애니메이션의 종류 및 원리2

모션캡처(Motion Capture)

모션 캡쳐 3은 3D 공간에서 물체의 이동 위치와 방향을 측정하고 정보를 컴퓨터화된 형태로 기록, 분석 및 적용하는 기술을 말한다. 키프레임 애니메이션 기술은 캐릭터의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있지만, 높은 수작업으로 인해 부자연스럽거나 비현실적인 움직임이 발생한다는 단점도 있습니다.

모션 캡처 기술은 이제 실시간으로 사용할 수 있으며, 이는 물론 매우 복잡한 움직임이나 빠른 움직임을 나타냅니다. 그러나 이 문제를 해결하기 위해 데이터에서 모션을 조작하거나 합성하기 어렵기 때문에 모션 분석과 합성 기법이 집중적으로 연구되고 있다.

모션 캡쳐는 추출 방법에 따라 광학, 기계 및 자기 유형으로 나눌 수 있습니다. 기계와 자기 훈련은 저렴하다는 장점이 있지만, 단점은 무술, 힙합 댄스 링과 같은 운동 추출 메커니즘을 사용하는 것이 활동적인 운동 추출을 제한한다는 것이다. 광학계의 단점은 이러한 움직임이 비용이 많이 들고 야외에서 적외선으로 촬영할 수 없기 때문에 제한될 수 없다는 것이다. 별도의 모션 캡처 없이 일반 캠코더로 찍은 사진의 경우 모션 캡처 기술이 개발될 예정입니다. 위의 이미지는 움직임 데이터를 추출하기 위해 캐릭터의 움직임에 따라 마커의 위치를 추적하는 시각적 움직임 기록입니다.

모션캡처 장비

모션 캡쳐는 3D 생체측정기 또는 3D 분석기로도 알려져 있으며, 모션 캡쳐 시스템은 스포츠 의학, 걷기 분석, 정형외과, 관절 및 척추 분석에서 생체역학 데이터를 생성합니다. 그것은 또한 스포츠 분야에서 활발하게 사용되고 있고 운동선수의 움직임을 기록하는 데이터를 사용하여 자세를 교정한다.

김동성 쇼트트랙 선수가 모션캡쳐와 함께 포지션 보정을 받은 것이 대표적인 사례다. 이런 식으로, 모션 캡처 장치는 의학 및 과학 분야에서도 사용되지만, 영화와 게임이 가장 자주 사용됩니다. 그것은 영화나 게임에서 현실적이고 자연스러운 애니메이션을 만드는 데 가장 자주 사용됩니다.

ETRI에서 개발한 마커프리 모션캡처 시스템

오늘날 사용되는 모션 캡처 기술은 몸에 마커를 부착하거나 케이블을 연결하는 방법을 사용합니다.이는 행위자의 수행의 자유를 제한하는 것으로 제한될 수 있다. 만약 배우의 몸에 장치를 부착하지 않고 배우의 움직임을 현실적으로 포착하는 기술이 있다면, 전통적인 방법보다 훨씬 더 풍부한 움직임을 표현할 수 있다. 또한 카메라 앞에서 사용자의 움직임을 실시간으로 캡처하여 시스템에 적용하여 사용 편의성을 변화시킨다.

ETRI는 이러한 수요를 기반으로 2002년부터 2004년까지 마커 없이 움직임을 기록할 수 있는 마커 프리젠테이션 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 다양한 컬러 비디오 카메라와 이미지 처리 기술을 사용하여 배우의 머리, 몸통, 손 및 발의 위치를 실시간으로 감지하고 추적합니다. 3차원 위치는 삼각법을 사용하여 2개 이상의 캠코더를 사용하여 계산할 수 있으며, 역 키네마틱스 솔루션은 각 조인트의 회전각을 계산하여 이동 데이터를 수집할 수 있습니다.

이미지 처리 기술의 한계로 인해 정확도는 광학 모션 캡처 시스템보다 약간 낮지만, 기술 개발로 인해 마커를 부착하는 데 문제가 없는 차세대 모션 캡처 시스템이 될 가능성이 높습니다.

물리기반 시뮬레이션(Physically-Based Simulation)

우리가 살고 있는 현실 세계에는 잘 알려진 법이 있다. 예를 들어 유리병이나 중력에 의해 떨어지는 물체의 이동. 이러한 법들은 일반적으로 물리학 분야에서 다양한 공식으로 나타난다. 이러한 물리적 법칙을 사용하여 가상 세계에서 실제 현상을 나타낼 수 있는 방법이 있습니다. 이것들은 모두 물리 기반 시뮬레이션이라고 불린다.

물리 법칙은 일반적으로 방정식의 한 종류인 숫자 해석에 의해 재현된다. 이러한 방정식의 복잡한 모델링은 물리적 법칙이 여러 방정식으로 설명되더라도 단일 방정식으로 솔루션을 얻기가 매우 어렵기 때문에 숫자 해석이 사용됩니다. 적용되는 물리적 법칙은 시뮬레이션되는 현상에 따라 달라집니다. 복잡한 현상을 다룰 때는 여러 가지 물리적 법칙이 동시에 적용된다.

가상 세계에서 롤링 스톤 레벨을 재현하기 위해 질량, 형태 및 마찰 계수와 같은 물체의 물리적 특성이 모델링됩니다.

물의 움직임을 재현하기 위해 밀도, 점도 등과 같은 물의 물리적 특성이 된다. 시간이 지남에 따라 물의 상태를 모델링하고 시뮬레이션합니다. 게다가, 실제 인간의 움직임을 식별하기 위한 연구가 수행되고 있다. 인간의 움직임도 물리적 법칙에 의해 지배되기 때문에, 뼈와 근육은 가상 세계를 통과하거나 통과하는 인간을 만들기 위해 모델링되고 시뮬레이션될 수 있습니다(그림 4 참조).


물리 기반 시뮬레이션 기술은 가상 세계의 애니메이션에 대한 가장 기본적인 접근법으로 오랜 역사를 가지고 있다. 시뮬레이션 수행에 있어서 계산은 복잡하고 거의 소모되지 않았지만, 최근 컴퓨터 컴퓨팅 기술이 빠르게 발전함에 따라 많은 관심을 끌었다.

실제로, 대부분의 연구는 기계 공학이나 물리학에서 수행되며, 컴퓨터 그래픽은 기계 공학이나 물리학의 결과를 사용하여 더 빠르고 효과적인 애니메이션 기법을 조사한다. 기계와 물리학의 물리 기반 시뮬레이션과 컴퓨터 그래픽의 차이점은 전자는 정확성과 안정성에 초점을 맞추고 후자는 결과의 속도와 유용성에 초점을 맞춘다는 것이다.