학습 정리

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3D Human Model

3D Human Model은 다양한 분야에서 많은 관심을 받고 있다. 이러한 중요성이 대두되는 이유는 Human Interaction이 가능한 대부분의 분야에서 활용될 가능성이 있기 때문이라고 생각한다.
먼저 영화, 애니매이션, 비디오 게임의 캐릭터에서 3D Human Modeling은 현실적인 Human Model을 제공할 수 있어 사용자에게 높은 만족도를 안겨줄 수 있다. 또한 가상 현실(VR), 증강 현실(AR)과 같은 분야에서 3D Human Modeling은 사용자와의 상호작용을 강화시키고 현실감을 높여주는데 큰 기여를 할 수 있다. 이외에도 의학, 패션, 로봇 공학 등등 다양한 분야에서 활용되고 있고 또 활용될 여지가 있기 때문에 3D Human Modeling은 많은 가능성을 품고 있다.

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SMPL (Skinned Multi-Person Linear Model)

• Skinned Vertex 기반의 모델로 다양한 인간의 체형을 현실적으로 나타내고 자연스러운 자세에 따른 변형을 취할 수 있는 3D Human Model을 만드는 Model을 이야기한다.

  Skinned Vertex

  • 뼈대에 의해서 영향을 받아 변형되는 Vertex를 말한다.
  • Skinned Vertex 기반 모델은 각 Vertex가 특정 뼈대에 얼마나 영향을 받는지에 따라 가중치를 가지고 이에 기반하여 움직임에 영향을 받는것을 말한다.

• 기존의 LBS(Linear Blend Skinning) 모델에서는 Collapsing Elbow와 Candy-Wrapper Effect와 같은 다양한 문제들이 발생하였지만 이러한 문제를 해결하여준다.

  LBS

  • 3차원 물체를 컴퓨터 그래픽으로 형상화시킬 때 사람의 뼈 구조로부터 Mesh를 만드는 기본적이고 널리 사용되는 기술이다.

  Collapsing Elbow

  • 관절 부분에서 비현실적으로 shape이 부러지거나 무너지는 현상
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  Candy-Wrapper Effect

  • 종이 포장지를 풀어 펴는 듯한 비현실적인 변형
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• SMPL은 적절한 shape blend shapes(체형) pose blend shapes(자세, 관절 움직임)를 사용하여 자연스럽고 현실적인 변형을 가능하게 한다.

• 동작 과정

  1. 입력 파라미터로 shape 파라미터($\beta$)와 pose 파라미터($\theta$)를 입력받는다.
  2. Template Mesh로부터 $\beta$에 맞게 Mesh를 변형시킨다. 개별적인 체형을 표현한다.
     • shape blend shapes
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  3. $\theta$에 맞게 체형이 변경된 Mesh를 rest pose에서 특정 Pose를 취하게 변경한다.
     • pose blend shapes
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  4. 변형된 pose에 맞게 Mesh가 자연스럽게 표현되도록 조정한다.
     • skinning
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