KR20000048054A

KR20000048054A - 애니메이션 생성 방법 및 컴퓨터 판독 매체

Info

Publication number: KR20000048054A
Application number: KR1019990056398A
Authority: KR
Inventors: 호리이요우이찌
Original assignee: 가나이 쓰토무; 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2000-07-25
Also published as: KR100721470B1; JP3890788B2; JP2000172865A

Abstract

본 발명은 수작업 원화를 컴퓨터로 입력하여 동화상을 수작업으로 마련하지 않고 컴퓨터 상에서 애니메이션을 생성할 수 있는 애니메이션 생성 방법에 관한 것이다. 먼저, 수작업 원화가 컴퓨터로 판독되고 폴리곤을 이용하여 수동으로 트레이스된다. 칼라, 투명도 및 텍스츄어가 폴리곤에 대해 설정된다. 다음으로 제2 또는 후속 i번째 원화가 판독된다. i번째 원화의 트레이스는 제1 원화를 트레이스하여 형성된 폴리곤을 수동으로 변형함에 의해 생성된다. 트레이스된 폴리곤의 대응하는 정점은 인-비트윈 데이타를 생성하도록 보간된다. 그러므로 애니메이션은 수작업 원화 입력 및 최종 폴리곤에 대한 적절한 파라미터를 설정함에 의한 트레이스된 폴리곤으로 동화상의 인-비트윈을 수동으로 마련하지 않고 용이하게 생성될 수 있다.

Description

애니메이션 생성 방법 및 컴퓨터 판독 매체{METHOD OF CREATING ANIMATION AND COMPUTER READABLE MEDIUM}

본 발명은 애니메이션 생성 방법 및 컴퓨터 판독 매체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 2차원 애니메이션을 생성하는 방법에 관한 것외에도 2-차원 형상을 처리하기 위한 컴퓨터 그래픽 소프트웨어를 이용하여 화상 랜더링을 지원하기 위한 방법에 관한 것이다.

전통적인 셀룰로이드-기초 애니메이션은 아래의 공지된 기술을 이용하여 생성된다: 백그라운드와 같은 정지 화상이 종이면에 그려지고, 캐릭터와 같은 동화상이 셀룰로이드면에 그려진다. 종이 상의 이들에 겹쳐진 셀룰로이드 상의 화상에 의해 형성된 것을 카메라가 촬영한다. 셀룰로이드 면 상에 화상을 그리는 공정은 3단계로 나뉜다: 원화(key frame drawing) 단계, 동화상 그리기 단계, 및 완성 단계. 원화 단계는 종이 면 상에 키 프레임의 선 그림을 포함한다. 동화상 그리기 단계에서, 인-비트윈(in-between)이 종이상의 클린-업 라인 스트로크(cleaned-up line strokes)에 의해 그려진다. 완성 단계는 종이로부터 셀룰로이드 면까지 동화상을 복사하는 단계를 포함하되, 이 화상은 셀룰로이드 면의 후면으로부터 페인트된다.

(근래의 디지털 애니메이션 기술)

디지털 애니메이션에 대한 근래에 이용되는 기술은 도 6의 상부에 도시된 것과 같은 완성 단계 및 그 이후 단계를 다루며, 이는 1998년 7월 Nikkei CG(컴퓨터 그래픽; pp.176-180)에 기술되어 있다. 특히, 종이에 수작업으로 그려진 전체 동화상은 스캐너 등과 같은 장비를 이용하여 컴퓨터로 캡쳐링된다. 이렇게 스캔된 화상은 백그라운드와 디지털적으로 합체되기 이전에 인쇄 소프트웨어에 의해 인쇄된다.

상술한 공지된 기술로는, 원화에서 애니메이션을 생성하기 위해서는 시간 및 노력이 든다. 또한, 근래에 이용되는 디지털 애니메이션 기술은 새로운 문제에 봉착했는데, 스캐너에 의해 동화상을 캡쳐하는 동안 발생하는 노이즈는 반드시 수동으로 제거되어야만 한다는 것이다.

그러므로 본 발명의 목적은 원화만을 컴퓨터로 스캔하여 동화상의 인-비트윈(in-betweens)을 자동 생성시키는 것이다.

본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적을 성취하기 위해서, 본 발명의 한 측면에 따르면, 먼저, 도 6의 하부에 도시된 것처럼 종이 상의 다수의 원화를 컴퓨터로 스캔하는 방법이 제공된다. 제1 원화에서, 오퍼레이터는 컴퓨터 스크린 상의 폴리곤(polygon)을 이용하여 동일-색상 영역의 프레임을 수동으로 트레이스(trace)한다. 트레이스 동안, 생상, 투명도 및 각각의 폴리곤의 텍스쳐 화상이 완성된다. 제2 및 연이은 원화는 제1 원화를 구성하는 적어도 일부의 폴리곤( 및 그 프레임)을 변형함에 의해 형성된다. 분명하게, 폴리곤을 이용하여 동일 색상 영역의 프레임을 트레이스하고, 각각의 폴리곤의 색상, 투명도 및 텍스츄어 화상을 완성하는 제1 원화와 동일한 방식으로 제2 및 연이은 원화를 형성하는 것이 가능하다. 프레임의 원하는 수는 i번째 원화와 i+1번째 원화(여기서 i는 자연수) 사이에서 사이에 끼우는 방식으로 설정된다. 2개의 원화 사이의 형상(즉, 인-비트윈)이 보간법(interpolation)에 의해 생성된다. 더욱 상세하게는, i번째 원화(i는 자연수)의 프레임을 구성하는 폴리곤은 인-비트윈을 생성하도록 자동으로 적절히 변형된다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은 아래의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조로 더욱 명확해진다.

도 1은 본 발명을 구현하는 애니메이션 시스템에 의해 디스플레이 장치 상에 구현되는 전형적인 스크린 디스플레이의 개략도.

도 2는 실시예에 의해 수행되는 공정의 윤곽을 나타내는 개략적 흐름도.

도 3a, 3b 및 3c는 실시예의 원화 트레이스 루틴을 설명하는 예시도.

도 4a 내지 4e는 실시예의 자동화된 인-비트윈 그리기 루틴을 설명하기 위한 예시도.

도 5a, 5b 및 5c는 실시예의 그림 순서를 설명하는 예시도.

도 6은 공지된 기술과 본 발명간의 관계를 설명하는 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

152: 중앙 처리 장치

153: 입력 장치

154: 다른 화상 처리 시스템

155: 스캐너

156: 프린터

157: VTR

본 발명의 양호한 실시예는 첨부된 도면을 참조한 아래의 설명에서 명확해진다.

[1] 시스템 구성

도 1은 본 발명을 구현하는 애니메이션 시스템 작업의 일부의 개요이다. 도 1의 스크린(131-1 내지 131-7)은 시스템의 디스플레이 장치 상에 나타나는 일반적인 스크린 디스플레이를 도시한다. 시스템의 CPU(152)에 접속된 메모리(151)는 본 발명의 애니메이션 기술이 적용되는 애니메이션 소프트웨어(501)를 보유한다. 애니메이션 소프트웨어(501)는 후술하는 동작 루틴(510 내지 560)에 의한 처리를 수행한다.

애니메이션 소프트웨어(501) 및 루틴(510 내지 560)은 CD-ROM과 같은 저장 매체에 의해 또는 커뮤니케이션 네트워크 등을 통해 컴퓨터 외부로부터 메모리(151)로 로딩된다.

원화 입력 루틴(510)은 먼저 수작업한 원화 A[0]을 컴퓨터로 판독하기 시작한다. 그림은 필요에 응해 디스플레이 장치(131) 상에 디스플레이된다(스크린 131-1).

원화 트레이스 루틴(520)은 다음으로 폴리곤 B[0]을 이용하여 제1 원화를 트레이스하기 시작한다. 트레이스 결과가 필요에 응해 디스플레이 장치(131) 상에 디스플레이된다(스크린 131-2). 트레이스는 디스플레이 스크린 상에서 오퍼레이터에 의해 수동으로 수행된다.

칼라 설정 루틴(530)은 각 폴리곤에 대한 색상, 투명도 및 텍스츄어 화상을 설정하기 시작한다. 그 결과가 필요에 응해 디스플레이 장치(131) 상에 디스플레이된다(스크린 131-3).

원화 입력 루틴(510)이 제2 또는 그 이후의 i번째 프레임 A[i](스크린 131-4)을 판독하는데 이용된다. 원화 트레이스 루틴(520)이 제1 원화 트레이스 B[0]를 변형함에 의해 트레이스 B[i]를 생성하기 시작한다. 그 결과가 필요에 응해 디스플레이 장치(131) 상에 디스플레이된다(스크린 131-5). 변형은 원화의 프레임을 구성하는 폴리곤의 형상을 변형시키는 것을 포함한다. 폴리곤은 i번째 원화 A[i]의 트레이스를 통해 트레이스 B[i]을 생성하기 위한 기초로 이용된다.

자동화된 인-비트윈 그리기 루틴(540)이 폴리곤 B[i]의 정점(vertex)를 보간하기 시작한다. 폴리곤 정점의 보간은 인-비트윈 데이타 C[j]를 생성한다.

그림 순서 설정 루틴(550)은 다음으로 데이타 C[j]내에 포함된 폴리곤을 그리기 위한 순서를 각 프레임에 대해 설정하기 시작한다.

랜더링된 화상 출력 루틴(560)이 디스플레이 스크린 상에 데이타 C[j]를 디스플레이하기 시작한다(스크린 131-6 및 131-7).

이렇게 출력된 랜더링된 화상은 프린터(156)에 의해 종이 상에 인쇄되기 이전에 필요에 응해 다른 화상 처리 시스템(154)에 전송되거나 또는 비디오 소프트웨어가 생성되는 VTR 장치(157)로 입력된다. 다른 처리 시스템은 구체적으로 컴퓨터 그래픽 소프트웨어, 2차원 화상 처리 소프트웨어, 워드 프로세싱 소프트웨어 및 화상 처리를 목적으로 하는 다른 리소스를 이용하는 시스템을 칭한다.

원화 트레이스 루틴(520), 자동화된 인-비트윈 그리기 루틴(540), 및 그리기 순서 설정 루틴(550)이 아래에 상세히 설명된다.

[2] 처리 흐름

실시예의 처리 흐름(200)이 도 2를 참조로 설명된다. 메모리(151)내의 애니메이션 소프트웨어(501)가 먼저 시작된다.

단계 210에서, 원화 트레이스 루틴(520)가 제1 원화 A[0]를 판독하기 시작한다.

단계 212에서, 색상, 투명도, 및 텍스츄어 매핑 정보가 각각의 폴리곤 B[0]에 대해 설정된다.

단계 213에서, 하위 단계(214 내지 220)가 원화의 매수(I)만큼 반복되도록 설정된다.

단계 214에서, 다음 원화 A[i]가 판독된다.

단계 215에서, 원화 트레이스 루틴(520)이 시작된다. 오퍼레이터는 원화 A[i]를 따라서 폴리곤 B[0]을 수동으로 변형하여, 폴리곤 B[i]을 생성한다.

단계 216에서, 칼라, 투명도, 및 텍스츄어 매핑 정보가 필요에 응해 각각의 폴리곤에 대해 설정된다.

단계 217에서, 하위 단계(218 내지 220)이 일 원화와 다음 원화 사이에 중재될 인-비트윈의 수만큼 반복되도록 설정된다.

단계 218에서, 자동화된 인-비트윈 그림 루틴(540)이 폴리곤 B[i] 및 B[i-1]을 이용하는 인-비트윈 폴리곤C[j]을 생성하기 시작한다.

단계 219에서, 그림 순서 설정 루틴(550)은 폴리곤 C[j]의 그림 순서를 필요에 응해 설정하기 시작한다.

단계 220에서, 폴리곤 C[j]의 화상이 랜더링된다.

[3] 원화 트레이스 루틴

원화 트레이스 루틴(520)이 도 3a, 3b 및 3c를 참조로 설명된다. 도 3a에 도시된 것처럼, 원화는 디스플레이 장치에 먼저 디스플레이된다. 그림의 정점은 순서대로 지정되어 도 3b에 도시된 것처럼 동일-색상 영역을 페인트될 부분을 둘러쌀 폴리곤을 생성한다. 필요에 응해, 폴리곤은 그 제어 지점으로서 정점을 갖는 스플라인 곡선(Spline curves) 또는 베질 곡선(Bezier curves)을 이용하여 곡선 처리(smooth out)된다. 도 3c는 이렇게 완성된 폴리곤 B[i]을 도시한다.

[4] 자동화된 인-비트윈 그림 루틴

자동화된 인-비트윈 그림 루틴(540)이 도 4a 내지 4e를 참조로 설명된다.

도 4a 및 4b는 각각 i번째 및 i+1번째 원화에 대응하는 폴리곤 B[i] 및 B[i+1]을 도시한다. 자동화된 인-비트윈 그림 루틴(540)은 B[i]로부터 B[i+1]까지 단계들에서 변화된 폴리곤 C[j] 생성을 시도한다. 먼저, B[i]로부터 B[i+1]까지를 변화시키는 단계수가 결정된다(분할 카운트 J가 예로서 상정됨). 다음으로 B[i] 및 B[i+1] 사이의 정점에 대응하는 접속을 위한 직선 또는 곡선이 정의된다. 정의될 곡선으로는 스플라인 또는 베질 곡선이다. 정의된 선은 각각 도 4c에 되쇤 것처럼 동일한 또는 지정된 간격으로 J 세그먼트로 분할된다. 폴리곤 C[j]은 j번째 분할 지점을 접속시킴에 의해 획득된다.

정점이 B[i]로부터 B[i+1] 사이에서 증가되거나 감소되어 대응하는 정점이 이중 어느 측에도 존재하지 않다면, 아래의 공정이 처리된다:

추가 정점(6)이 B[i]내의 정점(1 및 5)를 접속시키는 라인 세그먼트 상의 B[i+1]이 발생하는 경우, 잠정 지점(provisional point)이 위치에 추가되어 B[i]내에서 정점(1 및 5)을 접속하는 세그먼트를 r:1-r 비로 분할하는데, "r"은 정점 1 및 6 사이의 세그먼트의 길이를 상징하고 "1-r"은 B[i+1]내의 정점(6 및 5) 사이의 세그먼트의 길이를 상징한다.

대조적으로, B[i]내의 정점(3)이 B[i+1]로부터 사라지는 경우, 잠정 지점기 정점(2 및 4)를 접속하는 세그먼트를 s:1-s 비율로 분할하는 위치에 추가되는데, 여기서 "s"는 정점(2 및 3)을 접속하는 세그먼트의 길이를 상징하고, "1-s"는 B[i]내의 정점(3 및 4)를 접속하는 세그먼트의 길이를 상징한다.

[5] 그림 순서 설정 루틴

그림 순서 설정 루틴(550)이 도 5a, 5b 및 5c를 참조로 설명된다. 데이타 테이블이 먼저 생성되어 폴리곤 C[j]의 그림 순서를 관리한다. 데이타 테이블은 인-비트윈(J)의 수 만큼의 폴리곤 그리기 순서를 보유할 수 있다. 초기값이 폴리곤 B[i]가 그려지는 순서에 대해 설정된다. 필요하다면, 인-비트윈 C[j]는 폴리곤을 선택(도 5b)하도록 디스플레이(도 5a)된다. 선택된 폴리곤은 포그라운드 또는 백그라운드로 이동(도 5c)되는데, 여기서 데이타 테이블은 갱신된다.

상술한 내용에 따르면, 수작업된 원화는 스캐너 등의 장비에 의해 컴퓨터로 캡쳐링된다. 캡쳐링된 그림은 트레이스(trace)되고, 페인트되고, 애니메이션을 생성하기 위해 폴리곤을 이용하여 조작된다. 이는 동화상내의 인-비트윈을 종래처럼 수작업으로 그릴 필요성을 제거하여, 애니메이션 픽쳐가 용이하게 생성된다.

본 발명의 명백하고 상이한 실시예가 본 발명의 기술 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 실시가능하므로, 본 발명의 첨부된 청구 범위에서 한정된 것을 제외하고는 특정한 실시예에 국한되지 않는다.

Claims

기억 수단을 갖는 컴퓨터를 이용하는 애니메이션 생성 방법에 있어서,

한 쌍의 제1 및 제2 원화, 한 쌍의 제1 및 제2 사진, 및 동화상(live picture)을 구성하는 한 쌍의 제1 및 제2 정지 화상 중 임의의 하나를 상기 기억 수단에 기억시키는 단계;

제1 및 제2 폴리곤을 준비하기 위해 적어도 하나의 폴리곤을 이용함에 의해 상기 동화상을 구성하는 상기 한 쌍의 원화, 사진 또는 정지 화상의 프레임을 상기 컴퓨터 상에서 트레이스(tracing)하는 단계 - 상기 제1 폴리곤은 상기 트레이스된 제1 원화, 트레이스된 제1 사진, 또는 동화상을 구성하는 트레이스된 제1 정지 화상으로 구성되며, 상기 제2 폴리곤은 트레이스된 상기 제2 원화, 트레이스된 상기 제2 사진, 또는 트레이스된 동화상을 구성하는 상기 제2 정지 화상으로 구성됨 - ; 및

상기 제1 및 상기 제2 폴리곤의 대응하는 정점(vertices)을 보간(interpolate)하여 상기 한 쌍의 원화, 사진, 또는 동화상을 구성하는 정지 화상 사이에 적어도 하나의 인-비트윈(in-between)으로서의 폴리곤을 생성하는 단계 - 상기 인-비트윈은 형태, 사진, 또는 동화상을 구성하는 정지 화상을 형성함 -

를 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 원화, 상기 제2 사진, 또는 동화상을 구성하는 상기 제2 정지 화상을 트레이스하는 방식으로 상기 제1 폴리곤을 변형함에 의해 상기 제2 폴리곤을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 폴리곤의 색상 또는 투명도를 설정하는 단계; 및

상기 인-비트윈으로서의 형태, 사진 또는 동화상을 형성하는 정지 화상을 구성하는 상기 폴리곤의 색상 또는 투명도를 설정하도록 상기 제1 폴리곤과 상기 제2 폴리곤 사이의 색상 또는 투명도를 보간하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
제1항에 있어서, 상기 보간을 통해 형성된 상기 인-비트윈으로서의 상기 폴리곤을 그리는 순서를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
애니메이션 생성 방법에 있어서,

원화로서 트레이스된 그림을 기억하도록 적어도 하나의 폴리곤을 이용하여 제1 원화를 트레이스하는 단계;

제1 원화 및 제2 원화를 각각 트레이스하여 얻어진 제1 및 제2 폴리곤을 보간함에 의해 인-비트윈 폴리곤을 생성하는 단계; 및

상기 인-비트윈 폴리곤을 다른 원화로서 기억된 중간 프레임으로 편집하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
디스플레이 장치, 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이될 폴리곤을 기억하기 위한 기억 수단, 및 상기 디스플레이 장치 상에 상기 폴리곤을 디스플레이하기 위한 제어 수단을 갖는 컴퓨터에 공급될 컴퓨터 프로그램을 기억하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은

한 쌍의 제1 및 제2 원화, 한 쌍의 제1 및 제2 사진, 및 동화상(live picture)을 구성하는 한 쌍의 제1 및 제2 정지 화상 중 임의의 하나를 상기 기억 수단에 기억시키는 단계;

제1 및 제2 폴리곤을 마련하도록 적어도 하나의 폴리곤을 이용함에 의해 상기 한 쌍의 원화, 사진 또는 상기 동화상을 구성하는 정지 화상의 프레임을 상기 컴퓨터 상에서 트레이스(tracing)하는 단계 - 상기 제1 폴리곤은 상기 트레이스된 제1 원화, 트레이스된 제1 사진, 또는 동화상을 구성하는 트레이스된 제1 정지 화상으로 구성되며, 상기 제2 폴리곤은 트레이스된 상기 제2 원화, 트레이스된 상기 제2 사진, 또는 트레이스된 동화상을 구성하는 상기 제2 정지 화상으로 구성됨 - ; 및

상기 한 쌍의 원화, 사진, 또는 동화상을 구성하는 정지 화상 사이에 적어도 하나의 인-비트윈(in-between)으로서의 폴리곤을 생성하기 위해 상기 제1 및 상기 제2 폴리곤의 대응하는 정점(vertices)을 보간(interpolate)하는 단계 - 상기 인-비트윈은 형태, 사진, 또는 동화상을 구성하는 정지 화상을 형성함 -

를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
제6항에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 제2 원화, 상기 제2 사진, 또는 동화상을 구성하는 상기 제2 정지 화상을 트레이스하는 방식으로 상기 제1 폴리곤을 변형함에 의해 상기 제2 폴리곤을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
제6항에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은

상기 제1 및 제2 폴리곤의 색상 또는 투명도를 설정하는 단계; 및

상기 인-비트윈으로서의 형태, 사진 또는 동화상을 형성하는 정지 화상을 구성하는 상기 폴리곤의 색상 또는 투명도를 설정하도록 상기 제1 폴리곤과 상기 제2 폴리곤 사이의 색상 또는 투명도를 보간하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
제6항에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 보간을 통해 형성된 상기 인-비트윈으로서의 상기 폴리곤을 그리는 순서를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
디스플레이 장치, 상기 디스플레이 장치 상에 디스플레이될 폴리곤을 기억하기 위한 기억 수단, 및 상기 디스플레이 장치 상에 상기 폴리곤을 디스플레이하기 위한 제어 수단을 갖는 컴퓨터에 공급될 컴퓨터 프로그램을 기억하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은

한 쌍의 제1 및 제2 원화, 한 쌍의 제1 및 제2 사진, 및 동화상(live picture)을 구성하는 한 쌍의 제1 및 제2 정지 화상 중 임의의 하나를 상기 기억 수단에 기억시키는 단계;

적어도 하나의 폴리곤을 이용함에 의해 상기 한 쌍의 원화, 사진 또는 상기 동화상을 구성하는 정지 화상의 프레임을 상기 컴퓨터 상에서 트레이스(tracing)하는 단계;

상기 트레이스된 그림을 원화로서 기억하도록 상기 적어도 하나의 폴리곤을 이용하여 상기 제1 키 프레임을 트레이스하는 단계;

상기 제1 및 제2 원화를 각각 트레이스하여 얻어진 제1 및 제2 폴리곤을 보간함에 의해 인-비트윈 폴리곤을 생성하는 단계; 및

상기 인-비트윈 폴리곤을 또 다른 원화로서 기억된 중간 프레임으로 편집하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.