모션캡쳐 장비 종류 - mosyeonkaebchyeo jangbi jonglyu

Classifications

• • G—PHYSICS
  • G06—COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
  • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
  • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
  • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
  • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
• • G—PHYSICS
  • G06—COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
  • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
  • G06T13/00—Animation
  • G06T13/20—3D [Three Dimensional] animation
  • G06T13/40—3D [Three Dimensional] animation of characters, e.g. humans, animals or virtual beings
• • G—PHYSICS
  • G06—COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
  • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
  • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
  • G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts

Abstract

(1) 발명이 속한 기술분야

본 발명은 광학식 모션캡쳐시스템의 단점 을 고려하여 무선기계식 모션캡쳐장비에 적용하였다.

(2) 발명의 목적

본 발명에서는 광학식 모션 캡쳐 시스템의 단점을 고려하여 캡쳐의 단계를 영상 획득, 추적, 후처리작업으로 나누고, 비용의 절감을 위해 영상기록시스템과 영상기록부 시스템으로 구성된 저가형 3D 재구성(Reconstruction)을 설계하여 무선기계식 모션캡쳐장비에 적용

(3) 발명의 구성

휠센서 이용한 인체운동의 운동값을 감지장치를 이용해 감지하는 모션캡쳐장비 인 슈트(Suite)를 연기자가 착용하고 연기동작을 함에 따라, 이를 각부위의 센서가 변동값을 측정하여 공간 좌표상의 수치 데이타로 컴퓨터에 제공하는 무선기계식 모션캡쳐 장비 및 방법에 관한 것이다.

센서들을 몸에 부착하고 동작을 하면서 각 센서의 위치와 각도를 기록하고 , 움직임을 추적하여 얻어낸 데이터를 컴퓨터 내부에 모델링된 캐릭터에 적용하여 유사한 움직임을 얻어낸다 .

(4) 발명의 효과

동작 캡쳐로 만든 데이터로 원하는 때에 기록된 동작을 재현할 수 있어서 복잡한 캐릭터의 동작을 자연스럽고 효율적으로 구현.

게임, 애니메이션, 의료, 항공 시물레이션 등 다양한 장르에서 활용.

Description

무선 기계식 모션캡쳐{Wireless Mechanical Motion Capture}

모션 캡쳐 시스템의 종류로는 데이터 획득 방법에 따라 다양하게 구분되어지고 있으나 가장 많이 사용되는 시스템으로는 광학식(Optical), 자기식(Magnetic), 기계식(Mechanical) 모션 캡쳐 시스템과 같이 크게 3가지로 구분되고 있다.

광학식(Optical) 모션 캡쳐 방식은 사람이나 사물에 부착된 광학적인 수동센서(Passive Sensor)인 반사마커(Reflective Maker)를 인식하는 여러 대의 카메라를 배열하여 각각의 카메라로부터 얻은 2D XY 위치를 추적하고, 이를 3D XYZ 위치 데이터로 바꿔주는 캡쳐 방식이다.

광학식 모션 캡쳐는 사실적이고, 자유도(Degree Of Freedom)와 캡쳐 영역이 넓다는 장점과, 모션 캡쳐 후에 3D 소프트웨어에서 사용할 수 있도록 하기위해 후처리 작업이 필요하고, 햇빛과 같은 주위의 조명에 매우 민감하며 고가의 장비라는 단점이 있다.

그리고 격렬한 운동, 춤, 격투기 등의 빠르고 다양한 동작을 캡쳐하는데 매우 유용하게 활용되고 있으며 게임, 애니메이션,DDR(Dance Dance Revolution)등 다양한 장르에서 활용되고 있다.

광학식 모션 캡쳐 시스템은 사실적인 애니메이션을 제작하는 방법으로 각광받고 있으나, 고가형 장비로 구성된다는 점과 추적 및 후처리 작업에 많은 시간이 소모된다는 점에서 문제가 있다.

본 발명에서는 이러한 광학식 모션 캡쳐 시스템의 단점을 고려하여 캡쳐의 단계를 영상 획득, 추적, 후처리 작업으로 나누고, 비용의 절감을 위해 영상기록 시스템과 영상 기록 부 시스템으로 구성된 저가형 3D 재구성(Reconstruction)을 설계하여 무선기계식 모션캡쳐장비에 적용하였다..

본 발명에서는 처음 전신 모션 캡쳐를 위해서 유선 모션 캡쳐 장비를 개발하고자 하였으나 액터(Actor)가 착용해야하는 슈트(Suit)와 장비콘트롤러(Controller) 사이에 데이터를 유선 전송 방식으로 구성하여 약 10 - 15m의 선을 끌고 각종 모션을 연출해야하기 때문에, 정확한 동작에 의한 데이터 값을 추출하여야하는 모션 캡쳐 장비로서는 실제 모션을 연출하는 액터(Actor)가 모션을 연출함에 있어서 부자연스러울 뿐만 아니라 행동에 많은 제약사항이 존재하고 있어. 무선 방식으로 액터의 연기를 자유롭게 한다.

도1 은 본발명의 장치를 이용한 모션캡쳐하는 전체구성도

도2 은 팔동작의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

도3 은 무릅동작의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

도4 은 머리의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

도5 은 골반의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

도6 은 센서부의 주요구성도

도7 은 주요센서 신체 위치 도면

도8은 무선데이터 전송도면

도9은 모션캡쳐장비의 디스플레이화면

휠센서 이용한 인체운동의 운동값을 감지장치를 이용해 감지하는 모션캡쳐장비 인 슈트(Suite)를 연기자가 착용하고 연기동작을 함에따라,이를 각부위의 센서가 변동값을 측정하여 공간 좌표상의 수치데이타로 컴퓨터에 제공하는 무선기계식 모션캡쳐장비 및 방법에 관한 것이다.

도1 은 본발명의 장치를 이용한 모션캡쳐하는 전체구성도

본 발명을 이루는 주요장비의 구성은 슈트(100)와 메인콘트롤러(120) 및 무선전송장치(130)로 구성되어있으며 슈트는 몸에 착용하여 신체의 각 관절부위에 센서를 이용하여 몸의 움직임을 캡쳐하고 엑터(Acter)의 전체움직임을 인식시켜주는 자이로(150) 부분으로 이루어진다.

무선전송장치는 슈트와 운영pc간 데이터 전송을 무선으로 실시한다.

슈트에 부착된 각센서는 신체부위의 주요골격에 맞게 설치되어 관절의 움직임을 감지한다.

슈트에 부착된 센서는 4개의 선의로 연결되어있으며 2개는 전원선 2개는 신호선으로 구성되어 센서에 전원공급과 신호를 캡쳐하기위하여 메인박스에 연결되는데, 상기 메인박스에 7.2V 직류전원(160)을 공급하기 위하여 건전지가 설치된다. 이와 함께 자이로에도 메인박스를 통하여 전원을 동시에 공급하게 된다.

도2 은 손목 및 팔동작의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

제1센서는(200),제2센서(220)와 제3센서(230)가 정지된 상태에서 제1센서 움직였을 때 X축의 값을 생성한다.

제2센서는 제1센서와 제3센서가 정지된 상태에서 제2센서가 움직였을 때 Y축에 값을 생성한다.

제3센서는 제1센서와 제2센서의 연결축이 제3센서에 연동되어있어 제1,2센서의 축회전 되었을때 Z축 값을 생성한다.

도3은 무릅동작의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

발목에 2개, 무릎에1개의 센서를 부착하고 무릎관절의 움직임에 따라 위치변화의 변화량을 측정하여 관절의 움직임의 측정값을 공간 좌표값으로 만들어 내기 위한 값을 검출하는 역할을 담당하게 된다.

제1센서는(300),제2센서(320)와 제3센서(330)가 정지된 상태에서 제1센서 움직였을 때 X축의 값을 생성한다.

제2센서는 제1센서와 제3센서가 정지된 상태에서 제2센서가 움직였을 때 Y축에 값을 생성한다.

제3센서는 제1센서와 제2센서의 연결축이 제3센서에 연동되어있어 제1,2센서의 축회전 되었을때 Z축 값을 생성한다.

도4 은 머리의 모션캡쳐을 하기위한 장비 도면

목의 뒤쪽에 2 개의 센서 를 부착하고 목의 전후 좌우 움직임을 위치변화의 변화량을 측정하여 관절의 움직임의 측정값을 공간 좌표 값으로 만들어 내기 위한 값을 검출하는 역할을 담당하게 된다.

제1센서는(400), 제2센서(410)와 제3센서(420)가 정지된 상태에서 제1센서 움직였을 때 X축의 값을 생성한다.

제2센서는 제1센서와 제3센서가 정지된 상태에서 제2센서가 움직였을 때 Y축에 값을 생성한다.

제3센서는 제1센서와 제2센서의 연결축이 제3센서에 연동되어있어 제1,2센서의 축회전 되었을때 Z축 값을 생성한다.

도5 은 골반의 모션캡쳐을 하기위한 장비 착용 도면

골반 좌우에 4 개의 센서 를 부착하고 골반과 연결된 다리의 상하좌우 움직임을 위치변화의 변화량을 측정하여 관절의 움직임의 측정값을 공간 좌표값으로 만들어 내기 위한 값을 검출하는 역할을 담당하게 된다.

제1센서는(500),제2센서(510)와 제3센서(520)가 정지된 상태에서 제1센서 움직였을 때 X축의 값을 생성한다.

제2센서는 제1센서와 제3센서가 정지된 상태에서 제2센서가 움직였을 때 Y축에 값을 생성한다.

제3센서는 제1센서와 제2센서의 연결축이 제3센서에 연동되어있어 제1,2센서의 축회전 되었을때 Z축 값을 생성한다.

도6 은 센서부의 주요구성도

휠판(600)에 일정간격의 톱니(610)가 있고 톱니쪽에 2개의 포토센서(620),(630)가 근접해있다.

포토센서는 톱니끝부분과 들어간부분을 디지털신호0,1로 구분하여 메인 박스로 전송된다.

움직임의 각도만큼 휠판(600)이 회전하면서 회전하는 톱니(610)의 수를센다.

그리고 정,역 회전을 구분하기 위해 두개(620),(630)의 포토센서가 양쪽에 설치되 있다.

도7 은 주요센서 신체 위치 도면

목2개(700),늑골좌우4개(710), 어깨좌우 4개(720), 팔목 좌우 2개(730), 손목좌우 2개(740), 허리2개(750),골반 좌우4개(760),무릎 좌우2개(770),발목 좌우 4개(780)

도8은 무선데이터 전송도면

데이터를 초당60 프레임(800)을 나누어 1프레임 안에 전체모션데이타를 순서데로 배열하여 엔코더(810)에 보내진다.

보내진 데이터를 FSK주파수변조하여 수신부 RF-Decoder(820)로 38,400bps 속도로 무선 전송한다.

도9은 모션캡쳐장비의 디스플레이화면

모션캡쳐의 초기화면을 디스플레이 하기위해서는 J-MOTION DISPLAY 소프트웨어을 컴퓨터에 설치하고 모션캡쳐장비의 메인콘트롤박스에서 전송 모션데이값을 상기 DISPLAY소프트웨어을 이용하여 읽어들이고 컴퓨터에는 3D그래픽을 지원하기위한스튜디오맥스 및 마야 등을 설치하여 캡쳐 및 편집이 가능하도록 하였고,J-MOTION DISPLAY 소프트웨어는 캡쳐된 모션을 실시간으로 화면상에 디스플레이하면서 표준포멧인 BVH포맷으로 저장한다.

따라서, 슈트를 착용한 연기자가 모션을 취하면 컴퓨터상에 동일하게 디스플레이된다.

모션 캡쳐는 실제 사람의 움직임을 추적하여 얻어낸 데이터를 컴퓨터 내부에 모델링된 캐릭터에 적용하여 유사한 움직임을 얻어내는 기술이다.

이를 위하여 센서들을 몸에 부착하고 동작을 하면서 각 센서의 위치와 각도를 기록하는데, 이렇게 동작 캡쳐로 만든 데이터가 있으면, 원하는 때에 기록된 동작을 재현할 수 있어서 복잡한 캐릭터의 동작을 자연스럽고 효율적으로 구현할 수 있다. 이를 용하여 게임, 애니메이션, 의료,항공시물레이션 등 다양한 장르에서 활용되고 있다.

Claims (7)

1. 기계식 모션캡쳐 장비를 착용한 연기자가 모션을 취함에 따라 각도값이 변하는 휠센서와 상기 센서로부터 휠센서의 탑제 구조물은 Universal Joint 방식을 적용하고, 각도값을 전달받는 메인콘트롤박스와. 지면감지에 여부 필요한 발바닦의 접점스위치와 신체위치 회전운동과 이동을 감지하기 위한 자이로와 모션데이터를 (RF-Encoder) 주파수 변조하여 운영PC의 (RF-Decoder) 로 모션데이타를 무선 송신하는방법과 상기 콘트롤박스에 건전지(7.2V/1400mAh)전원을 공급하는 모션캡쳐장비

2. 제1항에있어서, 신체부위의 목2개(700), 늑골좌우4개(710), 어깨좌우 4개(720), 팔목 좌우 2개(730), 손목좌우 2개(740), 허리2개(750), 골반 좌우4개(760), 무릎좌우2개(770), 발목 좌우 4개(780), 지면감지을 위한 발바닦스위치 2개 신체위치 회전운동과 이동을 감지하기위한 자이로 2개와 신체부위에 총 32개 센서을 설치됨을 특징으로 하는 모션캡쳐장비

3. 관절과 관절사이에 고정된 봉의 한쪽끝이 다른 한쪽에 고정되며 관절이 움직일 때 마다 상하로 움직이는 구조와 상기 봉이 빠지는 것을 방지하는 지지대를 갖는 것을 특징으로 하는 모션캡쳐장비

4. 제2항에 있어 각 관절에 유니버셜조인트 구조를 같고 휠센서는 직교방향으로배열되어 공간좌표상의 X.Y.Z.축의 값을 생성하는 것을 특징으로하는 모션캡쳐장비.

5. 제1항에 있어서, 상기전원은 상기 콘트롤박스와 RF-Encoder에 공급하는 전원을 건전지를 사용하는 것을 특징으로 하는 모션캡쳐장비

6. 모션캡쳐장비인 슈트를 착용한 연기자가 모션을 취함에 따라 해당센서가 발생한 펄스를 콘트롤박스에 전송하는 제1단계와 전송받은 펄스신호를 수치로 코딩화하여 모션데이타값으로 변환되는 2단계, 상기 모션데이터 값을 초당 60프레임로 나누어서 RF-Encoder로 보내어 지고 이를 주파수변조(FSK)에 실어서 수신부인 RF-Decoder로 무선전송되는 3단계.

7. 제6항에 있어서, 상기 표준포맷 파일은 상기 사용자에 의해 3차원 소프트웨어에 적용하거나 편집 및 수정을 통하여 비디오파일로 완성되는 제5단계를 더 구비하는 것을 특징으로하는 모션캡쳐를 통하여 모션데이타 파일을 생성하는 방법.

Priority Applications (1)

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Cited By (2)

Citations (4)

• 2002
  • 2002-08-27 KR KR1020020050987A patent/KR20020072518A/ko not_active Application Discontinuation

Patent Citations (4)

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