광학식 모션 캡춰 방법 및 활용

목차

광학식 모션 캡춰 방법 및 활용

1. 소 개

2. 모션 캡춰 과정
2.1 모션 캡춰 장비 및 캡춰 순서
2.2 Calibration
2.3 Marker의 부착
2.4 Motion Capture
2.5 Tracking

3. 모션 캡춰된 데이터

4. 모션 캡춰 활용

본문내용

서 관절부분에 정확하게 부착을 해야한다. 행동이 격하거나 땀을 많이 흘리는 경우에는 Marker가 땀에 젖어서 떨어지거나 미끄러지는 경우가 있는데, 이것을 방지하기 위해서는 <그림 10>과 같이 연기자의 맨살이나 속옷과 겉옷사이에 두꺼운 스펀치나 가벼운 고무 같은 재료를 사용하여 Marker를 부착하는 방법도 있다.
이제 Marker를 연기자의 몸에 부착을 해야하는데, 부착위치에 따라서 Marker를 간단하게 부착하는 부분도 있지만 부위에 따라서는 여러 가지 방법을 사용하여야한다. 머리부분에서는 머리카락에 Marker가 부착되지 않기 때문에 모션 캡춰를 위해서 따로 제작된 모자를 쓰고 그 위에 Marker를 부착하게 된다.
<그림 11>에서 보듯이 손목부분 ⑧과 ⑨, 그리고 ⑬과 ⑭는 팔의 안과 밖을 구분하기 위해 팔목에 막대기를 부착하여 막대기 양쪽 끝에 Marker를 부착하였다. 그림에서 세 개의 Marker , , 는 모션 캡춰시에 허리/등과 발 부위의 정확한 모션이 필요할 경우에 부착할 수 있도록 옵션으로 설정되어져 있다.
Motion Analysis Corporation에서는 옵션 Marker를 제외한 24개의 Marker를 사용하여 인체에 부착하였으며, Marker를 부착한 다음 <그림 12>와 같이 연기자의 자세를 앞, 뒤, 좌, 우 등으로 자세를 바꾸면서 모든 Marker의 부착 위치가 각 관절에 제대로 부탁되어 있는지를 확인해야만 한다.
모든 Marker가 인체의 각 관절부분에 제대로 부탁되어져 있는지 확인을 거친 다음, 우리는 실제 모션 캡춰를 실시한다.
2.4 Motion Capture
모션 캡춰를 위해서 무대에 카메라를 비롯한 각종 장비(컴퓨터, 모니터 등)들을 설치하고, 연기자가 활동하기에 간편하고 몸의 윤관이 잘 드러나는 옷을 입고 나서 몸에 Marker를 부착하고 나면, 감독자의 지시에 따라서 필요한 모션 캡춰를 실시하게 된다.
Motion Analysis Corporation의 장비를 사용하여 모션 캡춰를 하는데 있어서 고려해야할 사항으로는 모션을 캡춰할 무대가 <그림 13>과 같이 어두워야 한다는 것이다.(최근 제품은 조명에 무관)
모션 캡춰를 시작하기 전에 감독자는 EVa를 사용하여 환경 설정을 다음과 같이 해주어야 한다.
Mode : Camera Direct
Collecting : Trial Data
Filter : ~/*.vc1
Monitor Type : Electrohome
Frame Rate : 120frame/sec
Duration : 10.00sec ± αsec
Trial Name : 1023soc01x
Filter는 우리가 사용한 7개의 카메라를 말하는 것으로서 앞에서 이미 언급하였듯이 vc(video camera)1은 번 카메라를 의미한다. 즉, 각 카메라로부터 캡춰된 2차원 영상을 저장하는 파일이 되는 것이다. 프레임 율은 FALCON 카메라가 최대 240frame/sec이지만 우리는 120frame/sec를 사용하였다. Duration은 모션을 캡춰할 시간을 설정해 주는 것으로서 실제 캡춰를 하기 전에 캡춰 하려는 동작의 시간을 미리 측정해서 정하는 것이 효과적이다. Trial Name은 캡춰한 모션을 저장할 파일명이다. Trial Name을 설정해주면 Filter의 vc1에서 vc7까지의 파일명도 같이 설정되어진다.
EVa의 환경 설정이 끝나고 나면 감독자는 연기자에서 모션을 취할 기본 자세를 취하게 한 다음 시작 버턴과 함께 동작을 취하라는 지시를 해서 연기자가 제한된 시간 내에 모션을 끝낼 수 있도록 한다. 연기자의 모션이 끝이 나거나 말거나 EVa는 설정된 시간이 되면 자동적으로 캡춰를 중단하고 번 카메라로부터 마지막 번 카메라까지 캡춰된 2차원 영상을 순서대로 EVa로 전송한다. 우리는 평균적으로 10sec의 시간을 설정하여 각종 축구 동작을 캡춰하였으며, 번 카메라로부터 번 카메라까지 순서대로 전송되어진 시간은 32.240sec±α이다.
2.5 Tracking
캡춰가 끝나고 나면 감독자는 캡춰된 데이터가 제대로 애니메이션에서 사용할 수 있는지를 확인해야만 한다. 즉, 모든 Marker가 모든 프레임에서 제대로 캡춰되어졌는지를 확인해야 한다는 것이다. 이러한 작업을 하는 것이 Tracking이다. 그러나 우리는 여기서 Tracking 과정이 너무 복잡하고 전문적이어서 자세한 언급을 하지 않겠다.
3. 모션 캡춰된 데이타
Tracking 과정을 거치고 나면 실제 애니메이션에서 사용할 수 있고 잡음이 없는 데이터가 된다. 여기서 잡음이라고 하면 여러 가지가 있을 수 있지만, 특히 연기자에 몸에 부착된 Marker가 아닌 엉뚱한 것이 캡춰되어진 것도 있을 수 있고, Marker가 캡춰될 때 다른 Marker와 서로 뒤엉키는 경우 즉, 연기자의 동작 중에서 Marker와 Marker가 서로 맞물릴 경우 카메라의 잘못된 Marker 추적도 있다.
이러한 각종 잡음을 제거한 Tracking 과정 이후에 최종적으로 생성된 데이터는 <그림 15>와 같은 구조를 가지고 있다. 모션 캡춰 시스템에 따라서 모션 캡춰 데이터의 파일 구조가 다르겠지만, 우리가 사용한 Motion Analysis Corporation의 모션 캡춰 데이터의 화일은 filename.trc이고, 그림에서 보는바와 같이 각 프레임별로 모든 Marker의 3차원 좌표값을 가지고 있다.
4. 모션 캡춰 활용
모션 캡춰는 인체 뿐만이 아니라 사람의 얼굴, 각종 동물 등의 동작에 광범위하게 사용하여 각종 캐릭터 애니메이션에 사용되고 있으며 활용범위도 매우 넓다. 우리는 영화, 광고, 컴퓨터 게임, 애니메이션 등의 분야에서 모션 캡춰가 많이 활용되고 있다는 것을 쉽게 볼 수 있다. 이러한 모션 캡춰는 기존의 Key-Frame 애니메이션 같은 방법보다 훨씬 더 실제 동작과 같이 자연스럽고 부드러운 동작을 보여줄 수 있다는 점에서 세계적으로 각광받고있는 분야중 하나이다.
☞ 모션 캡춰를 사용한 활용 예
◈ 영 화 : 타이타닉, ......
◈ 광 고 : 사이버가수 아담, ......
◈ 컴퓨터 게임 : FIFA98, Virtual Fighter, 철권, ......

키워드

광학식 모션 캡춰 방법 및 활용,   모션 캡춰 과정,   모션 캡춰된 데이터,   모션 캡춰 활용