍스트 스크립팅, 동작 경로 지정 방법이 있다. 키프래이밍 방법은 주 동작을 먼저 생성하고 그 사이 프래임들을 자동 생성하는 것으로 지금까지 가장 널리 이용되어 왔으며, 기본적인 애니메이션 생성 방법이다. 키프래임 기반의 애니메이션은 전통적인 셀 애니메이션과 밀접하게 연관되어 있다. 다른 한편, 텍스트 스크립팅 방법은 만들고자 하는 애니메이션을 자연어 형태로 기술하고 이 언어를 파싱하여 애니메이션을 생성하는 방법이다. 자연어 형태의 스크립팅 언어를 사용하기 때문에 프로그래머가 아닌 전문가들이 강력한 대화형 응용을 작성할 수 있게 한다. 가상환경에서 3차원 동작 경로를 직접 그려주고 그 경로를 따라서 애니메이션이 만들어 지게 하는 방법이 있다. 이때, 경로의 형태는 발자국 자취라든지, 단순한 스플라인(spline) 곡선이다. 이 방법은 3차원 캐릭터와 동일한 공간 상에 직접 모든 상호작용을 그려서 3차원 애니메이션을 만들어 내는 환경을 제공한다.

키프래이밍 방식의 애니메이션 생성 방법에서 사용자는 각 캐릭터의 키프래임만을 제어하여 전체 애니메이션을 만들어 내야하기 때문에 각 캐릭터 간의 애니메이션 타이밍을 묘사하는 기능이 부족하다. 그래서, 캐릭터들 사이의 행동의 시간적 공간적 상호 연관성이 중요한 경우에 대해 각 캐릭터에 대해 만들어진 애니메이션을 보면서 다른 캐릭터 동작과 연결해야 하므로 전체 애니메이션을 만들기에는 많은 작업량이 요구된다. 그리고, 텍스트 스크립트 방식의 애니메이션 생성은 사용자의 모델 동작에 대한 경험적 이해가 텍스트로 표현되어야 한다는 제약을 준다. 실제로 애니메이션 하고자 하는 목표가 애니메이션 초기 단계에서 사용자에게 명확하지 않은 경우가 종종 있다. 이런 경우, 사용자의 경험에 제한된 어휘 선택은 애니메이션 작업을 복잡하게 만들 수 있게 된다. 마지막으로 동작 경로를 그려서 애니메이션을 만드는 방법이 있다. 하지만, 이 방법은 단순히 캐릭터의 공간적인 움직임 경로에 중심을 두고 있기 때문에, 공간적인 움직임 이외의 의미, 예를 들어, 허리 주위에 그려진 회전 곡선에 대해 단지 허리만 회전할 것인 지, 몸 전체를 회전할 것인 지를 구별하기 어렵다. 결국 가상 캐릭터의 풍부한 동작이 필요한 상황을 묘사하기에는 충분하지 못하다.

본 발명은 사용자가 쉽고 빠르게 애니메이션을 만들 수 있는 직관적인 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법은, 3차원 모델링의 결과로 만들어진 캐릭터들을 위한 공간 곡선을 그리는 단계와, 상기 각 공간 곡선들 간의 시간 관계를 시간 곡선으로 스크립팅하여 시각 스크립트를 만드는 단계와, 상기 캐릭터의 애니메이션이될 각 부분 및 이에 대응하는 상기 시각 스크립트들의 3차원 속성을 AMG에 대한 시각 언어 파서를 이용하여 파싱하는 단계와, 파싱된 각 동작에 대한 행렬 및 모션 함수 등을 트리에 바인딩 하고, 상기 트리를 검색하면서 애니메이션을 수행하는 단계와, 상기 애니메이션이 만족 될 때까지 상기 각 단계를 반복 수행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1 및 도 2는 시각 스크립트의 실시 예.

도 3은 에니메이션 동작들 간에 그려진 시간 곡선 의미를 설명하기 위해 도시한 개념도.

도 4는 본 발명에 따른 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도.

도 5는 본 발명에 따른 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법을 수현하기 위한 하드웨어 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 시각 스크립트의 실시 예이고, 도 3은 에니메이션 동작들 간에 그려진 시간 곡선 의미를 설명하기 위해 도시한 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다. 또한 도 5는 본 발명에 따른 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법을 수현하기 위한 하드웨어 구성도이다.

본 발명에서 애니메이션을 기술하고자 사용하는 수단이 시각 스크립트이다. 시각 스크립트란 텍스트 스크립트와는 달리 목표하는 애니메이션에 대한 설명을 시각적 수단에 의하여 표현한다. 특히, 3차원 공간 상에서 시각 스크립트를 사용하는 방법을 제시하고자 한다. 시각 스크립트는 캐릭터의 각 신체 부위와 공간상의 이동이나 회전을 표현하는 공간 곡선, 공간 곡선간의 시간 관계를 표시하는 시간 곡선으로 구성되어 있다. 도 1 및 도 2는 본 발명에서 캐릭터들의 동작을 시각 스크립트를 사용하여 표현하는 방법을 설명한다. 도 1(a) 내지 도 1(d)는 각 관절의 움직임을 기술하는 시각 스크립트들이다. 관절을 움직이고자 할 경우 그 관절에 곡선을 연결시켜 움직이고자 하는 방향으로 그리고, 관절을 회전하고자 할 때는 그 관절을 포함하는 부분에 곡선을 회전하고자 하는 방향으로 적당한 양 만큼 그려준다. 도 1(b) 및 도 1(c)는 같은 곡선처럼 보이지만, 도 1(b)는 머리 부분만 포함하는 반면, 도 1(c)는 몸 전체를 포함하기 때문에 다른 동작을 표현하도록 의미한다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 캐릭터가 어떤 위치에서 다른 위치로 몸의 중심을 움직이는 것을 표현하고자 할 때 사용한다. 도 2(a)는 기본적으로 걷는 동작을 나타내지만, 곡선을 그리는 속도, 즉 곡선의 제어점의 개수에 따라 천천히 걷거나, 달리거나 하는 동작으로 구분하여 표현할 수 있다. 도 2(b)는 높이 뛰기를 하는 동작을 표현한다.

도 3(a) 내지 도 3(b)는 이러한 시간 곡선의 연결에 따른 시간 관계의 의미를 보여준다. 동작 경로를 표시한 공간 곡선들은 점선 형태로 표시된 시간 곡선에 의해 시간적 상관관계를 맺게 된다. 도 3(a) 및 도 3(b)는 A와 B의 시작이 같은 경우로써, 도 3(a)는 A와 B의 끝이 같은 경우이고, 도 3(b)는 A가 B 보다 먼저 끝나는 경우이다. 도 3(c) 내지 도 3(g)는 A가 B 보다 먼저 시작되는 경우로써, 각각 끝나는 시간의 경우를 나타낸다. 대칭관계를 고려하여 모두 14 개에서 이퀄(equal) 관계는 하나로 표현되므로 총 13 개의 시간관계가 설정된다. 이는 멀티미디어 데이터 간의 시간 관계와 동일한 수이다.

도 4는 도 1 내지 도 3에서 설명된 시각 스크립트를 이용하여 시각 스크립팅을 하는 순서와 애니메이션을 만들어 내는 과정을 보여 준다.

먼저, 3차원 모델링의 결과로 캐릭터들이 만들어 지고, 상기 도면을 통하여 설명되어진 것처럼 각 캐릭터를 위한 공간 곡선을 그린다. 다음으로 공간 곡선을 도 3에서 보여주는 것과 같이, 각 공간 곡선들 간의 시간 관계를 시간 곡선으로 표시한다. 캐릭터의 각 부위와 그려진 시각 스크립트들의 3차원 속성을 가지고, 3차원 속성에 대한 제약조건으로 확장한 AMG(Attributed Multiset Grammar)에 대한 시각 언어 파서를 이용하여 파싱한다. 파싱한 후, 각 동작에 대한 행렬이나 모션 함수 등을 트리에 바인딩 하고, 트리를 검색하면서 애니메이션을 수행한다. 애니메이션이 만족스러우면 수행을 종료하고, 그렇지 못할 경우, 경로나 시간관계를 변화 시킬 필요가 있으면 다시 공간 곡선을 그리는 단계로 돌아간다. 경로나 시간관계를 변화 시킬 필요가 없으면, 동작을 세밀히 조정하기 위해 애니메이션의 세부 값을 편집기를 통하여 조금씩 수정한다. 애니메이션이 만족스러울 때 까지 위와 같은 작업을 계속반복 한다.

도 5는 본 발명이 적용되는 하드웨어 환경을 보여준다. 기본적으로 이 시스템은 3 차원 그래픽스 가속 보드가 지원되는 일반 PC에서 본 발명 방식이 구현된다. 부가적으로, 3차원 모델링 작업 뿐 아니라, 애니메이션의 공간 곡선과 시간 곡선을 그려주는 장치로 스페이스볼(spaceball) 이라는 6DOF 를 가지는 입력 장치가 이용되며, 이는 왼손으로 조작한다. 오른 손은 2 차원 마우스를 사용하여 캐릭터 및 곡선의 조작에 이용한다. 또한, 도 1 및 도 2의 실시 예의 경우라면, 사람의 머리 방향을 추적하여 현재 대상이 되는 캐릭터의 보고자 하는 면이 자동으로 보이도록 하기 위해 모션 추적 장치를 사용한다. 출력 장치로는 입체 영상 출력을 지원하기 위하여 스테레오 안경과 에미터(emitter)를 사용한다. 본 발명의 방식은 3차원 그래픽스 가속 보드가 지원되는 일반 PC 에서 구현될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 사용자가 쉽고 빠르게 애니메이션을 생성하는 직관적인 인터페이스를 제공해 주기 때문에 캐릭터의 동작을 재빨리 스케치 해야 하는 분야에 특히 유용하다. 예를 들어, 영화의 시나리오에 따라 촬영에 들어가기 전에 미리 그 장면을 구성해 보는 스토리 보딩 단계나 3차원 애니메이션 원형 구축, 가상환경에서의 에이전트 동작 제어 같은 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

신속하게 애니메이션을 생성한 후, 동작 곡선을 편집하는 것은 더 정교한 동작을 만들기 위해 필요할 것이다. 물론 이러한 기술은 키프레이밍과 같은 다른 애니메이션 생성 기술에 결합하는 것이 가능한 탁월한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 3차원 모델링의 결과로 만들어진 캐릭터들을 위한 공간 곡선을 그리는 단계와,

   상기 각 공간 곡선들 간의 시간 관계를 시간 곡선으로 스크립팅하여 시각 스크립트를 만드는 단계와,

   상기 캐리터의 애니메이션이될 각 부분 및 이에 대응하는 상기 시각 스크립트들의 3차원 속성을 AMG에 대한 시각 언어 파서를 이용하여 파싱하는 단계와,

   파싱된 각 동작에 대한 행렬 및 모션 함수 등을 트리에 바인딩 하고, 상기 트리를 검색하면서 애니메이션을 수행하는 단계와,

   상기 애니메이션이 만족 될 때까지 상기 각 단계를 반복 수행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 애니메이션 수행은 3차원 그래픽 가속보드, 6DOF를 가지는 입력장치, 스테레오 안경을 사용하는 입체 영상 출력장치 및 캐릭터의 보고자 하는 면을 자동으로 보이도록 하는 모션 추적 장치로 구성된 컴퓨터에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 시각 스크립트를 이용하여 3차원 애니메이션을 생성하는 방법.