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음악 속도에 따른 캐릭터의 춤동작 생성 및 제어
Motion Generation and Control of a Character Dancing with Music 원문보기

한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부, 2007 Feb. 05, 2007년, pp.616 - 623  

김건우 (충남대학교 컴퓨터 공학과 컴퓨터 그래픽스 및 응용연구실) ,  왕연 (충남대학교 컴퓨터 공학과 컴퓨터 그래픽스 및 응용연구실) ,  서혜원 (충남대학교 컴퓨터 공학과 컴퓨터 그래픽스 및 응용연구실)

초록
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본 논문에서는 음악 신호로부터 추출한 비트 정보를 사용하여 가상 캐릭터의 움직임을 제어하는 방법에 대해 논한다. 특히 주기를 가지는 반복적인 동작, 그 중에서도 춤동작에 대한 음악 신호와의 동기화 방법을 제안한다. 서버로 구현된 음악 비트 인식기는 입력 음악 신호에 대한 분석 정보를 규칙적으로 출력한다. 동작 클라이언트는 동작 캡쳐를 통해 얻은 동작 데이터를 여러 개의 기본 동작들로 나누고, 사용자가 선택한 새로운 순서대로 기본 동작들을 연결하여 부드럽게 재생한다. 또한 서버에 접속하여 전송 받은 음악의 템포에 맞게 동작데이터를 와핑(warping)하고 음악의 주요 비트 시각에 맞추어 기본 동작들의 재생시작 시간을 동기화한다. 음원에 의한, 즉 박자, 강약, 비트와 같은 기본적인 정보뿐만 아니라 분위기, 박자 변화와 같은 고급 정보에도 동적으로 반응하여 춤을 추는 가상 캐릭터를 개발하는 것이 본 연구의 궁극적인 목표이다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 또한, 본 논문에서는 사용자가 직접 동작 클립을 선택하도록 하였으나 이를 시스템이 자동으로 선택하도록 할 계획이다. 나비나 물고기처럼 사람을 닮지 않은 캐릭터도 음악에 맞춰 춤을 추는 기술을 개발하는 것이 최종 목표이다.
  • 이와 같이 반복되는 동작은 전이 부분이 남아있기 때문에 slerp과 같은 보간 기법을 사용하더라도, 실제 댄서가 반복해서 추는 것과 같은 자연스러운 동작을 볼 수 없다. 따라서 본 논문에서는 위와 같은 동작 클립의 연결 부분을 제거하는 전처리 과정을 제시하였다.
  • 사용자들은 가상 환경 내의 물체와 상호작용하고, 음악을 선택하거나 바꾸어 캐릭터가 음악에 따라 춤을 추도록 한다. 본 논문에서는 동작을 캡쳐하고 해석하여, 사람이 음악에 맞춰 춤을 추는 것과 같이 가상 캐릭터를 생성하는 방법을 제안한다. 특히, 음악에 맞춰 춤을 추는 연기자의 동작을 캡쳐하여 획득한 동작 클립들로 동작 데이터베이스를 구축하였다.
  • 본 논문에서는 여러 개의 동작 클립을 사용하여 음악에 동기화하여 다양한 춤동작을 재생하는 가상 캐릭터를 소개하였다. 본 제안한 방법은 캡쳐를 통해 얻은 춤동작을 자른 후 전처리 과정을 거쳐서 얻은 동작 클립들로 구성된 데이터베이스에 기반한다.
  • 이 논문에서는 '요술집'이라는 가상 환경 내에서[12] 춤을 추는 가상 캐릭터를 소개한다.
  • 로보틱스 분야에서 시노자키(Shinozaki) 등은 배경 음악에 반응하여 춤을 추는 로봇을 제안하였다[29]. 이 논문에서는 로봇의 각 보조전동기(servomotor)의 움직일 수 있는 한계영역을 설정한 후, 동작 캡쳐 데이터와 로봇간의 역학적인 차이를 없애고 로봇의 각도 표현법에 맞추기 위하여 동작 캡쳐 데이터를 교정하였다.
  • 본래의 동작 데이터는 차원의 수가 백을 넘기 때문에 직접적으로 전이 부분을 찾는 것은 어려운 일이다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 PCA기법을 제안한다. PCA기법은 데이터셋(dataset)을 간결화하고 데이터의 패턴을 식별하며[7], 데이터들간의 비교 및 대조 등에 널리 사용되어 왔다[9].

가설 설정

  • 실시간으로 재생되는 사운드를 분석하여 비트(beat) 정보를 추출하기 위해서 음악의 박자는 4/4박자이고 템포는 60-120 BPM 이라고 가정하였다. 또한 안정되고 강한 비트로 구성된 음악일수록 비트 인식 성공률이 높아질 것이라고 가정하였고 실제 테스트한 결과 향상되는 것을 확인하였다.
  • 음악에 동기화된 동작을 재생하기 위해서, 우선 음악과 동작 클립의 템포를 비교해서 동작의 새로운 템포를 계산한다. 앞에서 언급하였듯이, 춤동작을 캡쳐하여 동작 데이터를 획득하였고, 이 데이터를 잘라서 만든 모든 클립들의 템포는 캡쳐 당시에 사용된 배경 음악의 템포와 동일하다고 가정하였다. 이제 음악에 대한 동작의 타임와핑은 동작의 프레임 비율을 수정함으로써 간단하게 구현할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
타임 엔진은 어떻게 애니메이션의 속도와 재생 범위를 제어하는가? 키프레임 애니메이션을 효과적으로 제어하기 위해, 다수의 애니메이션 엔진의 재생에 관련된 부분을 조정하는 타임 엔진을 구성하였다. 타임 엔진은 ‘framerate’와 ‘framerange’인자 각각에 설정된 값에 따라 애니메이션의 속도와 재생 범위를 제어한다. 애니메이션 엔진은 각각의 시간 단위(프레임 단위)에 따른 보간된 변환 정보를 출력한다.
전이 동작이란? 동작 클립들을 재배열 하는 것은 대부분의 클립들이 자신의 앞이나 뒤 부분에 전이 부분(transiting part)을 가지고 있기 때문에 문제가 발생할 수 있다. 전이 동작이란, 한 동작이 다른 동작과 연결되는 부분에 존재하는 중간 동작이다. 본래의 동작과는 다른 순서로 동작클립을 연결할 때에는, 각 클립의 본래의 전이 동작 부분이 새로운 순서의 앞 뒤 동작에 맞도록 바뀌어야 한다.
캐릭터 애니메이션에서 동작 데이터를 색인화 하기 위해 데이터베이스를 어떻게 사용하였나? 따라서, 캐릭터 애니메이션에서 동작 데이터를 색인화 하기 위해 데이터베이스를 사용하는 것이 새로운 기술은 아니다. 동작 데이터의 라벨링을 위해 몇몇 연구자들은 텍스츄얼 라벨링(textual labeling)[1][4][27][28] 방법을 사용하였고, 다른 일부 연구자들은 수학적 계산을 통한 동작의 내부적인 표현 방법을 사용하였다[15][21].
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