This thesis deals with interactive garment animation. The garment is composed of several cloths which create complex wrinkles and folds. In computer graphics, the effort to create the realistic behavior of cloth has been made since the middle of 1980’s. These works are successfully applied to garment animation in the digital movie such as ‘Shrek’. Recently, the garment animation is appearing to the digital game which is one of real-time applications. In the real-time applications such as the digital game, however, they only show the behavior of the character to which simple cloth is attached. And in garment electronic commerce, they only show the static 3D garment model or static animation sequence without interaction. The objective of this work is to overcome these current technical limits and to create the realistic behavior of the garment in short calculation time. This work proposes a technique for this purpose. With Web3D technique, the proposed technique can make the user be able to purchase goods after wearing it virtually in the garment electronic commerce.
For creating the behavior of cloth, first we need the method to model geometric structure and physical property of cloth, and to calculate the behavior. And also we need the collision detection and response handling method. Based on the works related to above-mentioned three fields, this work find the cloth model most appropriate to real-time animation, and propose the efficient collision detection and response method. The proposed method uses the human-body model enclosed by the bounding volumes composed of sphere and ellipsoid. And this method detects the collision between the bounding volumes and cloths, and handles the response. Therefore, this method can make a fast and accurate calculation regardless of character’s motion.
The traditional method to make a great variety of garments is to make the 2D cloth patterns and seam these together. This method has been employed in many commercial garment making systems. We developed a system similar to these, but it was developed using Java3D. The animation produced by our system shows the possibility of the interactive garment animation on web.
본 논문은 실시간에 상호작용이 가능한 의상 애니메이션을 다룬다. 의상은 여러 개의 옷감 조각이 재봉되어 제작되며, 옷감은 자동차 같은 강체와는 달리 쉽게 구부러지고 늘어나는 성질을 가진 비강체로서 복잡한 주름이나 접힘을 생성한다. 이러한 옷감의 움직임은 인체의 동작이나 바람에 의해 발생하는 외부 힘에 의해 이차적으로 생성된다. 컴퓨터 그래픽스 분야에서 옷감의 사실적인 움직임을 생성하기 위한 연구는 1980년대 중반부터 계속되었다[26]. 이런 연구 성과는 ‘슈렉’과 같은 디지털 영화 속의 의상 애니메이션에 성공적으로 적용되었으며, 최근에는 실시간 응용 분야 중 하나인 디지털 게임에서도 의상 애니메이션이 등장하고 있다. 하지만 게임과 같은 실시간 응용에서는 단지 간단한 천이 부착된 캐릭터들만 등장할 뿐이어서, 사실적인 의상 애니메이션을 보여 주지 못한다. 또한 최근 각광 받고 있는 의류 전자 상거래에서는 사용자와의 별다른 상호 작용 없이 정적인 3차원 의상을 보여주거나, 정해진 애니메이션 시퀀스를 그대로 보여줄 뿐이다. 본 논문의 목표는 이와 같은 현재 기술의 한계를 뛰어 넘어, 가상 세계에서 의상의 자연스런 움직임을 빠른 시간 안에 생성하는 것이다. 현실 세계에서 의상이 중요하듯이 가상 세계에서도 의상은 매우 중요하다. 그날의 날씨에 따라, 하고 있는 일에 따라, 또한 자신의 맵시를 뽐내기 위해서 사람들은 각각 자신이 원하는 의상을 입는다. 그리고 친구들을 만나고, 운동을 하고, 식사를 한다. 이 모든 상황에서 애니메이션의 사실성은 겉으로 드러나는 의상의 사실성에 따라 좌우된다. 따라서 다양한 의상을 제작하고, 의상의 자연스러운 움직임을 생성하는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 요구를 충족시키는 기술을 제안한다. 제안된 기술은 게임과 같은 실시간 응용에 적용될 수 있다. 또 제안된 기술에 Web3D 기술을 적용시키면, 사용자가 원하는 의상을 자신의 신체 사이즈에 맞게 미리 입어보고 구매할 수 있는 의류 전자 상거래 분야에 사용될 수 있을 것이다.
옷감의 움직임을 생성하기 위해서는 우선 컴퓨터가 이해할 수 있도록 옷감의 기하학적 구조와 물리적 특성을 모델링하는 방법과, 이것을 바탕으로 움직임을 계산해내는 방법이 필요하다. 또, 인체의 동작에 따른 사실적인 움직임을 생성하기 위해서 충돌 검사 및 반응 처리 방법이 필요하다. 이와 같이 옷감 애니메이션은 옷감의 기하학적/물리적 모델링, 움직임 계산, 충돌 검사 및 반응 처리 세 부분으로 이루어진다. 본 논문은 세 부분에 대한 관련 연구들을 바탕으로 실시간 애니메이션에 적합한 옷감 모델과 움직임 계산 방법을 찾고, 인체와 옷감 사이의 효율적인 충돌 검사 및 반응 처리 방법을 제안한다. 제안된 방법은 구와 타원체로 구성된 바운딩 볼륨으로 인체 모델을 근사하고 옷감과 바운딩 볼륨 사이의 충돌을 검사한다. 이렇게 함으로써, 인체의 동작 종류나 속도에 상관없이 빠르고 정확하게 충돌을 검사할 수 있다.
재킷, 바지, 치마 등 다양한 종류의 의상을 제작하기 위해서 전통적으로 사용되는 방법은 2차원 조각들을 만들고 이것들을 재봉하는 방법이다. 이 방법은 여러 의상 제작 시스템에서 사용되었다[45-49]. 본 논문에서는 2차원 옷감 조각을 만들고 재봉 과정을 통해 의상을 제작하여 인체 모델에 입히는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 기존의 시스템과 달리 Web3D 기술 중 하나인 Java3D를 사용하여 제작되었다. 이 시스템에 의해 제작된 바지나 긴 치마를 입고 걷는 애니메이션은 웹 상에서 상호 작용이 가능한 실시간 의상 애니메이션의 가능성을 보여준다.
