KR20030086675A - 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성방법 - Google Patents

스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수개의 표준 스킨 템플릿을 설정된 수치에 따라 자동으로 크기를 조절하여 뼈에 붙이고, 미리 부여된 무게에 의해 인체처럼 부드러운 움직임을 구현함으로써 작업시간을 단축시키고, 보다 효율적으로 3차원 게임에 필요한 캐릭터를 제작할 수 있는 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성방법에 관한 것으로, 사람의 동작정보를 수치화하여 뼈의 움직임을 제작하는 제 1단계와, 인체를 구성하는 뼈들과 1 대 1로 대응되도록 인체를 팔, 다리, 몸통, 머리 등의 여러개의 부위로 분류하고, 상기 인체를 여러개의 폴리곤으로 이루어지는 3차원으로 제작하여 재사용이 가능한 원형인 표준 스킨 템플릿을 제작하는 제 2단계와, 뼈가 움직일 경우 스킨이 팽창하고 수축하여 마치 실제 인체처럼 부드러운 움직임을 구현하기 위해 각 스킨의 폴리곤에 무게를 부여하는 제 3단계와, 스킨의 전체 모양을 변형할 수 있도록 스킨을 구성하는 전체 폴리곤의 평균면적을 계산하여 개개의 폴리곤이 평균면적의 10% 이내의 오차로 축소 또는 확대되도록 인체의 키, 가슴둘레, 허리둘레, 다리길이 등을 수치로 설정하는 제 4단계와, 표준 스킨 템플릿에서 목부터 머리끝까지 표현되어 있는 머리를 선택하고, 이 머리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 5단계와, 상기 표준 스킨 템플릿에서 몸통 상부와 하부를 선택하고, 이 몸통 상부와 하부의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 6단계와, 상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 팔의 손가락 상/하, 손등, 팔 상/하부를 선택하고, 상기 팔의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 7단계와, 상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 다리의 발등, 다리 상/하부를 선택하고, 상기 다리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 8단계로 이루어져 있다.

Description

스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성방법{3D character generation method based skin template}
본 발명은 캐릭터 생성방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 다수개의 표준 스킨 템플릿을 설정된 수치에 따라 자동으로 크기를 조절하여 뼈에 붙이고, 미리 부여된 무게에 의해 인체처럼 부드러운 움직임을 구현함으로써 작업시간을 단축시키고, 보다 효율적으로 3차원 게임에 필요한 캐릭터를 제작할 수 있는 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성방법에 관한 것이다.
일반적으로 캐릭터 애니메이션은 3차원 게임에 있어서 가장 중요한 부분 중 하나이며, 현재 캐릭터 애니메이션을 구현하기 위한 방법으로는 스캐리톤 애니메이션(Skeleton animation) 기술이 가장 보편화되어 있다.
상기 스캐리톤 애니메이션 기술은 캐릭터 뼈의 움직임을 수치적으로 표현하고, 캐릭터의 스킨을 뼈에 붙여 뼈가 움직일 때 스킨도 같이 움직이게 함으로써 실제 캐릭터가 움직이는 모습을 표현해 주는 기술이다(여기서 캐릭터는 주로 인체 캐릭터를 의미한다).
종래에는 모션캡처(Motion capture)를 이용하여 뼈의 움직임을 제작한 다음 , 상기 뼈에 스킨을 입히기 위해 3D MAX와 같은 3차원 모델링 툴을 이용하여 디자이너가 캐릭터의 스킨을 모델링하고, 이 모델을 뼈에 붙여 캐릭터를 완성하였다.
그러나, 상기에서 생성된 모델을 뼈에 붙이기 위해서는 여러가지 툴을 사용하는데 모든 툴은 수작업과 반복작업을 거쳐야 완전하게 스킨을 뼈에 붙일 수 있으므로 작업을 하는데 많은 노력과 시간이 소요되면, 작업도중에 스킨모델이 뼈에 붙이기 부적절할 경우 이를 다시 모델링 툴에서 수정 작업을 반복해야 하므로 3차원 게임에 필요한 캐릭터를 제작하기가 불편하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 인체를 구성하는 뼈들과 1 대 1로 대응되도록 인체를 팔, 다리, 몸통, 머리 등의 여러개의 스킨으로 분류하여 3차원으로 제작한 표준 스킨 템플릿을 제작한 다음,이 표준 스킨 템플릿의 각 스킨에 무게를 부여하고, 스킨의 전체 모양을 변형할 수 있도록 인체의 키, 가스둘레, 허리둘레, 다리길이 등을 수치로 설정함으로써 상기 표준 스킨 템플릿을 보다 효율적으로 뼈에 붙일수 있도록 하며, 3차원 게임에 필요한 캐릭터의 제작시간을 단축시키고, 작업능률을 향상시키기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성 방법을 실행하기 위한 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성 방법을 도시한 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 입력장치 20 : 모션캡쳐장치
30 : 컴퓨터 40 : 모니터
50 : 출력장치
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같이 이루어져 있다.
사람의 동작정보를 수치화하여 뼈의 움직임을 제작하는 제 1단계와;
인체를 구성하는 뼈들과 1 대 1로 대응되도록 인체를 팔, 다리, 몸통, 머리 등의 여러개의 부위로 분류하고, 상기 인체를 여러개의 폴리곤으로 이루어지는 3차원으로 제작하여 재사용이 가능한 원형인 표준 스킨 템플릿을 제작하는 제 2단계와;
뼈가 움직일 경우 스킨이 팽창하고 수축하여 마치 실제 인체처럼 부드러운 움직임을 구현하기 위해 각 스킨의 폴리곤에 무게를 부여하는 제 3단계와;
스킨의 전체 모양을 변형할 수 있도록 스킨을 구성하는 전체 폴리곤의 평균면적을 계산하여 개개의 폴리곤이 평균면적의 10% 이내의 오차로 축소 또는 확대되도록 인체의 키, 가슴둘레, 허리둘레, 다리길이 등을 수치로 설정하는 제 4단계와;
표준 스킨 템플릿에서 목부터 머리끝까지 표현되어 있는 머리를 선택하고, 이 머리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 5단계와;
상기 표준 스킨 템플릿에서 몸통 상부와 하부를 선택하고, 이 몸통 상부와 하부의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 6단계와;
상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 팔의 손가락 상/하, 손등, 팔 상/하부를 선택하고, 상기 팔의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 7단계와;
상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 다리의 발등, 다리 상/하부를 선택하고, 상기 다리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 8단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성 방법을 실행하기 위한 시스템을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성 방법의 실행장치는 마우스, 키보드 등의 입력장치(10)와, 사람의 동작정보를 수집하는 모션캡쳐장치(20)와, 상기 입력장치와 모션캡쳐장치로부터 입력되는 신호에 의해 본 발명의 3차원 캐릭터 생성 방법 프로그램을 실행하는 컴퓨터(30)와, 상기 컴퓨터의 실행결과를 화면으로 표시하는 모니터(40)와, 그리고 프린터 등의 출력장치(50)로 구성되며, 이들 장치는 일반적인 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 3차원 캐릭터 생성 방법 프로그램이 실행되면, 모션캡쳐장치로 부터 입력되는 신호를 분석하여 사람의 동작정보를 추출하고(S10), 이렇게 추출된 사람의 동작정보를 수치화하여 뼈의 움직임을 제작한다(S11).
이후, 인체를 구성하는 뼈들과 1 대 1로 대응되도록 인체를 팔, 다리, 몸통, 머리 등의 여러개의 부위로 분류하고, 이렇게 분류된 인체부위를 여러개의 삼각형면(이하 '폴리곤(Polygon)'이라함)으로 이루어지는 3차원으로 제작하여 재사용이 가능한 원형인 표준 스킨 템플릿을 제작한다(S12)
예를들면, 상기 인체는 크게 팔, 다리, 몸통, 머리 등으로 나눠진 4부분을 세분화하여 표 1과 같이 총 19개의 스킨 템플릿을 제작하는 것이 바람직하며, 상기 폴리곤은 화면상에 표시되는 수가 많으면 많을수록 속도를 저하시키므로 게임의 속도에 따라 적정수의 폴리곤으로 스킨 템플릿을 제작하는 것이 바람직하다.
[표 1]
신체부위 갯수
손가락 상, 손가락 하, 손등, 팔 상부, 팔 하부 좌우 각각 5개(합 10개)
다리 발등, 다리 하부(종아리), 다리 상부(허벅지) 좌우 각각 3개(합 6개)
몸통 몸통 하부(배꼽아래), 몸통 상부(배꼽 위부터목 아래) 2개
머리 머리(목부터 머리끝까지) 1개
이어서, 뼈가 움직일 경우 스킨이 팽창하고 수축하여 마치 실제 인체처럼 부드러운 움직임을 구현하기 위해 각 스킨의 폴리곤(정확히는 폴리곤을 구성하는 3차원 위치점)에 무게(Weight)를 부여한다(S13).
예를들면, 상기 무게가 1인 폴리곤은 뼈와 동일하게 움직이며, 0인 폴리곤은 뼈가 움직일 때 따라 움직이지 않으며, 0.5인 폴리곤은 뼈가 움직인 거리 또는 각도에 절반만 움직이게 된다.
그리고, 스킨의 전체 모양을 변형할 수 있도록 스킨을 구성하는 전체 폴리곤의 평균면적을 계산하여 개개의 폴리곤이 평균면적의 10% 이내의 오차로 축소 또는확대되도록 인체의 키, 가슴둘레, 허리둘레, 다리길이 등을 수치로 설정한다(S14).
이후, 총 19개로 이루어지는 표준 스킨 템플릿에서 목부터 머리끝까지 표현되어 있는 머리를 선택하고, 이 머리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙인다(S15).
이어서, 상기 표준 스킨 템플릿에서 몸통 상부와 하부를 선택하고, 이 몸통 상부와 하부의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙인다(S16).
이어서, 상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 팔의 손가락 상/하, 손등, 팔 상/하부를 선택하고, 상기 팔의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙인다(S17).
그리고, 상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 다리의 발등, 다리 상/하부를 선택하고, 상기 다리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙인다(S18).
따라서, 무게는 표준 스킨 템플릿 생성시 미리 정의되어 있고, 총 19개의 표준 스킨 템플릿은 설정된 수치에 따라 자동으로 크기가 조절되므로 빠른 시간에 보다 효과적으로 3차원 캐릭터를 구현할 수 있다.
이후, 뼈대에 표준 스킨 템플릿을 붙여 캐릭터가 완성되면, 완성된 캐릭터에 수정할 부분이 있는지를 판단한다(S19).
이때, 캐릭터에 수정할 부분이 있다고 판단되면, 표준 스킨 템플릿의 무게, 크기 등을 수정하여 보다 정밀한 캐릭터를 완성한다(S20).
예를들면, 상기 수정은 크게 무게와 크기의 수정으로 분리하고, 무게는 캐릭터의 정밀한 묘사를 위해서 수작업으로 수정할 수 있도록 하며, 크기는 10% 이내의 오차로 축소 또는 확대하여 원하는 모양을 만들 수 없을 경우 폴리곤을 자동으로추가하여 원하는 모양을 변형할 수 있다.
그러나, 완성된 캐릭터에 수정할 부분이 없다라고 판단되면, 완성된 캐릭터를 게임 엔진에서 실행하여 캐릭터의 동작을 테스트한다(S21).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다수개의 표준 스킨 템플릿을 설정된 수치에 따라 자동으로 크기를 조절하여 뼈에 붙이고, 미리 부여된 무게에 의해 인체처럼 부드러운 움직임을 구현함으로써 작업시간을 단축시키고, 보다 효율적으로 3차원 게임에 필요한 캐릭터를 제작할 수 있다.

Claims (1)

  1. 사람의 동작정보를 수치화하여 뼈의 움직임을 제작하는 제 1단계와;
    인체를 구성하는 뼈들과 1 대 1로 대응되도록 인체를 팔, 다리, 몸통, 머리 등의 여러개의 부위로 분류하고, 상기 인체를 여러개의 폴리곤으로 이루어지는 3차원으로 제작하여 재사용이 가능한 원형인 표준 스킨 템플릿을 제작하는 제 2단계와;
    뼈가 움직일 경우 스킨이 팽창하고 수축하여 마치 실제 인체처럼 부드러운 움직임을 구현하기 위해 각 스킨의 폴리곤에 무게를 부여하는 제 3단계와;
    스킨의 전체 모양을 변형할 수 있도록 스킨을 구성하는 전체 폴리곤의 평균면적을 계산하여 개개의 폴리곤이 평균면적의 10% 이내의 오차로 축소 또는 확대되도록 인체의 키, 가슴둘레, 허리둘레, 다리길이 등을 수치로 설정하는 제 4단계와;
    표준 스킨 템플릿에서 목부터 머리끝까지 표현되어 있는 머리를 선택하고, 이 머리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 5단계와;
    상기 표준 스킨 템플릿에서 몸통 상부와 하부를 선택하고, 이 몸통 상부와 하부의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 6단계와;
    상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 팔의 손가락 상/하, 손등, 팔 상/하부를 선택하고, 상기 팔의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 7단계와;
    상기 표준 스킨 템플릿에서 좌우 다리의 발등, 다리 상/하부를 선택하고, 상기 다리의 크기를 축소/확대하여 뼈에 맞게 붙이는 제 8단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스킨 템플릿을 이용한 3차원 캐릭터 생성방법.
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