KR20190070884A - 아이템 시뮬레이션에 있어서 3d 아이템 디지털 변환을 자동화하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 아이템 디지털변환 자동화 및 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 표면 오프셋팅의 방향을 달리하여 두께감 및 뻣뻣함을 모두 표현하는 것을 특징으로 한다. 상기 본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 환경에서 제작된 체험 아이템을 손쉽게 아바타에 착장하고 착장 유효성을 용이하게 검증할 수 있게 된다.

Description

아이템 시뮬레이션에 있어서 3D 아이템 디지털 변환을 자동화하는 방법 및 장치 {Method and apparatus for automating 3D item digital conversion in 3D item simulation}

본 발명은 3D 아이템 디지털변환 자동화 및 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

'3D 의상 시뮬레이션 기술'은 3D 의상 모델을 3D 아바타에 착용시키고 아바타의 임의 자세에 대해 의상 모델의 물리 시뮬레이션을 수행하여, 의상 모델의 주름, 아바타 체형에 따른 굴곡 등 실감나는 의상 형태를 재현하는 기술이다. 또한 두께감 등의 직관적인 시뮬레이션 파라미터를 조절하고 그에 따른 의상 모델의 시뮬레이션 결과를 실시간으로 가시화함으로써 다양한 특징의 3D 의상 모델을 빠르고 쉽게 재생성 하도록 지원한다.

또한 최근 깊이를 계측할 수 있는 센서의 발달 및 보급화로 다양한 형태의 사물이 복원되어 디지털화 되고 있다. 이러한 기술은 가시화 또는 시뮬레이션 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 특히 키넥트의 보급으로 깊이 정보를 저비용으로 획득할 수 있게 되어 사물 복원의 활용성은 더욱 커질 전망이다. 일 예로 마이크로소프트의 Kinect Fusion은 방 한 칸 크기 정도의 공간을 비교적 쉽게 3차원으로 복원하는 방법을 제공한다.

그러나 영상 정보만을 이용하는 방식의 한계로 사물의 최외각 형태만 복원되므로 의상 시뮬레이션 등 정밀한 시뮬레이션이 필요한 분야에서는 복원된 데이터를 직접적으로 사용하기에는 많은 어려움이 존재한다. 한편, 의류의 가상화와 온라인 피팅 등 기술의 등장으로 사용자는 직접 입어보지 않고도 의류의 착용 모습을 쉽게 예측할 수 있는 체험 서비스가 늘어나고 있다. 그러나 이러한 서비스의 가장 큰 문제점은 지속적인 가상 아이템(예:의류) 공급의 어려움이다.

가상 아이템을 제작하는 방법으로는 크게 오토데스트 마야와 같은 컴퓨터그래픽스 저작툴을 이용해 제작하는 방법과, 실제 판매되는 의상의 옷본을 이용해 3차원 모델을 구성 방법, 그리고 다각도에서 촬영된 영상 정보를 이용해 3차원 모델을 복원하는 방법 등이 있다.

저작툴을 이용한 창작 방법이나 실제 의상의 옷본을 이용하는 방법은 고도로 훈련된 디자이너가 많은 시간을 들여야 하는 방법으로 제작 비용이 높고 제작 과정을 자동화하기가 매우 어렵다는 문제가 있다. 영상정보를 이용하는 방법은 아이템의 자연스러운 외형 정보를 빠르고 저비용으로 추출할 수 있으나 최외각 형태만 생성되기 때문에 겨울 점퍼와 같은 두꺼운 의상은 별도의 수작업 처리를 하지 않으면 온라인 피팅시 자연스러운 형태를 표현하기가 쉽지 않다. 또한 재질의 특성에 상관 없이 생성되기 때문에 구조적으로 재질의 뻣뻣함 등을 표현하기에는 한계가 존재한다.

또한, 재킷과 같은 다소 두께가 있는 의상이나 겨울 점퍼와 같이 매우 두꺼운 의상 등의 디지털 의상을 체험자 또는 3D 아바타에 착장시키고 실제 착용 모습과 유사하게 표현하기 위해서는 볼륨 구조가 사용된다. 클로버추어패션의 마블러스 디자이너와 같은 정밀한 의상 시뮬레이션을 지원하는 기술은 두께감을 표현하기 위해 정밀한 볼륨 구조를 생성한다. 그러나 볼륨 구조를 생성하기 위해서는 추가적으로 더 많은 시간과 비용이 소요되며 시뮬레이션을 위한 연산 요구량도 매우 높아 실시간 서비스 제공에는 많은 어려움이 따른다. 가상 피팅을 제공하는 타 기술의 경우 정밀한 시뮬레이션을 하지 않고 단순 스키닝(리깅)만 적용하여 의상의 형태나 재질에 상관없이 모두 동일한 형태로 실물 착용 모습과는 거리가 먼 경우가 많다.

한편, 특정 서비스에 대해서 맞춤으로 제작된 아이템이 아닌 경우 대부분 아이템을 착장할 아바타와 아이템의 형태 차이가 발생하여 아이템을 수작업으로 변형해야 한다. 일 예로, 서비스에서 사용하는 아바타와 의상을 3D 스캔할 때 의상을 거치하기 위해 사용된 마네킹의 체형이 다르면 스캔된 디지털의상을 서비스에서 사용하는 아바타에 착용이 쉽게 되지 않는다. 의상의 특성상 항상 의상은 아바타보다 바깥에 있어야 하는데 이를 만족하기 위해서 일반적으로 데이터의 외형을 편집툴을 이용해 수작업으로 인위적 변형을 한다. 이는 아이템 제작 시간과 비용을 높이는 원인 중 하나이며 아이템의 임의 변형으로 의도하지 않은 형태 변화를 야기할 수 있게 된다.

따라서 3D 아이템 시뮬레이션 기술에서 아이템의 특성을 고려하여 착장할 아이템을 효율적으로 생성하는 방법이 요구되는 실정이다.

본 발명은 임의의 환경에서 영상 정보를 이용하여 스캔된 3D 아이템을 최소한의 노력으로 형태나 재질의 특징을 반영하는 디지털 체험 아이템으로 변형하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 임의의 3D 아바타에 디지털 아이템을 착장하는 경우, 자동화되어 처리되는 방법을 제공하여 아이템을 이용한 가상 체험을 위한 콘텐츠를 쉽게 공급하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 가시화 또는 시뮬레이션 분야에서 디지털화 된 아이템을 활용하기 위한 목적이 있다.

본 발명은 의상 시뮬레이션 등 정밀한 시뮬레이션이 필요한 분야에서 사용될 수 있는 기술을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 의류의 가상화 및 온라인 피팅 등의 분야에서 지속적인 가상 아이템(예:의류) 공급하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 착장 아이템의 제작 비용을 줄이고, 제작 과정을 자동화는데 그 목적이 있다.

본 발명은 아이템의 특성을 효율적으로 표현하는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른, 3D 아이템 디지털변환 자동화 및 시뮬레이션 방법은, 최외각 형태만 있는 가시화용 3D 아이템을 이용해 시뮬레이션을 위한 내부 구조를 생성하는 시뮬레이션 구조 생성단계, 내부 구조가 생성된 체험아이템에 지정된 3D 아바타에 디지털 착장하는 디지털 체험아이템 착장 단계, 및 상기 아바타에 착장된 아이템에 대한 물리적 안정화를 위한 시뮬레이션 과정을 수행하는 디지털 체험아이템 안정화 단계를 포함하되, 표면 오프셋팅의 방향을 달리하여 두께감 및 뻣뻣함을 모두 표현하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 보다 상세하게는 아이템의 최외각 3D(Three Dimensional) 외형 모델을 입력 받고, 최외각 3D 외형 모델에 기초하여 아이템의 시뮬레이션 구조가 표현된 디지털 체험아이템을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험아이템을 지정된 3D 아바타에 디지털 착장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 3D 아바타에 착장된 디지털 체험아이템에 대한 물리적 안정화를 위한 시뮬레이션 과정을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험아이템을 생성하는 경우, 최외각 3D 외형 모델에 정점을 추가하고, 추가된 정점들의 방향 및 깊이 중 적어도 하나 이상을 변경하여 아이템의 재질감, 두께 및 부피 중 적어도 하나 이상이 변경될 수 있다.

본 발명에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 발명의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 환경에서 제작된 체험 아이템을 손쉽게 아바타에 착장하고 착장 유효성을 용이하게 검증할 수 있게 된다.

또한 전문 기술과 많은 시간을 요구하는 두꺼운 아이템을 자동으로 생성할 수 있고 표현하기 어려운 매우 뻣뻣한 아이템을 쉽게 생성하여 자연스럽게 표현할 수 있게 된다.

또한, 임의의 아이템을 임의의 아바타에 자동으로 착장하는 기술에 적용 가능하다.

또한, 아이템의 두께 생성을 이용해 뻣뻣함을 표현하는 것이 용이하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상용화를 목적으로 설계되어 사용자의 편의성을 증가시켜 체험아이템 제작의 생산성을 극대화하는 데 매우 유용하다.

또한 본 발명에서 제시하는 체험아이템 콘텐츠의 효과적인 공급 방안은 사용자 체험을 기반한 엔터테인먼트 뿐만 아니라 광고 및 구매와 연계하여 온라인쇼핑에서도 용이하게 적용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 임의의 환경에서 영상 정보를 이용하여 스캔된 3D 아이템을 최소한의 노력으로 형태나 재질의 특징을 반영하는 디지털 체험 아이템으로 변형할 수 있다.

또한, 본 발명은 임의의 3D 아바타에 착장하는 자동화된 방법을 제공하여 아이템을 이용한 가상 체험을 위한 콘텐츠를 쉽게 공급할 수 있다.

또한, 본 발명은 착장 아이템의 제작 비용을 줄이고, 제작 과정을 자동화할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 구조 생성부의 구성을 예를 들어 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 구조를 생성하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 표면 오프세팅의 일 예를 도시한 것이다.
도 5 내지 도 7 은 본 발명의 실시예에 따른, 두 표면 간 연결 구조를 생성한 다양한 형태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험아이템 착장부(120)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험아이템 착장이 수행되는 흐름도를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 발명에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 3D 아이템 디지털변환 자동화 및 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 영상 정보를 이용하여 복원된 3D 아이템을 임의의 3D 아바타에 착장하고 아이템의 형태나 재질에 따라 자연스러운 시뮬레이션을 수행하는 자동화된 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명에서 착장이란 아바타 등에 대해 시뮬레이션 구조가 생성된 디지털 아이템을 착용시키는 것을 의미할 수 있다. 또한 아이템을 아바타에 장착시키는 것을 의미할 수 있다.

먼저 시뮬레이션 구조 생성부(110)는 시뮬레이션 구조를 생성할 수 있다. 이때, 최외각 형태만 있는 가시화용 3D 아이템을 이용해 시뮬레이션을 위한 내부 구조를 생성할 수 있다. 시뮬레이션을 위한 내부 구조는 대상이 되는 시뮬레이션 방법에 따라 달라질 수 있다.

그리고 디지털 체험 아이템 착장부(120)는 내부 구조가 생성된 체험아이템을 지정된 3D 아바타에 디지털 착장 시킬 수 있다. 이때 디지털 체험 아이템이란, 임의의 환경에서 영상 정보를 이용하여 스캔된 3D 아이템을 최소한의 노력으로 아이템이 가진 고유한 형태나 재질의 특징을 반영하여 생성된 아이템을 의미할 수 있다.

해당 단계와 관련하여, 착장이라 함은 아이템의 어느 부분도 아바타를 뚫고 들어가지 않도록 아이템을 적절히 변형하여 아바타와 함께 3D 공간상에 배치하는 것을 의미한다. 착장된 아이템은 두께 생성 등을 위해 시뮬레이션 구조를 다시 생성할 수 있다.

최종적으로 디지털 체험아이템 안정화부(130)는 디지털 체험 아이템을 안정화 하는 과정을 수행할 수 있다. 보다 상세하게는 디지털 체험아이템 안정화부(130)는 시뮬레이션 구조가 결정되고 문제없이 아바타에 착장된 아이템에 대해서 물리적 안정화를 위한 시뮬레이션 과정을 수행할 수 있다. 디지털 체험아이템 안정화부(130)의 안정화 처리 과정을 통해 실제 사람이 아이템을 착용한 것과 같은 형태로 재현될 수 있다.

이하 상기 본 발명의 주요 특징을 도 2 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 구조 생성부의 구성을 예를 들어 도시한 것이다.

시뮬레이션 구조 생성부(110)는 표면 구조 생성부(210), 표면 오프셋팅부(220), 3D 아바타 충돌 탐지부(230) 및 두께 구조 생성부(240)로 구성될 수 있다. 이때 시뮬레이션 구조 생성부(110)는 본 발명에서 정의되는 시뮬레이션 구조를 생성한다.

시뮬레이션 구조는 물리 기반 시뮬레이션을 위해 사용하는 기하학적 구조이다. 본 발명에서 시뮬레이션 구조는 아이템이 차지하는 공간에 적절히 분포된 질량(mass)과 정점 사이의 거리를 적절히 유지하고 힘을 전달하기 위한 스프링으로 구성된 질량-스프링(mass-spring)구조를 가정한다. 질량-스프링 구조에서의 시뮬레이션은 외부 자극이나 힘에 의해 스프링에 변형이 가해지면 스프링은 각 스프링의 탄성 계수에 따라 복원 또는 반발력이 발생하여 연결된 질량에 힘을 전달한다. 스프링에 연결된 질량은 가해진 힘에 따라 속도 변화 및 그에 따른 위치가 이동되며 주위 다른 스프링을 변형시킨다. 도 2의 시뮬레이션 구조 생성부의 구성의 상세한 동작 흐름은 도 3의 흐름도에서 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 구조를 생성하는 흐름도이다.

먼저 시뮬레이션 구조 생성부(110)는 아이템을 입력을 받는다.(S310) 이 때 입력 받은 아이템은 임의의 환경에서 입력된 영상 정보를 이용하여 스캔된 3D 아이템을 의미할 수 있다. 또한 아이템은 아바타에 장착되는 것으로써, 사람에게 장착될 수 있는 모든 형태의 물건들이 해당 될 수 있다. 이 때 일 예로 의류, 잡화 등이 해당될 수 있다.

그리고 시뮬레이션 구조 생성부(110)는 해당 아이템이 이미 아바타에 착장된 상태인지를 판단할 수 있다.(S320) 착장되지 않은 아이템인 경우에는 새로 시뮬레이션 구조를 생성하고, 착장된 아이템인 경우에는 기본 아바타와의 충돌을 고려하여 시뮬레이션 구조의 수정이 수행될 수 있다. 다만, 현 단계에서 아이템이 아바타에 착장된 상태의 의미는 디지털 체험 아이템 착장부(120)에 의해, 디지털 체험 아이템이 아바타에 착장된 상태를 의미하는 것과 구분될 수 있다. 즉, 시뮬레이션 구조 생성부에서 아이템이 아바타에 착장된 상태인지를 판단하여 아바타와의 충돌을 탐지하는 경우는, 디지털 체험 아이템을 생성하기 위하여 기본 형태의 아바타에 기반하여, 해당 아이템이 기본 아바타에 착용된 상태로 시뮬레이션 구조가 생성되는 경우를 의미한다.

기본 아바타에 아이템이 착장되지 않은 상태의 경우는 아이템만을 시뮬레이션 구조로 생성할 수 있다. 우선, 표면 구조 생성부(210)는 입력으로 주어지는 아이템의 최외각 표면 3D 모델에 대해서 표면 구조를 생성할 수 있다.(S330)

본 발명이 시뮬레이션 구조를 생성하기 위해 하기의 단계를 추가적으로 실시하는 것에 반해, 종래의 기존의 기술은 입력으로 주어지는 아이템의 최외각 표면 3D 모델에 대해서 기존의 기술을 이용해 시뮬레이션 구조를 생성하였다. 따라서 종래의 기술은 아이템의 특징 및 아바타 등의 착장 시 실감나는 시뮬레이션 효과를 제공하지 못하였다. 그러나 본 발명은 하기의 단계를 수행하여, 3D 아이템 시뮬레이션에 있어서 정밀한 시뮬레이션 효과를 제공할 수 있다.

표면 오프셋팅부(220)는 아이템의 최외각 3D 외형 모델에 대해서 각 정점마다 정점의 방향으로 새로운 정점을 추가한다.(S340)

이때 정점 중 원 정점은 표면 구조 생성부(210)에서 생성된 표면 구조가 존재하는 최외각 3D 외형 모델의 표면의 특정 위치를 의미할 수 있다. 또한 원 정점은 외형 모델의 표면의 특정 위치에 존재하는 점을 의미할 수 있으며, 최외각 3D 외형 모델의 표면에 존재하는 한 개 이상의 점들을 의미할 수 있다.

이때 정점 중 추가되는 정점은 최외각 3D 외형 모델을 기준으로 하여, 외형 모델의 안쪽 또는 바깥쪽에 추가되는 점을 의미할 수 있다. 이때 추가되는 정점의 위치를 조절할 수 있다. 추가되는 정점의 위치가 변경되는 경우, 원점을 기준으로 하여 추가되는 정점의 깊이와 방향이 조절될 수 있다. 이 때 추가된 새로운 정점에 기초하여 두께가 있는 3D 외형 모델이 생성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 표면 오프세팅의 일 예를 도시한 것이다. 표면 오프셋팅부(220)는 도 4 a와 같이 아이템의 최외각 3D 외형 모델에 대해서 각 정점마다 정점의 방향으로 새로운 정점을 추가한다. 그 후 표면 오프셋팅부(220)는 도 4b와 같이 두께가 있는 3D 외형 모델을 생성한다.

만약 아이템이 이미 기본 아바타에 이미 착장된 상태인 경우, 3D 아바타 충돌 탐지부(230)는 생성된 정점과 아바타와의 충돌을 탐지(S350)하여 표면 오프셋팅부(220)에서 추가된 정점의 위치를 조정할 수 있다. (S360) 그 후 추가된 새로운 정점에 기초하여 두께가 있는 3D 외형 모델이 생성될 수 있다. (S370)

두께 구조 생성부(140)는 표면 오프셋팅에 의해 추가된 정점들에 대해서 먼저 기존에 생성한 표면 구조와 같은 구조로 두께가 있는 시뮬레이션 구조를 생성할 수 있다.(S380) 즉, 두께 구조 생성부(140)는 시뮬레이션이 가능한 구조로 아이템을 생성할 수 있다. 이후 두 표면 구조를 연결하는 새로운 구조를 추가하여 두 표면이 서로 적절한 거리를 유지하도록 한다.

본 발명에서 표면을 오프셋팅할 때 추가된 정점들을 이용하여, 아이템의 특성을 표현할 수 있으며, 본 발명의 일 예시로 아바타에 장착되는 디지털 체험 아이템의 질감이나 아이템의 내부 구조 또는 아이템의 두께감 및 아이템의 부피감 등을 표현할 수 있다. 이와 같은 구성들은 기존 기술에서는 볼 수 없는 구성이다.

보다 상세하게는 표면 오프셋팅부(220)이 표면을 오프셋팅하는 경우 새로운 정점을 추가하는 깊이 및 방향을 변경하여 아아템의 다양한 특성을 실제 아이템의 특성과 유사하게 생성할 수 있으며, 이 중 일 예로 정점의 깊이 및 방향에 따라 아이템의 두께감 및 부피감 등이 표현될 수 있다.

본 발명에서 의미하는 질감이란 손이나 눈으로 느끼게 되는 물체 표면의 성질을 의미하는 것으로, 아이템의 표면에서 느껴지는 뻣뻣하다는 특성, 구김이 많이 가지 않는다, 주름이 많이 생기지 않는다와 같은 특성을 의미할 수 있다. 특히 본 발명에서는 질감이란 대표적으로 아이템의 표면, 재질 또는 아이템의 특징으로부터 발생한 아이템의 뻣뻣함의 정도를 의미할 수 있으며, 사람 또는 아바타의 동작에 따라 아이템의 구김이나 주름이 많이 발생하지 않는 아이템을 뻣뻣한 질감을 가진 아이템으로 표현할 수 있다.

이 때 본 발명의 일 실시예에 따라 아이템이 의류라 가정하였을 때, 의류는 의류의 재질 및 형태 등에 따라 의류가 가진 두께와 부피에 차이가 발생할 수 있으며 해당 특성이 시뮬레이션 구조 생성시 반영되어야 한다.

예를 들어 두께가 얇고 부피감이 거의 없는 의류에는 하늘하늘한 천, 모양이 유지되지 않는 천, 실크와 같은 아이템이 해당 될 수 있으며, 구김 및 주름이 많이 가는 특성이 있다.

두께가 두껍고 부피감은 상대적으로 적은 의류에는 사람의 움직임에 대해서 구김이 잘 가지 않고, 형태가 유지되는 천, 모직으로 만든 코트 등과 같은 아이템이 해당될 수 있으며, 해당 아이템들은 두께가 얇고 부피감이 거의 없는 의류에 비해 뻣뻣한 질감을 갖고 있어, 해당 특성을 나타내야 하는 경우가 많다.

또한 두께가 있으면서 부피감이 상대적으로 큰 의류에는 의류 내부에 새의 깃털이나 솜 등의 충전재가 채워진 패딩 등과 같은 의류가 해당될 수 있다.

다만 본 발명을 사용하여 구현하고자 하는 아이템의 특성이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명을 사용하여 아이템의 재질감, 두께감 및 부피감 등과 같이 수개의 특성이 조합된 아이템의 특성을 표면 오프셋팅의 방향을 달리하여 적절하게 디지털 아이템으로 표현할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 새로운 정점의 방향을 조절하여 아이템의 부피감 및 두께감을 조절할 수 있다. 즉, 추가된 정점의 방향이 안쪽으로 향한 경우는 부피가 큰 아이템을 표현할 수 있고, 추가된 정점의 방향이 바깥쪽으로 향한 경우는 부피가 작은 아이템을 표현할 수 있다.

보다 상세하게는 추가된 새로운 정점의 방향이 안쪽으로 향한 경우 부피감이 큰 아이템을 표현할 수 있다. 이때 시뮬레이션 시 아이템과 아바타가 접촉된 면인 안쪽 표면에 표면 오프셋팅이 수행되었으므로, 아바타와의 충돌에 반발하기 때문에 일정한 거리가 유지되어 아이템의 부피가 표현될 수 있다. 또한 이 경우는 아이템이 아바타와의 일정한 거리가 유지되므로, 본 발명의 일 실시예에 따라 부피감을 가진 패딩 등과 같이 솜 등의 충전재가 들어있는 의류가 표현될 수 있다. 이 때 추가된 정점의 깊이를 조절하여 아이템의 질감을 조절할 수 있으며, 정점의 깊이가 깊을수록 구김이 적게 가는 아이템의 특성을 표현할 수 있다.

또한, 추가된 새로운 정점의 방향이 바깥쪽으로 향한 경우 부피감이 적은 아이템을 표현할 수 있다. 보다 상세하게는 시뮬레이션 시 아이템과 아바타가 접촉된 면인 안쪽 표면이 아닌 바깥쪽 표면에 표면 오프셋팅이 수행되었으므로 아바타와의 충돌이 없어 부피감이 적은 아이템을 표현할 수 있다. 또한 이 때의 경우 아이템의 두께감이 표현될 수 있으며, 추가된 정점의 깊이를 조절하여 아이템의 두께감과 함께 뻣뻣함이 표현될 수 있다. 보다 상세하게는 추가된 정점의 깊이가 원 정점에서부터 깊어질수록 구김이 적은 뻣뻣한 성질을 표현할 수 있다. 추가된 깊이가 원 정점에 가까워질수록 구김이 많이 가는 하늘거리는 아이템의 성질이 표현될 수 있다.

또한, 안쪽 및 바깥쪽을 향하는 방향을 가진 새로운 정점들을 추가하여, 안쪽을 이용해 두께감을 바깥쪽을 이용하여 뻣뻣한 질감을 표현할 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 추가된 새로운 정점의 깊이를 변경하여 아이템의 특성을 표현할 수 있다. 이때 새로운 정점을 기준 정점인 원 정점보다 보다 더 멀리 생성할수록 구조가 견고해져 아이템의 뻣뻣함이 증가하는 경향이 발생한다. 또한 새로운 정점이 기준 정점인 원 정점에 더 가깝게 위치할수록 실크와 같은 찰랑거리는 느낌이 강해진다.

안쪽 및 바깥쪽 모두에 오프셋팅의 방향이 향한 경우 부피감, 두께 및 아이템의 재질이 주는 질감인 뻣뻣함을 표현할 수 있다. 또한 오프셋팅의 깊이를 조절하여 추가적으로 아이템의 재질이 주는 뻣뻣한 질감을 표현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 두께가 얇고 부피감이 거의 없는 의류를 표현하는 경우에는, 바깥 방향을 향한 깊이가 ?은 오프세팅을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따라 두께가 두껍고 부피감은 상대적으로 적은 의류는 바깥 방향을 향한 깊이가 깊은 오프세팅을 수행할 수 있으며, 뻣뻣한 질감도 표현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 두께가 있으면서 부피감이 상대적으로 큰 의류는 안쪽 방향을 향한 깊이가 깊은 오프세팅을 수행할 수 있다.

또한 추가되는 각 정점들은 각각 다른 방향과 깊이를 가질 수도 있다.

다만 상기의 예시들에 본 발명의 실시가 제한되는 것은 아니며, 추가된 정점의 방향 및 깊이 등을 조절하여, 아이템의 질감(뻣뻣함 등)을 고려한 부피감 및 두께를 조절하여, 다양한 아이템이 표현될 수 있다.

본 발명이 시뮬레이션 구조를 생성하는 일 실시예에 따라, 정점(vertex)과 정점 사이의 연결로 표현되는 면(face)으로 구성된 3D 메쉬(mesh) 형태의 3D 아이템 표면 모델에 대해서 많이 사용하는 시뮬레이션 구조 생성 방법은 각 정점을 질량으로 설정하고 정점 사이의 연결 마다 스프링을 설정하는 것이다. 이는 주로 아이템의 늘어남에 대한 저항성을 가진다. 아이템의 휘어짐에 대한 저항성을 부여하기 위해서 2촌 관계 지간 사이에 스프링을 설정할 수 있다.

표면 오프셋팅부(220)가 표면을 오프셋팅하는 과정에서 생성된 구조가 3D 아바타와의 충돌이 발생하는지 정밀하게 알아내기 위해 연속 충돌 탐지(continuous collision detection)를 사용한다.

구조와 3D 아바타 사이의 충돌이 발생하였는지 확인하기 위하여, 시뮬레이션 구조 생성부(110)는 기존 표면 모델의 각 정점과 그 정점에 대응하는 오프셋팅 과정에서 추가된 정점 쌍을 잇는 선분과 3D 아바타가 충돌이 있는지 여부를 확인한다. 또한 시뮬레이션 구조 생성부(110)는 한 정점에서 다른 정점 방향으로의 광선을 광선투사기법(ray casting)을 이용해 아바타와의 충돌 지점을 찾고, 충돌이 없거나 충돌 지점이 다른 정점보다 멀리 있다면 충돌이 없음을 확인할 수 있다. 충돌이 발생한 것으로 판단된 경우, 오프셋팅에 의해 추가된 정점의 위치가 충돌 발생 지점으로 옮겨진다.

도 5 내지 도 7 은 본 발명의 실시예에 따른, 두 표면 간 연결 구조를 생성한 다양한 형태를 도시한 것이다.

연결 구조가 많을수록, 구조 형태가 조합될수록 두 표면의 결합 강도가 높아진다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 겨울 점퍼 및 자켓의 시뮬레이션 구조를 생성하는 방법이 개시될 수 있다.

겨울 점퍼는 두께가 매우 두껍기 때문에 표면 오프셋팅 시안쪽(표면의 반대쪽)으로 오프셋 값을 크게 설정한다. 안쪽에 생성된 표면은 시뮬레이션시 아바타와의 충돌에 의해 안쪽 표면이 아바타위에 안착하게 되고 오프셋팅에 의해 바깥쪽 표면은 설정한 오프셋만큼 아바타 바깥쪽에서 안정화 된다. 소매 부분과 같이 부분적으로 두께가 얇은 부분의 표현은 표면 오프셋팅시 아바타 충돌 감지를 수행하면 오프셋 값이 각 부분마다 재조정되어 표현 가능해진다.

뻣뻣함이 큰 자켓 시뮬레이션은 두께감이 있는 형태와 없는 형태로 나눌 수 있다. 두께감이 없는 형태는 표면 오프셋팅시 아바타 바깥쪽(표면 방향)으로 새로운 표면을 생성한다. 오프셋 정도에 따라 뻣뻣함을 조절할 수 있다. 두께감도 있으면서 뻣뻣함은 큰 경우를 표현하기 위해서는 안쪽, 바깥쪽 모두 표면을 생성하여 안쪽을 이용해 두께감을, 바깥쪽을 이용해 추가적인 뻣뻣함을 표현한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험아이템 착장부(120)의 구성을 나타낸 도면이다.

디지털 체험아이템 착장부(120)에서 수행되는 디지털 체험아이템 착장은 사람이 실제 옷 등을 착용한 것과 같이 디지털 체험아이템을 3D 아바타에 착용시키는 과정이다. 여기서 중요한 요소는 착장 유효성으로서 아이템의 외형 모델이 아바타의 외형 모델을 뚫고 들어가 교차되는 부분이 없어야 한다는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 디지털 체험아이템 착장부(120)는 아바타 리타게팅부(810), 착장 유효성 검사부(820) 및 착장 유효성 처리부(830)로 구성될 수 있다. 도 8의 디지털 체험아이템 착장부(120)의 구성이 동작하는 구체적인 흐름이 도 9에 설명된다.

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험아이템 착장이 수행되는 흐름도를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따라 디지털 체험 아이템을 아바타에 착장하고, 디지털 체험 아이템을 안정화 처리하는 방법이 개시될 수 있다.

먼저, 시뮬레이션 구조 생성부(110)에서 생성한 시뮬레이션 구조를 입력 받고(S910) 디지털 체험 아이템의 스키닝 정보가 있는지 여부를 판단한다.(S920)

대상이 되는 아바타에 맞춰서 제작된 체험아이템이 아닌 경우 공간상의 단순 배치만으로는 착장 유효성을 성립시키기가 어렵다. 예를 들어 상의의 경우 몸통에 맞춰서 상의를 배치하면 소매에 양 팔이 정확히 위치하도록 보장할 수 없다.

따라서, 아바타 리타게팅부(810)에서는 체험아이템이 특정 스켈레톤에 스키닝된 경우를 대상으로 한다. 스키닝 정보가 없을 경우 아바타 리타게팅부(810)의 동작은 생략할 수 있다.

만약, 디지털 체험 아이템이 특정 스켈레톤에 스키닝 된 경우에는, 아바타 리타게팅부(810)에서는 체험 아이템의 스키닝 정보를 이용해 아바타에 리타게팅을 수행하여 아이템을 아바타에 대략적으로 1차 배치한다. (S930)

체험아이템에 연결된 스켈레톤과 아바타의 스켈레톤의 구조가 같은 경우 아바타의 스켈레톤과 아이템의 스키닝 정보로 아이템의 위치를 포워드 키네마틱스(forward kinematics)를 이용해 다시 계산한다.

체험아이템에 연결된 스켈레톤과 아바타의 스켈레톤의 구조가 다른 경우는 모션 리타게팅(motion retargeting) 기술을 적용하여 아바타 스켈레톤으로 스켈레톤 구조를 변경하고 아이템의 위치를 결정한다.

그 후 착장 유효성 검사부(820)는 아이템의 착장 유효성을 검사하고 유효성이 성립하지 않는 부분을 추출한다. (S940, S950)

착장 유효성 검사부(820)는 착장 유효성 검사를 위해서 아이템의 각 정점이 3D 공간상에서 아바타의 내부에 있는지 여부를 검사한다. 각 정점에서 임의 방향으로 광선을 생성하여 광선투사기법(ray casting)을 이용해 아바타와의 충돌 지점을 모두 찾고, 충돌 횟수가 홀수이면 내부, 짝수이면 외부로 판별한다.

또한, 착장 유효성 처리부(830)에서는 착장 유효성이 성립되지 않는 부분을 유효성이 성립하도록 시뮬레이션 구조의 질량 위치를 변경한다.(S960) 이 때의 변형은 영구적인 변형이 아니며 안정화 과정에서 원래의 형태로 돌아올 수 있도록 에너지를 축적한다. 질량-스프링 모델을 예로 들면, 각 스프링의 안정 길이(rest length)는 그대로 둔 채 착장 유효성을 위해 질량의 위치를 변경하면 그에 따라 연결된 스프링의 길이가 변하게 되고 원래의 길이로 돌아가려는 복원 에너지가 축적된다. 표면 오프셋팅에 의해 새로운 표면이 생성된 경우 원래의 표면과 새로 생성된 표면이 모두 착장 유효성이 성립되도록 처리한다.

착장 유효성 처리부(830)가 수행하는 착장 유효성 처리에서는 아바타 내부에 있는 각 정점에서 아바타와의 최단거리를 찾고 최단 거리 지점으로 정점을 이동한다. 이 때 질량-스프링 모델에서의 스프링의 안정 길이(rest length)는 변경하지 않는다.

그 후 디지털 체험아이템 안정화부(130)는 디지털 체험 아이템이 안정화 될 수 있는 과정을 수행한다.(S970) 디지털 체험아이템 안정화는 시뮬레이션 기술을 활용해 체험아이템의 시뮬레이션 구조 변형으로 인한 에너지 축적을 해소하여 물리적으로 자연스러운 아이템 착장 모습을 생성하는 과정이다. 시뮬레이션 구조 변형은 아바타의 자세 변경, 체형 변경, 디지털 체험아이템 착장 과정에서의 구조 변형 등을 통해 발생한다.

본 과정에서 디지털 체험아이템 안정화부(130)는 질량-스프링 모델을 이용한 기존 시뮬레이션 기술을 활용한다. 3D 아바타를 충돌 객체로 설정하고 착장된 체험아이템에 대해 시뮬레이션을 수행한다. 각 질량은 연결된 스프링의 복원력, 중력, 아바타와의 접촉에 의한 반발력 등에 영향을 받아 알짜 힘에 의한 가속도가 발생하고 속도와 위치 이동이 차례로 발생한다. 이러한 질량의 움직임은 스프링 연결에 의해 주위의 질량에 영향을 주고 이러한 과정을 반복하면 축적된 에너지가 최소화 되는 안정 상태에 이르게 된다.

본 발명의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.

본 발명의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 발명의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.

110: 시뮬레이션 구조 생성부
120: 디지털 체험아이템 착장부
130: 디지털 체험아이템 안정화부
210: 표면 구조 생성부
220: 표면 오프셋팅부
230: 3D 아바타 충돌 탐지부
240: 두께 구조 생성부
810: 아바타 리타게팅부
820: 착장 유효성 검사부
830: 착장 유효성 처리부

Claims (1)

1. 3D 아이템을 시뮬레이션하는 방법에 있어서
   아이템의 최외각 3D(Three Dimensional) 외형 모델을 입력 받고, 상기 최외각 3D 외형 모델에 기초하여 상기 아이템의 시뮬레이션 구조가 표현된 디지털 체험아이템을 생성하는 시뮬레이션 구조 생성 단계;
   상기 디지털 체험아이템을 지정된 3D 아바타에 디지털 착장하는 디지털 체험아이템 착장 단계; 및
   상기 3D 아바타에 착장된 디지털 체험아이템에 대한 물리적 안정화를 위한 시뮬레이션 과정을 수행하는 디지털 체험아이템 안정화 단계;
   를 포함하되,
   상기 디지털 체험아이템을 생성하는 경우,
   상기 최외각 3D 외형 모델에 정점을 추가하고,
   추가된 정점들의 방향 및 깊이 중 적어도 하나 이상을 변경하여 상기 아이템의 질감, 두께 및 부피 중 적어도 하나 이상이 변경되는 것을 특징으로 하는 3D 아이템 시뮬레이션 방법.

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