KR20160097430A - 애니메이션 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

애니메이션 생성 장치는 사용자로부터 동작 경로 스케치 입력 및 자세 스케치 입력을 받는 입력 인터페이스, 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 동작 경로 정보 생성부, 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 자세 정보 생성부, 데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 유사 동작 클립 검색부, 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 동작 정보 생성부 및 동작 정보에 따라 그래픽 모델을 렌더링하여 애니메이션을 생성하는 애니메이션 생성부를 포함한다.

Description

애니메이션 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHDO FOR GENERATING ANIMATION}
본 발명은 애니메이션 생성 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 스케치 입력에 대응하는 애니메이션을 생성하는 기술에 관한 것이다.
3차원 가상 캐릭터(virtual character)는 영화, 게임, 가상 환경등과 같은 디지털 콘텐츠(digital contents) 분야에 폭넓게 사용되고 있다. 일반적으로 가상 캐릭터를 포함하는 애니메이션(animation)을 제작하기 위해서는 다수의 관절(joint)로 연결된(articulated) 3차원 캐릭터 모델의 자세(posture)를 주요 프레임(frame)으로 사용하는 키 프레임(key-framed) 방식을 많이 쓰고 있다. 키 프레임 방식에서는 사용자가 직접 모델의 자세를 편집하면, 애니메이션 시스템이 중간 프레임들(in-between frames)을 자동으로 생성하는 과정을 포함한다. 따라서, 키 프레임 방식은 사용자가 원하는 스타일의 캐릭터 애니메이션을 자유롭게 생성할 수 있다는 장점이 있으나, 주요 프레임에 해당하는 동작 자세를 만드는 과정은 반복적인 편집 과정 요구하기 때문에 사용자의 많은 노력과 시간을 요구한다. 또한, 키 프레임 방식은 전문적인 동작 편집 교육을 받지 않은 일반 사용자가 높은 품질의 애니메이션을 생성하기는 매우 어렵다. 특히, 댄스나 운동과 같은 퍼포먼스(performance) 동작은 자세의 복잡함과 동작에 연동된 물리적 정보 때문에, 키 프레임 방식은 단순한 수작업을 통한 편집 방식을 통해 생성된 애니메이션의 모델 동작의 품질 저하 현상을 유발할 수 있다. 이런 키 프레임 방식의 단점을 극복하고자 나온 모션 캡쳐 (motion capture) 방식은 가상 캐릭터가 되는 대상자의 움직임을 부착된 마커(marker)를 통해 정확하고 빠르게 3차원 동작 데이터로 생성할 수 있으나, 갭쳐된(captured) 프레임(frame)의 연속성(continuity) 및 밀집성(density) 때문에 사용자가 원하는 스타일(style)로 편집시 동작의 부자연스러움 및 노이즈(noise)가 쉽게 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자의 스케치 입력에 대응하는 동작을 검색하고, 검색된 동작을 포함하는 애니메이션을 생성하는 애니메이션 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자로부터 동작 경로 스케치 입력 및 자세 스케치 입력을 받는 입력 인터페이스; 상기 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 동작 경로 정보 생성부; 상기 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 자세 정보 생성부; 데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 유사 동작 클립 검색부; 상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 동작 정보 생성부; 및 상기 동작 정보에 따라 그래픽 모델을 렌더링하여 애니메이션을 생성하는 애니메이션 생성부;를 포함하는 애니메이션 생성 장치가 제공된다.
상기 동작 경로 생성부는 상기 동작 경로 스케치 입력으로부터 샘플 포인트를 추출하고, 스무싱(smoothing) 필터를 이용하여 상기 샘플 포인트의 위치를 조정하고, 커브 피팅 방식을 통해 상기 샘플 포인트에 상응하는 곡선을 생성하고, 상기 곡선을 나타내는 상기 동작 경로 정보를 생성할 수 있다.
상기 자세 정보 생성부는 상기 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점 및 세 개의 선분의 교차점에 해당하는 자세 특징점을 포함하는 자세 정보를 생성할 수 있다.
상기 유사 동작 클립 검색부는 상기 데이터베이스에 포함된 동작 클립의 자세 벡터 그룹에 포함된 자세 벡터와 상기 자세 정보에 따른 자세 벡터 간의 차의 합을 산출하고, 상기 자세 벡터 간의 차의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출할 수 있다.
상기 유사 동작 클립 검색부는 상기 자세 스케치 입력의 스켈레톤 모델 간의 간격을 산출하고, 상기 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터와 각 자세 벡터 간 차이들의 합이 상기 임계치 이하인 자세 벡터 그룹으로부터 상기 간격의 절반 이내의 거리에 위치한 자세 벡터 그룹만을 포함하는 유사 동작 클립을 추출할 수 있다.
상기 유사 동작 클립 검색부는 상기 임계치를 설정하는 사용자의 입력에 따라 상기 임계치를 설정할 수 있다.
상기 동작 정보 생성부는 상기 유사 동작 클립에 따른 그래픽 모델의 움직임을 표시하고, 상기 사용자로부터 각 유사 동작 클립 중 하나 이상을 선정하는 입력을 받고, 상기 사용자가 선정한 유사 동작 클립을 동작 경로 상의 순서대로 이어 붙인 동작 정보를 생성할 수 있다.
상기 동작 정보 생성부는 동작 정보의 각 프레임 중 그래픽 모델의 발과 지면 사이의 거리 및 발의 가속도가 미리 지정된 수치 이하인 프레임을 발 고정 프레임으로 선정하고, 상기 발 고정 프레임 상 각 그래픽 모델의 발 위치에 대한 평균을 발 고정 위치로 산출하고, 상기 발 고정 프레임 상 상기 발 고정 위치에 상기 그래픽 모델의 발을 고정시키고, 역운동학(inverse kinematics) 기법에 따라 상기 그래픽 모델의 나머지 관절들을 순차적으로 조절하고, 상기 발 고정 프레임 이외 타 프레임과 상기 발 고정 프레임에 포함된 그래픽 모델의 발 이외 모든 관절에 대해 보간(interplation)을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 애니메이션 생성 장치가 애니메이션을 생성하는 방법에 있어서, 사용자로부터 동작 경로 스케치 입력 및 자세 스케치 입력을 받는 단계; 상기 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 단계; 상기 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 단계; 데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 단계; 상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 단계; 및 상기 동작 정보에 따라 그래픽 모델을 렌더링하여 애니메이션을 생성하는 단계;를 포함하는 애니메이션 생성 장치가 제공된다.
상기 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 단계는, 상기 동작 경로 스케치 입력으로부터 샘플 포인트를 추출하는 단계; 스무싱(smoothing) 필터를 이용하여 상기 샘플 포인트의 위치를 조정하는 단계; 커브 피팅 방식을 통해 상기 샘플 포인트에 상응하는 곡선을 생성하고, 상기 곡선을 나타내는 상기 동작 경로 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 단계는, 상기 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점 및 세 개의 선분의 교차점에 해당하는 자세 특징점을 포함하는 자세 정보를 생성하는 단계일 수 있다.
데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 단계는, 상기 데이터베이스에 포함된 동작 클립의 자세 벡터 그룹에 포함된 자세 벡터와 상기 자세 정보에 따른 자세 벡터 간의 차의 합을 산출하는 단계; 및 상기 자세 벡터 간의 차의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자세 벡터 간의 차의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출하는 단계는, 상기 자세 스케치 입력의 스켈레톤 모델 간의 간격을 산출하고, 상기 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터와 각 자세 벡터 간 차이들의 합이 상기 임계치 이하인 자세 벡터 그룹으로부터 상기 간격의 절반 이내의 거리에 위치한 자세 벡터 그룹만을 포함하는 유사 동작 클립을 추출하는 단계일 수 있다.
데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 단계는, 상기 임계치를 설정하는 사용자의 입력에 따라 상기 임계치를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 단계는, 상기 유사 동작 클립에 따른 그래픽 모델의 움직임을 표시하는 단계; 상기 사용자로부터 각 유사 동작 클립 중 하나 이상을 선정하는 입력을 받는 단계; 및 상기 사용자가 선정한 유사 동작 클립을 동작 경로 상의 순서대로 이어 붙인 동작 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 단계는, 동작 정보의 각 프레임 중 그래픽 모델의 발과 지면 사이의 거리 및 발의 가속도가 미리 지정된 수치 이하인 프레임을 발 고정 프레임으로 선정하는 단계; 상기 발 고정 프레임 상 각 그래픽 모델의 발 위치에 대한 평균을 발 고정 위치로 산출하는 단계; 상기 발 고정 프레임 상 상기 발 고정 위치에 상기 그래픽 모델의 발을 고정시키고, 역운동학(inverse kinematics) 기법에 따라 상기 그래픽 모델의 나머지 관절들을 순차적으로 조절하는 단계; 상기 발 고정 프레임 이외 타 프레임과 상기 발 고정 프레임에 포함된 그래픽 모델의 발 이외 모든 관절에 대해 보간(interplation)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 스케치 입력만으로 3차원 캐릭터의 복잡하고 역동적인 동작 애니메이션을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 3차원 캐릭터의 동작 편집 경험이 적은 일반 사용자가 전문적인 동작 편집에 필요한 지식 없이 원하는 스타일의 동작을 포함하는 애니메이션을 제작하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 키 프레임 방식의 단점인 관절의 자유도를 조절하는데 소요되는 편집 시간을 크게 단축 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동작 경로를 애니메이션 품질의 저하없이 편집할 수 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치는 영화, 방송, 게임, 가상 환경 등 3차원 가상 캐릭터의 애니메이션이 적용되는 3차원 콘텐츠 제작에 폭넓게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치를 예시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 애니메이션을 생성하는 과정을 예시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 동작 경로 정보를 생성하는 과정을 예시한 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 입력 받은 동작 경로 스케치 입력과 동작 경로 스케치 입력에 따라 산출한 동작 경로를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 자세 스케치 입력을 받는 과정을 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 이용하는 동작 클립에 포함된 그래픽 모델과 자세 스케치 입력의 자세 특징점을 매칭한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 검색하는 동작 클립에 포함된 그래픽 모델의 자세 특징점의 위치에 따른 자세 벡터를 저장하는 데이터베이스의 자료 구조를 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 동작 정보를 보정하는 과정을 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 현실 디스플레이 장치가 구현된 컴퓨터 시스템을 예시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 “전송한다”로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되어 신호를 전송할 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 신호를 전송할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치를 예시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 애니메이션 생성 장치는 입력 인터페이스(110), 출력 인터페이스(115), 동작 경로 정보 생성부(120), 자세 정보 생성부(130), 유사 동작 클립 검색부(140), 동작 정보 생성부(150) 및 애니메이션 생성부(160)를 포함한다.
입력 인터페이스(110)는 사용자로부터 전자팬, 터치 패드, 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 그래픽 모델이 이동하는 경로를 선으로 나타낸 동작 경로 스케치 입력 및 그래픽 모델의 자세를 선으로 나타낸 스켈레톤 구조를 입력하는 자세 스케치 입력을 받는다. 입력 인터페이스(110)는 동작 경로 스케치 입력을 동작 경로 정보 생성부(120)로 전송하고, 자세 스케치 입력을 자세 정보 생성부(130)로 전송한다.
출력 인터페이스(115)는 자세 정보 생성부(130)로부터 동작 경로 정보를 수신하고, 동작 경로 정보에 따른 곡선을 출력한다. 출력 인터페이스(115)는 모니터, 터치스크린, 프로젝터 등의 디스플레이 장치와 연결되어, 미리 지정된 프로토콜을 통해 동작 경로 정보에 따른 곡선을 출력하는 영상을 전송할 수 있다.
동작 경로 정보 생성부(120)는 스무싱 필터 및 커브 피팅을 적용하여 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 곡선 정보인 동작 경로 정보를 생성한다. 추후 도 3 및 도 4를 참조하여 동작 경로 정보를 생성하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
자세 정보 생성부(130)는 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점을 머리, 좌측 손, 우측 손, 좌측 발, 우측 발 중 어느 하나의 지점으로 설정하고, 세 개의 선분의 교차점을 중심으로 설정한 자세 정보를 생성한다. 이하, 각 머리, 좌측 손, 우측 손, 중심, 좌측 발, 우측 발에 해당하는 지점을 자세 특징점이라 지칭하도록 한다. 추후 도 5 및 도 6을 참조하여, 자세 스케치 입력에 따른 자세 정보를 생성하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
유사 동작 클립 검색부(140)는 데이터베이스에 포함된 미리 지정된 동작의 자세 벡터를 포함하는 동작 클립 중 자세 정보와 유사한 자세 벡터를 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 선정한다. 자세 벡터는 자세 특징점 중 중심과 나머지 자세 특징점 간의 차에 상응하는 벡터로써, 자세 벡터에 대해서는 추후 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 이 때, 유사 동작 클립 검색부(140)는 미리 지정된 동작의 자세 벡터를 포함하는 복수의 동작 클립을 포함하는 데이터베이스를 포함하거나 해당 데이터베이스와 연결될 수 있다. 데이터베이스에 포함된 유사 동작 클립을 선정하는 과정은 추후 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
동작 정보 생성부(150)는 복수의 유사 동작 클립을 각 프레임에 대응하도록 붙임(concatenation)을 수행하여 동작 정보를 생성한다. 또한, 동작 정보 생성부(150)는 동작 정보에서 역운동학(inverse kinematics)를 적용하여 발 미끄러짐(foot-skate) 현상 제거 및 프레임 간 관절 위치 보정 과정을 포함하는 동작 정보를 보정하는 과정을 수행한다. 동작 정보를 보정하는 과정은 추후 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
애니메이션 생성부(160)는 동작 정보에 따른 그래픽 모델의 움직임을 렌더링하여 애니메이션을 생성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 애니메이션을 생성하는 과정을 예시한 순서도이다. 하기 설명하는 각 과정은 애니메이션 생성 장치를 구성하는 각 기능부를 통해 수행되는 과정이나 발명의 간결하고 명확한 설명을 위해 각 단계의 주체를 애니메이션 생성 장치로 통칭하도록 한다.
도 2를 참조하면, 단계 210에서 애니메이션 생성 장치는 사용자로부터 동작 경로 스케치 입력을 받는다. 예를 들어, 사용자는 전자팬, 터치 패드, 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 그래픽 모델이 이동하는 경로인 동작 경로를 선으로 그리는 입력인 동작 경로 스케치 입력을 받을 수 있다.
단계 220에서 애니메이션 생성 장치는 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성한다. 애니메이션 생성 장치는 스무싱 필터 및 커브 피팅을 적용하여 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 곡선 정보인 동작 경로 정보를 생성한다. 추후 도 3 및 도 4를 참조하여 동작 경로 정보를 생성하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
단계 230에서 애니메이션 생성 장치는 사용자로부터 자세 스케치 입력을 받는다. 예를 들어, 사용자는 전자팬, 터치 패드, 마우스 등의 입력 장치를 이용하여 그래픽 모델의 자세를 선으로 나타낸 스켈레톤(skeleton) 모델을 입력하는 자세 스케치 입력을 받을 수 있다.
단계 240에서 애니메이션 생성 장치는 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점을 자세 특징점 중 어느 하나의 지점으로 설정한 자세 정보를 생성한다. 추후 도 5 및 도 6을 참조하여, 자세 스케치 입력에 따른 자세 정보를 생성하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
단계 250에서 애니메이션 생성 장치는 자세 정보에 대응하는 동작 클립을 검색한다. 애니메이션 생성 장치는 미리 지정된 동작의 자세 벡터를 포함하는 복수의 동작 클립을 포함하는 데이터베이스를 포함하거나 해당 데이터베이스와 연결될 수 있고, 해당 데이터베이스에 포함된 동작 클립 중 자세 정보와 유사한 자세 벡터를 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 선정한다. 데이터베이스에 포함된 유사 동작 클립을 선정하는 과정은 추후 도 6 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
단계 260에서 애니메이션 생성 장치는 유사 동작 클립들을 각 프레임에 대응하도록 포함하는 동작 정보를 생성한다.
단계 270에서 애니메이션 생성 장치는 동작 정보에서 역운동학(inverse kinematics)를 적용하여 발 미끄러짐(foot-skate) 현상 제거 및 프레임 간 관절 위치 보정 과정을 포함하는 동작 정보 보정 과정을 수행한다.
단계 280에서 애니메이션 생성 장치는 노이즈 제거가 적용된 동작 정보에 따른 그래픽 모델을 렌더링하여 애니메이션을 생성한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 동작 경로 정보를 생성하는 과정을 예시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 입력 받은 동작 경로 스케치 입력과 동작 경로 스케치 입력에 따라 산출한 동작 경로를 예시한 도면이다. 이하 설명하는 각 과정은 상술한 도 2의 단계 220에 해당하는 과정일 수 있다.
도 3을 참조하면, 단계 310에서 애니메이션 생성 장치는 동작 경로 스케치 입력으로부터 샘플 포인트를 추출한다. 예를 들어, 애니메이션 생성 장치는 동작 경로 스케치 입력에 나타난 선 상에 위치한 각 점 중 미리 지정된 조건을 만족하는 복수의 점을 샘플 포인트로 추출할 수 있다.
단계 320에서 애니메이션 생성 장치는 가우시안 필터(1D Gaussian filter) 등의 스무싱(smoothing) 필터를 이용하여 샘플 포인트의 위치를 조정한다.
단계 330에서 애니메이션 생성 장치는 샘플 포인트에 따른 Cubic B-spline 등의 커브 피팅 방식을 통해 곡선을 생성하고, 해당 곡선을 나타내는 동작 경로 정보를 생성한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치는 사용자의 손 떨림이나 입력 장치의 오차 등으로 인해 발생하는 노이즈로 인해 급격한 변화가 발생하는 동작 경로 스케치 입력(예를 들어, 도 4의 410)을 부드러운 연속성을 가지는 곡선(예를 들어, 도 4의 420)을 나타내도록 보정한 동작 경로 정보로 생성할 수 있다. 따라서, 애니메이션 생성 장치는 서툰 사용자의 동작 경로 입력이나 입력 장치의 오동작이 발생하더라도 애니메이션의 생성에 적합한 동작 경로를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 자세 스케치 입력을 받는 과정을 예시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 이용하는 동작 클립에 포함된 그래픽 모델과 자세 스케치 입력의 자세 특징점을 매칭한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 검색하는 동작 클립에 포함된 그래픽 모델의 자세 특징점의 위치에 따른 자세 벡터를 저장하는 데이터베이스의 자료 구조를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 애니메이션 생성 장치는 출력 인터페이스(115)를 통해 사용자에게 동작 경로 정보를 표시하고, 입력 인터페이스(110)를 통해 사용자로부터 자세 스케치 입력을 받을 수 있다. 즉, 사용자는 입력 장치(도 5에서는 전자펜)를 이용하여 스켈레톤 모델의 그림을 그리는 자세 스케치 입력을 행할 수 있다.
이 때, 도 6과 같이, 애니메이션 생성 장치는 동작 클립 상 그래픽 모델(610)의 각 머리, 좌측 손, 우측 손, 중심, 좌측 발, 우측 발에 해당하는 지점과 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점인 스켈레톤 모델(620) 상 각 머리, 좌측 손, 우측 손, 좌측 발, 우측 발에 해당하는 지점 및 세 선분이 교차하는 지점인 자세 특징점을 비교하여 자세 스케치 입력과 유사한 동작 클립을 선정할 수 있다.
이 때, 도 7과 같이 데이터베이스는 동작 클립 상 그래픽 모델의 자세 특징점 중 중심과 나머지 자세 특징점 간의 차에 상응하는 총 5개의 벡터(이하, 자세 벡터라 지칭)를 저장할 수 있다. 데이터베이스는 각 동작 클립(도 5의 M1 내지 MN , N은 2 이상의 자연수)에 대해 그래픽 모델의 자세 벡터 5개를 포함하는 자세 벡터 그룹 F1,1 내지 자세 벡터 그룹 F1,M(M은 2 이상의 자연수)를 저장할 수 있다. 즉, 동작 클립은 연속된 복수의 자세 벡터 그룹을 포함하는 정보이다. 이 때, 동작 클립에 포함된 각 자세 벡터 그룹은 각 프레임 별 설정된 그래픽 모델의 자세를 나타내고, 프레임의 순서에 대응하도록 각 자세 벡터 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 클립 M1중 F1,1은 첫 프레임에 상응하는 자세 벡터 그룹을 나타내고, F1,M은 M번째 자세 벡터 그룹을 나타낼 수 있다.
애니메이션 생성 장치는 자세 스케치 입력의 자세 특징점에 대한 자세 벡터를 산출하고, 데이터베이스의 자세 벡터 그룹 중 자세 스케치 입력의 자세 벡터와 차이가 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출한다. 예를 들어, 애니메이션 생성 장치는 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터와 자세 벡터 그룹 Fi ,j의 각 자세 벡터 간 차이들의 합이 임계치 이하인 경우, 동작 클립 Mi를 추출할 수 있다. 이 때, 애니메이션 생성 장치는 각 스켈레톤 모델 간의 간격(도 5의 TDi)을 산출하고, 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터와 각 자세 벡터 간 차이들의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹(예를 들어, 도 7의 Fi ,j)으로부터 간격의 절반(예를 들어, 도 7의 TDi/2) 이내에 위치한 자세 벡터 그룹(예를 들어, 도 7의 710)만을 포함하는 유사 동작 클립으로서 추출할 수 있다. 또한, 애니메이션 생성 장치는 사용자로부터 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터에 대한 가중치를 입력 받아, 자세 벡터에 해당 가중치를 곱하여 보정을 수행한 후 동작 클립의 검색 및 추출하는 과정을 수행할 수 있다.
애니메이션 생성 장치는 출력 인터페이스를 통해 각 유사 동작 클립에 따른 그래픽 모델의 움직임을 표시하고, 사용자로부터 각 유사 동작 클립 중 하나 이상을 선정하는 입력을 받을 수 있다. 애니메이션 생성 장치는 사용자로부터 선택받은 유사 동작 클립을 동작 경로 상의 순서대로 이어 붙인 동작 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 애니메이션 생성 장치는 임계치를 설정하는 사용자 입력을 받을 수 있으며, 해당 입력에 따라 설정된 임계치에 따라 유사 동작 클립을 추출할 수 있다. 따라서, 애니메이션 생성 장치는 사용자의 의도에 따라 검색 정확도를 높여 검색되는 유사 동작 클립의 수를 줄이거나, 검색 정확도를 낮추어 검색되는 유사 동작 클립의 수를 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치가 동작 정보를 보정하는 과정을 예시한 도면이다. 이하 설명하는 각 과정은 도 2에서 상술한 단계 270에 해당하는 과정일 수 있다.
도 8을 참조하면, 단계 810에서 애니메이션 생성 장치는 발 고정 위치를 산출한다. 예를 들어, 애니메이션 생성 장치는 동작 정보의 각 프레임 중 그래픽 모델의 발과 지면 사이의 거리 및 발의 가속도가 미리 지정된 수치 이하인 프레임(이하, 발 고정 프레임이라 지칭)을 선정하고, 발 고정 프레임 상 각 그래픽 모델의 발 위치에 대한 평균 을 발 고정 위치로 산출할 수 있다.
단계 820에서 애니메이션 생성 장치는 발 고정 프레임 상 그래픽 모델의 발 고정 위치에 그래픽 모델의 발을 고정시킨 후 역운동학(inverse kinematics) 기법을 적용시켜 나머지 무릎(도 6의 610), 엉덩이(도 6의 620) 관절들을 순차적으로 조절한다. 따라서, 애니메이션 생성 장치는 사용자가 임의로 스케치한 동작 경로를 따라가는 애니메이션을 생성했을 때 발생할 수 있는 발 미끄러짐(foot-skate) 현상을 제거할 수 있다.
단계 830에서 애니메이션 생성 장치는 동작 정보의 각 프레임 중 발 고정 프레임과 타 프레임의 고정된 발 이외에 모든 관절에 대해 보간(interpolation)을 수행한다. 따라서, 애니메이션 생성 장치는 단계 820에서 조절된 발 고정 프레임 상 그래픽 모델의 관절 위치의 조절로 인해 프레임 간 그래픽 모델의 움직임이 불연속하게 되는 현상을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 애니메이션 생성 장치는 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 현실 디스플레이 장치가 구현된 컴퓨터 시스템을 예시한 도면이다.
본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 시스템 내에, 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 기록매체로 구현될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(900)은 하나 이상의 프로세서(910), 메모리(920), 저장부(930), 사용자 인터페이스 입력부(940) 및 사용자 인터페이스 출력부(950) 중 적어도 하나 이상의 요소를 포함할 수 있으며, 이들은 버스(960)를 통해 서로 통신할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(900)은 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스(970)를 또한 포함할 수 있다. 프로세서(910)는 메모리(920) 및/또는 저장소(930)에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다. 메모리(920) 및 저장부(930)는 다양한 유형의 휘발성/비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(924) 및 RAM(925)를 포함할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시 예 외의 많은 실시 예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 사용자로부터 동작 경로 스케치 입력 및 자세 스케치 입력을 받는 입력 인터페이스;
    상기 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 동작 경로 정보 생성부;
    상기 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 자세 정보 생성부;
    데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 유사 동작 클립 검색부;
    상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 동작 정보 생성부; 및
    상기 동작 정보에 따라 그래픽 모델을 렌더링하여 애니메이션을 생성하는 애니메이션 생성부;
    를 포함하는 애니메이션 생성 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 동작 경로 생성부는 상기 동작 경로 스케치 입력으로부터 샘플 포인트를 추출하고,
    스무싱(smoothing) 필터를 이용하여 상기 샘플 포인트의 위치를 조정하고,
    커브 피팅 방식을 통해 상기 샘플 포인트에 상응하는 곡선을 생성하고, 상기 곡선을 나타내는 상기 동작 경로 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 자세 정보 생성부는 상기 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점 및 세 개의 선분의 교차점에 해당하는 자세 특징점을 포함하는 자세 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 유사 동작 클립 검색부는 상기 데이터베이스에 포함된 동작 클립의 자세 벡터 그룹에 포함된 자세 벡터와 상기 자세 정보에 따른 자세 벡터 간의 차의 합을 산출하고, 상기 자세 벡터 간의 차의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 유사 동작 클립 검색부는 상기 자세 스케치 입력의 스켈레톤 모델 간의 간격을 산출하고, 상기 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터와 각 자세 벡터 간 차이들의 합이 상기 임계치 이하인 자세 벡터 그룹으로부터 상기 간격의 절반 이내의 거리에 위치한 자세 벡터 그룹만을 포함하는 유사 동작 클립을 추출하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 유사 동작 클립 검색부는 상기 임계치를 설정하는 사용자의 입력에 따라 상기 임계치를 설정하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 동작 정보 생성부는 상기 유사 동작 클립에 따른 그래픽 모델의 움직임을 표시하고,
    상기 사용자로부터 각 유사 동작 클립 중 하나 이상을 선정하는 입력을 받고,
    상기 사용자가 선정한 유사 동작 클립을 동작 경로 상의 순서대로 이어 붙인 동작 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 동작 정보 생성부는
    동작 정보의 각 프레임 중 그래픽 모델의 발과 지면 사이의 거리 및 발의 가속도가 미리 지정된 수치 이하인 프레임을 발 고정 프레임으로 선정하고,
    상기 발 고정 프레임 상 각 그래픽 모델의 발 위치에 대한 평균을 발 고정 위치로 산출하고,
    상기 발 고정 프레임 상 상기 발 고정 위치에 상기 그래픽 모델의 발을 고정시키고, 역운동학(inverse kinematics) 기법에 따라 상기 그래픽 모델의 나머지 관절들을 순차적으로 조절하고,
    상기 발 고정 프레임 이외 타 프레임과 상기 발 고정 프레임에 포함된 그래픽 모델의 발 이외 모든 관절에 대해 보간(interplation)을 수행하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 장치.
  9. 애니메이션 생성 장치가 애니메이션을 생성하는 방법에 있어서,
    사용자로부터 동작 경로 스케치 입력 및 자세 스케치 입력을 받는 단계;
    상기 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 단계;
    상기 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 단계;
    데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 단계;
    상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 동작 정보에 따라 그래픽 모델을 렌더링하여 애니메이션을 생성하는 단계;
    를 포함하는 애니메이션 생성 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 동작 경로 스케치 입력에 상응하는 동작 경로 정보를 생성하는 단계는,
    상기 동작 경로 스케치 입력으로부터 샘플 포인트를 추출하는 단계;
    스무싱(smoothing) 필터를 이용하여 상기 샘플 포인트의 위치를 조정하는 단계;
    커브 피팅 방식을 통해 상기 샘플 포인트에 상응하는 곡선을 생성하고, 상기 곡선을 나타내는 상기 동작 경로 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 자세 스케치 입력에 상응하는 자세 정보를 생성하는 단계는,
    상기 자세 스케치 입력의 각 선분의 끝 점 및 세 개의 선분의 교차점에 해당하는 자세 특징점을 포함하는 자세 정보를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 단계는,
    상기 데이터베이스에 포함된 동작 클립의 자세 벡터 그룹에 포함된 자세 벡터와 상기 자세 정보에 따른 자세 벡터 간의 차의 합을 산출하는 단계; 및
    상기 자세 벡터 간의 차의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 자세 벡터 간의 차의 합이 임계치 이하인 자세 벡터 그룹을 포함하는 동작 클립을 유사 동작 클립으로 추출하는 단계는,
    상기 자세 스케치 입력의 스켈레톤 모델 간의 간격을 산출하고, 상기 자세 스케치 입력의 각 자세 벡터와 각 자세 벡터 간 차이들의 합이 상기 임계치 이하인 자세 벡터 그룹으로부터 상기 간격의 절반 이내의 거리에 위치한 자세 벡터 그룹만을 포함하는 유사 동작 클립을 추출하는 단계인 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    데이터베이스에 저장된 동작 클립 중 상기 자세 정보에 상응하는 유사 동작 클립을 검색하는 단계는,
    상기 임계치를 설정하는 사용자의 입력에 따라 상기 임계치를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 단계는,
    상기 유사 동작 클립에 따른 그래픽 모델의 움직임을 표시하는 단계;
    상기 사용자로부터 각 유사 동작 클립 중 하나 이상을 선정하는 입력을 받는 단계; 및
    상기 사용자가 선정한 유사 동작 클립을 동작 경로 상의 순서대로 이어 붙인 동작 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 유사 동작 클립을 포함하는 동작 정보를 생성하는 단계는,
    동작 정보의 각 프레임 중 그래픽 모델의 발과 지면 사이의 거리 및 발의 가속도가 미리 지정된 수치 이하인 프레임을 발 고정 프레임으로 선정하는 단계;
    상기 발 고정 프레임 상 각 그래픽 모델의 발 위치에 대한 평균을 발 고정 위치로 산출하는 단계;
    상기 발 고정 프레임 상 상기 발 고정 위치에 상기 그래픽 모델의 발을 고정시키고, 역운동학(inverse kinematics) 기법에 따라 상기 그래픽 모델의 나머지 관절들을 순차적으로 조절하는 단계;
    상기 발 고정 프레임 이외 타 프레임과 상기 발 고정 프레임에 포함된 그래픽 모델의 발 이외 모든 관절에 대해 보간(interplation)을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애니메이션 생성 방법.
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