KR20020028578A - 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법 및 평가방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법 및 평가 방법에 관한 것으로써, 본 발명에 의하여 댄서 등의 모션을 따라하는 게임자의 모션을 실시간으로 평가하는 것이 가능하게 되었다.
본 발명의 이러한 목적은 원연기자의 모션 데이터로부터 게임자가 원연기자의 모션을 정확히 따라 할 경우 검출되어야 하는 기준 센서 위치값을 계산하는 제 1 단계와 기준 센서 위치값을 형성하기 위해 각 카메라에 구비되어야 하는 카메라별 센서 위치값을 계산하는 제 2 단계와 카메라별 센서 위치값을 중심으로 일정한 영역 범위를 갖는 카메라별 타겟 영역을 설정하는 제 3 단계와 타겟 영역에 게임자의 센서가 검출되는지 여부를 판단하는 제 4 단계로 이루어지는 것을 특징과 원연기자의 모션 데이터를 사용자가 즉흥적으로 쉽게 이해하고 따라할 수 있도록 도와주는 가시화 방법을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 게임자 모션을 평가하는 방법에 의해서 달성가능하다.
Description
본 발명은 모션 게임 장치의 모션 데이터를 재생하는 방법 및 평가하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 게임자가 원연기자의 모션을 보다 용이하게 따라하도록 하기 위한 모션 데이터의 재생 방법 및 이를 따라하는 게임자의 모션을 평가하는 방법에 관한 것이다.
최근, 음악재생장치와 게임자의 발동작을 감지하는 마루면체를 구비하고, 게임기에서 재생되는 음악과 더불어 게임자가 따라하여야 하는 발동작을 모니터 또는 마루면체의 발동작 지시기를 통해서 게임자에게 알려주고, 게임자는 타이밍을 맞추어 해당 발동작을 따라 하는 일명 DDR 게임기가 유행하고 있다.
이러한 DDR 게임기보다 더 진보된 것으로는 해당 게임자의 발동작뿐만 아니라, 손을 뻗는 동작을 감지하기 위하여 일정한 위치에 감지센서를 설치하여 게임자가 발동작 뿐만아니라 손에 대한 모션을 체크하는 게임기가 등장하고 있다.
그러나, 현재까지의 게임기들은 지정된 위치의 발동작 또는 발동작과 손 뻗는 동작만을 감지할 수 있는 게임기에 국한된 것으로서, 원연기자의 자연스러운 모션을 디스플레이하고 이를 따라 하는 게임자의 전체 모션을 평가할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원연기자의 모션을 보여 주는 모션 게임 장치에 있어서 게임자가 보다 용이하게 원연기자의 모션을 따라 할 수 있도록 모션 데이터를 재생하는 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 원연기자의 모션을 보여 주는 모션 게임 장치에 있어서 원연기자의 모션을 따라 하는 게임자의 모션을 실시간으로 빠르게 평가할 수 있는 모션 데이터 평가 방법을 제시하고자 하는 데 있다.
도 1은 본 발명에서 제시하는 모션 게임 장치의 외관 구성도.
도 2는 본 발명이 적용되는 모션 게임 장치의 블록 구성도.
도 3은 리타겟팅을 처리하는 흐름을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명에서 사용하는 3차원 원연기자의 영상 프레임의 구조의 일예를 설명하기 위한 프레임 구조도.
도 5와 도 6은 원연기자 모션의 예비 동작을 디스플레이하는 방식을 설명하기 위한 설명도.
도 7은 도 4에 제시된 모션프레임을 이용하여 모션을 디스플레이하고 평가하는 전체적인 동작을 도시하는 절차도.
도 8은 게임자의 모션을 평가하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 실행 흐름을 보다 상세히 도시한 흐름도.
상기의 본 발명의 목적은 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되는 원연기자의 모션 데이터를 디스플레이 장치에 재생하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법에 있어서, 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 화면상의 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 화면상의 초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 설정하는 제 1 단계와 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 2 단계 및 시간이 지남에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 하는 제 3 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법에 의해서 달성 가능하다.
상기의 본 발명의 목적은 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되며, 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 디스플레이 장치상의 소정위치인 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 디스플레이 장치상의 초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 구비하며 원연기자의 모션 데이터를 디스플레이 장치에 재생하는 방법에 있어서, 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 1 단계 및 시간이 지남에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 되는 제 2 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법에 의해서도 달성 가능하다.
상기의 본 발명의 또 다른 목적은 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되며, 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 디스플레이 장치상의 소정위치인 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 디스플레이 장치상의초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 설정하고 상기 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 원연기자의 모션 데이터를 따라 하는 게임자의 모션을 평가하는 방법에 있어서, 원연기자의 3차원 모션 데이터를 게임자 신체 치수를 반영하여 변환한 후 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터를 저장하는 제 1 단계와 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터를 이용하여 재생위치점(Xf,Yf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 2 단계와 시간이 지남에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 되는 제 3 단계와 디스플레이 되는 원연기자의 모션을 따라하면서 동일한 동작을 학습하는 게임자의 3차원 모션 데이터를 축출한 후 저장하는 제 4 단계와 제 3 단계의 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 디스플레이 되는 기본 프레임으로부터 게임자에 부착된 센서 위치에 해당하는 원연기자의 기준 센서 좌표값을 계산하는 제 5 단계 및 게임자의 3차원 모션 데이터와 상기 기준 센서 좌표값을 비교하는 제 6 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치를 이용하는 게임자 모션 평가 방법에 의해서 달성 가능하다.
이하 도면을 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에서 제시하는 모션 게임 장치의 외관 구성도로서, 복수 개 카메라 (100)와원연기자의 모션을 보여주는 디스플레이 장치(200), 게임자의 입력을 받는 입력부 및 음향 장치로 구성된다. 게임자는 복수 개의 광학센서(도면에는 미도시)를 부착한 후 카메라가 감지할 수 있는 일정한 범위 내에서 모션을 취하게 된다. 카메라(100)는 게임자에 부착된 광학센서를 이용하여 게임자의 모션을 추적할 수 있게 된다.
이때 부착되는 광학센서 수는 가능한 모든 관절부위에 부착하는 것이 바람직하나, 광학센서 수가 증가하면 이미지 프로세싱 작업이 증가하므로 처리 속도 및 용량을 고려하여 적절한 수를 선택하여야 한다. 부착되는 카메라 수도 많을수록 정밀한 데이터를 얻을 수 있으나, 센서 수와 유사한 문제를 가져 오므로 적절한 갯수를 선택하여야 한다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 모션 게임 장치의 블록 구성도이다. 본 발명의 모션 게임 장치는 게임자 입력을 받는 입력부, 제어부, 센서/카메라, 영상출력장치, 음악 DB, 캐릭터/무대 DB 및 음향 출력 장치 및 영상메모리로 구성된다. 제어부는 입력부의 출력에 따라 모션 선택 신호를 출력하는 모션 선택부, 원연기자의 복수 개 모션데이터를 저장하는 모션데이터 저장부, 원연기자의 모션을 리타겟팅하는 리타겟팅 처리부, 리타겟팅된 모션데이터를 저장하는 리타겟팅 원연기자 모션데이터 저장부, 게임자의 모션데이터를 저장하는 게임자 모션데이터 저장부, 리타겟팅 원연기자 모션데이터와 게임자의 모션 데이터를 비교 평가하는 모션 평가부 및 게임자 모션을 캡쳐하는 모션캡쳐부 및 모션평가부의 출력을 영상출력장치에 표시하기 위한 결과영상출력부로 구성된다.
이하에서는 도 2의 모션 게임 장치의 동작 흐름을 설명하기로 한다. 게임자는 입력부를 이용하여 복수 개 모션 데이터 중 하나를 선택한다. 모션선택부는 모션데이터 저장부에 기록된 복수 개 모션 데이터 중 하나를 선택한 후 리타겟팅 처리부로 입력한다.
리타겟팅 처리부는 게임자로부터 신체 사이즈를 입력받거나 또는 카메라를 이용한 이미지 프로세싱을 통하여 신체 사이즈를 감지한 후, 게임자와 원연기자의 신체칫수 차이값을 축출한 후 원연기자의 모션데이터를 리타겟팅 처리한 후, 리타겟팅 원연기자 모션 데이터 저장부에 저장한다. 리타겟팅에 대한 구체적인 설명은 도 3을 통하여 설명하기로 한다. 리타겟팅된 원연기자의 모션은 영상처리부와 영상 메모리 및 영상출력장치를 통하여 게임자에게 제공된다. 이때 게임자가 용이하게 원연기자의 모션을 따라 할 수 있도록 앞으로 제공될 중요 모션에 대한 기본 프레임을 프레임 저장부 및 슬라이딩 제어부를 통하여 게임자에게 제공한다. 게임자의 모션은 게임자 모션 데이터 저장부에 실시간으로 저장되고, 모션 평가부는 게임자 모션과 리타겟팅 원연기자 모션데이터를 비교 평가한 후, 그 결과를 영상출력장치를 통하여 게임자에게 제공하게 된다.
원연기자의 신체 사이즈와 게임자의 신체 사이즈가 차이가 있으므로 모션을 분석하기 전에 먼저 이러한 문제점을 해결하여야 한다. 이러한 문제점을 해결하는 과정을 리타겟팅이라 하며, 도 3은 리타겟팅을 처리하는 순서를 보여준다.
먼저 사용자의 입력 또는 카메라로부터 영상캡쳐를 통한 이미지 프로세싱을 이용하여 원연기자의 신체 데이터와 게임자의 신체 데이터를 입수한다. 2가지 데이터를 분석한 후 게임자의 신체 칫수에 적합하게금 원연기자의 모션 데이터를 변환한다. 일반적으로 이러한 변환은 도 3에 도시된 바와 같이 원연기자 3차원 모션 데이터를 즉, 모션 데이터를 얻는 기준이 되는 신체 부위를 중심으로(대부분 허리를 기준으로 한다) 원연기자의 3차원 모션 데이터를 확대하거나 축소한 후, 중심 이동을 시킨다. 중심 이동후에는 제약조건을 만족하기 위한 변형을 함으로써 최종적으로 리타겟팅된 원연기자의 모션 데이터를 입수할 수 있다. 제약조건을 만족하기 위한 변형이 필요한 이유를 예로 들어 설명하면, 2m 키를 가진 농구선수의 3차원 모션 데이터를 1m 키의 초등학생 신체 칫수를 고려하여 농구선수의 3차원 모션 데이터를 허리를 중심으로 축소하면 지면에 닿아야 하는 발부분이 허공이 뜨는 현상이 발생하게 된다. 따라서 "발부분은 반드시 지면에 닿아야 한다"라는 제약조건을 부여하고 이러한 제약조건을 고려하여 농구선수의 3차원 모션 데이터를 변환하여야 한다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 3차원 원연기자의 영상 프레임의 구조의 일예를 보여주는 프레임 구조도이다. 각 박스는 단위시간 간격으로 저장되는 모션 프레임을 표시하며, 각 박스 위의 기호는 프레임 번호를 나타낸다. 원연기자의 영상 프레임은 시작과 끝 프레임, 모션프레임으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 모션프레임은 기본모션 프레임과 일반모션 프레임으로 구분되어 있으며, 모션프레임 중특별한 모션(즉, 춤동작 중 핵심이 되는 모션)을 표현하는 프레임을 기본모션 프레임이라고 정의한다. 기본모션 프레임에 대한 정보는 모션 데이터를 생성하는 시점 또는 모션 데이터를 저장한 후 전문가(content 제작자)에 의해 "특정자세"를 지정하는 관리툴(management program)에 의하여 지정(marking, check pointing)될 수 있다. 기본모션 프레임 여부에 대한 정보는 원연기자의 모션을 나타내는 모션 프레임의 일부에 포함하거나 또는 별도의 파일을 이용할 수 있다.
모션 프레임은 일반적으로 동영상을 표시하기 위한 파일형태로 저장되며, 대표적인 일예로서 BVH 화일을 들 수 있다. BVH 화일 포맷은 신체의 각 부분을 표시하기 위한 몇 개의 센서로 구성되는 트리구조에 대해서 먼저 기술한 후, 각 신체부위에 대응되는 센서의 시간대별 좌표값 및 각도에 대한 정보로 표시된다. 이러한 BVH 파일을 이용하여 각 센서의 시간대별 좌표값을 파악할 수 있게 된다.
도 5와 도 6은 원연기자 모션의 예비 동작을 디스플레이하는 방식을 설명하기 위한 설명도이다. 도 5 (a)는 원연기자의 모션을 표시하는 원연기자 모션프레임을 나타내고, (b)는 원연기자의 모션 프레임 중 기본 모션에 대한 정보를 표시하는 기본 모션프레임이며, (c)는 이를 보고 따라 하는 게임자의 모션을 저장하는 게임자 모션 프레임을 각각 나타낸다. (b)에 도시한 바와 10, 17, 19, 21, 25, 27, 28, 31, 37, 38, 40, 42 및 48번째 프레임이 기본 모션 프레임으로 지정되어 있음을 알 수 있다. 현재 시각 t는 게임자가 원연기자의 모션을 따라 하여야 하는 시점으로서, 원연기자의 실시간 모션이 제공되며,는 기본 모션프레임을 검출하기 위한 시간 간격을 표시하기 위한 것이다. 도 5에 따르면는 6 프레임이 디스플레이 되는 시간으로 규정된 상태를 나타낸다. 도 5에 따르면 현재 시각 t에서는 원연기자의 16번째 모션프레임이 게임자에게 제공됨과 동시에, 시각 t와사이에 존재하는 기본 모션프레임(17, 19, 21번째 프레임)이 게임자에게 미리 보여 주기 위하여 디스플레이 됨을 나타낸다.
예를들어, 도 6은 이러한 사항이 이차원 디스플레이 장치를 통해서 디스플레이 되는 방식을 표현하는 것으로써 도 6 (a)에 도시한 바와 같이 화면상의 일정영역(61)에는 현재 게임자가 따라하여야 하는 원연기자의 연속 모션(도 5의 16번째 프레임)이 디스플레이 되고, 나머지 영역(62, 63, 64)에는 다음 순간 취해야 하는 주요 모션(도 5의 17, 19 및 21번째 프레임)이 시간에 따라 순차적으로 실시간 모션 디스플레이가 재생되는 일정영역(61)으로 접근하면서 디스플레이 되도록 하였다. 이러한 디스플레이 방식을 적용함으로써 게임자는 다음 주요 동작을 미리 파악할 수 있으므로 용이하게 원연기자의 모션을 따라 할 수 있게 된다.
화면상의 좌표를 도 6(a)에 도시한 바와 같은 좌표축을 기준으로 설정할 때, 게임자의 눈의 높이(He)가 게임자의 발바닥 위치로부터 디스플레이 장치 화면의 중심간의 거리(Dy)보다 큰 경우에는 안내 동작이 시작되는 Y축상의 좌표값 Yi와 실시간 연속 동작이 디스플레이 되는 화면상의 Y축상의 좌표값 Yf는 수학식 1을 만족하여야 한다. 이는 게임자의 눈높이를 고려하여 안내 동작을 디스플레이 함으로써보다 입체감을 주기 위한 것이다.
이와 유사하게, 게임자의 눈의 높이(He)가 게임자의 발바닥 위치로부터 디스플레이 장치 화면의 중심간의 거리(Dy)보다 작은 경우에는 안내 동작이 시작되는 Y축상의 좌표값 Yi와 실시간 연속 동작이 디스플레이 되는 화면상의 Y축상의 좌표값 Yf는 수학식 2을 만족하여야 한다.
이때 시작점 (Xi,Yi,Zi)와 끝점 (Xf,Yf,Zf)로 구성되는 벡터의 방향성은 원연기자의 각 관절에 부착된 센서 위치값을 포함하는 원연기자의 BVH 등의 모션 데이터를 분석함으로써 용이하게 판단할 수 있으므로, 벡터의 방향성을 고려하여 안내 동작을 디스플레이 한다면 보다 현실감 있게 안내 동작을 디스플레이 할 수 있을 것이다. 그리고, 원연기자의 연속 동작이 디스플레이 되는 화면상의 위치점 (Xf,Yf,Zf)를 화면의 중앙에 위치시키는 것이 게임자의 편의를 위하여 보다 바람직하며, 시작점 (Xi,Yi,Zi)은 디스플레이하고자 하는 예비동작의 프레임수와 화면의 수평사이즈를 고려하여 적절하게 지정하는 것이 좋다. 게임자의 눈 높이(He)는 게임자가 입력한 키 또는 카메라로부터 연산된 게임자의 키로부터 눈의 위치에 대한 통계치 값을 이용하여 용이하게 계산할 수 있다.
도 7은 도 4에 제시된 모션프레임을 이용하여 모션을 디스플레이하고 평가하는 전체적인 동작을 설명하는 흐름도이다. 게임자는 입력부를 이용하여 모션 데이터, 음악DB, 캐릭터 DB를 선택한다.(s71 단계) 다음으로 게임자로부터 입력받은 신체사이즈 또는 카메라의 영상분석을 통해 파악된 게임자의 신체사이즈를 이용하여 원연기자와 게임자의 신체 칫수를 비교한다.(s72 단계) 이러한 비교 값을 이용하여 원연기자의 3차원 영상 좌표값 데이터를 변환(리타겟팅)한다.(s73 단계) 이때 원연기자의 모션을 캡쳐하기 위해서 원연기자의 몸에 부착하는 센서의 위치와 갯수가 게임자에 부착되는 센서의 위치와 갯수가 다르므로 이를 적절히 평가하기 위해서는 우선적으로 비교할 대상을 일치시킬 필요가 있다. 따라서 게임자에 부착되는 센서의 위치와 갯수를 기준으로 원연기자 모션 데이터로부터 기준 센서의 위치 데이터를 계산한다.(s74 단계)
그런 후, 원연기자의 3차원 모션 데이터를 실시간으로 디스플레이함과 동시에 안내 동작을 디스플레이 한다.(s75 단계) 디스플레이 되는 원연기자의 모션은 리타겟팅되기 전 원연기자의 3차원 모션을 디스플레이할 수도 있으나 리타겟팅된 후의 원연기자 3차원 모션을 디스플레이하는 것이 바람직하다. 리타겟팅 되기전 원연기자의 3차원 모션을 디스플레이할 경우에는 원연기자의 모션을 충실히 재현할 수 있는 장점이 있는 반면 게임자의 모션과 원연기자의 모션을 정확히 평가하는데 어려움이 있다. 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션을 디스플레이할 경우에는 게임자 모션과 비교시 편리하게 처리할 수 있다는 장점이 있다. 즉 게임자의 모션을 원연기자의 모션과 중첩되게 디스플레이할 경우, 리타겟팅된 모션을 사용하면 게임자가 원연기자의 모션과의 동작차이가 얼마인지를 쉽게 인식할 수 있는 잇점이 있다.
디스플레이되는 원연기자의 모션을 보면서 따라하는 게임자의 모션은 실시간으로 프레임 단위로 저장된다.(s76 단계) 이때 시각 t에서 디스플레이되는 원연기자 3차원 모션 프레임이 기본모션 프레임인지를 판단(s77 단계)한 후, 기본모션 프레임인 경우에는 s74 단계에서 계산된 기준 센서 위치 데이터와 실시간으로 파악되는 게임자 모션 프레임을 비교 평가한다.(s78 단계) 이때 s76 단계와 s77 단계는 순서상 바꾸어 수행되어도 무관하며, s74 단계는 s77 단계 후에 수행될 수도 있다. 즉, 원연기자 3차원 모션 프레임이 기본모션 프레임인지 여부를 판단한 후, 기본 모션 프레임에 대한 기준 센서 위치 데이터를 계산하면서 계산된 결과와 게임자의 모션으로부터 얻어진 센서의 위치를 비교 평가할 수도 있다. s77 단계이후에 s76 단계 또는 s74 단계가 수행될 경우에는 원연기자의 기본 모션 프레임을 따라하는 게임자의 모션 프레임만이 저장되고, 기본 프레임에 대한 기준 센서 위치 데이터만을 연산하면 된다는 잇점이 있다.
이후 마지막 프레임인지 여부를 체크한 후(s79 단계), 마지막 프레임이 아닌 경우에는 s75 단계를 다시 시작하고, 마지막 프레임인 경우에는 상기 비교 평가 결과를 이용하여 최종적인 결과를 디스플레이 한다.(s80 단계)
게임자의 동작이 원연기자의 기본 모션 프레임과 일치하는 지에 대한 비교 평가는 짧은 시간내 실시간으로 이루어져야 하기 때문에 가능한 영상 평가 절차에소요되는 시간을 줄이기 위해서 도 8에 제시된 절차에 의해 수행되도록 하였다.
1. 기준 센서 위치값 연산 단계 (S81 단계)
전술한 바와 같이 원연기자의 모션을 캡쳐하기 위해서 원연기자의 몸에 부착된 센서의 위치와 갯수가 게임자에 부착되는 센서의 위치와 갯수에 있어서 이를 적절히 평가하기 위해서는 우선적으로 비교할 대상을 일치시킬 필요가 있다. 따라서 게임자에 부착되는 센서의 위치와 갯수를 기준으로 원연기자의 기준 모션 데이터로부터 기준 센서의 3차원 위치값을 연산한다. 이를 기준 센서 위치값이라고 정의하고, 설명의 편의상 게임자에 부착된 센서 1의 기준 센서 위치값을 (X1,Y1,Z1)이라고 가정한다.
2. 각 카메라별 2차원 좌표값 산출 단계 (S82 단계)
전술한 바와 같이 게임자에 부착된 센서의 3차원 위치를 파악하기 위해서 복수 개 카메라를 이용하게 된다. 이렇게 구비된 복수 개 카메라의 2차원 영상을 합성함으로써 3차원 영상을 얻을 수 있다. 2차원 영상에서 3차원 영상을 합성하는 방식과 유사한 절차를 반대로 수행함으로써 해당하는 원연기자의 3차원 영상을 구현하기 위해서 각 카메라에 구비되어야 하는 해당 센서위치 2차원 좌표값을 산출할 수 있다. 이러한 영상 처리 방법을 통하여 상기 S1 단계의 기준 센서 위치값 (X1,Y1,Z1)으로부터 제 1 카메라에 표시되어야 할 2차원 좌표값 (X11,Y11), 제 2 카메라에 표시되어야 할 2차원 좌표값 (X21,Y21), ... , 제 n 번째 카메라를 통해 표시되어야 할 2차원 좌표값 (Xn1,Yn1)를 각각 산출할 수 있다.
3. 각 카메라의 타겟 영역 산출(S83 단계)
각 카메라별로 센서가 발견되어야 하는 정확한 위치점으로부터 일정한 영역을 설정한다. 예를 들어 게임자가 원연기자의 정확한 모션을 따라할 경우 카메라 1 에 인식되는 센서 1 의 정확한 위치값은 (X11,Y11)이어야 하지만, 한치의 오차도 없이 정확한 모션을 취한다는 것은 불가능할 것이다. 따라서 (X11,Y11)을 중심으로 일정한 영역, 예를 들어 여유 마진을 5로 설정할 경우에는 (X11 - 5, Y11 - 5), (X11 + 5, Y11 - 5), (X11 + 5, Y11 + 5) 및 (X11 - 5, Y11 + 5)으로 이루어지는 사각 영역을 선정한다. 이러한 방식으로 선정된 영역을 편의상 타겟 영역이라고 지칭하기로 한다.
4. 타겟 영역내 센서검출 유무 체크(S84 단계)
각 카메라의 영상 자료 중에서 S83 단계에서 설정된 상기 타겟 영역내에 게임자에 부착된 센서의 영상좌표가 인입되는지의 여부를 체크한다. 통상의 이미지 처리 방식과 같이 각 카메라로부터 영상 출력되는 영상데이터의 전체 영역을 검색하여 게임자에 부착된 센서의 위치값을 파악한 후 이를 원연기자의 센서 위치값과 비교하는 방식을 적용할 경우에는 영상 처리에 상당한 시간이 소요된다. 따라서 센서가 발견되어야 하는 타겟 영역을 미리 설정하고 전체 영역이 아니라 일정 타겟 영역만을 체크함으로써 이미지 프로세싱의 시간을 상당히 절약할 수 있는 잇점이 있다. 이러한 방식으로 체크할 때, 모든 카메라의 타겟 영역내에서 센서가 발견되면 게임자가 모션을 정확하게 따라 한 것으로 평가하고, 발견되지 않을 경우에는게임자의 모션이 원연기자의 모션과 다름을 용이하게 판단할 수 있다. 또는 이렇게 검출된 이차원 데이터를 조합해서 3차원 위치 정보를 획득한 후, 즉 하나의 센서를 기준으로 2대 이상의 카메라로부터 얻은 2차원 검출 정보를 가지고 최종적으로 사용될 센서의 3차원 정보를 산출한 후 원연기자의 3차원 데이터와 비교하는 방법을 사용할 수도 있다. 복수개의 2차원 정보에서 3차원 정보를 얻어내는 알고리즘은 컴퓨터 비젼 분야의 일반적인 이론을 따랐으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
도 9는 본 발명의 실행 흐름을 보다 상세히 도시한 흐름도이다. 사용자 선택에 따라 음악(s101, s102 단계), 고성능 모션 캡쳐 시스템을 사용해서 사용자의 전신 동작을 추적할 수 있고, 이를 원연기자의 영상과 별도로 가시화하는 경우에 적용될 수 있는 캐릭터 및 무대 (s103, s104 단계)를 선택한다. 원연기자의 모션 캡쳐 DB로부터 원연기자 모션 데이터를 판독한다.(s105 단계) 원연기자 모션 데이터에 캐릭터 이미지를 오버레이한다.(s106 단계) 원연기자의 이미지를 그대로 사용하게 되면 영상파일의 사이즈가 증가하므로 원연기자의 모션 좌표에 이미 저장된 캐릭터 이미지를 오버레이함으로써 데이터 처리량을 줄일 수 있게 된다. 다음으로 모션 데이터와 음악 데이터를 매칭시키는 작업을 한다.(s107 단계) 원연기자의 모션 데이터는 디스플레이 장치를 이용하고, 음악은 사운드 장치를 사용하여 출력한다. (s108 단계) 사용자는 출력 자료에 따라 모션을 취하게 된다.(s109 단계)그런 후, 다수의 카메라를 이용하여 전신 모션을 캡쳐하고, 영상으로부터 마크를식별하고 프레임 단위로 모션을 추적한다.(s110, s111 단계) 이렇게 획득한 영상자료를 이용하여 2차원 좌표값을 추출하고, 추출된 데이터로부터 3차원 모션 좌표값을 획득하게 된다.(s113, s114 단계)
다음으로 원연기자 좌표 데이터와 모션 캡쳐된 학습자의 3차원 좌표값을 이용하여 신체 칫수를 비교한다.(s115, s116 단계) 실측비교결과가 차이가 있을 경우에는 리타겟팅을 실시한다.(s117, s118 단계) 리타겟팅은 도 9에 제시된 흐름과 같이 학습자 모션 캡쳐 중간에 시행할 수도 있지만, 본격적인 모션 캡쳐가 실행되기 전에 행할 수도 있다. 리타겟팅 후에는 기준 프레임인 경우 원연기자 데이터와 학습자의 데이터를 비교하여 일치 또는 불일치 여부를 체크한다.(s119, s120 단계) 일치가 될 경우에는 점수를 부여하고, 일치된 총횟수를 카운트하여 동작 일치 메세지 또는 광고대상품 DB를 이용하여 획득한 광고 대상물을 표시할 수 있게 한다.(s122 내지 s124 단계) 사용자 모션 저장부에 모션 캡쳐 데이터를 저장한 후, 마지막 프레임인지의 여부를 체크한다.(s125, s126 단계) 마지막 프레임이 아닌 경우에는 다음 모션을 캡쳐하게 되며, 마지막 프레임인 경우에는 게임을 종료하게 된다.
원연기자 모션 데이터와 학습자의 모션 데이터가 불일치할 경우에는 불일치 횟수에 따라 게임을 종료할 것인가의 기능설정여부를 검토한 후 (s127 단계), 특정횟수이상 불일치한 경우에 강제로 게임을 종료하게 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 모션 게임 장치에 의해서 댄서 등의 모션을 따라하는 게임자 또는 게임자의 모션의 평가가 실시간으로 가능하게 되었다.
원연기자의 모션을 보여 주는 모션 게임 장치에 있어서 게임자가 보다 용이하게 원연기자의 모션을 따라 할 수 있도록 모션 데이터를 재생하는 방법을 제시함으로써 사용의 편리성을 증대 시키는 효과를 가져 왔으며, 원연기자의 모션을 따라 하는 게임자의 모션을 실시간으로 빠르게 평가하게 됨으로써 모션 게임 장치의 실용화가 가능하게 되었다.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
Claims (9)
- 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되는 원연기자의 모션 데이터를 디스플레이 장치에 재생하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법에 있어서,원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 화면상의 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 화면상의 초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 설정하는 제 1 단계;상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 2 단계; 및시간이 지남에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 하는 제 3 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법.
- 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되며, 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 디스플레이 장치상의 소정위치인 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 디스플레이 장치상의 초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 구비하며 원연기자의 모션 데이터를 디스플레이 장치에 재생하는 방법에 있어서,상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 1 단계; 및시간이 지남에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 되는 제 2 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법.
- 제 1항 또는 제 2항 중 한 항에 있어서,상기 초기 위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 되는 기본 프레임의 영상 크기가 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 디스플레이되는 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 영상의 크기보다 작고, 상기 제 2 단계에서의 상기 이동이 확대 이동인 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)이 상기 디스플레이 장치의 화면중심으로 설정되고, 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)이 원연기자의 모션을 따라 하는 게임자의 눈높이에 따라 상기 디스플레이 장치의 수평을 기준하여 상하로 변경되는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 모션 데이터 디스플레이 방법.
- 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되며, 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 디스플레이 장치상의 소정위치인 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 디스플레이 장치상의 초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 설정하고 상기 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 원연기자의 모션 데이터를 따라 하는 게임자의 모션을 평가하는 방법에 있어서,상기 원연기자의 3차원 모션 데이터를 게임자 신체 치수를 반영하여 변환한 후 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터를 저장하는 제 1 단계;상기 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터를 이용하여 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 2 단계;시간이 지남에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 되는 제 3 단계;상기 디스플레이 되는 원연기자의 모션을 따라하면서 동일한 동작을 학습하는 게임자의 3차원 모션 데이터를 축출한 후 저장하는 제 4 단계;상기 제 3 단계의 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 디스플레이 되는 기본 프레임으로부터 게임자에 부착된 센서 위치에 해당하는 원연기자의 기준 센서 좌표값을 계산하는 제 5 단계 및상기 게임자의 3차원 모션 데이터와 상기 기준 센서 좌표값을 비교하는 제 6 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치를 이용하는 게임자 모션 평가 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 제 4 단계와 상기 제 5 단계가 순서에 상관없이 진행하고 상기 제 5 단계가 제 1 단계와 제 6 단계 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치를 이용하는 게임자 모션 평가 방법.
- 원연기자의 주요 모션을 표시하는 기본 프레임에 대한 정보를 포함하고, 복수 개 프레임으로 구성되며, 원연기자의 연속동작을 재생하기 위한 디스플레이 장치상의 소정위치인 재생위치점(Xf,Yf,Zf)과 소정의 시각후에 재생될 기본 프레임을 미리 보여주기 위한 디스플레이 장치상의 초기위치점(Xi,Yi,Zi)을 설정하고 복수 개의 광학 센서를 부착하고 상기 디스플레이 장치에 디스플레이 되는 원연기자의 모션 데이터를 따라 하는 게임자의 모션을 평가하는 방법에 있어서,상기 원연기자의 3차원 모션 데이터를 게임자 신체 치수를 반영하여 변환한 후 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터를 저장하는 제 1 단계;상기 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터로부터 상기 게임자에 부착된 복수 개의 광학 센서 위치를 계산하는 제 2 단계;상기 리타겟팅된 원연기자의 3차원 모션 데이터를 이용하여 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 원연기자의 연속동작을 현재시각 t를 기준으로 지속적으로 디스플레이함과 동시에에 디스플레이 될 기본 프레임을 도출한 후 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 상기 기본 프레임을 디스플레이하는 제 3 단계;시간의 경과에 따라 상기 초기위치점(Xi,Yi,Zi)에 디스플레이 된 상기 기본 프레임이 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)으로 점진적으로 이동하면서 디스플레이 되는 제 4 단계;상기 디스플레이 되는 원연기자의 모션을 따라하면서 동일한 동작을 학습하는 게임자의 상기 광학 센서 위치를 축출한 후 저장하는 제 5 단계; 및상기 제 4 단계에서 상기 재생위치점(Xf,Yf,Zf)에 디스플레이 되는 기본 프레임으로부터 계산된 센서위치와 상기 제 5 단계에서 저장된 상기 게임자의 센서 위치를 비교하는 제 6 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 게임자의 모션을 평가하는 방법.
- 게임자의 신체에 복수 개 센서를 부착하고 이를 감지하기 위한 복수 개 카메라를 구비하며, 원연기자의 모션 데이터를 디스플레이 하면서 이를 따라하는 게임자의 모션을 평가하는 모션 게임 장치의 게임자 모션을 평가하는 방법에 있어서,원연기자의 모션 데이터로부터 게임자가 원연기자의 모션을 정확히 따라 할 경우 검출되어야 하는 기준 센서 위치값을 계산하는 제 1 단계;상기 기준 센서 위치값을 달성되기 위해 각 카메라에 구비되어야 하는 카메라별 센서 위치값을 계산하는 제 2 단계;상기 카메라별 센서 위치값을 중심으로 일정한 영역 범위를 갖는 카메라별 타겟 영역을 설정하는 제 3 단계;상기 타겟 영역에 게임자의 센서가 검출되는지 여부를 판단하는 제 4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 게임자 모션을 평가하는 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 기준 센서 위치값은 3차원 좌표값이고, 상기 카메라별 센서 위치값은 2차원 좌표값인 것을 특징으로 하는 모션 게임 장치의 게임자 모션을 평가하는 방법.
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