스키닝의 관절 부피 손실 개선을 위한 호 기반 우회 기법 및 범프 맵핑

Abstract

컴퓨터 하드웨어의 급속한 발전에 따라, 최근 3차원 그래픽스의 기술 역시 날로 발전하고 있는 가운데, 특히 영화의 특수효과와 게임 산업에 있어 3차원 캐릭터 애니메이션의 실제감 향상에 대한 관심이 날로 고조되고 있다. 특히 범용 개인 컴퓨터의 전 세계 보급화에 이어 초고사양 차세대 게임 콘솔이 다수 등장함에 따라 게임 산업은 남녀노소를 가리지 않고 보급화 되며 급속도로 발전하고 있다. 이러한 발전 가운데 게임의 종단 사용자 증가에 따라 화려한 그래픽과 게임성을 고루 갖춘 게임 및 특수 영상들이 현실과 가깝고 품질이 좋을수록 세간의 관심도가 높아졌으며, 이에 따른 신기술과 캐릭터의 사실감 증대가 주시되고 있다. 특히 캐릭터 애니메이션의 경우, 가상공간 상 사용자의 아바타로서 주체가 되는 객체일 가능성이 매우 높으므로 이러한 캐릭터의 동작이 어색하거나 변형형태가 부자연스러울 경우, 가상공간 내 사용자의 몰입도가 현저하게 떨어지게 된다. 따라서 자연스럽고 실제적인 캐릭터를 생성하는 기술이 요구되고 있으며, 그 응용 분야가 광범위하지만 특히나 실시간 상호작용이 요구되는 분야에서 가장 많이 이용되므로 사실감과 동시에 성능 역시 매우 중요시되고 있다. 본 논문에서는 캐릭터 스키닝에 범프 맵핑 기술을 활용하여 캐릭터의 자연스러운 변형을 도모함과 동시에 실제적인 표면의 요철을 표현함으로써 사실감을 높이고, 스키닝 메시 상 호 기반 정점 간 내분 거리를 우회 시켜 줌으로써 관절 부피의 손실을 줄이고 실시간 내에 범용 개인 컴퓨터에서 수행할 수 있는 가능성을 제시하고자 하였다. 캐릭터 표면의 실제적인 외부 객체와의 상호작용에 의한 물리적 사실에 근거한 근사 변형을 표현하기 위한 유한 요소법 등이 활발하게 연구 중이나, 계산량이 많아 현재의 범용 하드웨어로는 실시간 상호작용으로 근사할 수는 없다. 본 논문에 시도된 호 기반 기법 알고리즘을 통한 스키닝 방식은 기본적인 LBS 방식에 비하여 부피 손실이 적고 계산량이 적어 실시간 수행에 매우 유리하나, 실제감을 주기에는 변형에 있어 왜곡이 일어나게 되므로 원 모델에 대한 보정 보완이 필요하다. 이러한 원 모델에서 타원모델로의 보정치가 실제 스키닝 메시 모형에 가까울수록 계산량이 많아지기 때문에 실시간성이 떨어지나, 향후 하드웨어의 발전에 따라 극복될 수 있으므로 이에 대한 꾸준한 연구가 요구된다.;The development of computer hardware technologies leads the advancement of computer graphics. The attention on the growth of realization of 3D character animation increases these days, especially, on special effects on movies and game industries. supplying personal computer globally and coming up the extra-high featured consol for home makes game industries highly prospered. Among those developments, the degree of attentions of the increasing game players gets higher when special images and games with splendid graphics and featured story are close to real world and have high quality. Owing to those growth, there are a lot of researches for brand new technology and enhancement of realization. In case of character animation, when the action of characters or the deformation is unnatural, the degree of absorption on virtual spaces decreases rapidly because user's avatar on virtual space is possible to be subject of object. Therefore, it needs techniques to make natural and realistic characters. In addition, the reality and performance are also very important because they are mostly used on the real-time interaction field. In this paper, we seek the natural transformation using bump mapping method on character skinning, increase the reality with representing the realistic surface of prominence and depression and optimize to execute on personal computer in real-time environments. In this case, didn't use such as SBS technique or FEM method because they can't support the real-time simulation and the performance is the most important point in this case. In the Future, the study of these case will be activated by development of hardware, so these techniques can support in real-time the high quality of mesh character who has mass polygons, joints and vertices. And proposed the circular arc based skinning can supply the volume loss, but the radius that user defined value is just experimental value. So, alloted the value based the cord of fan-shape. For decreasing of complexity, implemented the program based by circle, but oval based implementation is better. So, there is the necessity of algorithm who has higher degrees of freedom that use the oval's major and minor axis.