'화이바맨'캐릭터리깅 튜토리얼- 3부(뼈대 만들기 1편)

글. 이성근

첨부 파일 : “화이바맨”ma 파일 (Maya 6.0)

들어가는 말

 뼈대 만들기는 캐릭터 리깅의 첫 단추로서 캐릭터의 운동 범위를 정하는 중요한 단계입니다. 필자가 볼 때 이 단계에서 가장 중요한 것은 정확한 관절의 위치와 올바른 회전 방향을 잡는 것이라 생각합니다. 이를 위해서는 동물의 뼈대 구조와 마야 관절의 특징과 Local 축, Skeleton 메뉴를 통달해야 합니다. 물론 이것이 쉬운 일이 아니지만 뛰어난 캐릭터 리깅 아티스트가 되기 위해서는 반드시 거쳐야 하는 과정입니다.
뼈대 만들기는 리깅 아티스트마다 나름대로 방법과 노하우가 있습니다. 필자가 소개하는 방법도 수많은 방법 중에 하나에 불과 합니다. 하지만 그동안 연구한 것 중에서 가장 효율적이고 체계적인 방법을 소개하고자 합니다.
먼저 <Maya Character Creation: Modeling and Animation Controls>의 저자인 Chris Maraffi씨의 방법을 다룰 것입니다. 그는 해부학에 입각하여 마야 뼈대 구조의 분리와 통합, 컨트롤을 논리적으로 설명하였습니다. 다음으로 <Maya Masters Class 2004 : Hyper_real Body setup>에서 소개된 Paul G. Thuriot씨 방법도 소개할 것입니다. Paul G. Thuriot씨는 어깨, 엉덩 관절과 같이 하나로 연결되어 있는 관절을 2개의 뼈대로 분리한 후 “Joint Control(일명 : JCon)”이라고 불리는 특수한 관절을 만들고, 이 관절에 2개의 Orient Constraint(일명 : 졸개부리기)를 적용하였습니다. 그는 이러한 Joint Control을 통해 중요 관절의 회전 방향을 구조상 위에 있는 뼈대의 방향과 World 방향으로 분리하여 애니메이터에게 많은 자율성을 부여하였습니다.       
두 방법은 뼈대 구조의 분리와 통합이라는 점에서 기본 원리는 같지만 기술적인 측면에서 다소 차이가 있습니다. 따라 독자가 캐릭터 리깅의 전반과 툴 사용을 이해하기보다 쉬운 방법인 Chris Maraffi씨 방법을 먼저 소개할 것이며, Paul G. Thuriot씨의 방법은 뒤에서 다루겠습니다.
독자가 이 두 방법을 이해하고 자신의 캐릭터에 적용할 수 있다면 마야 캐릭터 리깅에 자신감을 가질 것이라 확신합니다. 그럼 서론을 접고 마야 캐릭터 리깅의 첫 단추인 뼈대 만들기로 힘차게 들어가겠습니다.

Section 02. 뼈대와 IK 핸들을 만들기 전에 알아야 할 것들 (Hypergraph와 관절의 Local 축)

 뼈대와 IK 핸들을 만들 때 이들의 정확한 위치를 잡는 것도 중요하지만, 아울러 이들의 이름과 부모_자식관계, Local 축을 분명하게 잡는 것도 필요합니다. 마야에서는 노드의 이름과 관계를 정하기 위해 여러 창을 이용할 수 있는데 그 중에서도 Hypergraph를 이용하면  가장 정확하고 쉽게 뼈대의 구조를 고칠 수 있습니다.

 관절의 Local 축은 관절의 회전을 결정하는 중요한 부분으로 Local 축 방향이 정확하게 정렬되지 않을 시 뼈대가 원하지 않는 방향으로 움직일 수 있습니다. 따라 사용자가 자신의 캐릭터에 맞게 각 관절의 Local 축을 정렬하고 필요시 적절하게 고칠 수 있는 능력이 필요합니다.    

<그림01> Hypergraph와 관절의 Local 축
 

Step 01. Hypergraph 사용법

1. Hypergraph란?

Scene을 구성하고 있는 노드들의 관계나 노드 간 속성 연결을 도표로 보여주는 편집 창을 말합니다. Hypergraph를 이용하면 그물망처럼 복잡하게 진행되는 마야의 작업 과정을 그래프를 통해 쉽게 파악할 수 있습니다.
Hypergraph를 불러오기 위해서는 Widow > Hypergraph...을 선택하세요.

<참고하세요>
유사한 기능을 하는 편집 창으로 Outliner와 Hypershade가 있습니다.  

1) 노드 간의 관계를 보여주는 창으로서 Hypergraph
Scene을 구성하고 있는 오브젝트나 카메라, 라이트 등의 노드를 텍스트 박스(Text Box) 로 표시하고, 이들이 맺는 부모_자식 관계를 라인을 이용하여 보기 쉽게 배열한 창입니다.  

2) 노드 간의 속성 연결을 보여주는 창으로서 Hypergraph
Scene을 구성하는 개별 노드들의 속성 연결을 화살표로 표시하여 전체 노드들의 속성 연결을 마치 그물 모양의 조직(Network)처럼 보여주는 창입니다.

<그림02> 노드 간의 부모_자식 관계와 속성 연결
 

<참고하세요>
1. 도표(graphic)
숫자와 직선 또는 곡선의 그림으로 나타낸 표
2. 배열(arrangement)
일정한 차례나 간격으로 죽 벌여 놓음.
3. 부모_자식 관계
부모_자식 관계란 노드 간에 위(부모), 아래(자식) 관계를 만드는 것입니다. 위에 있는 노드를 부모 노드(Parent node)라 부르며 아래에 있는 노드를 자식 노드(Child node)라 부릅니다. 노드 간에 부모_자식 관계가 형성되면 실제로 자식이 부모를 따르는 것처럼 자식이 되는 노드는 부모가 되는 노드의 Transformation 속성(위치 이동, 회전, 크기 등)을 따르게 됩니다. 이는 자식이 되는 노드가 부모가 되는 노드의 좌표계에 존재하기 때문입니다.
쉬운 예를 들면 학생이 버스 정류장까지 걸어가 버스를 타고 등교하는 것을 생각해 봅시다. 학생이 정류장까지 걸어가는 동안은 지구라는 부모에 속해 있어 지구와 같이 움직이게 됩니다. 그러나 버스를 타게 되면 버스라는 새로운 부모에 속하게 되고, 버스와 같이 움직이게 됩니다. 이는 학생이 지구 중심이라는 좌표계에서 버스 중심이라는 좌표계로 이동했기 때문이며 이에 따라 지구가 아닌 버스와 함께 움직이는 것입니다.   
이처럼 노드 간에 부모_자식 관계를 맺으면 자식이 되는 노드는 부모가 되는 노드의 좌표계에 속하게 돼 부모의 운동을 따르게 됩니다. 그러나 노드 간의 부모 자식 관계는 노드 간의 속성 연결이 아니기 때문에 자식은 부모의 Transformation 속성 값을 따르지는 않습니다. 따라 자식이 되는 노드는 부모가 되는 노드의 운동을 따르면서도 독자적으로 운동을 할 수 있습니다. 이는 지구(자식)가 태양(부모)을 중심으로 공전하면서 자신의 축을 따라 자전하는 것과 비슷합니다.
4. 그물 모양의 조직(Network)
 철도나 혈관 등의 그물 모양의 조직을 말합니다.

2. Hypergraph를 탐색하는 방법

1) 카메라 툴을 이용하는 방법
Hypergraph는 Top, Side, Front View와 같은 Orthographic View처럼 카메라 달리와 트랙 툴을 이용하여 Graph의 전체나 일부분을 탐색할 수 있습니다.

2) 메뉴를 이용하는 방법
- Scene에 있는 모든 오브젝트를 보는 방법 (Hypergraph > View > Frame All)
View가 확대되면서 Scene에 있는 모든 오브젝트가 보이게 됩니다.
- 선택한 오브젝트만 보는 방법 (Hypergrath > View > Frame Selection)
특정한 오브젝트를 선택하고 이 메뉴를 클릭하면 선택한 오브젝트만 보이게 됩니다.   

<그림03> Hypergraph의 Frame All과 Frame Selection 메뉴
 

<참고하세요>
카메라 달리 단축키 - Alt +마우스 오른쪽 버튼
카메라 트랙 단축키 -  Alt +마우스 가운데 버튼
Hypergraph ‣ View ‣ Frame All 단축키 - a    
Hypergraph ‣ View ‣ Frame Selection 단축키 - f

3. Layout 조절하는 방법

 Layout이란 Hypergraph에서 노드를 배열하는 방법을 결정하는 것으로 Automatic Layout 모드와 Freeform Layout 모드 2가지가 있습니다.

1) Automatic Layout 모드 (Hypergraph > Options > Layout > Automatic Layout)
윈도우 탐색기의 트리 구조처럼 사전에 지정한 순서에 따라 노드를 배열하는 방법으로 사용자가 노드를 개별적으로 움직일 수 없습니다.

2) Freeform Layout 모드 (Hypergraph > Options > Layout > Freeform Layout)
사용자가 노드를 자유롭게 이동할 수 있는 모드로 편의의 따라 노드를 배열할 수 있어 캐릭터 리깅에 주로 사용하는 모드입니다.

<그림04> Hypergraph의 Layout 모드
 
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4. Hypergraph에서 부모_자식 관계를 맺고, 끊는 방법

1) 부모_자식 관계를 맺는 방법
노드 간에 부모_자식 관계를 맺기 위해 다음의 방법을 사용합니다.    
(1) 자식으로 삼고자하는 노드를 마우스 가운데 버튼으로 선택하세요.
(2) 마우스 버튼을 계속 누르면서 부모로 섬기고 싶은 노드 위로 드래그하세요.
(3) 이 상태에서 마우스 버튼에서 손을 떼세요. 두 노드 간에 라인이 생기면서 부모_자식 관계가 맺어집니다.  

2) 부모_자식 관계를 끊는 방법
노드 간에 부모_자식 관계를 끊기 위해서는 다음의 방법을 따라하세요.
(1) 자식이 되는 노드를 마우스 가운데 버튼으로 선택하세요.
(2) 마우스 버튼을 계속 누르면서 비어있는 공간으로 드래그하세요.
(3) 이 상태에서 마우스 버튼에서 손을 떼세요. 두 노드 간에 라인이 없어지면서 부모_자식 관계가 끊어집니다.  

5. 하위 노드를 펼치고 접는 방법

 작업을 하다보면 한 노드가 많은 자식을 거느리거나 복잡한 부모_자식관계를 맺을 수 있습니다. 이럴 경우 Hypergraph가 매우 혼란스러워져 작업에 지장을 줍니다. 이러한 불편을 줄이기 위해 필요에 따라 노드가 거느리는 자식 노드를 감추거나 다시 보이게 할 수 있습니다.

1) 노드의 자식 노드를 접는 방법
(1) 자식을 거느리고 있는 특정한 노드로 마우스를 드래그하세요.
(2) 노드에 드래그 한 상태에서 마우스 오른쪽 버튼을 누르면 팝업 창이 뜹니다. 이 창에서 Collapse 메뉴를 선택하세요.
(3) 특정한 노드의 자식 노드가 없어지면서 박스 밑에 빨간색 역삼각형 아이콘이 생깁니다. 역삼각형 아이콘은 이 노드 밑에 자식 노드가 접해져 있다는 의미입니다.  

<그림05> 노드의 자식 노드는 접는 방법
 
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2) 노드의 자식 노드를 펼치는 방법
(1) 자식이 접해져있는 특정한 노드로 마우스를 드래그하세요. (노드 박스 밑에 빨간색 역삼각형 아이콘이 있는 노드)
(2) 노드에 드래그 한 상태에서 마우스 오른쪽 버튼을 누르면 팝업 창이 뜹니다. 이 창에서 Expand 메뉴를 선택하세요.
(3) 빨간색의 역삼각형 아이콘이 없어지면서 특정한 노드의 자식 노드가 펼쳐집니다.

<그림06> 노드의 자식 노드 펼치는 방법

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<참고하세요>
1. 노드가 부모_자식 관계로 계속 이어진 경우, 선택한 노드의 자식 노드를 모두 펼치기 위해서는 팝업 창에서 Expand All 메뉴를 선택해야 합니다.
2. Expand와 Collapse의 단축키
노드를 선택하고 왼쪽 마우스 버튼을 빠르게 두 번 클릭(더블 클릭)하면 Expand와 Collapse 명령을 번갈아 사용할 수 있습니다.   

6. 노드 이름 고치는 방법

 노드의 이름은 마야에서 미리 지정한 방법으로 정해집니다. 그러나 노드를 보다 효율적으로 관리하기 위해서는 각 노드의 역할과 특성에 맞는 이름을 다시 정해야 합니다.

1) 단축키를 이용하는 방법
(1) 이름을 바꾸고자 하는 노드를 선택하세요.
(2) Ctrl키를 누르면서 왼쪽 마우스 버튼을 빠르게 두 번 클릭(더블 클릭)하세요.
(3) 이름을 편집할 수 있는 박스가 뜹니다. 이 박스에 원하는 이름을 입력하고 Enter키를 누르세요. 새로 지정한 이름이 저장됩니다.

2) 메뉴를 이용하는 방법
(1) 이름을 바꾸고자 하는 노드로 드래그하세요.  
(2) 노드에 드래그 한 상태에서 마우스 오른쪽 버튼을 누르면 팝업 창이 뜹니다. 이 창에서 Rename 메뉴를 선택하세요.
(3) 이름을 편집할 수 있는 박스가 뜹니다. 이 박스에 원하는 이름을 입력하고 Enter키를 누르세요. 새로 지정한 이름이 저장됩니다.

<그림07> Hypergraph에서 메뉴를 이용하여 노드의 이름 바꾸는 방법

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Step 02. Joint의 Local 축

1. Joint의 Local 축이란?

관절의 방향에 정렬된 좌표계를 말합니다. 관절은 이 축에 따라 X, Y, Z 3방향 회전을 할 수 있습니다. Local 축은 실제 관절 운동을 구분하기 위해 사용하는 3가지 축인 ‘종축’, ‘직각축’, ‘수직축’을 모방하고 있어 사실적인 관절 운동을 구현할 수 있습니다.  
관절의 Local 축을 보기 위해서는 해당 관절을 선택하고 Attribute Editor를 불러오세요. (단축키 Ctrl + a) Transform 탭을 선택하고 Display 섹션에서 Display Local Axis를 체크하면 해당 관절의 Local 축을 볼 수 있습니다.   

<그림08> Attribute Editor를 이용하여 관절의 Local 축 확인하기

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<참고하세요>
실제 관절의 3가지 축  
- 관절을 통과하여 2개의 뼈에 반듯하게 뻗친 방향의 축을 종축이라 하며, 종축에 대하여 직각인 방향을 직각축, 직각축_종축에 각각 직각인 축을 수직축이라 합니다. 자세한 사항은 캐릭터 리깅 제 2 부, 제 1 장 “뼈대 구조의 이해” 편을 참조하세요.  

2. Local 축의 Orientation이란?

 Local 축의 방향을 말합니다. 마야에서는 Local 축 방향을 World 축 방향(none)을 비롯하여 xyz, yzx, zxy, xzy, yxz, zyx 총 7가지로 정할 수 있습니다. none은 관절의 Local 축이 항상 World 축을 따르는 것이며 나머지 축 방향은 첫 번째 축이 관절 밑에 있는 뼈를 가리키고 두 번째 축은 첫 번째 축과 세 번째 축의 직각을 향하며 세 번째 축은 관절과 뼈의 옆 방향을 향합니다.

<그림09> Local 축 방향 조절하기

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3. Local 축 방향 바꾸는 방법

뼈대를 만들 때 방향을 바꾸게 되면 관절의 Local 축이 X축에 대해 180도 뒤집어질 수 있습니다. 이럴 경우 회전 툴을 이용해 Local 축을 회전시키거나 아니면 Mel Script 통해 Local 축을 정확하게 180도 회전시킬 수 있습니다.  

1) 메뉴얼적으로 Local 축 회전하기
(1) Status Line에서 Component 타입 버튼을 선택하세요. (단축키 F8)
(2) Component 타입 버튼 중 끝에 있는“?” 버튼(Miscellaneous)을 선택하세요.
만약 Local 축이 보이지 않는다면 “?” 버튼 위에 마우스 오른쪽 버튼을 누르면 팝업 창이 뜹니다. 이 창에서 Local Rotation Axes가 체크되어 있는지 확인하세요. 체크 되어있지 않다면 체크 박스를 클릭하세요.
(3) Local 축을 확인하고자 하는 뼈대의 뿌리 관절(Root Joint)을 선택하세요. 각 관절의 Local 축이 보이게 됩니다.
(4) 만약 어떤 관절의 Local 축 방향이 뒤집혀져 있다면 그 관절의 Local 축을 회전 툴로 선택하고 축 방향을 수정하세요.    
(5) 관절의 Local 축 수정이 다 끝났으면 F8키를 눌러 Object 모드로 돌아오세요.

<그림10> 매뉴얼적으로  Local 축 회전하기

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2) Mel Script를 사용하여 Local 축 회전하기 (Shelf 버튼 만들기)
(1) Component 모드로 들어가 “?” 버튼을 선택하세요.
(2) 뼈대의 뿌리 관절(Root joint)을 선택하세요.  
(3) 뼈대에서 Local 축을 수정할 관절을 선택하세요.
(4) Window > General Editors > Script Editor를 선택하세요. 단축 버튼은 Layer Editor 아래에 있는 버튼입니다.
(5) Script Editor의 아래에 있는 흰색의 Input 창에 다음과 같은 명령을 입력하세요.  rotate -r -os 180 0 0;
(6) 입력이 끝나면 메뉴에서 Script > Execute(명령 실행)를 선택하세요.

<그림11> Mel Script를 이용하여 Local 축 회전하기 (1)~(6)

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(7) 관절의 Local 축이 X축에 대하여 정확하게 180도 회전한 것을 알 수 있습니다.  
(8) 두 번째 축의 수정이 다 끝났으면 F8키를 눌러 Object 모드로 다시 돌아오세요.
(9) 이 명령문은 앞으로 관절의 Local 축 방향을 맞추기 위해 빈번하게 사용할 것입니다. 따라 Shelf에 등록하여 필요할 때마다 사용하는 것이 작업을 편하게 하는 방법입니다.
(10) 명령문을 마우스 왼쪽 버튼으로 누르고 쭉 드래그하면 글자색이 반전되며 하이라이트 됩니다.
(11) 마우스 가운데 버튼을 누르고 Status Line 밑에 있는 Shelf의 빈 공간으로 이동한 후  마우스 버튼에서 손을 떼면 새로운 Shelf 버튼이 생깁니다.  
(12) Shelf Editor로 가서 Icon Name을 RotX로 바꾸세요.
(Window > Settings/Preferences > Shelves...)
(13) Save All Selves를 선택하여 창을 닫으세요.
(14) 방금 만든 Shelf 버튼의 이름이 RotX로 바뀐 것을 알 수 있습니다.

<그림12> Mel Script를 이용하여 Local 축 회전하기(7)~(11)

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<그림13> Mel Script를 이용하여 Local 축 회전하기 (12)~(14)

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<참고하세요>
“rotate -r -os 180 0 0 ;” 명령문 분석
1. rotate : 물체를 회전시키는 명령입니다.
2. “-r -os”는 rotate 명령의 세부 옵션으로 Flag이라고 부릅니다.
3. r : relative의 약자로 오브젝트의 현재 위치를 기준으로 회전을 실행합니다.
4. os 180 0 0 : os는 objectSpace의 약자로 오브젝트가 가지고 있는 고유의 축(object 축, 오브젝트와 함께 회전함)을 말합니다. 따라 “os 180 0 0”은 오브젝트 축을 X축에 대해 180도 회전하라는 명령입니다.   
5. ; : 세미콜론은 명령의 끝을 나타냅니다.

Section 03. 뼈대와 IK 핸들 만들기

지금부터 캐릭터 리깅의 첫 번째 단계인 뼈대와 IK 핸들을 만들겠습니다. 작업 순서는 먼저 다리부터 시작하여 하체를 완성하고 몸통으로 올라가겠습니다.

Step 01. 로우 폴리곤 뼈대를 [화이바맨]에 맞추기

사전에 준비한 로우 폴리곤 뼈대를 캐릭터 크기에 맞게 조절하였습니다. - 팔, 다리, 척주, 흉곽, 골반, 머리뼈의 크기를 캐릭터에 맞게 조절한 후, 각 관절 부위를 연결하여 하나의 뼈대로 만들었습니다. 앞으로 이 뼈대를 기준삼아 마야 관절을 정확한 위치에 심을 것입니다.  

<그림14> 로우 폴리곤 뼈대를 캐릭터에 맞추기
 

Step 02. 다리 뼈대와 IK 핸들 만들기

 다리 뼈대는 발 뼈대와 골반을 이어주는 부분으로 엉덩 관절, 무릎 관절, 발목 관절로 이루어져 있습니다. 엉덩 관절은 3방향으로 회전할 수 있는 절구 관절이며, 무릎 관절과 발목 관절은 한 방향으로만 회전할 수 있는 경첩 관절입니다. “화이바맨”의 다리 뼈대에 IK RP 핸들을 적용하면 한 방향으로만 회전하는 무릎 관절을 쉽게 구현할 수 있습니다.   

1. 다리 뼈대 관절 위치 확인하기

다리 뼈대를 만들기에 앞서 로우 폴리곤 다리 뼈대의 관절 위치를 확인하겠습니다. Side view로 가서 다리 뼈대의 측면을 보면 다리 뼈대가 엉덩 관절, 무릎 관절, 발목 관절로 이루진 걸 알 수 있습니다.

<그림15> 다리 뼈대 측면 모습
 
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2. 다리 뼈대 만들기

1) Joint Tool 선택하기 (Skeleton > Joint Tool)
Joint Tool 옵션을 클릭하세요. (Skeleton > Joint Tool ❒) Joint Tool Setting 창이 뜹니다. Tool Setting을 Default 옵션으로 사용하겠습니다. 창 오른쪽 위에 있는 Reset Tool 버튼을 클릭하세요.

<그림16> Joint Tool Setting 창

<참고하세요>
Joint Orient의 Default 옵션인 xyz는 관절의 Local X축이 밑에 있는 뼈를 향합니다.

2) 다리 뼈대 만들기
Side view에서 마우스로 엉덩 관절, 무릎 관절, 발목 관절 부분을 클릭해 다리 뼈대를 만드세요. 단, 무릎에 있는 슬개골을 표현하기 위해 중간에 관절 하나를 추가하였습니다. 일단 적당한 위치를 잡아 관절을 만드세요. 나중에 각 관절의 정확한 위치와 방향을 조절할 것입니다. 총 4개의 관절을 만들었으면 Enter키를 눌러 다리 뼈대를 완성하세요.

<그림17> [화이바맨] 다리 뼈대와 Layer 지정
(마야 뼈대를 보다 명확히 보기 위해 캐릭터와 로우 폴리곤 뼈대를 Layer로 구분한 다음 Template 모드를 적용하였습니다.)

그림을 클릭하시면 큰 그림을 보실 수 있습니다.

<참고하세요>
다리 뼈대에 슬개골의 역할을 하는 관절이 추가됨으로써 무릎을 보다 부드럽게 구부릴 수 있습니다.

<주의하세요>
1. 무릎 관절은 한 방향으로만 회전하는 경첩 관절이므로 IK 핸들을 사용할 것입니다. 다리 뼈대에 IK 핸들이 적용되었을 때 올바른 방향으로 회전할 수 있도록 뼈대가 무릎을 향해 약간 구부러지도록 만드세요.
2. 관절의 크기가 캐릭터에 비해 너무 크거나 작으면 작업하기 어렵습니다. Display > Joint Size로 들어가서 적절한 크기를 정하세요. 예제에서는 Joint Size를 50%로 정하였습니다.

3. 다리 뼈대 이름 고치기

1) Hypergraph 창 열기
Window > Hypergraph를 선택하세요. 만약, Hypergraph에서 사각형 형태의 관절 사슬이 보이지 않을 경우, 메뉴에서 View > Frame All (단축키 a)을 선택하세요. 관절 사슬을 비롯한 Scene에 있는 모든 오브젝트가 창 안에 보이게 됩니다.
<주의하세요>
Hypergraph이 Layout 모드가 Freeform Layout으로 체크되어있는지 확인하세요. Layout 모드에 대해서는 Section 02. > Step 01. Hypergraph 사용법을 참고하세요.
2) 다리 뼈대 노드를 창 가운데로 이동하기
카메라 달리(Alt +RMB)와 트랙(Alt+MMB) 툴을 이용해 박스 형태의 다리 뼈대 노드를 창 가운데로 이동하세요.
3) 이름 고치기
네 개의 관절이 부모 자식 관계로 하나의 계층 구조를 이루고 있습니다. 관절의 이름을 위에서부터 차례로 다음과 같이 바꾸세요.
Lt_LegRoot (엉덩 관절)
Lt_LegKnee (무릎 관절 - 슬개골 표현)
Lt_LegLow  (무릎 관절)
Lt_LegEnd  (발목 관절)   

<그림18>Hypergraph에서 다리 뼈대 이름 고치기
 

4. 로우 폴리곤 뼈대에 다리 뼈대 맞추기

1) 다리 뼈대의 뿌리 관절(Root joint)을 엉덩 관절로 이동하기
Front view에서 보면 다리 뼈대가 일직선으로 내려가 있어 로우 폴리곤 뼈대와 일치하지 않습니다. 다리 뼈대의 뿌리 관절인 Lt_LegRoot를 이동 툴로 선택하고 X축으로 이동해 로우 폴리곤 뼈대의 왼쪽 엉덩 관절에 맞추세요.

  <그림19> 다리 뼈대 이동
 

2) 다리 뼈대의 뿌리 관절(Root joint)의 방향을 로우 폴리곤 뼈대에 맞추기
Front view에서 다리 뼈대의 뿌리 관절인 Lt_LegRoot를 선택하고 Attribute editor를 여세요. (단축키 ctrl+a) Joint Orient 속성을 조절하여 로우 폴리곤 뼈대에 방향을 맞추세요. (Lt_LegRoot > Joint > Joint Orient)

<그림20> Joint Orient 속성을 이용하여 다리 뼈대 뿌리 관절 회전

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 다리 뼈대의 나머지 관절 방향도 뿌리 관절과 마찬가지로 각 관절의 Joint Orient 속성을 조절하여 로우 폴리곤 뼈대에 맞추세요.
만약 다리 뼈대의 길이가 로우 폴리곤 뼈대 길이와 잘 맞지 않을 때에는 해당 관절을 선택하고 TranslateX 속성을 조절하여 뼈의 길이를 맞추세요. 방향이 어긋날 경우에는 Joint Orient 속성을 사용하여 조절하세요.

<그림21> TranslateX 속성을 이용하여 다리 뼈대 길이 조절
  

 <참고하세요>
관절의 방향을 조절할 때 Rotate 속성을 이용하지 않고 Joint Orient 속성을 조절한 이유는 각 관절의 Rotate 속성 값을 0으로 유지하기 위해서입니다. 만약 관절의 방향을 잡기위해 Rotate 속성을 조절한다면 뼈대의 초기 회전 값을 0으로 유지할 수 없습니다.

<주의하세요>
TranslateX가 아니 다른 축으로 관절을 움직이면 위에 있는 관절의 Local 축이 더 이상 아래에 있는 뼈를 가리키지 않습니다. X축이 아니 다른 축으로 관절을 움직이지 않도록 주의하세요.

5. 다리 뼈대의 Local 축 방향 맞추기

Local 축(Local rotation axes)은 관절의 회전을 결정하는 축으로 뼈대를 만들 때 Local 축을 일정하게 정렬하는 것이 중요합니다. 만약 관절의 Local 축이 일정하게 정렬되어 있지 않다면 관절 회전 시 예상치 못한 결과를 얻을 수 있습니다. 본 예제에서는 뼈대의 주요 회전을 양의 Z축 방향으로 정렬하겠습니다.

<그림22> 관절의 Local 축 정렬의 중요성

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  위의 그림 1을 보면 관절 사슬 B의 Local 축이 일정하게 정렬되어있고 관절 사슬 A는 첫 번째 관절과 두 번째, 세 번째 관절의 Local 축이 X축에 대해 180도 반대 방향을 향하고 있습니다. 두 관절 사슬의 모든 관절을 선택하고 Z축으로 30만큼 회전시키면 그림 2처럼 그 결과가 완전히 다른 것을 알 수 있습니다. 따라 관절 사슬 B처럼 각 관절의 Local 축이 일정하게 정렬돼야 뼈대의 회전을 쉽게 예측할 수 있습니다.

 1) 다리 뼈대 Local 축 확인하기
다리 뼈대의 Local 축을 확인하기 위해 먼저 Status Line에서 Component 타입(단축키 F8) 버튼을 선택하세요. Status Line에서 Component 타입이 활성화됩니다. 이 중에서 맨 끝에 있는 버튼인 “?” (Miscellaneous)"를 선택하세요.  

<그림23> Status Line에서 Component 타입 중 “?” 버튼 클릭

2) 다리 뼈대 Local 축 정렬하기
다리 뼈대의 뿌리 관절인 Lt_LegRoot를 선택하세요. 모든 관절의 Local 축이 보이게 됩니다. 이 중에서 두 번째, 세 번째 관절의 Local 축이 X축에 대해 180도 뒤집혀져 있는 것을 알 수 있습니다. 이는 두 번째 관절부터 뼈대의 방향이 달라졌기 때문입니다. 두 번째, 세 번째 관절의 Local 축을 선택하고 Shelf에 있는 “RotX” 버튼을 클릭하세요. 관절의 Local 축이 X축에 대해 180도 회전하면서 뿌리 관절의 Local 축 방향에 정렬됩니다.  

<그림24> 다리 뼈대의 Local 축 정렬

그림을 클릭하시면 큰 그림을 보실 수 있습니다. 

 3) 다리 뼈대 회전 확인하기
관절의 Local 축 방향이 이상이 없으면 Status Line에서 Object 타입(단축키 F8) 버튼을 선택해 오브젝트 모드로 돌아오세요. 다리 뼈대의 모든 관절을 Shift 키를 누르며 선택한 다음 Z축으로 10만큼 회전시키세요. (rotateZ = 10) 다리 뼈대가 몸 앞쪽으로 회전하는 것을 알 수 있습니다. "z"(undo)키를 눌러 이전 상태로 돌아오세요.  

<참고하세요>마지막 관절의 Local 축은 굳이 정렬할 필요가 없습니다. 뼈대에서 마지막 관절은 사실상 회전을 할 필요가 없기 때문입니다.  

<그림25> 다리 뼈대를 +Z축으로 회전
 

6. 다리 뼈대를 오른쪽으로 대칭 복사하기

[화이바맨]의 오른쪽 다리 뼈대는 YZ 평면에 대해 대칭 복사를 하면 쉽게 만들 수 있습니다. 관절을 평면에 대해 대칭 복사를 하는 도구인 Skeleton ‣ Mirror Joint ❒을 선택하세요. 옵션을 다음과 같이 바꾸세요.
Mirror Across   YZ
Mirror Function   Behavior
Search For   Lt_
Replance For   Rt_
위와 같이 옵션을 정한 다음, 왼쪽 다리 뼈대의 뿌리 관절(Lt_LegRoot)을 선택하고 Mirror 버튼을 클릭하세요. 반대편(오른쪽) 다리 뼈대가 정확하게 만들어졌습니다. 사람과 같이 평면에 대해 대칭적인 캐릭터는 Mirror Joint 명령을 통해 반대편 뼈대를 쉽게 만들 수 있습니다.  

<그림26> Mirror Joint를 사용하여 다리 뼈대를 YZ 평면에 대해 대칭 복사하기

 
그림을 클릭하시면 큰 그림을 보실 수 있습니다.

<참고하세요>
옵션 중에서 "Lt_"을 "Rt_"로 바꾼다는 의미는 다리 뼈대의 왼쪽(Left)을 나타내는 접두사인 "Lt_"을 오른쪽(Right)을 나타내는 접두사인 "Rt_"로 대체한다는 뜻입니다. 이 옵션을 통해 새로 만들어진 다리 뼈대 이름 앞에 접두사 "Rt_"를 쉽게 붙일 수 있습니다.

7. 다리 뼈대에 IK 핸들 만들기

1) IK 핸들 Tool setting
 Skeleton > IK Handle Tool ❒ 선택하세요. Tool Setting을 Default 옵션으로 사용하겠습니다. 창 오른쪽 위에 있는 Reset Tool 버튼을 누르세요.  

<그림27> IK Handle Tool Setting
 

<참고하세요>
Tool Setting에서 Current Solver의 Default 설정은 RP(Rotate Plane) Solver입니다.  

2) 다리 뼈대에 IK 핸들 만들기
IK Handle Tool을 선택하면 마우스 커서가 십자 표시로 바뀝니다. Front view에서 왼쪽 다리 뼈대의 뿌리 관절인 Lt_LegRoot 관절과 맨 마지막 관절인 Lt_LegEnd 관절을 차례대로 선택하세요. 왼쪽 다리에 IK 핸들이 생긴 것을 알 수 있습니다.   
IK 핸들 이름을 Hypergraph에서 Lt_LegIK로 고치세요.
왼쪽과 같은 방식으로 Front view에서 오른쪽 다리의 뿌리 관절(Rt_LegRoot)과 마지막 관절(Rt_LegEnd)을 차례대로 선택하세요. IK 핸들 이름을 Hypergraph에서 Rt_LegIK로 고치세요.

<그림28> 양쪽 다리에 IK 핸들 적용하고 이름 고치기

그림을 클릭하시면 큰 그림을 보실 수 있습니다.

 이상으로 다리 뼈대와 IK 핸들 만들기를 완성하였습니다.

맺는 말

 앞에서 우리는 Hypergraph 사용법과 Local 축, 다리 뼈대 만들기를 살펴보았습니다. 이 과정은 다음부터 본격적으로 진행되는 뼈대 만들기 2편의 기초가 되는 사항입니다. 반드시 숙지하시고요. 그럼 다음 편에서 뵙겠습니다.      

 테크리컬 라이터  이성근 (woodolee@hanmail.net)

참고 문헌
1. Chris Maraffi,『Maya® Character Creation: Modeling and Animation Controls』, New Riders Publishing, 2003.
2. Alis|Wavefront,『Learning Maya Character Rigging and Animation』, 2002.
3. Paul G. Thuriot, Hyper-Real Body Setup, Siggraph 2004 - Maya Masters Class     Seminar
4. 마야 매뉴얼