‘Key Frame’과 ‘Motion Capture’ 방식을 혼융한 VR 애니메이션 제작에서 이질감을 최소화하는 방안 -VR 단편 애니메이션 〈요구르트〉의 제작 사례를 중심으로-

홍원빈(Hong Won-bin),문재철(Moon Jae-cheol) 한국만화애니메이션학회 2021 만화애니메이션연구 Vol.- No.64

본 연구는 단편 VR 애니메이션 제작에 모션 캡처 기술과 키 프레임 방식을 혼융해 사용하게 될 때 발생하는 문제점을 해결하는 방안을 연구한 것이다. 애니메이션 제작 시 모션 캡처 장비 만을 활용해 제작하기에는 여러 가지 점에서 한계가 있는 바, 키(key) 프레임(frame) 방식을 이용해 포즈 투 포즈(Pose to pose) 방식을 사용하게 된다. 하지만 서로 다른 스타일의 제작 방식들을 한 작품에서 혼용하다 보면 예상하지 못했던 여러 문제점들이 발생하게 된다. 특히 캐릭터들의 움직임들이 너무 이질적이어서 스토리 몰입을 방해하게 된다. 이와 같은 애니메이팅 스타일들의 이질감을 최소화하는 방법으로 2가지를 들 수 있다. 첫 번째는 모션 캡처를 활용해 전체적으로 캐릭터 움직임에 가이드라인을 설정하는 방안이다. 두 번째는 키 포즈(Key Pose)를 중심으로 동작을 분절하는 방안이다. 이 두 가지 방법을 적절히 활용하면 제작 시간을 단축하고 이질감을 줄이는 등 여러 효과를 얻을 수 있다. 물론 이러한 방법은 모션 캡처 장비로 얼굴의 감정 표현과 손가락의 움직임을 캡처하는 게 불가능하거나 제작하고자 하는 애니메이션에 등장하는 캐릭터가 인간형 캐릭터 외에 동물 같은 비 인간형 캐릭터가 등장하는 경우, 언리얼 엔진이나 그와 유사한 게임 엔진인 유니티를 기반으로 제작을 하는 경우에 효과를 발휘한다. 그런 점에서 적용에 다소 제한이 있고 또 기술에 대한 충분한 지식이 전제되어야 하지만 한계점과 보완할 부분들을 사전에 인지하고 모션 캡처 방식과 키 프레임 애니메이션 제작 방식을 적절히 혼용한다면 효율적인 제작 프로세스를 진행하는데 효과를 발휘할 것이다. 앞으로 단편 애니메이션 제작을 비롯해 많은 경우에 모션 캡처 방식이 더욱 활용될 것으로 보이는데, 장비의 성능이 부족하거나 제작 시간이나 제작비 확보에 어려움이 있는 경우 주목할 만한 방식이 될 것이다. 특히 향후 적절히 보완된다면 적용과 응용의 범위도 넓어질 것으로 기대한다. This study is to solve problems that arise when motion capture technology and key frame method are mixed to produce short VR animations. There are many limitations in producing animation using motion capture equipment. Therefore, the key frame method is used. However, mixing different styles of production in one piece creates many unexpected problems. In particular, the characters’ movements are so disparate that they interfere with the story’s immersion. There are two ways to minimize the alienation of these animation styles. The first method is to set a guide line for character movement by using motion capture. The second method is to divide the movement around the key pose. If these two methods are used properly, it can achieve many effects such as shorter production time and less sense of alienation. Of course, this method works when it is impossible to capture facial and finger movements with motion capture equipment. Or, in addition to human characters, non-human characters such as animals appear. It is effective when manufactured using an unreal engine or unity. In that respect, there should be some limitations in application and sufficient knowledge of technology. However, if it recognizes limitations in advance and properly mixes motion capture and key frame methods, it can efficiently proceed with the production process. Motion capture methods are expected to be used more in many cases, including short animation production. It would be a remarkable method if the equipment lacked performance or had difficulty securing time or production costs. In particular, it is expected that the scope of application and scope of application will be expanded if it is properly supplemented in the future.

키 프레임과 모션캡처 애니메이션의 캐릭터 움직임 비교

유미옥(Mi-ohk Yoo),박경주(Kyoungju Park) 한국콘텐츠학회 2008 한국콘텐츠학회논문지 Vol.8 No.9

애니메이션에서 캐릭터 움직임은 과장되고 코믹하게 표현되어 진다. 전통적인 키 프레임 애니메이션 기법은 과장성과 코믹성이 애니메이터의 의향대로 조절 가능하지만, 근래에 도입된 모션캡처 기법은 대상의 자연스러운 모습을 담아내어 편리하다는 장점이 있지만 과장성과 코믹성의 표현에는 제약점이 있다고 알려져 있다. 본 논문은 키 프레임과 모션캡처를 사용한 애니메이션 작품 중 두 작품을 선정하여 캐릭터의 움직임과 동작을 분석하여 과장성과 코믹성이 어떻게 표현되고 있는지 살펴보고자 한다. 기본적인 동작요소인 달리기, 점프, 제스처, 걷기와 그 외의 움직임으로 분류하여 두 가지 작품에서 캐릭터의 동작을 비교하여 보고 그 표현 방식을 분석한다. 각각의 작품에서 보이는 움직임의 유사성과 차이성을 살펴보면서 키프레임과 모션캡처 애니메이션 제작 기법의 장단점을 내재된 과장성과 코믹성 측면에서 논의한다. 그리고 이 두 가지의 애니메이션 제작 기법을 이용한 캐릭터들의 움직임의 차이점을 분석한 결과, 각각 움직임에 공통적인 차이점이 존재한다는 것을 알 수 있다. In animation films, the movements of characters are exaggerated and comical. Traditional key-frame animation techniques allow to control exaggeration and comicality of characters at animators' wills. But, recently introduced motion capture techniques have limits on representing comicality and exaggeration although it is convenient to capture subjects' natural looks. This paper chooses two animations from key-frame and motion capture techniques and looks into comicality and exaggeration of characters by analyzing movements and motion of them Movements are classified as four fundamental motion elements - running, jump, gesture and walking - and are analyzed to compare the way of representation from two films. By studying similarity and differentiation of movements of two films, this paper discusses the advantages and disadvantages of key-frame and motion capture techniques in terms of exaggeration and comicality. Comparison of the character movements from two techniques shows that there are common differentiations of those movements.

게임 UI 애니메이션 제작 기법에 관한 연구

김태환(Tae-Hwan Kim),경병표(Byung-Pyo Kyung) 한국엔터테인먼트산업학회 2024 한국엔터테인먼트산업학회논문지 Vol.18 No.3

본 연구에서는 일반적으로 UI 애니메이션 제작에 많이 사용되고 있는 저작도구를 활용한 Key Frame 방식에서 수학적인 공식을 기반하는 프로그래밍 방식인 Easing Functions와 Bezier를 활용한 애니메이션을 구현하여 각 특징을 비교하고, 용도에 맞는 방식을 제안하였다. Key Frame 방식은 세밀한 애니메이션 작업이 가능해 복잡한 연출이나 튜토리얼 구현에는 효과적이지만, Key Frame의 작업에 따라 데이터양이 늘어나고, 재사용도 어렵고, 작업 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다. Easing Functions를 활용한 애니메이션은 문자와 수치로 이루어진 간단한 UI와 반복되는 대부분의 UI 애니메이션에서 빠르고 재사용도 가능하여 효과적이었다. Bezier를 활용한 애니메이션은 정형화된 Easing Functions의 한계에서 특수한 타격의 표현과 UI 팝업의 전환 연출에 있어 변칙적인 움직임을 표현할 때 효과적이었다. 재사용도 가능하고 Easing Functions의 실행 코드를 같이 사용하므로 별도의 작업이 필요 없었다. 본 연구 결과를 참고하여 게임 UI 애니메이션 제작시에 용도에 따라 적합한 UI 애니메이션 구현에 좋은 자료로 활용되기를 기대해 본다. In this study, we implemented animations using the Key Frame method commonly employed in UI animation production with authoring tools, and compared them with animations based on mathematical formulas such as Easing Functions and Bezier curves, which follow a programming-based approach. We compared the characteristics of each method and proposed suitable approaches for different purposes. The Key Frame method allows for detailed animation work, making it effective for complex sequences or tutorial implementations. However, it suffers from drawbacks such as increased data volume, difficulty in reuse, and significant time consumption associated with Key Frame manipulation. Animation utilizing Easing Functions proved effective for rapid implementation and reuse in most UI animations consisting of text and numerical values, as well as for repetitive UI animations. Bezier-based animation was particularly effective in expressing unconventional movements, especially in representing specialized impacts and transitions in UI pop-ups, overcoming the limitations of standardized Easing Functions. It offers reusability and integrates seamlessly with Easing Functions execution code, eliminating the need for additional work. We hope that the findings of this study will be utilized as valuable resources for implementing appropriate UI animations in game development, depending on their intended purposes.

모션 캡처 애니메이션 프로세스 연구 : 단편 애니메이션 ‘Drip’을 중심으로

김지수 한국게임학회 2016 한국게임학회 논문지 Vol.16 No.4

이 연구는 단편 애니메이션 ‘Drip’을 통해 키 프레임 애니메이션과 모션 캡처 애니메이션을 융합하여 애니메이션 제작을 실현하는 기법을 제안한다. 상호 유기적 연결을 통해 효율적인 프 로세스 관리가 가능할 뿐만 아니라 키 프레임 애니메이션과 모션 캡처 애니메이션의 단점을 서 로 보완하는 과정을 처리함으로써 제작 기간을 단축 시켰다. 이를 통해 키 프레임 애니메이션 과 모션 캡처 애니메이션의 한계를 극복하고 복합적인 프로세스를 인지하고 응용하여 효율적인 애니메이션 제작에 도움이 되고자 한다. This study suggests a technique to implement the production of animation by blending between key frame animation and motion capture animation through short animation 'Drip.' It reduced the time taken to produce an animation by not only enabling efficient process management through mutual organic connection but also conducting a process of mutually making up for weak points of key frame animation and motion capture animation. Through this, it was intended to be helpful in efficient animation production by overcoming the limitation of key frame animation and motion capture animation and perceiving and applying a complex process.

캐릭터 애니메이션 데이터의 H-Anim 기반 정의

이재욱(Jae Wook Lee),이명원(Myeong Won Lee) 한국정보과학회 2009 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.15 No.10

컴퓨터 그래픽스 기술의 발전으로 3D 인간 형상 표현과 애니메이션 생성을 위한 소프트웨어 도구들이 많이 개발되었고 현재 많이 활성화되어 있다. 그러나, 이러한 도구들로 제작한 인체 모델들간의 공통 데이터 형식의 부재로 인체 모델과 모션의 데이터 교환에는 아직 어려움이 따른다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 3D 인간 형상을 표현하는 규약이 ISO/IEC JTC1 SC24와 Web3D Consortium에서 공동으로 개발된 H-Anim이다. H-Anim 에서는 인체 형상 구조에 대한 형식은 정의하였으나 모션데이터에 대한 형식은 아직 포함하지 않고 있다. 본 연구는 인체의 모델 데이터 뿐 아니라 모션의 데이터 형식을 정의하고, 서로 다른 프로그래밍 환경에서도 모델링 데이터와 모션 데이터를 서로 독립적으로 사용할 수 있도록 하는, 호환성 있는 인체 애니메이션 실현을 목적으로 한다. 본 연구에서는 H-Anim 캐릭터 모델에 키프레임 애니메이션 파라미터를 입력할 수 있는 구문을 정의하고 이를 구현한 결과를 보여준다. 이 때 애니메이션 파라미터 생성을 위해 임의의 일반 그래픽스 도구에서 독립적으로 제작한 캐릭터 모델을 H-Anim 캐릭터로 변환하고 새로운 애니메이션 생성을 위한 파라미터 설정 방법에 대해서도 설명한다. Currently, there are many software tools that can generate 3D human figure models and animations based on the advancement of computer graphics technology. However, we still have problems in interoperability of human data models in different applications because common data models do not exist. To address this issue, the Web3D Consortium and the ISO/IEC JTC1 SC24 WG6 have developed the H-Anim standard. However, H-Anim does not include human motion data formats although it defines the structure of a human figure. This research is intended to obtain interoperable human animation by defining the data for human motions in H-Anim figures. In this paper, we describe a syntactic method to define abstract motion data for the H-Anim figure and its implementation. In addition, we describe a method of specifying motion parameters necessary for generating animations by using an arbitrary character model data set created by a general graphics tool.

애니메이터의 예술적 특성을 반영한 라인패턴 자동생성 기법

임훈,이종원,Im Hun,Lee Jong-Weon 한국콘텐츠학회 2006 게임&엔터테인먼트논문지 Vol.2 No.1

본 논문에서는 완성된 수묵화나 여러 회화적 효과를 지닌 그림을 가지고 그곳에 있는 라인 패턴을 자동으로 추출한 후, 자동으로 스케치에 그 라인 패턴을 입혀주는 방식을 연구하였다. 이를 이용해 전체 프레임 중간에 애니메이터가 완성한 키 프레임을 받고, 다른 프레임들과의 대응 라인을 찾은 후 패턴을 자동으로 입혀 중간 프레임들을 얻어내는 결과를 보여준다. Computer-assisted animation production tools have an important role in animation production industries. They could reduce the production cost and time, but they rarely copy artistic characteristics of an animators. In this paper, a new computer-assisted line pattern drawing system is proposed. The system automatically copies artistic characteristics of an animator and applies them to computer-generated animations. The artistic characteristics are captured from key frames drawn by an animator. The result shows that the presented approach can copy artistic characteristics from key frames well and reduce time and cost for producing artistic animations.

유아용 2D 애니메이션의 캐릭터 동작에 관한 연구

우남,최유미 한국디지털콘텐츠학회 2022 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.23 No.12

Animation is the form of moving images that wins young children's hearts and also at is primarily utilized for instructional and learning purposes. Among the many other elements of animation, movement is the primary method to obtain the character's situation, personality, behavior, and thoughts. However, there is an insufficiency of studies on the production of characters’ basic movements in animations designed for children aged 4 to 6. Therefore this study chose "walking", "turning the head" and "talking" which made up a significant portion of fundamental movements. Then identified the applicable movement principles and created prototypes to test their suitability for young children in that age group. In conclusion, a total of 7 standard walking principles, 3 head-turning principles, and 3 conversation principles were obtained. These principles were then used in the production of prototypes and were verified for rationality and appropriateness through expert review. With the aforementioned results, this study will provide the fundamental data for the production of characters’ basic movements in 2D animation for children aged 4 to 6.

3차원 애니메이션을 위한 손동작 리깅 시스템의 프로토타입 제작 사례

양정아(Jung Ah Yang),박태정(Taejung Park) 한국디지털콘텐츠학회 2019 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.20 No.2

자연스러운 자세 제어를 위한 귀납적 역운동학 알고리즘

이범로,정진현,Lee, Bum-Ro,Chung, Chin-Hyun 한국정보과학회 2002 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.2

역운동학 알고리즘은 다관절체의 엔드 이펙터를 제어하기 위한 매우 유용한 방법이다. 대부분의 역운동학 처리 과정에서 주된 관심사는 다관절체가 가지는 자세의 형태 자체가 아니라 제어되는 다관절체의 엔드 이펙터의 위치와 방향이다. 그러나 삼차원 캐릭터 애니메이션과 같은 종류의 응용 분야에 있어서는 엔드 이펙터의 정확한 위치와 방향보다는 다관절체의 전체적으로 자연스러운 자세 자체가 훨씬 더 중요한 요소이다. 실제로 애니메이터가 기존의 역운동학 기법을 사용해서 인체와 같이 다수의 물리적인 제약조건을 가지는 인간형 삼차원 캐릭터의 자세를 자연스럽게 제어하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야만 하기 때문에 이를 보완하는 특별한 알고리즘이 요구된다. CCD(Cyclic Coordinate Descent) 알고리즘은 기하학적인 검색을 통해 원하는 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 해를 구하는 역운동학 방식의 하나로서 사용자 상호작용을 통한 다관절체의 자세 제어에 적합하다. 그러나 CCD 알고리즘의 해는 초기 자세에 강력하게 종속되어 있기 때문에 초기 자세에 따라서 서로 다른 많은 해들을 얻게 된다. 본 논문에서는 인간형 캐릭터의 자세 제어를 위해 균등 자세 지도를 이용한 귀납적 역운동학 알고리즘을 제안한다. 균등자세 지도의 학습 알고리즘은 인간의 다양한 자세를 왜곡 없이 양자화하기 때문에 균등 자세 지도를 이용해서 기술되는 모든 자세들은 사실적인 자세임을 보장한다. 그러므로 균등 자세 지도를 통해 계산된 다관절체의 엔드 이펙터가 원하는 삼차원 위치와 가장 가까운 자세를 추출해 냄으로써 자연스러운 자세를 가지는 역운동학의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식은 키 프레임 기반 삼차원 캐릭터 애니메이션의 제작과 3차원 게임, 그리고 가상 현실 등의 분야에 유용하게 적용될 수 있다. Inverse kinematics is a very useful method for control]ing the posture of an articulated body. In most inverse kinematics processes, the major matter of concern is not the posture of an articulated body itself but the position and direction of the end effector. In some applications such as 3D character animations, however, it is more important to generate an overall natural posture for the character rather than place the end effector in the exact position. Indeed, when an animator wants to modify the posture of a human-like 3D character with many physical constraints, he has to undergo considerable trial-and-error to generate a realistic posture for the character. In this paper, the Inductive Inverse Kinematics(IIK) algorithm using a Uniform Posture Map(UPM) is proposed to control the posture of a human-like 3D character. The proposed algorithm quantizes human behaviors without distortion to generate a UPM, and then generates a natural posture by searching the UPM. If necessary, the resulting posture could be compensated with a traditional Cyclic Coordinate Descent (CCD). The proposed method could be applied to produce 3D-character animations based on the key frame method, 3D games and virtual reality.

Partial Movement Authoring for a Reconfigurable Motion Capture

김성훈(Seonghun Kim),임양규(Yangkyu Lim),김영호(Youngho Kim),채영호(Youngho Chai) Korean Institute of Information Scientists and Eng 2019 정보과학회논문지 Vol.46 No.10