모바일 기기의 성능(3D 엔진, 3D가속 칩 등) 및 무선 네트워크 기술의 발달로 이용자들의 실감 있는 콘텐츠에 대한 요구가 급증하고 있다. 그러나 모바일 기기의 성능에 따라 사용할 수 있는 리소스의 제약으로 빠른 시간에 모바일용 실감 미디어 콘텐츠를 제작하는데 어려움이 있다. 일반적으로 모바일 환경에서 애니메이션 되는 캐릭터를 생성하기 위한 방법으로 전문 애니메이터가 수작업에 의해 키 프레임 방식으로 모션을 생성한다. 이는 모션 생성 시간과 비용이 많이 들고, 모션의 왜곡이 일어날 수 있다. 이러한 문제점 해결을 위하여, 본 논문에서는 광학식 모션캡처 시스템을 이용하여 빠르고 쉽게 정확한 모션 데이터를 획득하고, 이를 통해 효율적으로 모바일 3D 댄스 콘텐츠를 제작하는 방법을 연구하였다. 아울러 대용량 모션캡처 데이터를 적은 리소스를 요구하는 모바일 환경에서 사용할 수 있도록 키 단순화, 프레임 수 조정 기법을 적용하였다. 본 구현실험 결과를 통해 3D 댄스 콘텐츠 제작에 있어, 광학식 모션캡처 시스템 활용은 기존 일반적인 제작 공정에 비해 제작 시간 단축과 실감 있는 캐릭터 모션을 생성해냄으로써 실감형 콘텐츠 제작과 사용에 효과적임을 확인하였다.
모바일 기기의 성능(3D 엔진, 3D가속 칩 등) 및 무선 네트워크 기술의 발달로 이용자들의 실감 있는 콘텐츠에 대한 요구가 급증하고 있다. 그러나 모바일 기기의 성능에 따라 사용할 수 있는 리소스의 제약으로 빠른 시간에 모바일용 실감 미디어 콘텐츠를 제작하는데 어려움이 있다. 일반적으로 모바일 환경에서 애니메이션 되는 캐릭터를 생성하기 위한 방법으로 전문 애니메이터가 수작업에 의해 키 프레임 방식으로 모션을 생성한다. 이는 모션 생성 시간과 비용이 많이 들고, 모션의 왜곡이 일어날 수 있다. 이러한 문제점 해결을 위하여, 본 논문에서는 광학식 모션캡처 시스템을 이용하여 빠르고 쉽게 정확한 모션 데이터를 획득하고, 이를 통해 효율적으로 모바일 3D 댄스 콘텐츠를 제작하는 방법을 연구하였다. 아울러 대용량 모션캡처 데이터를 적은 리소스를 요구하는 모바일 환경에서 사용할 수 있도록 키 단순화, 프레임 수 조정 기법을 적용하였다. 본 구현실험 결과를 통해 3D 댄스 콘텐츠 제작에 있어, 광학식 모션캡처 시스템 활용은 기존 일반적인 제작 공정에 비해 제작 시간 단축과 실감 있는 캐릭터 모션을 생성해냄으로써 실감형 콘텐츠 제작과 사용에 효과적임을 확인하였다.
By improving performance of mobile machine(3D engine, 3D accelerator chip set, etc) and developing wireless network technology, a demand for actual contents of users is being increased rapidly. But, there are some difficulties yet for the speedy development of actual contents because of the limitati...
By improving performance of mobile machine(3D engine, 3D accelerator chip set, etc) and developing wireless network technology, a demand for actual contents of users is being increased rapidly. But, there are some difficulties yet for the speedy development of actual contents because of the limitation of development resources that is dependent on each mobile device's different performance. In general, much of the animated character-creation work for mobile environment is still done manually by experienced animator with the method of key frame processing. However, it needs a lot of time and more costs for creating motion. Additionally, it is possible to cause a distortion of motion. In this paper, I solved the difficulties by using a optical motion capture system, it was able to acquire accurate motion data more easily and quickly, and then it was possible to make 3D dance contents efficiently. Also, I showed techniques of key reduction and controlling frame number for using huge amounts of motion capture data in mobile environment which requires less resources. In making 3D dance contents, using an optical motion capture system was verified that it was more efficient to make and use actual-reality contents by creating actual character motion and by decreasing processing time than existing method.
By improving performance of mobile machine(3D engine, 3D accelerator chip set, etc) and developing wireless network technology, a demand for actual contents of users is being increased rapidly. But, there are some difficulties yet for the speedy development of actual contents because of the limitation of development resources that is dependent on each mobile device's different performance. In general, much of the animated character-creation work for mobile environment is still done manually by experienced animator with the method of key frame processing. However, it needs a lot of time and more costs for creating motion. Additionally, it is possible to cause a distortion of motion. In this paper, I solved the difficulties by using a optical motion capture system, it was able to acquire accurate motion data more easily and quickly, and then it was possible to make 3D dance contents efficiently. Also, I showed techniques of key reduction and controlling frame number for using huge amounts of motion capture data in mobile environment which requires less resources. In making 3D dance contents, using an optical motion capture system was verified that it was more efficient to make and use actual-reality contents by creating actual character motion and by decreasing processing time than existing method.
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문제 정의
본 논문은 모바일 기기에서 작동하는 실감 댄스 콘텐츠를 모션캡처 시스템을 사용하여 빠르고 효율적으로 제작하여 콘텐츠의 생산 단가를 낮춰 소비자들이 저비용으로 콘텐츠를 이용할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 이는 모바일 기기 사용자들이 시간, 공간 제약이 없는 모바일 환경에서 쉽고, 저비용으로 콘텐츠를 다운로드하여 학습 또는 감상할 수 있는 실감형 콘텐츠 제작에 활용할 수 있다.
제안 방법
1차적으로 개발 PC 환경에서 에뮬레이터를 통해 콘텐츠는 테스트되고, 최종 테스트가 끝나면 각 해당 서비스 통신사를 통해 [그림 15][그림 16][그림 17][그림 18]과 같은 절차를 통해 모바일폰 테스트베드 기기로 전송해 테스트 하였다.
두 엔진은 각각 C 기반과 JAVA 기반으로써 요구하는 3D 모델링 디자인 사양은 유사하였다. NF 3D를 통한 실험은 에뮬레이터를 통한 콘텐츠 테스트로 본 논문에는 내용을 생략하였다. Hi3D는 일본 HI Coporation 사에서 만든것으로 모바일 3D게임 개발을 위한 3D 엔진으로써, 이 엔진은 현재 모바일 시장에서 이용 가능한 상당수의 모바일 단말기용 CPU와 3D 하드웨어 가속기와 호환이 가능하며 JAVA 및 Brew를 지원하고 Itron, Tengine, Symbian, Smartphone, Linex 등과 같은 핸드셋용 OS나 플랫폼 상에도 탑재가 가능한 것이 특징이다 [13], 모바일 콘텐츠 제작에 있어 리소스 제약은 모바일 기기의 메모리 수용한계, 콘텐츠 다운로드를 위한 전송속도, 통신사의 콘텐츠 다운로드 패킷당 서비스 요금과 밀접한 관련성이 있다.
댄스의 동작은 부분 동작, 전체 동작 그리고 캐릭터가 디스플레이에서 움직이는 방향과 사용자의 방향이 마주 보는 방식이 아닌 같은 방향 옵션이 있다. 같은 방향 옵션의 경우 팔, 다리 동작이 몸통에 가려 보이지 않는 문제를 해결하기 위해 X-Ray 모드를 만들어 구성하였다.
모델링 프로그램에 제작하고자 하는 모바일 플러그인을 설치하여 모바일 포맷으로 저장하고, 모바일 플랫폼 기반 하에 작동할 수 있도록 [그림 12]와 같이 변환하였다. 모델링 프로그램에서의 변환된 포맷은 *.
모바일 플랫폼에서 요구하는 사양에 맞게 폴리곤과사운드, 맵 이미지 등의 리소스를 제작하고 탑재된 3D 엔진을 통해 실시간으로 렌더링하게 된다. 이 방법은 리소스의 제약으로 콘텐츠의 실감성을 보장받기 힘들다.
모션캡처 시스템을 통해 600s로 획득된 모션데이터를 프레임 수 조정 옵션을 통해 20fps 이하로 줄일 경우 키 단순화 효과를 볼 수 있다. 실험에 사용된 댄스 콘텐츠 경우 60fps에서 3,810초를 15fps에서 952초로 줄여 시퀀스 이미지 렌더링을 수행하였다.
45이다. 이 값이 0.6 이상이 되면 데이터에 [그림 6][그림 7]과 같은 데이터가 발생하여 데이터에디팅 과정에서 필터링(Gap, Spike)에 대한 시간이 많이 발생하므로 재보정작업을 실시했다.
캐릭터 디자인과 모션이 적용된 모델을 완성하고, 모바일 환경에서 효과적으로 디스플레이될 수 있도록 동작 구성을 하였다. 모바일 댄스 콘텐츠는 시간, 공간의 제약이 없는 모바일 기기를 통해 배우고자하는 댄스 콘텐츠를 다운받아 쉽게 습득할 수 있는 장점이 있었다.
대상 데이터
댄스 모션을 캡처하기 위한 액터의 마커 설정은 앞의 [그림 5]와 같으며 모두 33개의 마커를 사용하였다. 마커는 각 관절이 꺾이는 부분을 중심으로 붙이고 길이 변화를 측정하기 위한 각 사이에 삼각형의 꼭짓점 대형으로 3개 마커를 한 그룹으로 구성한다.
본 연구에 사용된 모바일 프로그램 플랫폼 엔진은 [그림 2]에서처럼 WIPI 기반의 NF3D와 Hi3D를 사용하였다[14]. 두 엔진은 각각 C 기반과 JAVA 기반으로써 요구하는 3D 모델링 디자인 사양은 유사하였다.
캐릭터 디자인 과정이 끝나면 캐릭터가 모션데이터에 맞게 동작할 수 있도록 뼈대를 생성해주는 과정을 거친다. 이 과정에서는 3ds MAX의 Character studio에 있는 바이패드(Biped) 기능을 사용하였다. 3ds MAX 모델링 툴에서 지원하는 애니메이션 옵션은 뼈대 속성이 있는 모션 포맷인 BVH를 이용하여 모션캡처 시스템에서 생성되는 데이터를 사용할 수 있다.
이 데이터는 Gap, Spike 필터링 수정 등의 에디팅 과정을 거치고 데이터 변환과정에서 뼈대 구조를 가지는 모션 데이터로 변환을 한 후에 3차원 캐릭터에 적용하여 활용한다.
각 파라미터는 정수를 기본으로 작성하고, 폴리곤 생성에 있어 텍스처의 일그러짐 등을 확인하며 제작하여야 한다. 환경 맵용 텍스처 데이터는 64 × 64 사이즈와 8비트 인덱스 컬러 비트맵데이터를 사용했다. 캐릭터 디자인 과정이 끝나면 캐릭터가 모션데이터에 맞게 동작할 수 있도록 뼈대를 생성해주는 과정을 거친다.
이론/모형
BAC 이고 이를 Hi3D 엔진의 MicroSD Converter로 불러와 *.mbac 포맷으로 변환하여 프로그래밍 리소스로 사용하였다.
본 연구에 사용된 모션캡처 시스템은 8대의 적외선 카메라가 장착된 광학식 모션캡처 시스템을 이용하였고, [표 1]과 같이 Eagle 디지털 방식과 Falcom 아날로그 방식이 있는데 해상도와 Frame rate가 좋은 Eagle 디지털 방식을 사용했다[7]. 이 시스템은 사람의 동작을 초당 60 프레임 이상 캡처함으로써 데이터 손실 없이 빠른 시간에 실감 있는 디지털 동작을 획득하기에 적합하다.
성능/효과
모바일 기기의 성능과 무선 네트워크 기술의 발달로 사용자들은 모바일 기기를 들고 시간, 장소의 구애 없이 쉽게 댄스 콘텐츠를 다운로드하여 배우고, 감상할 수 있다는 장점이 있었다. 그러나 모바일 환경에서의 디지털콘텐츠 제작은 리소스상의 많은 제약사항이 발생하였다.
후속연구
앞으로 댄스 콘텐츠뿐만 아니라 게임, 기타 콘텐츠를 모바일 기기에서 효율적으로 운용하기 위한 키 조작 인터페이스도 함께 개선된다면 더욱 더 많은 모바일기기 사용자의 수요를 이끌어낼 수 있을 것으로 보인다.
향후 모바일 엔터테인먼트에서 지속적으로 인기를 끌 콘텐츠들은 벨소리, 캐릭터 다운로드, 유머, 음악 서비스, 성인 관련 콘텐츠 등이 있다. 특히 인기 캐릭터나 인기 가수의 노래, 드라마 주제곡 등이 주를 이루고 있는 벨소리와 캐릭터 다운로드 서비스는 이동통신사에게 가장 많은 매출을 안겨준 서비스였고, 앞으로도 주요 수익원이 될 것으로 보인다.
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