'화이바맨'캐릭터리깅 튜토리얼- 10부(하나의 구조로 통합하기)

글. 이성근

첨부 파일 : maya 파일

들어가는 말

여태까지 캐릭터를 구성하는 요소들을 (뼈대, IK 핸들, 컨트롤 아이콘 등) 개별적으로 만들었습니다. 이들 요소들은 서로 관련돼있는 부분이 부모(위), 자식(아래) 관계로 묶여져 있지 않기 때문에 부모의 움직임에 따라 자식이 움직일 수 없습니다. - 대표적인 예로 척주와 머리를 들 수 있습니다. 척주가 구조상 위에 있기 때문에 척주가 부모가 되면 머리는 자식이 됩니다. 따라 부모인 척주가 움직이면 자식인 머리는 척주를 따라 움직이게 됩니다.

 캐릭터가 실제 사람처럼 각 부분이 긴밀하게 연결되어 자연스럽게 움직이기 위해서는 이들 요소들을 부모(위), 자식(아래) 관계로 묶어야하며, 결국에는 모든 부분이 하나의 최상위 노드(Root)로 통합되는 구조를 만들어야 합니다.  

<Note> 캐릭터의 각 부분을 하나의 구조로 통합할 때 주의 사항

캐릭터에서 독립적으로 움직여야 하는 부분은 하나의 구조에서 분리된 가지(예를 들면 큰 가지에서 뻗어나가는 서로 다른 작은 가지처럼)로 만들어야 합니다. 그들을 부모, 자식 관계로 묶어버리면 각각이 독립적으로 움직일 수 없습니다. 대표적인 예로 발과 상체를 들 수 있습니다. 상체가 움직여도 발은 땅을 밟을 수 있어야 하며 상체는 발이 위로 올라가더라도 제 자리를 유지할 수 있어야 합니다.  

<Note> 계층구조 (Hierarchy)란?

오브젝트(Object)나 씬(Scene)을 구성하는 연결된 노드들의 부모, 자식 관계의 배열을 말합니다. 관절 사슬의 경우 이러한 계층구조를 ‘뼈대 계층구조(Skeleton Hierarchy)’라 부릅니다.

 

본론

1. Hypergraph Layout 설정하기

“화이바맨”의 각 요소를 Hypergraph를 사용하여 부모, 자식 관계로 묶을 것입니다. 이때 Hypergraph의 Layout 설정이 반드시 Freeform Layout 이어야 합니다.

Freeform Layout이 아닌 Automatic Layout으로 지정돼있으면 Hypergraph에서 노드를 자유롭게 움직일 수 없기 때문에 작업이 까다로워집니다. 따라 “화이바맨”의 각 요소를 하나의 구조로 통합하기 전에 반드시 Hypergraph의 Layout 설정을 확인하는 절차가 필요합니다.

1.1. Hypergraph window 열기 (Window >  Hypergraph)

1.2. 노드들을 자유롭게 움직이기 위해서는 반드시 Freeform Layout 옵션이 선택돼야 합니다. Options > Layout > Freeform Layout 이 체크 되어있는지 확인하세요.

만약 체크 되어 있지 않다면 Freeform Layout을 클릭하세요. (체크 표시가 생김)

1.3. 노드를 선택하고 움직여 보세요. 원하는 위치로 자유롭게 이동할 수 있습니다.

<그림_01> Hypergraph Layout

 

2. 하체 상하 구조 만들기

 “화이바맨”의 하체는 엉덩이, 다리, 발로 구분됩니다. 이들을 효과적으로 컨트롤하기 위해 하체를 통제하는 아이콘인 Hip 아이콘,  Leg 아이콘을 활용하겠습니다. 아울러 두발을 동시에 움직일 수 있도록 Feet라는 새로운 Locator를 만들고, Leg 아이콘을 Feet Locator의 자식으로 삼겠습니다.     

2.1. Hypergraph를 여세요. (Window > Hypergraph)

“화이바맨”의 하체에 해당하는 부분인 엉덩이 뼈대, 다리 뼈대, 발 뼈대, 다리 IK 핸들, 엉덩이 아이콘과 무릎 아이콘을 Hypergraph 창의 중심으로 옮기세요.    

2.2. 엉덩이와 다리 뼈대를 엉덩이 아이콘에 자식으로 묶기  

Hip 박스에 다리 뼈대 양쪽과 엉덩 뼈대 양쪽을 자식으로 묶으세요.

<그림_02> 부모 자식 관계

 

<그림_03> Hypergraph에서 연결

 

2.3. 발 뼈대와 다리 IK 핸들, 무릎 컨트롤 아이콘을 Leg 박스에 자식으로 묶기

Leg 박스 각각에 다리 IK, 발 뼈대, 무릎 컨트롤 아이콘(Knee)을 자식으로 묶으세요.

<그림_04> 부모 자식 관계

 

<그림_05> Hypergraph에서 연결

 
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2.4. 엉덩이 컨트롤 아이콘과 다리 컨트롤 아이콘 테스트하기

Hip 박스를 이동 툴로 선택하고 아래로 움직이세요. 다리가 구부러지는 것을 알 수 있습니다. 아울러 발은 제자리에 있습니다. Lt_Leg 박스를 이동 툴로 선택하고 위로 올리면 발과 다리가 함께 올라가는 것을 알 수 있습니다. 하지만 엉덩이는 제자리에 있습니다.

이는 Hip 박스와 Leg 박스가 서로 연결되어 있지 않고 독립적으로 존재하기 때문입니다.

<그림_06> 엉덩이 컨트롤 아이콘과 다리 컨트롤 아이콘 테스트하기

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2.5. 두 발을 컨트롤 하는 부모 노드(Feet) 만들기

서로 독립적으로 존재하는 두 발을 하나의 노드로 묶으면 점프와 같은 동작을 수월하게 할 수 있습니다. 이러한 편의를 도모하기 위해 두 발을 동시에 컨트롤 할 수 있는 부모 노드를 만들겠습니다.

메뉴에서 Create > Locator를 클릭해 Locator를 만드세요. 이 Locator를 이동 툴로 선택하고 두 발 사이에 위치를 잡으세요. 이름을 Hypergraph에서 Feet로 고치고 Modify > Freeze Transformation을 클릭해서 Transformation 속성을 초기화시키세요.

이 Feet locator를 Leg 박스의 부모로 만드세요.

<그림_07> 부모 자식 관계

 

<그림_08> Hypergraph에서 연결

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Feet locator를 움직여 보세요. 두 발과 두 다리가 같이 움직이는 것을 알 수 있습니다.

3. 상체 상하 구조 만들기

“화이바맨”의 상체는 척주, 머리, 어깨, 팔, 손으로 구분됩니다. 이들을 효과적으로 통제하기 위해 상체를 컨트롤하는 아이콘인 Upperbody, Shoulder, Arm, Head, Elbow 아이콘을 활용하겠습니다.

3.1. Hypergraph를 여세요. (Window > Hypergraph)

“화이바맨”의 상체에 해당하는 부분인 척주, 머리뼈, 팔 뼈대, 손 뼈대, 어깨 뼈대와 상체 아이콘, 어깨 아이콘, 팔꿈치 아이콘, 팔 아이콘을 Hypergraph 창의 중심으로 옮기세요.

3.2. 상체 아이콘에 엉덩이와 허리가슴등뼈를 자식으로 묶기

Hip 박스와 허리가슴등뼈의 뿌리 관절(BackRoot)을 UpperBody 아이콘에 자식으로 묶으세요. UpperBody 아이콘을 이동 툴로 선택하고 밑으로 내리면 허리가슴등뼈와 엉덩이가 따라 움직이는 것을 알 수 있습니다. 주의할 점은 허리가슴등뼈와 엉덩이를 독립된 구조로 만들어야 합니다. 그래야만이 그 둘을 개별적으로 움직일 수 있습니다.

<Note>엉덩이 아이콘은 골반의 회전 기능만 담당합니다.  

<그림_09>

<그림_10> Hypergraph에서 연결

 

3.3. 허리가슴등뼈 마지막 관절에 상체의 나머지 부분(어깨, 목등뼈, 팔, 머리 등)을 자식으로 묶기  

상체의 모든 부분은 허리가슴등뼈와 같이 움직입니다. 예를 들어 어깨, 목, 머리, 팔 등은 허리가슴등뼈가 움직이면 따라 움직입니다. 이를 위해서는 상체의 나머지 부분들을 허리가슴등뼈의 자식으로 묶어야 합니다.

이를 위해 마지막 가슴등뼈 관절(BackEnd)과 상체의 각 부분을 Parent 명령(Edit > Parent, 단축키 p)을 사용하여 부모, 자식 관계로 묶을 수 있습니다. 그러나 이와 같이 Parent 명령을 사용할 경우 마지막 가슴 등뼈관절과 각 부분 사이에 새로운 뼈(Bone)가 생깁니다. 이는 관절이 갑자기 많아져 시각적으로 매우 혼란스럽게 됩니다. 따라 이를 막기 위해 마지막 가슴등뼈 관절(BackEnd)과 상체의 각 부분 사이에 두 개의 그룹 노드를 만드는 방법을 사용하겠습니다. 이 방법을 사용하면 두 노드 사이에 부모자식 관계를 만들면서도 이를 연결하는 뼈가 생기지 않기 때문에 뼈대 구조가 더 이상 복잡해지지 않습니다.   

<그림_11> 개별 관절 사슬을 그룹 명령을 사용하여 연결하기

 
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3.3.1 허리가슴등뼈 마지막 관절과 목등뼈의 뿌리 관절 사이에 2개의 그룹 노드 만들기

먼저 NeckRoot관절을 BackEnd 관절의 자식으로 묶으세요. 가슴등뼈와 목등뼈를 잇는 뼈가 생기게 됩니다. 이 뼈를 없애기 위해서는 NeckRoot 관절을 선택하고 Ctrl +g를 2번 누르세요. 그럼 NeckRoot 관절 위에 두 개의 그룹노드가 생기면서 가슴등뼈와 연결됐던 뼈가 없어집니다.

3.3.2. 그룹 노드 이름 바꾸기  

Hypergraph에서 그룹 노드를 선택하고 위에서부터 차례로 Backpad1, BackPad2로 이름을 고치세요.

<그림_12> 목등뼈와 가슴등뼈를 연결하는 2개의 그룹 노드  

 

3.3.3. 상체의 나머지 부분을 BackPad2에 자식으로 묶기  

BackPad2 노드에 빗장뼈, 어깨뼈, 목뼈, Head 박스 아이콘, Shoulder 아이콘을, Arm 박스 아이콘,  Elbow 아이콘을 자식으로 묶으세요.  

<그림_13> 부모 자식 관계

 

<그림_14> Hypergraph에서 연결

 

3.4. 목등뼈를 Head 박스에 연결하고, 머리 뼈대를 Head 박스의 자식으로 묶기  

현재 머리와 목이 연결되어 있지 않습니다.

머리가 목의 움직임을 따라가게 만들기 위해서는 머리와 목을 연결해야 합니다. 이번에는  부모 자식 관계가 아닌 Point Constraint를 사용하겠습니다. 이 방법을 사용하면 머리가 그 방향을 유지하면서 목뼈의 회전을 따라가게 됩니다.

목등뼈의 마지막 관절인 NeckEnd 관절을 선택하고 Shift 키를 누르면서 Head 박스를 선택하세요. Constraint > Point ?에서 Edit > Reset Setting을 클릭하고 Add를 누르세요.

마지막으로 Head 박스를 머리 뼈대의 부모로 만드세요.

<그림_15> Point Constraint와 부모 자식 관계

 

 NeckRoot를 회전시키면 Head 박스가 움직이게 되면, Head 박스를 회전하면 머리뼈가 회전하게 됩니다.

<그림_16> 목등뼈와 Head 박스 회전하기

 
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3.5. 어깨 아이콘에 빗장뼈 IK 핸들을 자식으로 묶고, 빗장뼈 IK 핸들을 어깨뼈 IK 핸들과 위팔뼈 뿌리 관절의 부모로 만들기  

 Shoulder 아이콘에 양쪽 빗장뼈 IK 핸들을 자식으로 묶으세요. Shoulder 아이콘을 이동 툴로 위나 아래로 움직이면 빗장뼈 뿌리 관절이 회전하면서 빗장뼈 끝이 올라가거나 내려가는 것을 알 수 있습니다.

 빗장뼈 IK 핸들은 각 어깨의 움직임을 통제하는 메인 컨트롤로 사용할 것입니다. 따라 어깨뼈 IK 핸들과 팔 뼈대의 뿌리 관절이 빗장뼈 IK 핸들을 따라가는 것이 필요합니다. 이를 위해 빗장뼈 IK 핸들을 어깨뼈 IK 핸들과 팔뼈 뿌리 관절의 부모로 만드세요.  

<그림_17> 부모 자식 관계

 

<그림_18> Hypergraph에서 연결

 

3.6. 팔 박스에 팔 IK 핸들을 자식으로 묶고 손 뼈대를 팔 뼈대의 자식으로 묶기   

각 팔의 ArmIK 핸들이 팔 박스 아이콘을 따라 움직일 수 있도록 각 Arm 박스에 자식으로 묶으세요.

<그림_19> 부모 자식 관계

 

<그림_20> Hypergraph에서 연결

 

다음엔 손 뼈대를 팔 뼈대의 자식으로 묶겠습니다. 손 뼈대가 Arm 박스를 따르지 않고 팔 뼈대를 따르는 이유는 Arm 박스를 움직여 팔을 움직일 때 손 뼈대와 팔 뼈대가 같은 방향을 유지하기 위해서입니다. 기본적으로 손은 팔의 움직임을 따르기 때문에 이 설정이 대부분의 경우에 적합합니다. 만약 손 뼈대가 Arm 박스를 따르게 되면 매번 손의 방향을 팔의 방향에 맞춰야 하는 불편이 생깁니다.

손 뼈대의 뿌리 관절을 팔 뼈대의 마지막 관절의 자식으로 만드세요. 두 관절을 연결하는 뼈가 생기는 것을 알 수 있습니다. 이 뼈를 제거하기 위해 Lt_HandRoot 관절을 선택하고 Ctrl +g를 2번 눌러 그룹 노드 2개를 만드세요. 손 뼈대와 팔 뼈대를 연결했던 뼈가 없어진 것을 알 수 있습니다. 그룹 노드를 Hypergraph에서 차례로 선택하고 위에서부터 이름을 다음과 같이 고치세요.  Lt_WristWave(손목의 위, 아래 회전), Lt_WristShake(손목의 좌우 회전). 이 두 개의 그룹 노드는 손목의 2 방향 회전을 담당하는 역할을 할 것입니다. 오른쪽도 왼쪽과 똑같이 부모 자식 관계를 만드세요.

<Note> 손목의 2 방향 회전을 노드로 분리했기 때문에 손목 회전 시 Gimbal lock을 피할 수 있는 장점이 있습니다.

<그림_21> 부모 자식 관계   

 

<그림_22> Hypergraph에서 연결

 

3.7. 손 뼈대에 손가락 뼈대를 자식으로 묶기

각 손가락 뼈대의 뿌리 관절을 손 뼈대의 마지막 관절에 자식으로 묶겠습니다.  

먼저 왼쪽 엄지손가락 뼈대의 뿌리 관절인 Lt_ThumbRoot를 왼쪽 손 뼈대의 마지막 관절인 Lt_HandEnd에 자식으로 묶으세요. 불필요한 뼈가 추가되는 것을 알 수 있습니다. 이를 제거하기 위해 두 관절 사이에 Ctrl+g를 2번 눌러 그룹 노드를 2개 만드세요. 그 그룹 노드 이름을 Hypergraph에서 차례로 다음과 같이 고치세요.  Lt_FingerPad1, Lt_FingerPad2.

왼쪽 손가락 뼈대의 나머지 뿌리 관절 모두를(2,3,4,5번째 손가락) Lt_FingerPad2의 자식으로 묶으세요. 오른쪽도 왼쪽과 똑같이 부모 자식 관계를 만드세요.

<그림_23> 부모 자식 관계   

 

<그림_24> Hypergraph에서 연결

 

3.8. 눈 컨트롤 아이콘과 척주 회전 컨트롤 노드를 해당 아이콘에 자식으로 묶기

EyesControl 아이콘을 Head 아이콘의 자식으로 만드세요.

BackControls 노드를 UpperBody 아이콘의 자식으로 만드세요.

<그림_25> 부모 자식 관계   

 

<그림_26> Hypergraph에서 연결

 
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4. 하체와 상체를 하나의 노드로 통합하기

“화이바맨”의 구조를 하나로 통합하기 위해 하나의 노드를 만들고 이 노드에 상체와 하체를 자식으로 묶겠습니다.

4.1. 하체와 상체를 하나의 노드로 통합하기

메뉴에서 Create > Locator를 클릭해 새로운 Locator를 만드세요.  

이 Locator를 UpperBody 아이콘의 중심점(Lt_HipRoot관절)으로 이동하세요. “v”키를 누르면 정확하게 왼쪽 엉덩이 뼈대의 뿌리 관절로 이동할 수 있습니다.  

Modify > Transformation을 클릭해 Locator의 현재 위치를 유지하면서 Transformation 속성을 초기화하세요.

Hypergraph에서 이름을 Rig이라 바꾸고 Feet Locator와 UpperBody 아이콘의 부모가 되게 하세요.

이제 이 Rig Locator는 상, 하 구조상 가장 위에 있는 최상위 노드가 되었습니다.

<그림_27> 부모 자식 관계   

 

<그림_28> Hypergraph에서 연결

 

5. 움직임 테스트하기

5.1. Rig Locator를 선택하고 움직여 보세요. 캐릭터 전체가 움직이는 것을 알 수 있습니다.

<그림_29> Rig Locator를 선택하고 회전함  

 
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5.2. UpperBody 아이콘을 움직여보세요. 상체가 같이 움직이는 것을 알 수 있습니다.

<그림_30> UpperBody 아이콘을 선택하고 옆으로 회전시킴

 
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5.3. 나머지 움직임은 여러분이 직접 해보시기 바랍니다.

 

맺는 말

이상으로 캐릭터의 각 요소를 하나의 구조로 통합하는 과정을 마쳤습니다. 노드를 캐릭터의 구조에 따라 부모 자식 관계로 맺는 것이 겉보기에 다소 어려울 수 있지만 그 원리를 이해하고 계속해서 연습하면 사실 어렵다기 보다는 반복적인 작업에 불과합니다. 겁먹지 마시고 열심히 노력하길 바랍니다. 그럼 다음 강의는 IK 핸들과 눈에 Pole vector, Aim Constraint(졸개 부리기)를 적용하는 방법과 발의 자연스러운 운동을 위한 Inverse Foot을 만드는 방법을 알아보도록 하겠습니다. 그럼 안녕히 계세요.

 

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  

 

테크니컬 라이터 이성근(woodolee@hanmail.net)