캐릭터리깅 튜토리얼 - 제 16 회 (얼굴 표정 리깅)

글.이성근

첨부 파일 : Maya 7.0 파일

들어가는말
얼굴 표정은 아주 미묘한 변화로도 여러 가지 의미를 전달할 수 있습니다. 따라 모든 표정을 블렌드 쉐입으로 만드는 것은 불가능합니다. 보통 오른쪽, 왼쪽 근육 운동에 따라 얼굴 표정을 만들고 이것을 적절히 섞어 다양한 표정을 만듭니다.
이번 튜토리얼에서는 관절을 이용해 얼굴 표정을 만드는 방법과 이렇게 만들어진 기본적인 표정을 어떻게 블렌드 쉐입으로 적용하는지 알아보겠습니다.

본론
1. 캐릭터 머리 준비하기
1.1. 캐릭터 머리 불러오기
얼굴 표정 셋업을 하기 위해서는 캐릭터 머리가 필요합니다. 머리와 몸통이 처음부터 분리되어있는 캐릭터라면 분리된 머리를 불러오면 되지만, 머리와 몸통이 연결되어 있는 경우라면 목과 몸통이 연결되는 부분(목)을 잘라야 합니다. 본 튜토리얼에서 사용하는 캐릭터는 후자로 머리와 몸통이 연결되어 있는 캐릭터에서 목 부분을 자르고 불러왔습니다. 이때 주의할 점을 얼굴 표정 리깅을 하기에 앞서 머리 서피스의 히스토리를 반드시 지워야 합니다.
얼굴 표정 셋업을 완료하면 목과 몸통을 다시 연결하는 과정을 거쳐야 하는데 이는 다음 시간에 알아보도록 하겠습니다.

<그림_01> 머리와 몸통이 연결된 캐릭터에서 목 부분 자르기

note) 폴리곤 서피스에서 특정 면을 자르는 방법
원하는 면을 선택하고 Extract 명령을 사용하세요. (옵션 창에서 Separate Extracted Faces 체크)

1.2. 얼굴 뼈대 만들기
턱(Jaw), 귀(Ear), 양 옆에 있는 수염(Whisker, 고양이 얼굴 양쪽에 있는 수염, 구레나룻)의 운동을 위해 다음과 같은 뼈대를 만들었습니다. 각 부분은 3개의 뼈를 가지고 있으며 이를 통해 자연스럽게 움직일 수 있습니다. 뼈대의 세부 구조는 <그림_03>과 첨부 파일을 참고하세요.

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<그림_02> 얼굴 뼈대

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<그림_03> 얼굴 뼈대 계층 구조

1.3. 얼굴 뼈대를 얼굴 서피스에 묶기(바인딩)
다음으로 관절을 얼굴 서피스에 묶는 과정이 필요합니다. 얼굴 서피스를 선택하고 Shift키를 누르세요. 누른 상태에서 턱의 마지막 관절이나 귀의 마지막 관절처럼 계층 구조상 끝에 있는 관절과 최상위 관절인 "char01_c_head01_JCon" 제외한 모든 관절을 선택하세요.
Skin > Bind Skin > Smooth Bind 옵션 버튼을 클릭하세요. 옵션을 다음과 같이 조절하고
Bind Skin 버튼을 클릭하세요.

<그림_04> Smooth Bind 옵션

얼굴 서피스를 선택하고 Skin > Edit Smooth Skin > Paint Skin Weights Tool을 클릭하세요. Influence 항목에 있는 모든 관절을 Hold 시키세요.(Toggle Hold Weights On Selected 버튼 클릭) 얼굴 서피스가 선택된 상태에서 Skin > Edit Smooth Skin > Set Max Influeces를 클릭하세요. Set Max Influeces 창이 뜨게 되는데 3을 입력하고 Apply and Close 버튼을 클릭하세요. 마지막으로 Attribute Editor에서 서피스의 skinCluste탭에서 Maintain Max Influences 체크를 해제하세요.
(Maintain Max Influences 체크를 해제하는 이유는 웨이트를 수정하는 관절 이외에는 다른 관절은 홀드 상태를 유지할 것이므로 굳이 Max Influences를 유지할 필요가 없기 때문입니다. 아울러 이 옵션이 체크된 경우 간혹, 특정 관절의 영향력을 사용자가 원하는 관절로 옮기는 것이 어려울 수 있습니다.)

note) 위와 같은 방법으로 관절을 서피스에 묶는 방법은 13회차 튜토리얼을 참고하세요.

1.4. 얼굴 서피스에 대한 관절의 영향력 조절하기 (웨이트 조절)
각 관절을 회전시킨 다음 Paint Skin Weights Tool 툴에서 영향력을 조절하세요. 관절 회전 시 서피스가 부드럽게 변형되기 위해서는 인접에 있는 관절의 영향력을 꼼꼼히 조절해야 합니다. 회전 시킨 관절과 바로 인접해 있는 관절의 홀드를 해제하고(관절 2개만 홀드를 해제하고 나머지는 홀드를 유지해야 합니다. 이처럼 2개의 관절만 홀드를 풀어준 경우, 그 관절들 사이에서만 영향력을 주고받기 때문에 그 결과를 쉽게 예측할 수 있습니다.)
operation을 add, Value 0.2, Min/Man Value -1~1, Opacity 약하게 조절하고 조심스럽게 칠을 해야 합니다. 영향력을 줄여할 경우는 Value에 -0.2를 입력하고 칠을 하면 영향력을 점진적으로 줄일 수 있습니다.

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<그림_05> 얼굴 서피스에 대한 관절의 영향력 조절하기

1.5. 관절 운동 테스트하기
영향력 조절이 어느 정도 끝났다고 생각되면 각 관절을 회전시켜 보세요. 변형이 어색한 지역은 다시 웨이트 값을 조절하세요. 언제든지 그 영향력을 조절할 수 있으므로 처음부터 너무 완벽하게 영향력을 조절할 필요는 없습니다. (웨이트 수정은 지루하고 짜증나는 작업입니다. 정신 건강을 위해 천천히 여유를 가지고 작업하세요.

<그림_06> 턱 관절 회전

2. 관절을 이용하여 얼굴 표정 만들기
마야에서 얼굴 표정을 만들기 위해서는 보통, 클러스터나 Soft Modification Tool, 혹은 관절을 이용합니다. 이 방법들은 기본적으로 그 영향력을 점진적으로 감소시킬 수 있는 옵션을 가지고 있습니다. 본 튜토리얼에서는 관절을 이용하여 얼굴 표정을 만들도록 하겠습니다.

2.1. 관절을 이용하여 얼굴 표정 만드는 방법
위에서 만든 관절을 통해서도 여러 가지 표정을 지을 수 있지만, 캐릭터의 감정을 표현하기에는 역부족입니다. 따라 얼굴의 주요 근육 부위에 관절을 추가하고 그들을 움직여 새로운 표정을 만들어야 합니다.
추가한 관절을 이용해 얼굴 서피스를 변형하기 위해서는 새로 만든 관절을 얼굴 서피스의 Influence object로 지정해야 합니다. 새로 추가한 관절을 Influence object로 지정하면 Paint Skin Weight Tool에서 얼굴 서피스에 대한 영향력을 점진적으로 조절할 수 있습니다.

2.2. 얼굴 표정을 위한 새로운 관절 추가
2.2.1. 입술과 눈썹, 코 부위에 관절 추가하기
Joint Tool을 클릭하세요. <그림_07>의 1번처럼 위 입술에 해당하는 서피스 점에 포인트 스냅하세요. 엔터키를 눌러 관절을 만드세요. 이와 같은 방식으로 위 입술을 따라 왼쪽 방향으로 3개의 관절을 개별적으로 만드세요. <그림_07>의 2번
관절 이름을 차례대로 다음과 같이 바꾸세요.
char01_l_upLip01_jnt, char01_l_upLip02_jnt, char01_l_upLip03_jnt

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<그림_07> 위 입술에 관절 추가

나머지 관절을 만드는 방법도 위와 같습니다. 왼쪽 눈썹을 따라 4개의 개별적인 관절을, 아래 입술을 따라 왼쪽 방향으로 3개의 개별적인 관절을, 코 가운데 1개의 관절을 만드세요.
아래 입술에 만든 관절 이름을 차례대로 다음과 같이 바꾸세요.
char01_l_loLip01_jnt, char01_l_loLip02_jnt, char01_l_loLip03_jnt
왼쪽 눈썹에 만든 관절 이름을 차례대로 다음과 같이 바꾸세요.
char01_l_brow01_jnt, char01_l_brow02_jnt, char01_l_brow03_jnt, char01_l_brow04_jnt
코에 만든 관절 사슬의 이름을 다음과 같이 바꾸세요.
char01_c_nose01_jnt

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<그림_08> 왼쪽 눈썹 관절 4개와 아래 입술을 따라 왼쪽으로 관절 3개, 코 가운데 관절 1개 만들기

2.2.2. 눈꺼풀 운동을 컨트롤하는 관절 사슬 만들기
눈을 깜박일 때 눈꺼풀은 호를 그리며 움직입니다. 이런 효과를 내기 위해서는 1개의 관절로는 부족합니다. 관절 2개(1개의 뼈)를 만들고, 그 관절 사슬의 뿌리 관절(Root Joint)을 회전시키면 아크 형태의 운동을 쉽게 만들 수 있습니다.
Joint Tool을 선택하세요. Side View에서 위 눈꺼풀이 회전하는 중심점을 클릭하세요. 마지막으로 위 눈꺼풀 끝 부분을 클릭하고 엔터키를 누르세요. 위 눈꺼풀의 운동을 컨트롤하는 관절사슬이 만들어졌습니다. 같은 방법으로 아래 눈꺼풀을 컨트롤하는 관절 사슬을 만드세요. Front View에서 관절 사슬의 뿌리 관절을 선택하고 눈의 중앙으로 옮기세요.
관절 사슬을 이름을 차례대로 다음과 같이 바꾸세요.
char01_l_upLid01_jnt, char01_l_upLid02_end
char01_r_loLid01_jnt, char01_r_loLid02_end

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<그림_09> 눈꺼풀을 컨트롤하는 관절 사슬 만들기

2.2.3. 새로 만든 관절과 관절 사슬을 머리 뼈대의 자식으로 묶기
아래 입술에 추가한 관절은 차례대로 아래 턱 관절에 자식으로 묶으세요.
위 입술에 추가한 관절은 차례대로 위 턱 관절에 자식으로 묶으세요.

눈썹에 추가한 4개의 관절은 이를 하나로 묶어주는 새로운 관절이 필요합니다. 새로운 관절을 만들고 관절 이름을 char01_l_browParent01_jnt로 바꾸세요. 4개의 눈썹 관절을 새로 만든 관절의 자식으로 묶으세요. char01_l_browParent01_jnt 관절을 머리뼈 3 번째 관절(char01_c_head03_jnt)에 자식으로 묶으세요.

눈꺼풀에 추가한 위아래 눈꺼풀 관절 사슬의 독립적인 운동을 보장하기 위해서는 관절을 하나 더 추가해야 합니다. 위아래 관절 사슬 근처에 관절을 하나 만드세요,
이름을 char01_l_eye01_jnt로 바꾸세요. char01_l_eye01_jnt 관절을 머리뼈 3 번째 관절
(char01_c_head03_jnt)의 자식으로 묶으세요. 그런 다음 위아래 눈꺼풀 관절 사슬의 뿌리 관절을 새로 만든 관절(char01_l_eye01_jnt)의 자식으로 묶으세요.

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<그림_10> 추가한 관절을 머리 뼈대에 묶기

note) 이해가 잘 안되시는 분은 첨부 파일에서 관절을 확인하세요.

2.2.4. 추가한 관절을 YZ 평면에 대해 대칭 복사하기
캐릭터가 YZ 평면에 대해 대칭이기 때문에 왼쪽 관절을 오른쪽으로 대칭 복사할 수 있습니다. 추가한 관절을 선택하고 옵션을 <그림_11>과 같이 고치고 Mirror 버튼을 클릭하세요.

<그림_11> Mirror Joint 옵션

2.3. 추가된 관절을 얼굴 서피스의 인플루언스 오브젝트 (Influence object)로 만들기
추가한 관절을 이용해 얼굴 표정을 만들기 위해서는 관절을 인플루언스 오브젝트로 만들어야 합니다. 머리 서피스를 선택하세요. Shift키를 누르고 추가한 관절을 선택하세요. (단, 관절을 하나로 묶기 위해 새로 만든 관절인 char01_l_browParent01_jnt,
char01_r_browParent01_jnt, char01_l_eye01_jnt, char01_r_eye01_jnt,
위아래 눈꺼풀 관절 사슬의 마지막 관절은 선택하지 마세요.)
Skin > Edit Smooth Skin > Add Influence를 클릭하고 옵션을 <그림_12>처럼 조절하세요. 마지막으로 Add 버튼을 클릭하세요.

<그림_12> Add Influence 옵션 창

2.4. 관절을 움직여 다양한 얼굴 표정 만들기
2.4.1. Influence Object로 추가한 관절의 영향력 조절하는 방법
머리 서피스를 선택하고 Skin > Edit Smooth Skin > Paint Skin Weights Tool을 클릭하세요. Influence 항목에 새로운 관절이 추가된 것을 알 수 있습니다.
위 입술에 추가된 관절인 char01_l_upLip02_jnt를 움직여 보세요. 아무런 효과가 없는 것을 알 수 있습니다. 이는 영향력이 0의 값으로 홀드 돼있기 때문입니다. char01_l_upLip02_jnt관절과 이 관절에 가장 근접해 있는 관절인 위턱뼈 3번째 관절(char01_c_upJaw03_jnt)의 홀드를 풀어주세요. 물론 나머지 관절은 모두 홀드 상태를 유지해야 합니다. 위에서 관절의 영향력을 조절했던 방법으로 char01_l_upLip02_jnt 관절의 영향력을 조절하세요.

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<그림_13> 입술에 추가된 관절인 char01_l_upLip02_jnt 영향력 조절하기

2.4,2, 다양한 얼굴 표정 만들기
위와 같은 방법으로 각 관절을 움직여 다음과 같은 표정을 만들었습니다.

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<그림_14> 얼굴 표정 1

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<그림_15> 얼굴 표정 2

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<그림_16> 얼굴 표정 3

3. 얼굴 표정을 블렌드 쉐입 (Blend shape) 으로 만들기
각 얼굴 표정마다 블렌드 쉐입을 만들겠습니다. 타겟인 “왼쪽 위 입 웃음” 서피스를 선택하세요. Shift키를 누르고 원본 서피스를 선택하세요. Deform > Create Blend Shape 옵션 버튼을 클릭하세요. 옵션 창에서 BlendShape Node 박스에 “char01_l_smile_blendShape”를 입력하고 옵션을 <그림_17>처럼 조절하세요. 마지막으로 Create 버튼을 클릭하세요.

<그림_17> 블렌드 쉐입 옵션 창

이와 같은 방법으로 각 표정마다 블렌드 쉐입을 만드세요. 위의 타겟 전부에 블렌드 쉐입을 적용하면 총 19개의 블렌드 쉐입 노드를 만들 수 있습니다.
char01_l_smile_blendShape 왼쪽 입 웃음
char01_r_smile_blendShape 오른쪽 입 웃음
char01_l_frown_blendShape 왼쪽 입 내림
char01_r_frown_blendShape 오른쪽 입 내림
char01_c_sniff_blendShape 킁킁거림
char01_l_browUp_blendShape 왼쪽 눈썹 올림
char01_r_browUp_blendShape 오른쪽 눈썹 올림
char01_l_browDown_blendShape 왼쪽 눈썹 내림
char01_r_browDown_blendShape 오른쪽 눈썹 내림
char01_c_upLipOoh_blendShape 위 입술 오므리기
char01_c_loLipOoh_blendShape 아래 입술 오므리기
char01_c_upLipTuck_blendShape 위 입술 안으로 밀기
char01_c_loLipTuck_blendShape 아래 입술 안으로 밀기
char01_l_upLidDown_blendShape 왼쪽 위 눈꺼풀 내리기
char01_r_upLidDown_blendShape 오른쪽 위 눈꺼풀 내리기
char01_l_loLidUp_blendShape 왼쪽 아래 눈꺼풀 올리기
char01_r_loLidUp_blendShape 오른쪽 아래 눈꺼풀 올리기
char01_l_cheekPuff_blendShape 왼쪽 뺨 바람 넣기
char01_r_cheekPuff_blendShape 오른쪽 뺨 바람 넣기

맺는 말
이상으로 간략하지만 얼굴 표정을 만드는 방법을 알아봤습니다. 눈 표정 중 눈 깜박임은 15회차 “눈 리깅”을 참고하길 바랍니다. (호를 따라 눈꺼풀이 닫히고 수건이 짜내듯이 압착되는 느낌과 눈을 따라 살이 움직이는 효과는 캐릭터가 살아있다는 느낌을 주는데 효과적입니다.) 얼굴 표정은 얼굴을 클로즈업할 시 캐릭터의 생각과 감정을 전달하는 가장 중요한 부분입니다. 그 중요성을 반드시 인식하고 많은 공부를 하길 바랍니다. 질문이 있는 분은 제가 운영하는 CGland 캠프인 “Mayan”에 글을 올려주시면 성실히 답해 드리겠습니다.

참고 문헌
1. Joe Harkins, "Cartoon Facial Rigging", 2005 siggraph maya master class, 2005.
2. Erick Miller 외, “Hyper-Realistic Creature Creation”, Alias|LearningTools, 2005.
3. 마야 매뉴얼

글쓴이
이성근(woodolee@hanmail.net)
3D Artist
Maya 테크니컬 라이터
CGland 캠프 Mayan 운영