KR20110117908A

KR20110117908A - Method and apparatus for transferring character rigs from source model to target model

Info

Publication number: KR20110117908A
Application number: KR1020100037403A
Authority: KR
Inventors: 노준용; 서재우
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2011-10-28
Also published as: KR101102778B1

Abstract

본 발명의 복제 기반 리깅 자동화 방법은, 원본 캐릭터의 원본 모델 및 원본 리깅과 대상 캐릭터의 대상 모델을 제공하는 단계, 원본 모델의 메시와 대상 모델의 메시 각각에서 선택된 서로 상응하는 대응점들에 기초하여 원본 모델의 메시가 대상 모델의 메시로 모핑되는 관계일 때에, 원본 모델의 메시와 대상 모델의 메시 사이의 표면 상관관계 및 원본 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치와 대상 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치 사이의 공간 상관관계를 각각 계산하는 단계, 원본 모델과 대상 모델 사이의 공간 상관관계 및 표면 상관관계를 이용하여, 원본 리깅의 리깅 요소의 3차원 위치 및 속성에 대응하는 대상 모델 내의 3차원 위치 및 속성을 계산하는 단계, 대상 모델 내의 계산된 리깅 요소의 3차원 위치 및 속성에 기초하여 대상 리깅을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The replication-based rigging automation method of the present invention includes providing an original model of an original character and an original rigging and a target model of the target character, based on corresponding correspondence points selected from each of the mesh of the original model and the mesh of the target model. When the mesh of the model is a morphing relationship with the mesh of the target model, the surface correlation between the mesh of the original model and the mesh of the target model and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the original model and the spaces within the mesh of the target model Computing the spatial correlation between the three-dimensional position respectively, using the spatial and surface correlation between the source model and the target model, 3 in the target model corresponding to the three-dimensional position and attributes of the rigging elements of the original rigging Calculating dimension positions and attributes, subject limbs based on the calculated three-dimensional positions and attributes of the rigging elements in the target model A may include the step of generating.

Description

Method and apparatus for automating character rigging through rigging duplication {METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFERRING CHARACTER RIGS FROM SOURCE MODEL TO TARGET MODEL}

본 발명은 3차원 애니메이션의 캐릭터 리깅에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 캐릭터 리깅 작업에 부분적인 자동화 요소를 도입한 3차원 애니메이션 기법에 관한 것이다.The present invention relates to character rigging in three-dimensional animation, and more particularly, to a three-dimensional animation technique incorporating a partial automation element in a character rigging task.

리깅(Rigging)이란 주어진 캐릭터 모델이 사용자가 원하는 대로 움직일 수 있도록 여러 종류의 변형 장치(Deformers)와 관절 객체(Articulating objects)를 이용하여 셋업(Setup)하는 일련의 과정이며, 이 과정을 통하여 만들어진 결과물을 캐릭터 리그(Character Rig)라 한다. 리깅 과정은 캐릭터의 애니메이션을 접한 관객의 몰입도에 직접적인 영향을 끼치기 때문에, 고품질의 사실적인 움직임을 가진 애니메이션을 만들기 위해서는 그만큼의 세심하고 정밀한 리깅이 필수적이다. 이러한 이유로, 실사 영화에 포함되는 특수 효과로서의 애니메이션 제작에 있어 리깅은 3D 애니메이션과 해부학적 지식을 겸비한 전문가가 고도의 시간과 노력을 들여야 하는 과정에 속한다. 예를 들어, 영화 '나디아 연대기' 에 사용된 '아슬란(Aslan)'이라는 가상의 사자 캐릭터는 해부학 기반의 얼굴 리깅에 5개월의 시간이 소요되었다. 리깅 작업은 많은 스튜디오에서 캐릭터 작업에 중대한 병목 현상으로 여겨지고 있다. Rigging is a series of setups using various types of deformers and articulating objects to move a given character model as desired by the user. Is called a character rig. Since the rigging process has a direct impact on the immersion of the audience in contact with the animation of the character, such rigorous and precise rigging is essential to create an animation with high quality realistic movements. For this reason, rigging is a process that requires a high level of time and effort by professionals who combine 3D animation and anatomical knowledge to produce animation as a special effect included in live action movies. For example, the fictional lion character, Aslan, used in the movie The Chronicles of Nadia, took five months of anatomy-based face rigging. Rigging is considered a major bottleneck for character work in many studios.

리깅 과정은 다음과 같이 요약할 수 있다: The rigging process can be summarized as follows:

1. 뼈대 생성 - 캐릭터 관절 움직임의 바탕이 되는 뼈대 구조를 디자인한다. 1. Create Skeleton-Design the skeleton structure on which the character joint movements are based.

2. 관절 위치 - 뼈대 구조의 각 관절을 캐릭터 내의 적합한 곳에 위치시키고 회전하는 방향을 설정한다. 2. Joint Position-Place each joint of the skeleton structure in a suitable place within the character and set the direction of rotation.

3. 변형 요소 생성 - 캐릭터의 미세한 움직임을 나타내기 위한 각종 변형 요소(Deformers) 및 근육 모델(Muscles)을 디자인한다. 3. Create Deformation Elements-Design various Deformers and Muscle Models to represent the character's fine movements.

4. 스키닝(Skinning) - 앞서 생성한 뼈대와 변형 요소가 실제로 모델에 영향을 미칠 수 있도록, 모델을 이루는 버텍스의 영향값(Vertex weights)들을 설정한다. 이는 주로 마야(Maya)혹은 3DS맥스(3dsMax)와 같은 애니메이션 프로그램에서 마우스를 이용한 페인팅 인터페이스를 이용하여 행하여 진다. 4. Skinning-Set the vertex weights of the vertices that make up the model so that the skeleton and deformation elements created earlier can actually affect the model. This is mainly done using a mouse-based painting interface in an animation program such as Maya or 3dsMax.

5. 컨트롤러(Controllers) 생성 - 위에서 만들어진 뼈대 및 변형 장치들을 조작하기 위한 컨트롤러 및 핸들(Handles)을 만든다. 이는 여러 종류의 더미 객체(Dummy objects)와 강제 요소들(Constraints), 혹은 역운동학적 요소(Inverse Kinematics)들을 조합하여 만들어진다. 5. Create Controllers-Create controllers and handles for manipulating the skeleton and transformations created above. It is a combination of several kinds of dummy objects, constraints, or inverse kinematics.

선진국의 대형 특수효과 및 애니메이션 업체들은 이 과정을 자동화하기 위해 노력하고 있다. 특히 상기 1번과 5번 항목은 객체 표준화(Standardization) 및 스크립팅(Scripting)을 이용하여 비교적 쉽게 자동화 할 수 있는데, 이러한 대표적인 예로 ILM의 'Bloc Party'나 Rhythm & Hues의 'Construction Kit'을 들 수 있다. 2~4번 항목은 자동화가 어렵거나 불가능 한 것으로 여겨져 왔는데, 이는 이 과정들이 캐릭터 메쉬 모델의 형태나 구조(Geometry & topology)가 각 캐릭터에 따라 크게 달라질 수 있어 공통화가 어렵기 때문이다.Large special effects and animation companies in developed countries are working to automate this process. In particular, items 1 and 5 can be relatively easily automated using object standardization and scripting. For example, ILM's' Bloc Party 'or Rhythm & Hues' Construction Kit. have. Items 2-4 have been considered to be difficult or impossible to automate because these processes are difficult to commonize because the shape and structure of the character mesh model can vary greatly for each character.

[1] Kraevoy, V., and Sheffer, A. 2004. Cross-parameterization and compatible remeshing of 3d models, In ACM SIGGRAPH 2004 Papers.[1] Kraevoy, V., and Sheffer, A. 2004. Cross-parameterization and compatible remeshing of 3d models, In ACM SIGGRAPH 2004 Papers. [2] Schreiner, J., Asirvatham, A., Praun, E., and Hoppe, H. 2004. Inter-surface mapping, In ACM SIGGRAPH 2004 Papers.[2] Schreiner, J., Asirvatham, A., Praun, E., and Hoppe, H. 2004. Inter-surface mapping, In ACM SIGGRAPH 2004 Papers. [3] Ju, T., Schaefer, S., and Warren, J. 2005. Mean value coordinates for closed triangular meshes. In ACM SIGGRAPH 2005 Papers.[3] Ju, T., Schaefer, S., and Warren, J. 2005. Mean value coordinates for closed triangular meshes. In ACM SIGGRAPH 2005 Papers. [4] Lipman, Y., Kopf, J., Cohen-Or, D., and Levin, D. 2007. GPU-assisted positive mean value coordinates for mesh deformations. In Proceedings of the fifth Eurographics symposium on Geometry processing.[4] Lipman, Y., Kopf, J., Cohen-Or, D., and Levin, D. 2007. GPU-assisted positive mean value coordinates for mesh deformations. In Proceedings of the fifth Eurographics symposium on Geometry processing. [5] Lipman, Y., Levin, D., and Cohen-Or, D. 2008. Green coordinates. ACM Trans. Graph. 27, 3, 1-10.[5] Lipman, Y., Levin, D., and Cohen-Or, D. 2008. Green coordinates. ACM Trans. Graph. 27, 3, 1-10. [6] Joshi, P., Meyer, M., DeRose, T., Green, B., and Sanocki, T. 2007. Harmonic coordinates for character articulation. In ACM SIGGRAPH 2007 papers.[6] Joshi, P., Meyer, M., DeRose, T., Green, B., and Sanocki, T. 2007. Harmonic coordinates for character articulation. In ACM SIGGRAPH 2007 papers. [7] The NURBS book (2nd ed.). Springer-Verlag New York, Inc.[7] The NURBS book (2nd ed.). Springer-Verlag New York, Inc.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존에 완성한 캐릭터의 리깅을 재사용 내지 복제하여 새 캐릭터 모델의 리깅 작업을 수행함으로써, 종래에 항상 수작업으로 진행되던 리깅 작업을 부분적으로 자동화하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for partially automating a rigging operation which has always been manually performed by performing a rigging operation of a new character model by reusing or duplicating a previously completed character rigging. There is.

본 발명의 일 측면에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법은,Replication-based rigging automation method according to an aspect of the present invention,

원본 캐릭터의 원본 모델 및 원본 리깅과 대상 캐릭터의 대상 모델을 제공하는 단계;Providing an original model of the original character and a target model of the original rigging and the target character;

상기 원본 모델의 메시와 상기 대상 모델의 메시 각각에 대해, 상기 원본 모델의 메시로부터 상기 대상 모델의 메시로의 모핑(morphing)을 위한 대응점들을 선택하는 단계;For each of the mesh of the original model and the mesh of the target model, selecting corresponding points for morphing from the mesh of the original model to the mesh of the target model;

상기 대응점들에 기초한 상기 메시들의 공통 파라미터화(cross-mesh parameterization)를 통해, 상기 원본 모델의 메시와 상기 대상 모델의 메시 사이의 표면 상관관계를 계산하고 모핑 케이지를 생성하는 단계;Calculating a surface correlation between the mesh of the original model and the mesh of the target model and generating a morphing cage through cross-mesh parameterization of the meshes based on the corresponding points;

상기 표면 상관관계 및 모핑 케이지에 기초한 케이지 기반 변형(cage-based deformation) 연산을 통해, 상기 원본 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치와 대상 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치 사이의 공간 상관관계를 계산하는 단계;Spatial correlation between the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the original model and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the target model through a cage-based deformation operation based on the surface correlation and morphing cage Calculating a relationship;

상기 원본 모델과 대상 모델 사이의 공간 상관관계 및 표면 상관관계를 이용하여, 원본 리깅의 리깅 요소의 3차원 위치 및 속성에 대응하는 대상 모델 내의 3차원 위치 및 속성을 계산하는 단계; 및Calculating a three-dimensional position and an attribute in the target model corresponding to the three-dimensional position and the attribute of the rigging elements of the original rigging by using the spatial and surface correlations between the original model and the target model; And

상기 대상 모델 내의 상기 계산된 리깅 요소의 3차원 위치 및 속성에 기초하여 대상 리깅을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.And generating an object rigging based on the three-dimensional position and the attribute of the calculated rigging elements in the object model.

일 실시예에 따르면, 상기 표면 상관관계는 상기 원본 모델의 메시의 각각의 삼각형들의 무게중심 좌표(barycentric coordinates)를 이용하여 다음의 수학식According to an embodiment, the surface correlation may be calculated by using barycentric coordinates of respective triangles of the mesh of the original model.

과 같이 계산되는 상기 대상 모델의 각각의 버텍스의 무게중심 좌표들의 집합이고,Is a set of centroid coordinates of each vertex of the target model calculated as

여기서, W는 대상 모델의 임의의 버텍스의 무게중심 좌표이고, f_src는 해당 버텍스에 연계된 원본 모델의 삼각형을 가리키며, w1, w2, w3은 각각 해당 버텍스의 원본 모델의 삼각형 내에서의 좌표를 나타내는 무게중심 값으로서 각각 0 이상 1 이하의 값을 가지고, 세 값들의 합은 언제나 1일 수 있다.Where W is the center of gravity coordinate of any vertex of the target model, f _src points to the triangle of the original model associated with that vertex, and w1, w2, and w3 are the coordinates within the triangle of the original model of the vertex, respectively. Indicated center of gravity values, each having a value of 0 or more and 1 or less, and the sum of the three values may always be 1.

일 실시예에 따르면, 상기 모핑 케이지는,According to one embodiment, the morphing cage,

상기 원본 모델의 메시가 버텍스들의 연결 관계(connectivity)를 유지한 채 어떤 호환 가능 메시(compatible mesh)를 거쳐 상기 대상 모델의 메시로 모핑될 수 있는 호환 가능 메시가 있을 때에, 그러한 호환 가능 메시로서 정의될 수 있다.Defined as such a compatible mesh when there is a compatible mesh that can be morphed into the mesh of the target model via any compatible mesh while maintaining the connectivity of the vertices. Can be.

일 실시예에 따르면, 상기 원본 리깅 및 대상 리깅은 계층적 뼈대 및 관절 구조를 기반으로, 관절 위치 및 방향, 넙스 표면(NURBS surface) 기반 또는 다각형 메시 기반의 근육 지오메트리, 버텍스 기반의 스키닝 변형 요소, 핸들, 더미 객체 및 구속 요소들을 포함하는 리깅 컨트롤러와 같은 리깅 요소들을 선택적으로 포함할 수 있다.According to one embodiment, the original rigging and target rigging is based on a hierarchical skeleton and joint structure, joint position and orientation, NURBS surface-based or polygon mesh-based muscle geometry, vertex-based skinning deformation element, It may optionally include rigging elements such as a rigging controller including handles, dummy objects and constraint elements.

일 실시예에 따르면, 상기 대상 리깅의 리깅 요소들 중 관절의 위치 및 방향, 근육 지오메트리의 버텍스 또는 넙스 컨트롤 포인트와, 핸들 및 더미 객체와 같은 컨트롤러의 상기 대상 모델 내에서의 3차원 위치 및 속성은 상기 공간 상관관계에 기초하여 계산될 수 있다.According to an embodiment, among the rigging elements of the target rigging, the position and direction of the joint, the vertex or the nongs control point of the muscle geometry, and the three-dimensional position and properties within the target model of the controller, such as handles and dummy objects, It can be calculated based on the spatial correlation.

일 실시예에 따르면, 상기 근육 지오메트리가 넙스 표면인 경우,According to one embodiment, if the muscle geometry is a noodle surface,

상기 넙스 표면을 정의하는 두 개의 파라미터 u 축과 v 축의 값들에 대한 넙스 표면의 위치를 정규 샘플링하고, 상기 샘플링된 넙스 표면 위치 값들을 상기 공간 상관관계에 기초하여 상기 대상 모델 내에 대응하는 위치로 변환한 후에, 상기 변환된 대상 모델 내의 대응하는 위치들을 지나갈 수 있는 상기 넙스 컨트롤 포인트 값들이 글로벌 표면 보간을 이용하여 계산될 수 있다.Normally sampling the location of the Noughs surface with respect to the values of the two parameters u-axis and v-axis defining the Noughs surface, and converting the sampled Noughs surface position values into corresponding positions in the target model based on the spatial correlation Thereafter, the Noughs control point values that can pass through corresponding positions in the transformed target model can be calculated using global surface interpolation.

일 실시예에 따르면, 상기 대상 리깅의 리깅 요소들 중 버텍스 객체 영향값 및 스키닝 값으로 구성된 버텍스 속성은 상기 표면 상관관계에 기초하여 다음의 수학식According to an embodiment, a vertex attribute composed of vertex object influence values and skinning values among the rigging elements of the target rigging may be represented by the following equation based on the surface correlation.

과 같이 계산되며, 여기서,

는 상기 대상 모델의 i번째 버텍스가 가진 속성 벡터를 나타내고, j는 상기 대상 모델의 i 번째 버텍스에 상응하는 상기 원본 모델의 메시의 i 번째 삼각형을 이루는 세 점의 인덱스를 나타내며, w_j는 각 원본 삼각형의 점에 대한 무게중심 좌표 값이고,

는 원본 삼각형의 점들이 가진 속성 벡터일 수 있다.Is calculated as

Denotes an attribute vector of the i th vertex of the target model, j denotes an index of three points forming an i th triangle of the mesh of the original model corresponding to the i th vertex of the target model, and w _j denotes each original The center of gravity coordinates for the triangle points,

May be a property vector of points of the original triangle.

본 발명의 다른 측면에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법은,Replication-based rigging automation method according to another aspect of the present invention,

상기 원본 모델의 메시와 상기 대상 모델의 메시 각각에서 선택된 서로 상응하는 대응점들에 기초하여 상기 원본 모델의 메시가 상기 대상 모델의 메시로 모핑되는 관계일 때에, 상기 원본 모델의 메시와 상기 대상 모델의 메시 사이의 표면 상관관계 및 상기 원본 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치와 대상 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치 사이의 공간 상관관계를 각각 계산하는 단계;When the mesh of the original model is morphed into the mesh of the target model based on corresponding correspondence points selected from each of the mesh of the original model and the mesh of the target model, Calculating a spatial correlation between the surface correlation between the meshes and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the original model and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the target model, respectively;

일 실시예에 따르면, 상기 표면 상관관계는, 상기 대응점들에 기초한 상기 메시들의 공통 파라미터화를 통해, 상기 원본 모델의 메시의 각각의 삼각형들의 무게중심 좌표들로써 계산되는 상기 대상 모델의 각각의 버텍스의 무게중심 좌표들의 집합일 수 있다.According to one embodiment, the surface correlation of each vertex of the target model is calculated as the centroid coordinates of respective triangles of the mesh of the original model through the common parameterization of the meshes based on the corresponding points. It may be a set of center of gravity coordinates.

일 실시예에 따르면, 상기 공간 상관관계는, 상기 원본 모델의 메시가 상기 대상 모델의 메시로 모핑되기 위한 모핑 케이지 및 상기 표면 상관관계에 기초하여 케이지 기반 변형 연산에 의해 계산되며,According to one embodiment, the spatial correlation is calculated by a cage based deformation operation based on the morphing cage and the surface correlation for the mesh of the original model to morph into the mesh of the target model,

상기 모핑 케이지는, 상기 원본 모델의 메시가 버텍스들의 연결 관계를 유지한 채 어떤 호환 가능 메시를 거쳐 상기 대상 모델의 메시로 모핑될 수 있는 호환 가능 메시가 있을 때에, 그러한 호환 가능 메시로서 정의될 수 있다. The morphing cage can be defined as such a compatible mesh when there is a compatible mesh that can be morphed into a mesh of the target model via any compatible mesh while maintaining a mesh of vertices. have.

본 발명의 일 측면에 따른 기록 매체는 컴퓨터에서 본 발명의 여러 실시예들에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법의 각 단계들을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체일 수 있다.The recording medium according to an aspect of the present invention may be a computer-readable recording medium that records a program for executing each step of the replication-based rigging automation method according to various embodiments of the present invention on a computer.

본 발명의 일 측면에 따른 복제 기반 리딩 자동화 장치는,Replication-based reading automation device according to an aspect of the present invention,

원본 캐릭터의 원본 모델 및 원본 리깅과 대상 캐릭터의 대상 모델 및 계산된 대상 리깅을 저장하는 메모리;A memory for storing the original model and original rigging of the original character and the target model of the target character and the calculated target rigging;

상기 원본 모델의 메시와 상기 대상 모델의 메시 각각에 대해, 상기 원본 모델의 메시로부터 상기 대상 모델의 메시로의 모핑(morphing)을 위해 사용자가 선택한 대응점들을 입력받는 대응점 선택부;A correspondence point selector which receives corresponding points selected by a user for morphing from the mesh of the original model to the mesh of the target model for each of the mesh of the original model and the mesh of the target model;

상기 대응점들에 기초한 상기 메시들의 공통 파라미터화를 통해, 상기 원본 모델의 메시와 상기 대상 모델의 메시 사이의 표면 상관관계를 계산하고 모핑 케이지를 생성하는 표면 상관관계 계산부;A surface correlation calculator for calculating a surface correlation between a mesh of the original model and a mesh of the target model through common parameterization of the meshes based on the corresponding points;

상기 표면 상관관계 및 모핑 케이지에 기초한 케이지 기반 변형 연산을 통해, 상기 원본 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치와 대상 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치 사이의 공간 상관관계를 계산하는 공간 상관관계 계산부; 및Spatial correlation that calculates the spatial correlation between the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the original model and the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the target model through cage-based deformation operation based on the surface correlation and morphing cage Relationship calculation unit; And

상기 원본 모델과 대상 모델 사이의 공간 상관관계 및 표면 상관관계를 이용하여, 원본 리깅의 리깅 요소의 3차원 위치 및 속성에 대응하는 대상 모델 내의 3차원 위치 및 속성을 계산하고, 상기 계산된 리깅 요소의 3차원 위치 및 속성에 기초하여 상기 대상 리깅을 생성하는 리깅 요소 복제부를 포함할 수 있다.Using the spatial correlation and the surface correlation between the source model and the target model, the three-dimensional position and the attribute in the target model corresponding to the three-dimensional position and the attribute of the rigging element of the original rigging are calculated, and the calculated rigging element And a rigging element replica that generates the target rigging based on a three-dimensional position and an attribute of the.

상기 원본 모델의 메시가 버텍스들의 연결 관계를 유지한 채 어떤 호환 가능 메시를 거쳐 상기 대상 모델의 메시로 모핑될 수 있는 호환 가능 메시가 있을 때에, 그러한 호환 가능 메시로서 정의될 수 있다.When there is a compatible mesh that can be morphed into a mesh of the target model via any compatible mesh while the mesh of the original model maintains a linkage of vertices, it can be defined as such a compatible mesh.

일 실시예에 따르면, 상기 원본 리깅 및 대상 리깅은 계층적 뼈대 및 관절 구조를 기반으로, 관절 위치 및 방향, 넙스 표면 기반 또는 다각형 메시 기반의 근육 지오메트리, 버텍스 기반의 스키닝 변형 요소, 핸들, 더미 객체 및 구속 요소들을 포함하는 리깅 컨트롤러와 같은 리깅 요소들을 선택적으로 포함할 수 있다.According to one embodiment, the source rigging and the target rigging is based on a hierarchical skeleton and joint structure, joint position and orientation, non-surface-based or polygon mesh-based muscle geometry, vertex-based skinning deformation elements, handles, dummy objects And rigging elements, such as a rigging controller, including restraining elements.

과 같이 계산되며, 여기서,

May be a property vector of points of the original triangle.

일 실시예에 따르면, 상기 대응점 선택부는According to one embodiment, the corresponding point selector

상기 원본 모델의 미리 지정된 부위를 우선적으로 사용자에게 표시함으로써 상기 사용자가 상기 대응점들을 선택하는 것을 보조하도록 동작할 수 있다.The user may be operable to assist the user in selecting the corresponding points by preferentially displaying a predetermined portion of the original model to the user.

본 발명의 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 컴퓨터를 본 발명의 여러 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 장치로서 기능시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체일 수 있다.The computer-readable recording medium according to another aspect of the present invention may be a recording medium recording a program for causing the computer to function as an automatic copy-based rigging device according to various embodiments of the present invention.

본 발명의 복제 기반 리깅 자동화 방법 및 장치에 따르면, 애니메이션 캐릭터 리깅에 있어서 수작업을 줄이고 전체 제작 과정을 크게 효율화할 수 있다. 또한 기존 방식에 비해 초보적인 수준의 사용자도 쉽게 고품질의 리깅 작업을 행할할 수 있다.According to the duplication-based rigging automation method and apparatus of the present invention, it is possible to reduce the manual work in the animation character rigging and greatly improve the overall production process. In addition, even a beginner level user can easily perform high quality rigging compared to the conventional method.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 장치를 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법에서 대응점 선택에 이용되는 대응점 선택 인터페이스를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법에 이용된 리깅 원본 리깅(좌측)과 복제가 완료된 대상 리깅(우측)의 애니메이션을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법에 의해 복제되어 완성된 캐릭터 리깅을 예시한 도면들이다.1 is a flowchart illustrating a replication-based rigging automation method according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a replication-based rigging automation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a correspondence point selection interface used to select a correspondence point in a replication-based rigging automation method according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram exemplarily illustrating an animation of rigging source rigging (left) and target rigging (right) of which duplication is completed, used in the replication-based rigging automation method according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a character rigging completed by a duplication-based rigging automation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법을 예시한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a replication-based rigging automation method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 복제 기반 리깅 자동화 방법은, 먼저 리깅이 완료된 원본 모델 및 원본 리깅과, 이러한 원본 리깅을 복제함으로써 리깅을 생성할 대상 모델을 읽어들이는 단계(S11)에서 시작한다.Referring to FIG. 1, the replication-based rigging automation method starts with a step S11 of first reading a rigging completed original model and original rigging, and a target model for generating rigging by replicating the original rigging.

어떤 임의의 캐릭터 C는 C=(M,R)로 정의될 수 있다. 여기서, M은 3차원 공간에 존재하는 캐릭터의 표면을 수많은 다각형들(또는 다른 관점에서는 수많은 버텍스들)로 표현한 2-매니폴드 다각형 메시(2-manifold polygonal mesh)이고, R은 메시 M을 리깅하는 데에 사용될 수 있는 다양한 리깅 요소들의 집합이다. R에 포함되는 리깅 요소들에는 첫째, 계층적 관절 구조(joint hierarchy), 근육 지오메트리(muscle geometry)와 같은 영향 객체 집합(influence object set)과, 둘째로, 버텍스 속성(vertex attributes)과 임의의 스킨 변형 장치들(skin deformers)로 이루어진 스키닝 모델(skinning model), 그리고 셋째로, 각종 핸들(handles) 및 구속 요소들(constraints)과 같은 리깅 컨트롤러 집합이 있을 수 있다.Any arbitrary character C can be defined as C = (M, R). Where M is a 2-manifold polygonal mesh representing the surface of the character in three-dimensional space in terms of numerous polygons (or other vertices in other respects), and R is a rigging mesh M. It is a collection of various rigging elements that can be used. The rigging elements included in R include: first, influence object sets such as joint hierarchy, muscle geometry, and second, vertex attributes and arbitrary skins. There may be a skinning model of skin deformers, and third, a set of rigging controllers such as various handles and constraints.

본 발명의 복제 기반 리깅 자동화 방법의 목적은, 주어진 원본 캐릭터 Cs와 대상 모델의 메시 Mt로부터 대상 모델의 리깅 Rt을 생성하는 것이다. 이를 위해, 단계(S11)에서는, 원본 캐릭터의 원본 표면 모델의 메시 Ms, 원본 캐릭터의 원본 리깅 Rs, 대상 캐릭터의 대상 표면 모델의 메시 Mt를 읽어들인다.An object of the replication-based rigging automation method of the present invention is to generate a rigging Rt of a target model from a given source character Cs and a mesh Mt of the target model. To this end, in step S11, the mesh Ms of the original surface model of the original character, the original rigging Rs of the original character, and the mesh Mt of the target surface model of the target character are read.

단계(S12)에서, 원본 표면 모델의 메시 Ms 및 대상 표면 모델의 메시 Mt 각각에 대해, 원본 모델의 메시 Ms로부터 대상 모델의 메시 Mt로의 모핑을 위한 일련의 특징있는 대응점들이 선택된다. 대응점은, 예를 들어 귀, 코, 손가락, 발 등의 돌출 부위의 끝부분과, 몸통, 팔다리, 관절, 턱 등 신체 부위의 경계 부분을 가리킨다. 상기 대응점들은 사용자가 선택할 수 있다. 사용자는 수만 개의 버텍스(vertex)로 이루어진 캐릭터의 표면 모델에서 이와 같은 대응점들을 수십 개 남짓 선택할 수 있다. 대응점들은 원본 모델의 Ms와 대상 모델 Mt 사이에서 동일한 개수와 대응되는 위치를 갖도록, 각각 쌍으로 선택될 수 있다.In step S12, for each of the mesh Ms of the original surface model and the mesh Mt of the target surface model, a series of characteristic correspondences are selected for morphing from the mesh Ms of the original model to the mesh Mt of the target model. Correspondence points, for example, end portions of protruding parts such as ears, noses, fingers, and feet, and boundary parts of body parts such as trunks, limbs, joints, and jaws. The corresponding points may be selected by the user. The user can choose from a few dozens of these correspondences in the character's surface model of tens of thousands of vertices. Corresponding points may be selected in pairs, respectively, to have the same number and corresponding positions between Ms of the original model and the target model Mt.

단계(S13)에서, 대응점 쌍들에 기초하여 양 모델의 각 메시 사이의 공통 파라미터화(cross-mesh parameterization)를 통한 표면 상관관계가 계산되고 호환 가능 메시(compatible meshes)가 생성된다. 이때, 공통 파라미터화 기법은 [1] 및 [2]를 참조할 수 있다. [1] 및 [2]는 원래 모핑(morphing)에 관한 기법으로서, [1] 및 [2]의 공통 파라미터화에 의해 호환 가능 메시들을 생성할 수 있고 자연스러운 모핑이 가능하다. 호환 가능 메시를 생성하기 위해, 메시 상의 특징 대응점들을 연결하는 일관성 있는(consistent) 경로를 찾아 기초 메시(base mesh)를 형성하는 경로 매칭(path matching) 단계, 원본 메시의 버텍스들을 기초 메시에 임베딩하는 임베딩(embedding) 단계, 최초의 임베딩에 포함된 왜곡을 버텍스들의 재배치를 통해 감소시키는 스무딩(smoothing) 단계, 대상 메시의 지오메트리에 대해 원본 메시와 동일한 연결 관계(connectivity)를 가지는 어떤 메시를 호환 가능 메시로서 생성하는 리메싱(remeshing) 단계가 수행된다. 한편 리메싱 단계에서는, [1]에서 설명된 추가 스무딩(additional smoothing) 단계는 버텍스들을 원래의 위치로부터 재배치되게 하기 때문에 단계(S13)에서 계산되는 표면 상관관계를 깨뜨릴 수 있으므로, 추가 스무딩 단계는 수행하지 않는 것이 바람직할 수 있다.In step S13, surface correlation through cross-mesh parameterization between each mesh of both models is calculated and compatible meshes are generated based on the pairs of correspondence points. In this case, the common parameterization technique may refer to [1] and [2]. [1] and [2] are techniques related to morphing originally, and the common parameterization of [1] and [2] can generate compatible meshes and allow natural morphing. To create a compatible mesh, a path matching step is performed to find a consistent path connecting feature correspondences on the mesh to form a base mesh, embedding vertices of the original mesh into the base mesh. An embedding step, a smoothing step that reduces distortion included in the original embedding through repositioning vertices, and a mesh that has the same connectivity as the original mesh with respect to the geometry of the target mesh. A remeshing step is generated as follows. On the other hand, in the remeshing step, the additional smoothing step described in [1] may break the surface correlation calculated in step S13 because the additional smoothing step causes the vertices to be relocated from the original position, so the additional smoothing step is performed. It may be desirable not to.

다만, 본 발명에서는 모핑 자체를 수행하려는 것이 아니라, 모핑 알고리즘의 수행 시에 한 메시에서 다른 메시로의 모핑을 위해 두 메시 사이에 계산되는 표면 상관관계 및 생성된 호환 가능 메시만을 이용하려는 것이다.However, the present invention is not intended to perform the morphing itself, but to use only the surface correlation and the generated compatible meshes calculated between the two meshes for morphing from one mesh to another when the morphing algorithm is executed.

이러한 표면 상관관계의 계산을 통해 표면 상관관계 정보(SC)와 모핑 케이지(Mophable cage)를 얻을 수 있다.The surface correlation information SC and the morphable cage can be obtained by calculating the surface correlation.

본 발명에서 표면 상관관계 정보(SC)는 대상 모델의 각 버텍스들의 무게중심 좌표들의 집합을 가리키며, 대상 모델의 각각의 버텍스 무게중심 좌표는 원본 메시의 각각의 삼각형들의 무게중심 좌표(barycentric coordinates)를 이용하여 다음 수학식 1과 같이 계산함으로써 얻을 수 있다.In the present invention, the surface correlation information (SC) indicates a set of center coordinates of the vertices of the target model, and each vertex center coordinate of the target model represents the barycentric coordinates of the respective triangles of the original mesh. It can be obtained by calculating as shown in the following equation (1).

여기서, W는 대상 모델의 임의의 버텍스의 무게중심 좌표이고, f_src는 해당 버텍스에 연계된 원본 모델의 삼각형을 가리키며, w1, w2, w3은 각각 해당 버텍스의 원본 모델의 삼각형 내에서의 좌표를 나타내는 무게중심 값들이다. w1, w2, w3은 각각 0 이상 1 이하의 값을 가지며, 세 값들의 합은 언제나 1이다.Where W is the center of gravity coordinate of any vertex of the target model, f _src points to the triangle of the original model associated with that vertex, and w1, w2, and w3 are the coordinates within the triangle of the original model of the vertex, respectively. These are center of gravity values. w1, w2 and w3 each have a value between 0 and 1, and the sum of the three values is always 1.

또한 본 발명에서, 모핑 케이지는 원본 모델로부터 버텍스들의 연결 관계를 유지한 채 그러한 모핑 케이지를 거쳐 어떤 대상 모델의 형태로 변형될 수 있는 메시로서, 앞서 생성되는 호환 가능 메시가 모핑 케이지라고 할 수 있다.In addition, in the present invention, the morphing cage is a mesh that can be deformed in the form of any target model through the morphing cage while maintaining the connection of the vertices from the original model, the compatible mesh generated earlier may be referred to as a morphing cage. .

하나의 모핑 케이지를 갖는 두 모델의 메시 쌍(Ms 및 Mt)은 동일한 수의 버텍스들과 연결 관계를 가지며, 다만 어느 한 모델에서 다른 모델로 모핑이 가능하도록 서로 다른 버텍스 위치 값들을 가진다.The mesh pairs Ms and Mt of two models having one morphing cage have a connection relationship with the same number of vertices, but have different vertex position values so as to morph from one model to another.

단계(S13)에서 서로 밀접하게 연관된 두 표면 모델의 메시들의 쌍과, 대상 모델 메시의 버텍스의 무게중심 좌표가 원본 모델의 메시의 무게중심 좌표들에 어떻게 연관되어 있는지 계산되었으므로, 이제 그러한 표면 상관관계를 가진 메시들 내부의 공간들의 공간 상관관계를 계산하는 단계(S14)로 진행한다.In step S13 it is now calculated how the pair of meshes of the two surface models closely related to each other and the center of gravity coordinates of the vertices of the target model mesh are related to the center of gravity coordinates of the meshes of the original model. Proceed to step S14 of calculating the spatial correlation of the spaces inside the meshes with.

단계(S14)에서, 원본 모델 및 대상 모델의 메시들 사이의 표면 상관관계와 모핑 케이지에 기초한 케이지 기반 변형(cage-based deformation) 연산을 적용하여, 원본 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치와 대상 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치 사이의 공간 상관관계를 계산한다.In step S14, the surface correlation between the meshes of the original model and the target model and the cage-based deformation calculation based on the morphing cage are applied to the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the original model. Compute the spatial correlation between the three-dimensional positions of the spaces within the mesh of the target model.

다시 말해, 모핑 케이지 내부 공간에 있는 임의의 3차원 위치는, 모핑 케이지가 대상 모델의 형태로 변형(mophing)되면서, 원본 모델 내의 3차원 위치에 대응하는 대상 모델 내의 3차원 위치로 옮겨질 수 있다. 이러한 원본 모델과 대상 모델 내의 각각의 3차원 위치들 사이의 공간적 관계가 상술한 공간 상관관계이다.In other words, any three-dimensional position in the morphing cage interior space can be moved to a three-dimensional position in the target model that corresponds to the three-dimensional position in the original model as the morphing cage is moped into the shape of the target model. . The spatial relationship between these three-dimensional positions in the original model and the target model is the spatial correlation described above.

케이지 기반 변형에 대해서는 [3], [4], [5], [6]을 참조한다.See [3], [4], [5], and [6] for cage based deformation.

이렇게 계산된 3차원 위치들 사이의 공간 상관관계에 따라, 원본 모델 내에 위치한 원본 리깅의 다양한 리깅 요소들이 각각 대상 모델 내의 어느 3차원 위치들에 대응하게 되며, 그러한 3차원 위치에 대상 리깅의 리깅 요소들이 위치하게 된다. 따라서, 이어서 리깅 요소들을 복제하는 단계(S15)로 진행한다.According to the spatial correlation between the three-dimensional positions thus calculated, various rigging elements of the original rigging located in the original model correspond to any three-dimensional positions in the target model, and the rigging elements of the target rigging at such three-dimensional positions. Will be located. Therefore, the process proceeds to step S15 of replicating the rigging elements.

단계(S15)에서, 앞서 계산된 원본 모델과 대상 모델 사이의 공간 상관관계 및 표면 상관관계를 이용하여, 원본 리깅의 리깅 요소, 예를 들어, 뼈대, 관절, 근육, 스키닝 변형 요소 내지 그 밖의 버텍스 속성이 원본 모델 내에서 차지하는 3차원 위치 및 속성에 상응하는 대상 모델 내의 3차원 위치 및 속성이 계산됨으로써, 리깅 요소들이 대상 모델에 이전(transfer)된다.In step S15, the rigging elements of the original rigging, for example, skeletons, joints, muscles, skinning deformation elements or other vertices, using the spatial and surface correlations between the original model and the target model calculated above The rigging elements are transferred to the target model by calculating the three-dimensional positions and attributes in the target model that correspond to the three-dimensional positions and attributes the attributes occupy in the original model.

원본 리깅의 각각의 리깅 요소들 중 관절(joint)의 위치 및 방향, 근육 지오메트리(muscle geometry)의 버텍스 및 넙스 컨트롤 포인트(NURBS control point)나, 핸들(handles) 및 더미 객체(dummy objects)와 같은 컨트롤러에 대해서는, 원본 모델에서 위치하는 3차원 속성 정보에 대해, 앞서 계산된 공간 상관관계에 기초하여, 상응하는 대상 모델의 3차원 속성 정보가 결정된다. Each of the rigging elements of the original rigging, such as the position and orientation of the joint, the vertex and NURBS control points of muscle geometry, the handles and the dummy objects For the controller, for the three-dimensional attribute information located in the original model, the three-dimensional attribute information of the corresponding target model is determined based on the spatial correlation calculated previously.

예를 들어, 관절에 관하여는, 관절의 위치는 공간 상관관계에 의해 직접적으로 계산된다. 관절의 방향은 대상 모델 내 관절의 위치를 그 위치로부터 x, y, z 로컬 축(local axis)을 따라 각각 조금씩 이동시킨 값들을 이용하여 그람-슈미트 직교 정규화(GramSchmidt orthogonalizing)함으로써 계산될 수 있다.For example, with respect to a joint, the position of the joint is calculated directly by spatial correlation. The direction of the joint can be calculated by Gram-Schmidt orthogonalizing using values that slightly move the position of the joint in the target model from the position along the x, y, z local axis, respectively.

근육의 지오메트리는 해당 근육이 다각형 메시냐 넙스 표면(NURBS surface)냐에 따라 각각 다른 방법으로 복제될 수 있다. 다각형 메시인 경우, 대상 리깅의 근육 요소의 각 버텍스의 대상 모델 내 위치를 공간 상관관계에 기초하여 계산함으로써 직접적으로 복제될 수 있다. 넙스 표면의 경우, 넙스 표면을 정의하는 두 개의 파라미터 u 축과 v 축의 값들에 대한 표면의 위치를 정규 샘플링(uniform sampling)하고, 이 값들을 공간 상관관계에 기초하여 대상 모델 내에 대응하는 위치로 변환한 후, 변환된 대상 모델 내의 위치들을 지나갈 수 있는 넙스 표면의 컨트롤 버텍스(control vertex) 위치 값들을 글로벌 표면 보간(global surface interpolation)을 이용하여 계산하는 과정을 통해 복제될 수 있다([7] 참조).Muscle geometry can be replicated in different ways, depending on whether the muscle is a polygonal mesh or a NURBS surface. In the case of polygon meshes, the position in the target model of each vertex of the muscle elements of the target rigging can be directly replicated by calculating based on spatial correlation. For Nongs surfaces, uniformly sample the position of the surface relative to the values of the two parameters u and v axes that define the Nongs surface, and convert these values to corresponding positions in the target model based on spatial correlation Then, the control vertex position values of the NORPS surface that can pass through the positions in the transformed target model can be duplicated by calculating using global surface interpolation (see [7]). ).

한편, 원본 리깅 요소들 중 버텍스 객체 영향값(Per-vertex object influence weights) 또는 스키닝 값(skinning weights)은 버텍스 속성 벡터라고 칭할 수 있는데, 대상 모델의 버텍스 속성 벡터는 표면 상관관계를 이용하여, 구체적으로는 상술한 수학식 1 및 다음의 수학식 2를 사용하여, 연산될 수 있다.Meanwhile, among the original rigging elements, the per-vertex object influence weights or skinning weights may be referred to as vertex attribute vectors, and the vertex attribute vectors of the target model may be specifically described using surface correlation. By using Equation 1 and the following Equation 2 can be calculated.

여기서,

는 대상 모델의 i번째 버텍스가 가진 속성 벡터를 나타내고, j는 대상 모델의 i 번째 버텍스에 상응하는 원본 모델의 메시의 i 번째 삼각형을 이루는 세 점의 인덱스를 나타낸다. w_j는 각 원본 삼각형의 점에 대한 무게중심 좌표 값이다.

는 원본 삼각형의 점들이 가진 속성 벡터이다.here,

Denotes an attribute vector of the i th vertex of the target model, and j denotes an index of three points forming the i th triangle of the mesh of the original model corresponding to the i th vertex of the target model. w _j is the center of gravity coordinate value for each original triangle point.

Is the property vector of the points of the original triangle.

이런 식으로, 대상 리깅의 리깅 요소들의 좌표 내지 속성 값들이 각각 원본 리깅의 리깅 요소와 공간 상관관계를 통해 계산됨으로써 리깅 요소들의 복제 단계(S15)가 수행된다.In this way, the duplication step S15 of the rigging elements is performed by calculating the coordinates or attribute values of the rigging elements of the target rigging through spatial correlation with the rigging elements of the original rigging, respectively.

단계(S16)에서, 계산된 대상 모델의 리깅 요소들의 속성 값들을 기초로 대상 리깅이 생성된다. 사용자는 이러한 리깅 복제를 통해 생성된 초벌 대상 리깅을 기초로, 추가적인 작업을 통해 좀더 정밀하게 다듬어진 대상 리깅을 생성할 수 있다.In step S16, object rigging is generated based on the attribute values of the rigging elements of the calculated object model. Based on the rigging target rigging generated through such rigging duplication, the user can generate a more precisely trimmed target rigging through additional work.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 장치를 예시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a replication-based rigging automation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 복제 기반 리깅 자동화 장치(20)는 대응점 선택부(21), 표면 상관관계 계산부(22), 공간 상관관계 계산부(23), 리깅 요소 복제부(24), 사용자 인터페이스(25), 메모리(26)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the duplication-based rigging automation apparatus 20 includes a correspondence point selector 21, a surface correlation calculator 22, a spatial correlation calculator 23, a rigging element replica 24, and a user interface. 25, memory 26.

먼저, 메모리(26)에는 기존에 수작업 또는 자동화 방식으로 리깅 작업이 완료된 원본 모델 및 원본 리깅이 저장되어 있고, 또한 리깅 작업을 해야 할 대상 모델이 저장되어 있다. 원본 모델과 대상 모델은 서로 중요한 구조적 특성을 공유하는 모델들로써, 예를 들어, 두 모델이 모두 2족 직립 보행하는 인간형 모델이거나, 두 모델이 모두 4족 보행하는 포유류 동물 모델일 수 있다.First, in the memory 26, an original model and an original rigging in which a rigging operation is completed by manual or automated methods are stored, and a target model to be rigging is stored. The original model and the target model are models that share important structural characteristics with each other. For example, both models may be a humanoid model of bipedal upright walking, or may be a mammalian animal model of both quadrupedal walking.

이어서, 대응점 선택부(21)는 메모리(26)로부터 원본 모델과 대상 모델을 읽어들여, 두 모델에서 공통적이며 특징적인 부분들인 대응점들을 선택한다. 두 모델의 대응점들은 각각 서로 쌍을 이룬다.Subsequently, the correspondence point selector 21 reads the source model and the target model from the memory 26 and selects the correspondence points that are common and characteristic parts of the two models. The correspondence points of the two models are each paired with each other.

나아가 대응점 선택부(21)는 이러한 대응점 선택 단계에서 작업의 편의를 위해, 사용자가 대응점을 선택하는 것이 바람직한 부위들을 확대하여 사용자에게 순차적으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 캐릭터 모델들이 4족 보행의 포유류 동물이라면, 머리 부분의 귀, 코, 턱, 목 등과 같은 부위부터 시작하여 엉덩이 부분의 발가락 또는 발톱, 발뒤꿈치, 발목, 무릎, 충수, 꼬리 등과 같은 부위를 차례로 사용자에게 표시하면서 사용자가 적절한 대응점들을 선택할 수 있도록 보조할 수 있다.Furthermore, the correspondence point selecting unit 21 may enlarge and display the parts of the user's choice of the correspondence point in order to facilitate the operation in the step of selecting the correspondence point. For example, if the character models are quadruped mammals, start with areas such as the ears, nose, chin, and neck of the head, then the toes or toenails of the hips, heel, ankle, knee, appendix, tail, etc. The parts may be displayed to the user in turn, assisting the user in selecting appropriate correspondence points.

대응점 선택부(21)에서 선택된 대응점들은 표면 상관관계 계산부(22)에 입력되고, 표면 상관관계 계산부(22)는 대응점 쌍들에 기초하여 양 모델의 어느 두 메시 사이의 공통 파라미터화을 통한 표면 상관관계를 수학식 1에 따라 계산하고, 원본 모델의 메시로부터 대상 모델의 메시로 연결관계를 유지하면서 모핑이 가능하게 하는 호환 가능 메시로서의 모핑 케이지를 생성한다.The correspondence points selected by the correspondence point selector 21 are input to the surface correlation calculator 22, and the surface correlation calculator 22 uses the surface correlation through common parameterization between any two meshes of both models based on the pairs of correspondence points. The relationship is calculated according to Equation 1 and creates a morphing cage as a compatible mesh that allows morphing while maintaining the connection from the mesh of the original model to the mesh of the target model.

공간 상관관계 계산부(23)는 원본 모델 및 대상 모델의 메시들 사이의 표면 상관관계와 모핑 케이지에 기초한 케이지 기반 변형 연산을 적용하여, 원본 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치와 대상 모델의 메시 내부의 공간들의 3차원 위치 사이의 공간 상관관계를 계산한다.The spatial correlation calculation unit 23 applies the surface correlation between the meshes of the original model and the target model and the cage-based deformation operation based on the morphing cage, so that the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the original model and the target model Compute the spatial correlation between the three-dimensional positions of the spaces inside the mesh.

리깅 요소 복제부(24)는 원본 모델과 대상 모델 사이의 공간 상관관계 및 표면 상관관계를 이용하여, 원본 리깅의 리깅 요소, 예를 들어, 뼈대, 관절, 근육, 스키닝 변형 요소 내지 버텍스 속성이 원본 모델 내에서 차지하는 3차원 위치 및 속성과 상응하는 대상 모델 내의 3차원 위치 및 속성을 계산한다.The rigging element replica unit 24 uses the spatial and surface correlations between the original model and the target model, so that rigging elements of the original rigging, for example, skeletons, joints, muscles, skinning deformation elements, or vertex attributes Compute the three-dimensional positions and attributes in the target model that correspond to the three-dimensional positions and attributes in the model.

구체적으로, 뼈대의 형상, 관절의 위치, 방향이나 회전 가능 각도, 근육의 형태와 변형, 각종 핸들, 더미 객체 및 구속 요소들은 공간 상관관계를 이용하여 계산하고, 각 버텍스의 객체 영향값, 스키닝 값을 포함하는 버텍스 속성 벡터는 표면 상관관계를 이용하여 계산할 수 있다.Specifically, the shape of the skeleton, the position of the joint, the direction or angle of rotation, the shape and deformation of the muscles, the various handles, the dummy objects and the constraint elements are calculated using spatial correlation, the object influence value and skinning value of each vertex. The vertex attribute vector including may be calculated using surface correlation.

계산된 대상 모델 내의 3차원 위치에 원본 리깅의 리깅 요소들이 계산된 속성을 가지고 이전됨으로써 리깅 요소 복제가 이루어질 수 있다.The rigging elements can be duplicated by transferring the rigging elements of the original rigging with the calculated attributes to the three-dimensional positions in the calculated target model.

리깅 요소 복제부(24)는 복제된 리깅 요소들을 종합하여 대상 리깅으로 메모리(26)에 출력한다.The rigging element replica 24 aggregates the duplicated rigging elements and outputs them to the memory 26 as target rigging.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법에서 대응점 선택에 이용되는 대응점 선택 인터페이스를 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a correspondence point selection interface used to select a correspondence point in a replication-based rigging automation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 특징있는 대응점들을 선택하는 인터페이스를 나타낸 화면이 캡쳐되어 있다. 우측의 윈도우는 미리 설정된 부위의 특징있는 대응점을 선택하라는 대응점 추천 윈도우이고, 현재 앞에서 봤을 때에 오른쪽 귀 끝 부분의 버텍스를 대응점으로 선택할 것을 추천하고 있다.Referring to FIG. 3, a screen showing an interface for selecting characteristic correspondence points is captured. The window on the right is the correspondence point recommendation window to select the characteristic correspondence point of the preset part, and it is currently recommended to select the vertex at the end of the right ear as the correspondence point.

메인 윈도우는 우측 머리 부분의 메시를 확대하여 사용자에게 표시하고 있어, 사용자가 쉽게 대응점을 선택할 수 있게 보조한다.The main window enlarges the mesh on the right head and displays it to the user, helping the user to easily select the corresponding point.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법에 이용된 원본 리깅(좌측)의 애니메이션과 복제가 완료된 대상 리깅(우측)의 애니메이션을 예시적으로 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram exemplarily illustrating an animation of an original rigging (left) and an animation of a target rigging (right) that is completed for duplication-based rigging automation method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 좌측의 상하 두 쌍의 도면은 각각 다른 자세를 취한 소형 육식 동물 캐릭터의 원본 모델과 원본 리깅을 예시한 것이고, 우측의 상하 두 쌍의 도면은 대형 육식 동물 캐릭터의 대상 모델과 대상 리깅을 예시한 것이다. 대상 리깅은 대상 모델의 메시에 본 발명의 리깅 복제를 적용함으로써 생성하였다. 원본 리깅에서 동물 캐릭터의 뒷다리는 쭉 펴져 있다가 오므린 자세를 취하고 있고, 이러한 원본 리깅을 복제한 대상 리깅에서는 대상 모델의 뒷다리 형상에 맞춰 원본 리깅의 위치나 그 밖의 속성이 적절하게 변형되어서, 대상 동물 캐릭터의 뒷다리가 쭉 펴져 있는 상태와 오므린 상태 모두 마치 수작업으로 리깅을 생성한 것처럼 자연스럽다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, the upper and lower pairs of drawings on the left side illustrate the original model and the original rigging of the small predator character each taking a different posture, and the upper and lower pairs on the right side show the target model of the large predator character and Target rigging is illustrated. Target rigging was created by applying the rigging clone of the present invention to the mesh of the target model. In the original rigging, the hind legs of the animal characters are stretched out and retracted, and in the target rigging that duplicates the original rigging, the position and other attributes of the original rigging are appropriately modified to match the shape of the rear legs of the target model. It can be seen that both the extended and retracted hind legs of an animal character are as natural as if the rigging was created by hand.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복제 기반 리깅 자동화 방법에 의해 복제되어 완성된 캐릭터 리깅을 예시한 도면들이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a character rigging completed by a duplication-based rigging automation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 각각의 좌측 캐릭터들은 원본 캐릭터이고, 우측 캐릭터들은 대상 캐릭터이다.Referring to FIG. 5, each of the left characters is an original character and the right characters are a target character.

맨 위의 예시는 원본 캐릭터가 고양이이고 대상 캐릭터가 호랑이인 경우이고, 다음의 예시는 원본 캐릭터가 말이고 대상 캐릭터가 낙타인 경우이며, 세 번째 예시는 원본 캐릭터가 인간 여성이고 대상 캐릭터가 근육질의 괴물인 경우이다. 대상 캐릭터의 체형, 형태에 따라 자연스럽게 대상 리깅이 생성되었음을 알 수 있다. 마지막 예시는 서로 다른 인상의 인간 캐릭터들 사이에 리깅을 복제한 경우를 예시한 것이다. 좌측의 원본 캐릭터는 순한 인상이고 우측의 대상 캐릭터는 과격하고 폭력적인 인상이지만, 원본 캐릭터의 리깅으로부터 복제되어 생성된 대상 리깅이 대단히 자연스럽다는 것을 알 수 있다.The top example is where the original character is a cat and the target character is a tiger, the next example is when the original character is a horse and the target character is a camel, and the third example is the original character is a human female and the target character is muscular If it's a monster. It can be seen that the target rigging is naturally generated according to the shape and shape of the target character. The last example illustrates the duplication of rigging between human characters of different impressions. While the original character on the left is a gentle impression and the target character on the right is a radical and violent impression, it can be seen that the object rigging created by replicating from the rigging of the original character is very natural.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications will fall within the scope of the invention.

또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the apparatus according to the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include ROM, RAM, optical disk, magnetic tape, floppy disk, hard disk, nonvolatile memory, and the like, and also include a carrier wave (for example, transmission through the Internet). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

21 대응점 선택부
22 표면 상관관계 계산부
23 공간 상관관계 계산부
24 리깅 요소 복제부
25 사용자 인터페이스
26 메모리21 correspondence point selector
22 Surface Correlation Computation
23 Spatial Correlation Computation
24 Rigging Element Replica
25 User Interface
26 memory

Claims

Providing an original model of the original character and a target model of the original rigging and the target character;
For each of the mesh of the original model and the mesh of the target model, selecting corresponding points for morphing from the mesh of the original model to the mesh of the target model;
Calculating a surface correlation between the mesh of the original model and the mesh of the target model and generating a morphing cage through cross-mesh parameterization of the meshes based on the corresponding points;
Spatial correlation between the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the original model and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the target model through a cage-based deformation operation based on the surface correlation and morphing cage Calculating a relationship;
Calculating a three-dimensional position and an attribute in the target model corresponding to the three-dimensional position and the attribute of the rigging elements of the original rigging by using the spatial and surface correlations between the original model and the target model; And
Generating a target rigging based on the calculated three-dimensional position and attributes of the rigging elements in the target model.

The method of claim 1, wherein the surface correlation is expressed using the barycentric coordinates of respective triangles of the mesh of the original model.

Is a set of centroid coordinates of each vertex of the target model calculated as
Where W is the center of gravity coordinate of any vertex of the target model, f _src points to the triangle of the original model associated with that vertex, and w1, w2, and w3 are the coordinates within the triangle of the original model of the vertex, respectively. A method for automating replication-based rigging, wherein the sum of three values is always 1, with each having a value of 0 or more and 1 or less as a center of gravity value.

The method according to claim 1, wherein the morphing cage,
Defined as such a compatible mesh when there is a compatible mesh that can be morphed into the mesh of the target model via any compatible mesh while maintaining the connectivity of the vertices. Replication-based rigging automation method characterized in that the.

The method according to claim 1, wherein the original rigging and target rigging is based on a hierarchical skeleton and joint structure, joint position and orientation, muscle geometry based on NURBS surface or polygon mesh, vertex-based skinning deformation element, handle And optionally including rigging elements such as a rigging controller including dummy objects and constraint elements.

The method of claim 4, wherein the position and orientation of joints among the rigging elements of the target rigging, vertices or nongs control points of muscle geometry, and three-dimensional positions and attributes within the target model of the controller, such as handles and dummy objects. Replication-based rigging automation method, characterized in that it is calculated based on the spatial correlation.

The method of claim 4, wherein when the muscle geometry is a Horns surface,
Normally sampling the location of the Noughs surface with respect to the values of the two parameters u-axis and v-axis defining the Noughs surface, and converting the sampled Noughs surface position values into corresponding positions in the target model based on the spatial correlation And afterwards, the NORX control point values that can pass through corresponding positions in the transformed target model are calculated using global surface interpolation.

The method according to claim 4, wherein the vertex property consisting of the vertex object influence value and skinning value among the rigging elements of the target rigging is based on the surface correlation

Is calculated as

The replication-based rigging automation method of claim 3, wherein the original triangle points are attribute vectors.

Providing an original model of the original character and a target model of the original rigging and the target character;
When the mesh of the original model is morphed into the mesh of the target model based on corresponding correspondence points selected from each of the mesh of the original model and the mesh of the target model, Calculating a spatial correlation between the surface correlation between the meshes and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the original model and the three-dimensional position of the spaces within the mesh of the target model, respectively;
Calculating a three-dimensional position and an attribute in the target model corresponding to the three-dimensional position and the attribute of the rigging elements of the original rigging by using the spatial and surface correlations between the original model and the target model; And
Generating a target rigging based on the calculated three-dimensional position and attributes of the rigging elements in the target model.

9. The weight of each vertex of the target model of claim 8, wherein the surface correlation is calculated as centroid coordinates of respective triangles of the mesh of the original model through common parameterization of the meshes based on the corresponding points. A replication-based rigging automation method, characterized in that the set of center coordinates.

The method of claim 8, wherein the spatial correlation is calculated by a cage-based deformation operation based on the morphing cage and the surface correlation for the mesh of the original model to be morphed into the mesh of the target model.
The morphing cage is defined as such a compatible mesh when there is a compatible mesh that can be morphed into a mesh of the target model via any compatible mesh while maintaining the connection of the vertices of the original model. Featured automatic replication-based rigging.

A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing each step of the method for automating copy-based rigging of any one of claims 1 to 10 on a computer.

A memory for storing the original model and original rigging of the original character and the target model of the target character and the calculated target rigging;
A correspondence point selector which receives corresponding points selected by a user for morphing from the mesh of the original model to the mesh of the target model for each of the mesh of the original model and the mesh of the target model;
A surface correlation calculator for calculating a surface correlation between a mesh of the original model and a mesh of the target model through common parameterization of the meshes based on the corresponding points;
Spatial correlation that calculates the spatial correlation between the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the original model and the three-dimensional position of the spaces inside the mesh of the target model through cage-based deformation operation based on the surface correlation and morphing cage Relationship calculation unit; And
Using the spatial correlation and the surface correlation between the source model and the target model, the three-dimensional position and the attribute in the target model corresponding to the three-dimensional position and the attribute of the rigging element of the original rigging are calculated, and the calculated rigging element And a rigging element replica unit for generating the target rigging based on a three-dimensional position and an attribute of the duplicated rigging automation device.

The method of claim 12, wherein the surface correlation is calculated by using barycentric coordinates of respective triangles of the mesh of the original model.

Is a set of centroid coordinates of each vertex of the target model calculated as
Where W is the center of gravity coordinate of any vertex of the target model, f _src points to the triangle of the original model associated with that vertex, and w1, w2, and w3 are the coordinates within the triangle of the original model of the vertex, respectively. Representative center of gravity values, each having a value of 0 or more and 1 or less, the sum of the three values are always 1, characterized in that the replication-based rigging automation device.

The method according to claim 12, wherein the morphing cage,
A replication basis, wherein a mesh of the original model is defined as such a compatible mesh when there is a compatible mesh that can be morphed into a mesh of the target model via any compatible mesh while maintaining vertices of vertices. Rigging automation device.

The method according to claim 12, wherein the original rigging and target rigging is based on a hierarchical skeleton and joint structure, joint position and orientation, non-surface-based or polygon mesh-based muscle geometry, vertex-based skinning deformation elements, handles, dummy objects and And automatically include rigging elements, such as a rigging controller, including restraining elements.

The method of claim 15, wherein the position and orientation of the joints among the rigging elements of the target rigging, the vertex or nongs control points of the muscle geometry, and the three-dimensional position and attributes within the target model of the controller, such as handles and dummy objects, Replication-based rigging automation device, characterized in that calculated based on the spatial correlation.

The method of claim 15, wherein when the muscle geometry is a Horns surface,
Normally sampling the location of the Noughs surface with respect to the values of the two parameters u-axis and v-axis defining the Noughs surface, and converting the sampled Noughs surface position values into corresponding positions in the target model based on the spatial correlation And afterwards, the NORBS control point values that can pass through corresponding positions in the transformed target model are calculated using global surface interpolation.

The vertex property of claim 15, wherein the vertex property including the vertex object influence value and the skinning value among the rigging elements of the target rigging is based on the surface correlation.

Is calculated as

The clone-based rigging automation device, characterized in that the attribute vector of the points of the original triangle.

The method of claim 12, wherein the corresponding point selector
And assist the user in selecting the corresponding points by first displaying a predetermined portion of the original model to the user.

A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for functioning a computer as the copy-based rigging automation device of claim 12.