1. 순운동학이란?
유니티에서 포워드 키네마틱(FK)은 컴퓨터 그래픽과 애니메이션에서 관절의 회전을 기반으로 캐릭터의 엔드 이펙터(예: 손, 발 또는 기타 관절 부분)의 위치와 방향을 계산하는 데 사용되는 기법입니다. 여기에는 스켈레톤 계층 구조의 루트에서 엔드 이펙터까지 회전을 전파하여 월드 스페이스에서 최종 변형을 결정하는 작업이 포함됩니다.
또한 유니티에서 포워드 키네마틱(FK)는 트랜스폼 클래스를 사용하여 구현됩니다. Transform 클래스는 체인의 조인트 위치와 방향이 주어졌을 때 리지드 바디 체인 끝의 위치와 방향을 계산하는 다양한 메서드를 제공합니다.
2. 순운동학 동작 방식
유니티에서 포워드 키네마틱이 작동하는 방식은 다음과 같습니다.
스켈레톤 계층구조: 캐릭터의 스켈레톤은 뼈대 또는 조인트의 계층 구조로 구성되며, 각 뼈대는 캐릭터 신체의 관절을 나타냅니다. 본은 부모-자식 관계로 연결되어 루트에서 엔드 이펙터까지 체인을 형성합니다.
관절 회전: 스켈레톤 계층구조의 각 뼈에는 로컬 좌표계로 정의된 고유한 회전이 있습니다. 회전은 직접 또는 애니메이션, 스크립팅 또는 기타 메커니즘을 통해 제어할 수 있습니다.
전파: 스켈레톤의 루트에서 시작하여 회전 값은 계층 구조를 따라 하위 본으로 전파됩니다. 각 뼈의 로컬 회전이 부모의 회전과 결합되어 계층적 변환이 이루어집니다.
좌표 변환: 회전이 스켈레톤 계층구조를 통해 전파될 때 각 뼈의 로컬 좌표계는 부모의 회전에 따라 변환됩니다. 이 변환은 본의 로컬 공간을 월드 공간으로 변환합니다.
엔드 이펙터 위치 및 오리엔테이션: 손이나 발과 같은 엔드 이펙터는 스켈레톤 체인의 최종 본입니다. 엔드 이펙터의 위치와 방향은 모든 부모 본의 누적된 트랜스폼에 의해 결정됩니다.
포워드 키네마틱을 사용하면 조인트의 회전을 제어하고 그 결과 엔드 이펙터의 위치와 방향을 관찰하여 캐릭터에 애니메이션을 적용할 수 있습니다. 이 기법은 일반적으로 캐릭터의 팔다리를 정밀하게 제어해야 하는 시나리오나 절차적 움직임을 애니메이션할 때 사용됩니다.
3. 순운동학 장점
사용하기 쉽습니다: FK는 비교적 간단한 개념으로 이해하고 구현하기 쉽습니다.
효율적입니다: FK 계산은 비교적 빠르기 때문에 비디오 게임과 같은 실시간 애플리케이션에 이상적입니다.
정확합니다: FK 계산은 일반적으로 매우 정확하므로 사실적인 애니메이션을 제작하는 데 중요합니다.
4. 순운동학 단점
유연하지 않을 수 있습니다: FK는 유연성이 떨어지기 때문에 FK만으로는 복잡한 애니메이션을 제작하기 어려울 수 있습니다.
비현실적일 수 있습니다: FK는 중력이나 마찰과 같은 요소를 고려하지 않는다는 점에서 비현실적일 수 있습니다.
3. 결론
포워드 키네마틱은 조인트 회전을 기반으로 엔드 이펙터의 위치와 방향만 계산한다는 점에 유의해야 합니다. 캐릭터와 환경 간의 물리적 제약이나 상호작용은 고려하지 않습니다. 물리적 시뮬레이션이나 더 복잡한 상호작용을 고려하는 고급 애니메이션 기법의 경우 역운동학(IK)이 대신 사용되는 경우가 많습니다.
유니티에서는 정방향 키네마틱을 역방향 키네마틱과 블렌딩하는 등 다른 애니메이션 기법과 결합하여 게임이나 애플리케이션에서 더욱 사실적이고 역동적인 캐릭터 애니메이션을 구현할 수 있습니다.
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