KR20220000188A

KR20220000188A - Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법

Info

Publication number: KR20220000188A
Application number: KR1020200077838A
Authority: KR
Inventors: 송밝음; 최동혁
Original assignee: 동서대학교 산학협력단
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-01-03
Anticipated expiration: 2040-06-25
Also published as: KR102366695B1

Abstract

본발명은 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법에 관한 것으로, 임의의 기준축인 센터피봇(Center Pivot)의 각도와 위치에 따라 다양한 방식으로 캐릭터의 형태를 바꿀 수 있는 것으로,
본발명은 캐릭터 자체가 아닌 Center Pivot이라는 중심축을 새롭게 구성하여 기존의 캐릭터 중심의 한계점을 벗어나 Center Pivot의 각도와 위치에 따라 다양한 방식으로 캐릭터의 형태를 바꿀 수 있는 편리한 기능을 제공하며, 기존의 방식보다 형태의 전환을 다양한 각도나 범위로 응용할 수 있으며, 선택한 컨트롤러들만 미러 전환하기에 직관적이고 좌우 대칭 형태도 쉽게 구현하며, 컨트롤러 마다 world space와 local space 방식의 번잡한 여러 가지 문제점 보완하는 현저한 효과가 있다.

Description

Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법{Mirror Pose create method by specifying Center Pivot}

본발명은 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 캐릭터 애니메이션 작업 진행시 사용 편리한 미러 포즈 툴 개발. 캐릭터의 좌우 형태를 빠르게 전환 가능한 툴을 개발한다. 캐릭터를 중심으로 좌우 형태를 전환하는 기능뿐만 아니라 애니메이션 작업 시 필요한 다른 각도나 중심축을 벗어난 오프셋(offset) 개념으로도 형태가 바뀔 수 있는 기존과는 차별화된 기능을 제공하며, 누구나 쉽게 사용할 수 있는 직관적이고 간소화된 버튼과 GUI(Graphical User Interface)를 제공하는 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법에 관한 것이다.

일반적으로 기존 3D 애니메이션 작업 시 걷기, 달리기, 뛰기 등의 형태를 구현하기 위해서는 왼쪽과 오른쪽 포즈들을 전환하는 작업을 한다. 종래기술인 공개특허공보 공개번호 10-2019-0038886호에는 3D(three-dimensional) 환경에서 가상 객체를 자동적으로 재포지셔닝(repositioning)하기 위한 AR(augmentedreality) 시스템으로서, 가상 콘텐츠를 제공하도록 구성된 AR 디스플레이;

상기 AR 디스플레이와 통신하는 하드웨어 프로세서를 포함하고,

상기 하드웨어 프로세서는:

사용자의 3D 환경에서 타겟 가상 객체를 식별하고 ― 제1 위치 및 제1 배향을 나타내는 하나의 벡터가 상기 타겟 가상 객체에 할당됨 ― ;

상기 타겟 가상 객체를 목적지 객체에 부착하라는 표시를 수신하고 ― 제2 위치 및 제2 배향을 나타내는 적어도 하나의 벡터가 상기 목적지 객체에 할당됨 ― ;

상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 타겟 가상 객체와 상기 목적지 객체 사이의 궤적을 계산하고;

상기 궤적을 따라 상기 목적지 객체쪽으로 상기 타겟 가상 객체를 이동시키고;

상기 타겟 가상 객체의 현재 위치를 추적하고;

상기 타겟 가상 객체의 현재 위치 및 상기 제2 위치에 적어도 부분적으로 기반하여, 상기 타겟 가상 객체와 상기 목적지 객체 사이의 거리를 계산하고;

상기 타겟 가상 객체와 상기 목적지 객체의 거리가 임계 거리 미만인지 여부를 결정하고;

상기 거리가 상기 임계 거리 미만이거나 동일하다는 비교에 대한 응답으로, 상기 타겟 가상 객체를 상기 목적지 객체에 자동적으로 부착하고, 상기 타겟 가상 객체를 상기 제2 배향으로 배향시키고; 그리고 상기 타겟 가상 객체가 상기 목적지 객체 상에 오버레이된 경우, 상기 AR 디스플레이에 의해, 상기 타겟 가상객체를 상기 제2 위치에서 상기 제2 배향으로 렌더링하도록 프로그래밍되는, 3D 환경에서 가상 객체를 자동적으로 재포지셔닝하기 위한 AR 시스템이 공개되어 있다.

또한, 공개번호 10-2019-0091022호에는 인물을 촬영하여 깊이 영상을 획득하는 단계;

상기 깊이 영상에서 상기 인물에 대한 인물 이미지를 검출하는 단계;

상기 인물 이미지에서 인물 골격을 검출하는 단계;

상기 인물의 움직임에 따른 상기 인물 골격의 변화정보를 획득하는 단계;

상기 인물 골격과 홀로그램으로 표시될 캐릭터의 캐릭터 골격을 매칭하는 단계;

상기 인물 골격과 매칭된 캐릭터 골격을 가지는 상기 캐릭터의 캐릭터 홀로그래피를 생성하는 단계; 및

상기 인물 골격의 변화정보에 따라서 상기 캐릭터 골격 변화시켜 상기 인물의 움직임에 대응하여 움직이는 상기 캐릭터 홀로그래피를 출력하는 단계를 포함하는 깊이 영상에 따른 캐릭터 홀로그램 표시방법이 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 왼쪽과 오른쪽 포즈들을 전환하는 작업을 직접 수작업으로 작업해야 하는 번거로움이 있다. 왼쪽 오른쪽 형태를 전환하여 구현하기 위해서는 두 배에 가까운 시간 소요와 불필요한 작업량을 늘리는 현상 발생한다.

시중에 사용되고 있는 미러툴들은 캐릭터의 좌우 형태를 전환하여 구현하는 방식이나 단순히 왼쪽과 오른쪽 포즈를 바꿔주는 기능이라 다른 각도나 오프셋으로 응용하여 작업하기에는 한계점이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 캐릭터 자체가 아닌 Center Pivot이라는 중심축을 새롭게 구성하여 기존의 캐릭터 중심의 한계점을 벗어나 Center Pivot의 각도와 위치에 따라 다양한 방식으로 캐릭터의 형태를 바꿀 수 있는 편리한 기능을 제공하며, 기존의 방식보다 형태의 전환을 다양한 각도나 범위로 응용할 수 있으며, 선택한 컨트롤러들만 미러 전환하기에 직관적이고 좌우 대칭 형태도 쉽게 구현하며, 컨트롤러 마다 world space와 local space 방식의 번잡한 여러 가지 문제점 보완하는 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법을 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법에 관한 것으로, 임의의 기준축인 센터피봇(Center Pivot)의 각도와 위치에 따라 다양한 방식으로 캐릭터의 형태를 바꿀 수 있는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 캐릭터 자체가 아닌 Center Pivot이라는 중심축을 새롭게 구성하여 기존의 캐릭터 중심의 한계점을 벗어나 Center Pivot의 각도와 위치에 따라 다양한 방식으로 캐릭터의 형태를 바꿀 수 있는 편리한 기능을 제공하며, 기존의 방식보다 형태의 전환을 다양한 각도나 범위로 응용할 수 있으며, 선택한 컨트롤러들만 미러 전환하기에 직관적이고 좌우 대칭 형태도 쉽게 구현하며, 컨트롤러 마다 world space와 local space 방식의 번잡한 여러 가지 문제점 보완하는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명의 Mirror Pose Graphical User Interface 화면
도 2는 기존의 방식-캐릭터를 중심으로의 미러한 화면
도 3은 본발명의 Mirror Pose 방식- 단순 캐릭터중심의 미러가 아닌 3차원 공간으로 미러한 화면
도 4는 기존의 방식으로 미러 화면
도 5는 본발명의 미러 화면
도 6은 본발명의 mirrorPose 함수를 사용하여 가운데 벽면을 뛰어넘는 예시도
도 7은 본발명의 기둥을 들때도 Center Pivot 축을 중심으로 기존에 하기 힘든 좌우 형태들을 구현한 예시도

또한, 상기 Center Pivot 하위(Child)에 로케이터(Locator)들을 생성하여 형태를 전환하고자 하는 컨트롤러 위치에 부착하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 Center Pivot 중심으로 로케이터 위치값을 좌우 전환하고, 새롭게 전환한 로케이터 위치값에 컨트롤러 포즈를 맞추어 마무리하는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본발명의 Mirror Pose Graphical User Interface 화면, 도 2는 기존의 방식-캐릭터를 중심으로의 미러한 화면, 도 3은 본발명의 Mirror Pose 방식- 단순 캐릭터중심의 미러가 아닌 3차원 공간으로 미러한 화면 , 도 4는 기존의 방식으로 미러 화면, 도 5는 본발명의 미러 화면, 도 6은 본발명의 mirrorPose 함수를 사용하여 가운데 벽면을 뛰어넘는 예시도, 도 7은 본발명의 기둥을 들때도 Center Pivot 축을 중심으로 기존에 하기 힘든 좌우 형태들을 구현한 예시도이다.

미러 형태를 구현하기 위한 수작업은 각 컨트롤러들의 속성 값들을 일일이 복사하여 반대쪽 컨트롤러에 대입하는 방식이다. 컨트롤러의 world space 또는 local space 유무에 따라 컨트롤러 translation과 rotation 속성 값들에 대입하는 방식이 달라져 컨트롤러들의 특징들을 잘 파악해야 함. 또한 캐릭터를 기준으로 형태가 전환되기에 한계점이 있다. 이러한 문제점들을 보완하고자 미러포즈만의 새로운 방식을 적용한다. 임의의 Center Pivot이라는 중심축을 제공하여 자유롭게 기준 축을 설정하여 캐릭터 중심적인 기존의 문제점 보완한다. 이 방식은 임의의 기준축인 Center Pivot 하위(Child)에 로케이터(Locator)들을 생성하여 형태를 전환하고자 하는 컨트롤러 위치에 부착하는 것으로, Center Pivot 중심으로 로케이터 위치값 좌우 전환하고, 새롭게 전환한 로케이터 위치값에 컨트롤러 포즈를 맞추어 마무리한다.

본발명의 중심축인 Center Pivot을 활용한 방식은 Center Pivot의 위치 및 각도에 따라 더욱 다양한 형태들을 구사하여 활용 가치가 상승된다.

도1, 2에 의하면, 개발한 Mirror Pose 툴 인터페이스화면으로서 Create Center Pivot 버튼: 차별화된 다양한 축 변환을 통하여 형태의 구현을 광범위하게 활용한다.

Mirror Selected Controllers: 선택한 컨트롤러들을 좌우로 형태를 변환. 선택한 컨트롤러들만 좌우로 전환하기에 직관적이며 좌측, 우측 한쪽만 선택했을 시에는 대칭 형태도 구현 가능하다. Center Pivot 컨트롤러 없이도 가능하나 앞에서 언급한 다양한 대칭 형태를 제작하기 위해서는 Center Pivot이 필요하다.

Option: 캐릭터마다의 네이밍(Naming)이 달라 world space 컨트롤러들을 지정하여 여기에 삽입한다.

Forward coordinate는 좌우뿐만 아니라 다른 축으로 형태를 전환 가능한 옵션이다.

도 3에 의하면, 캐릭터의 FK(Forward Kinematics)컨트롤러들이나 캐릭터 중심으로 형태를 미러하는 기능은 기존에 제작한 animMirrorPose 함수를 이용하여 미러한다.(animMirrorPose함수는 캐릭터 중심으로만 형태가 미러됨).

새로 추가한 임의의 축인 Center Pivot은 캐릭터의 중심이 아니기에 3차원상 더욱 다양한 포즈를 제공한다.

방식은 Center Pivot 하위(Child)에 선택한 컨트롤러 개수만큼 로케이터들을 생성한다. 로케이터들을 컨트롤러 위치에 맞춤. Center Pivot 중심으로 로케이터들의 위치 좌우로 전환(Maya의 Match Transform 또는 ParentConstraint을 활용). 컨트롤러들을 다시 전환된 로케이터들 위치에 맞춘다.

도 5에 의하면,기존의 방식으로 형태를 좌우대칭 미러하기 위해서는 캐릭터를 중심으로 그 위치에서만 미러하는 제한적인 방식이다. mirrorPose 함수를 사용하면 Center Pivot 위치에 따라 미러의 반경이 달라진다.

도 6에 의하면 mirrorPose 함수를 사용하면 가운데 벽면을 뛰어넘는 애니메이션 작업 시 유용하게 쓰인다. 그 외에도 오프셋 개념뿐만 아니라 다양한 각도로도 전환하여 응용할 수 있다.

도 7에 의하면, 기둥을 들때도 Center Pivot 축을 중심으로 기존에 하기 힘든 좌우 형태들이 구현 가능해진다.

본발명을 구체적으로 설명하면,

1. World space: 3D 소프트웨어 인터페이스상의 world 축을 기준으로 오브젝트(object)의 translate, rotate, scale 속성들이 움직인다.

2. Local space: Parent의 축을 중심으로 오브젝트(object)의 translate, rotate, scale 속성 값들이 정해진다.

3. 컨트롤러(controller)는 주로 translation과 rotation으로 움직이거나 회전을 하게 되며 컨트롤러의 FK(forward kinematics) 또는 IK(Inverse kinematics)의 유무에 따라 local space 또는 world space으로 움직인다.

4. 마야(Maya)에서는 matrix(4행과 4열) 방식으로 오브젝트의 world space 와 local space 위치 속성 값을 구할 수 있다.

자식(child) 오브젝트의 world matrix= local matrix of child x parent world matrix 자식(child) 오브젝트의 local matrix= world matrix of child x inverse parent matrix

5. 기존의 방식은 캐릭터의 팔과 다리가 parent 개념인 몸통(torso)을 중심으로 translate와 rotate의 속성 값들이 local matrix 개념으로 좌우 전환 되여 미러 포즈 동작들을 구현한다.

6. Translate와 rotate 속성 값에 바로 미러포즈를 적용하기 위해서는 local space인지, world space인지의 유무를 따져

local=[-1,-1,-1, 1,1,1]

world=[-1,1,1, 1,-1,-1]

equal=[1,1,1, 1,1,1]

list들을 translate(x,y,z)와 rotate(x,y,z)에 곱하여 좌우 전환할 수 있도록 적용함. 캐릭터마다 컨트롤러 개별적 속성이 다름으로 적용하기 힘든 점이 있다.

7. 기존의 방식과는 다른 새로운 임의의 축(Center Pivot)을 생성하여 좌우 포지션을 전환하여 보았다.

8. 임의의 축(Center Pivot))을 생성하고 미러(Mirror)하고자하는 컨트롤러들 개수만큼 로케이터들(locator)을 생성하여 각 컨트롤러 위치에 로케이터들을 맞춘다. 맞추는 방식은 마야(Maya)의 Match Transformation방식이나 ParentConstraint 방식으로 적용한다.

9. 로케이터(Locator)들을 생성한 임의의 축(Center Pivot)에 parent하여 종속한다.

10. 임의의 축(Center Pivot)을 중심으로 좌우 로케이터들을 전환하기 위하여 Center Pivot축의 scale X를 -1로 설정하여 종속된 로케이터들을 좌우로 전환한다.

11. 컨트롤러들을 좌우 전환된 로케이터들에 컨트롤러들 위치를 하이라키(hierarchy) 순서로 맞춤. 맞추는 방식은 마야(Maya)의 Match Transformation방식이나 ParentConstraint 방식을 적용한다.

12. 컨트롤러들이 미러가 된 상황에서 로케이터들은 더 이상 필요 없음으로 삭제한다.

13. 미러 포즈를 완성한다.

Claims

임의의 기준축인 센터피봇(Center Pivot)의 각도와 위치에 따라 다양한 방식으로 캐릭터의 형태를 바꿀 수 있는 것을 특징으로 하는 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법
제1항에 있어서, 상기 Center Pivot 하위(Child)에 로케이터(Locator)들을 생성하여 형태를 전환하고자 하는 컨트롤러 위치에 부착하는 것을 특징으로 하는 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법
제2항에 있어서, 상기 Center Pivot 중심으로 로케이터 위치값을 좌우 전환하고, 새롭게 전환한 로케이터 위치값에 컨트롤러 포즈를 맞추어 마무리하는 것을 특징으로 하는 Center Pivot 지정을 통한 Mirror Pose 생성기법