본 논문은 게임 등에서 요구되는 인간형 캐릭터의 보행 동작을 고수준의 매개함수 제어를 통하여 생성하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 다양한 스타일의 동작 특성을 직관적인 조작으로 생성 할 수 있으며, 동작 변형과 편집 기법도 같이 제안된다. 또한 제안된 방법을 이용하여 개발한 캐릭터의 보행 동자 자동 생성 시스템을 소개하며, 이를 통해 제안된 기법의 유효성을 보인다. 제안된 기법은 다양한 스타일의 동작을 직관적 조작으로 얻을 수 있는 캐릭터 애니메이션 저작 도구로 사용할 수 있다. 본 논문에서는 보행과 관련된 동작만을 다루고 있으나 제안된 기법을 다양한 동작에 적용하여 환경의 변화에 따라 캐릭터의 상태가 변화하였을 때에 최적의 동작을 자동적으로 생성하는 동작 엔진의 형태로 활용할 수 있어 3D 온라인 게임 등에서 필요로 하는 상태기반의 캐릭터 동작 데이터베이스 없이도 기존의 게임 보다 더욱 다양한 동작표현이 가능하다.
본 연구에서는 사용자가 즉석에서 연주한 곡에 대응하는 춤 동작을 자동으로 생성하는 기술을 제안한다. 본 기법은 먼저 댄서로부터 모션 캡쳐 받은 춤 시퀀스를 분절화한 후 사용자가 신디사이저를 통해 직접 연주하여 얻은 MIDI 데이터를 분석해 음악에서의 특징점을 추출한다. 그리고 분절화 한 모션의 세그먼트들을 음악에 맞춰 다시 배열하여 새로운 춤 시퀀스를 생성함으로써 사용자가 연주한 음악과 어울리는 춤 동작을 자동으로 생성한다. 이를 위해 세 단계의 작업을 수행하게 되는데, 첫 번째 단계에서 모션 캡쳐를 통해 얻게 된 데이터에서 캐릭터의 위치와 자세를 기준으로 하여 긴 시퀀스를 의미 있는 작은 춤 동작으로 분절화한다. 두 번째 단계에서는 사용자의 연주를 통해 획득한 MIDI를 분석하여 특징점을 추출하고, 마지막 단계에서는 이를 바탕으로 음악에 기반한 음악과 동작을 합성한다. 본 연구는 음악과 댄스의 리듬감이 파괴되지 않도록 합성함으로써 우리의 연구는 기존 연구에 비해서 훨씬 자연스러운 춤 시퀀스를 결과물로 만들어 낸다.
게임이나 가상현실에서 캐릭터의 보행 동작의 움직임은 일정한 동작만을 생성하여 가상공간에 표현한다. 지형이나 다른 주변 환경에 의한 적응적인 동작을 실시간으로 자동 생성하는데 있어서 자연스러운 동작을 표현하기에는 매우 어려움이 따른다. 본 논문에서는 지질에 따른 캐릭터의 걷기 동작을 생성하는 방법에 대해 제안한다. 우선 캐릭터의 기본 걷기 동작 생성은 inverse kinematics방법을 적용하고, 지형 성질을 분석하여 이를 캐릭터의 걷기 동작 생성하는데 적용한다.
게임과 캐릭터 애니메이션의 발전으로 캐릭터의 동작을 사실적으로 표현하는 기술은 다양한 분야에서 요구되었다. 이에 따라 사실적인 캐릭터 동작을 생성하는 다양한 방법에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 캐릭터의 동작을 생성하는 방법은 숙달된 사용자가 캐릭터의 움직임을 지정하는 방식과 동역학 등의 물리적 법칙을 활용하여 동작을 시뮬레이션하는 방법, 모션 캡쳐 등과 같은 입력장치를 이용하여 배우의 움직임을 측정하여 데이터로 만드는 방법 등이 있다. 이러한 기법들을 이용하여 생성된 동작들은 각각의 방법마다 나름의 장점이 있지만, 제어가 힘들다는 공통적인 단점을 가지고 있다. 사용자에게 가장 편리한 제어를 제공하기 위해서는 사실적인 동작을 고수준 매개변수를 이용하여 생성할 수 있어야 하며, 이러한 동작의 변형 역시 고수준 매개 변수를 통해 이루어져야 한다. 본 논문은 고수준 매개변수(high-level parameter)를 이용하여 캐릭터의 동작을 효율적으로 제어할 수 있는 자동화된 도구의 개발 방법을 제안하며, 이러한 자동 동작 생성 도구를 활용하여 실제 게임을 제작하는 데에 필요한 기술을 소개한다.
본 논문에서는 트랜잭터를 정형화하고 DUT(Design Under Test)의 다양한 입출력에 따라 자동으로 트랜잭터를 생성해주는 생성기를 구현하였다. 호스트 컴퓨터와 FPGA(Field Programmable Gate Array) 사이의 PCI(Peripheral Component Interconnect) 인터페이스 신호들로 구성된 트랜잭터 프로토콜에 의존하는 블록과 DUT에 의존하는 블록으로 신호들을 재정리 함으로써 트랜잭터를 정형화하고 설계하였다. 구현된 트랜잭터의 자동 생성기는 DUT의 입출력에 관한 정보를 GUI(Graphical User Interface)를 통하여 입력받아 정형화된 하드웨어 블록들을 근간으로 입력정보를 추가하여 각각의 블록들을 만들어 하나의 Verilog 코드로 생성하는 동작을 한다. 자동 생성기의 정상동작을 확인하기 위하여 이미 검증된 하드웨어 블록을 이용하여 생성된 트랜잭터의 정상동작을 입증하였고, 사용자가 직접 설계한 트랜잭터와 비교함으로써 생성된 트랜잭터의 효율성을 입증하였으며 DUT의 다양한 입출력 정보들에 대하여 융통성 있게 동작하는 자동 생성기를 검증하였다. 트랜잭터 자동 생성기를 이용하는 경우 트랜잭터 설계시간을 단축 할 수 있고, 사용자가 트랜잭터 프로토콜를 이해하고 트랜잭터를 설계하는 부담을 줄여 시뮬레이션 속도가 빠른 트랜잭션 레벨 검증모드를 쉽게 사용 할 수 있도록 하였다.
컴포넌트 기반 프로그램은 동시에 여러 컴포넌트간의 상호 협력에 의해서 동작한다. 여러 개의 컴포넌트 기반 프로그램을 기존의 순차적 분석 방법을 이용하여 컴포넌트의 동작을 분석해야 하기 때문에 시간이 많이 소요되고 매우 불편하다. 더욱이 컴포넌트의 수가 많아지면서 각 단계마다 각각의 컴포넌트의 동작을 모두 추적한다는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 컴포넌트 기반으로 설계된 프로그램의 동작을 나타내는 시퀀스 다이어그램을 자동으로 생성할 수 있는 방법을 제안한다. 컴포넌트 기반 프로그램의 UML 시퀀스 다이어그램을 자동으로 생성하여 시각적으로 보여주어 개발의 편의성과 효율성을 증가시킨다.
가상 인물은 컴퓨터에 의해 합성된 가상적인 연기자로 최근 많은 영상물에 사용되어 대중에게 큰 호응을 얻고 있고 점차 그 활용 범위가 확대될 전망이다. 가상인물의 동작은 가상 인물의 사실성을 좌우하기 때문에 자연스러운 동작을 보다 적은 노력으로 빠르게 만들기 위해 다양한 방법들이 연구되었다. 가상 인물의 동작의 기본이 되는 자세를 제어하기 위해 다관절체와 인체변형 기법들이 제안되었다. 키프레임 보간법은 소수의 자세로 동작을 생성하고 역운동학을 이용하여 편리하게 동작을 제어할 수 있지만 사용자의 많은 노력과 시간을 요구한다. 대안으로 제시된 동력학 기반 동작 생성은 자연스러운 동작을 자동으로 생성할 수 있는 반면 사용자의 제어가 어렵다. 최근에 각광 받고 있는 연기 기반 방법은 실제 연기자의 동작을 가상 인물에 대입하여 빠르고 자연스러운 동작 생성을 가능하게 한다. 생성된 동작은 동작 혼합이나 전이의 방법으로 재 사용된다. 가상 인물 스스로가 충돌을 검사하여 충돌을 피할 수 있는 경로를 계획하여 동작을 생성하게 하는 연구, 더 나아가서 가상 인물이 주변 상황을 파악하고 능동적으로 대처할 수 있게 하는 연구를 통해 가상 인물은 보다 실제 인간에 가까운 모습으로 발전하고 있다.
본 논문은 인체의 최종효과기 (예: 손)가 주어진 공간상의 목표위치를 성취하도록 새로운 동작을 다수의 기존 동작을 혼합하여 생성하는 동작혼합기법을 제시한다. 전형적인 동작혼합기법에서는 동작들을 구성하는 관절커브들에 사용자가 적절한 가중치를 주고 이들의 가중치 합을 구하여 새로운 동작의 관절커브로 삼는다. 그러나 생성될 동작이 특정 제약조건 (예: 손의 최종위치)를 만족해야 될 경우에는 사용자가 성분동작에 적절한 가중치를 부여하는 것이 쉽지 않다. 따라서 본 논문은 원하는 동작의 타입 (예: 걷기, 손 뻗기) 과 동작의 최초 및 최종상태가 주어지연, 주어진 최초 및 최종상태를 만족하는 새로운 동작을 기존동작들을 혼합하여 자동적으로 생성하는 기법을 제안한다. 이 기법은 성분동작들의 집합을 연속적이고 완만한 곡면으로 표현하고 사용자가 생성하기 원하는 동작의 최초 및 최종상태를 정하면 이 곡면상에 있으면서 주어진 최초 및 최종상태를 만족하는 특정 동작을 구하여 원하는 동작으로 삼는다.
본 논문에서는 센서 네트워크를 위한 운영체제인 Nano-Qplus를 기반으로 수행되는 센서 네트워크를 위한 프로그램의 코드를 자동으로 생성하는 기법을 제시한다. 즉, 센서 네트워크를 구성하는 센서, 라우터, 싱크, 엑츄에이터와 같은 노드들이 수행해야 하는 기능에 대한 코드를 자동으로 생성하도록 하는 기법을 제시한다. 센서 네트워크에 대한 모델을 작성하고, 이를 바탕으로 센서 네트워크의 각 노드에 대한 속성을 스크립트를 통하여 설정하면 각 노드를 동작시킬 수 있는 프로그램이 자동으로 생성된다. 이를 위하여 각 노드의 속성을 설정할 수 있는 스크립트와 프로그램을 자동으로 생성하는 알고리즘을 제공한다. 본 논문에서 제시한 기법을 이용하면 센서 네트워크를 구성하는 각 노드에 대한 속성설정만으로 실행코드를 자동으로 생성함으로써 센서 네트워크를 이용하는 어플리케이션을 개발하는데 소요되는 노력을 줄일 수 있으며, 신속한 코드생성을 통해 조기에 테스트를 수행하여, 오류를 찾아내어 수정함으로써 검증된 코드를 생성할 수 있다.
음악은 컴퓨터 음악, 인간-컴퓨터 상호작용, 데이터 청각화 그리고 최근 들어 컴퓨터 애니메이션이나 가상환경등에서 중요한 부분을 차지해왔다. 지금까지 음향의 모델링이나 함성 등 음향 자체에 대한 요소 기술들에 관해서는 많은 연구가 진행되었으나 앞으로 컴퓨터 애니메이션, 가상환경 등과 같이 영상의 동작과 음향이 서로 밀접하게 연관된 분야에서는 음향을 동작과 통합 처리할 수 있는 기술이 필수적이다. 따라서 본 고에서는 컴퓨터 애니메이션이나 가상환경 등에서 영상 내 물체의 움직임, 그와 동기된 음향의 자동생성 기술의 원리, 그 요소 기술들, 그리고 앞으로의 전망 등을 기술한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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