[논문]Kinect를 이용한 애니메이션 캐릭터 움직임 정보 추출

최은영; 최수종; 이임건

[국내논문] Kinect를 이용한 애니메이션 캐릭터 움직임 정보 추출
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최은영 (동의대학교 디지털미디어공학과) , 최수종 (협성대학교 컴퓨터공학과) , 이임건 (동의대학교 영상정보공학과)

본 논문에서는 Kinect를 이용하여 효율적으로 애니메이션 캐릭터의 움직임의 제어하는 방법을 제안한다. 대상의 3차원 정보를 획득할 수 있는 Kinect 센서를 이용하여 15개 관절의 정보 값을 추출해 내고, 이를 애니메이션 캐릭터의 관절에 사상시켜 캐릭터의 움직임을 보다 자연스럽게 표현 해 낸다. 실험 결과 공간상에서의 실제 인물의 움직임을 애니메이션 캐릭터가 정교하게 재현함을 확인하였다. 본 연구를 통해 많은 비용과 노력이 필요한 캐릭터 애니메이션 작업을 간단하게 수행할 수 있는 방법을 제시한다.

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문제 정의

본 연구는 Kinect와 Maya의 상호작용을 이용하여 새로운 방향을 제시해 보는데 그 의의가 있다. 실험 결과를 통해 사람의 움직임을 추적하는데 있어 공간 정보를 이용하는 것이 매우 효율적임을 확인하였다.
제안하는 방법은 애니메이션 작업의 시간을 줄일 수 있으며, 자연스럽게 모션을 캡쳐 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 고가의 다른 모션 캡쳐 장비와는 달리 저렴한 가격에 보다 쉽게 모션캡쳐를 수행할 수 있는 가능성을 실험을 통하여 확인 하였다. Kinect와 Maya의 연동으로 인해 게임이나 상호작용을 이용하는 많은 콘텐츠의 구현이 자연스럽고 시각적인 완성도를 높여 줄 수 있을 것이다.

제안 방법

본 논문에서는 프로그래밍 언어인 Processing을 이용하여 Kinect를 제어하고, 신체의 움직임 정보로서 각 관절의 좌표값을 추출한 다음, 추출된 특징을 분석하여 애니메이션 캐릭터의 움직임 정보로 활용한다. 캐릭터는 Maya를 이용하여 제작하였다.
본 논문에 사용된 Kinect 센서는 해상도 640X480의32비트 RGB 카메라와 해상도 320X240의 16비트 적외선 카메라 및 마이크, 모터 등으로 구성되어 있다. 실험을 위해 신체에서 15개의 관절을 결정하고 그 좌표값을 추출하였다(표 1).
Kinect에서 관절의 좌표 정보값은 속도의 제약으로 인해 초당 10프레임의 속도로 추출되며 이를 마야의 키프레임으로 설정하여 자연스러운 움직임을 연출하도록 구성하였다.
먼저 모델링 한 캐릭터에 Kinect와 동일한 Joint 정보를 사용하여 다양한 방향의 운동을 쉽게 표현 할 수 있게 하는 골격을 구성한다. 이때 Kinect의 15개의 관절의 순서와 Joint의 순서는 일치해야 한다.
2는 Maya에서 캐릭터 애니메이션을 만들기 위한 작업 과정이다. 먼저 모델링 한 캐릭터를 제어하기 위해 컨트롤러를 삽입하고, 이 컨트롤러를 이용하여, 조인트로 머리부터 다리까지 골격을 그린다. 조인트의 연결은 상위 조인트에 부모(Parent)가 되어 생성된 모든 조인트 또한 같이 움직이게 한다.

대상 데이터

본 논문에서는 프로그래밍 언어인 Processing을 이용하여 Kinect를 제어하고, 신체의 움직임 정보로서 각 관절의 좌표값을 추출한 다음, 추출된 특징을 분석하여 애니메이션 캐릭터의 움직임 정보로 활용한다. 캐릭터는 Maya를 이용하여 제작하였다.
본 논문에 사용된 Kinect 센서는 해상도 640X480의32비트 RGB 카메라와 해상도 320X240의 16비트 적외선 카메라 및 마이크, 모터 등으로 구성되어 있다. 실험을 위해 신체에서 15개의 관절을 결정하고 그 좌표값을 추출하였다(표 1).

성능/효과

하지만 하위 조인트를 움직이면 그 상위에 연결된 모든 조인트는 움직임에 영향을 받지 않는다. 애니메이션 재생 결과 실사 영상에서 인물의 움직임을 마야의 애니메이션 캐릭터가 자연스럽게 따라하는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 Kinect와 Maya의 상호작용을 이용하여 새로운 방향을 제시해 보는데 그 의의가 있다. 실험 결과를 통해 사람의 움직임을 추적하는데 있어 공간 정보를 이용하는 것이 매우 효율적임을 확인하였다. 또한 마야에서 움직임을 간단히 제어하고 많은 시간을 소모하는 애니메이션 작업을 효율적이고 간단하게 수행할 수 있었다.
또한 마야에서 움직임을 간단히 제어하고 많은 시간을 소모하는 애니메이션 작업을 효율적이고 간단하게 수행할 수 있었다. 제안하는 방법은 애니메이션 작업의 시간을 줄일 수 있으며, 자연스럽게 모션을 캡쳐 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 고가의 다른 모션 캡쳐 장비와는 달리 저렴한 가격에 보다 쉽게 모션캡쳐를 수행할 수 있는 가능성을 실험을 통하여 확인 하였다.

후속연구

Kinect를 활용한 많은 자세와 동작 관련 연구가 계속 진행 될 것으로 예상된다. 제안하는 방법에서 보완해야 할 부분으로 물체와 거리에 대한 한계, 캐릭터의 움직임이 부드럽지 못한 점들을 보완해야한다.

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