컴퓨터 하드웨어 기술과 멀티미디어 기술의 발달로 멀티미디어 입출력 장치를 이용한 고급 인터메이스의 필요성이 대두되었다. 친근감 있는 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 실감 있는 얼굴 애니메이션에 대한 요구가 증대되고 있다. 본 논문에서는 사람의 내적 상태를 잘 표현하는 얼굴의 표정을 3차원 모델을 이용하여 애니메이션을 수행한다. 애니메이션에 실재감을 더하기 위해 실제 얼굴 영상을 사용하여 3차원의 얼굴 모델을 변형하고, 여러 방향에서 얻은 얼굴 영상을 이용하여 텍스터 매핑을 한다. 변형된 3차원 모델을 이용하여 얼굴 표정을 애니메이션 하기 위해서 해부학에 기반한 Waters의 근육 모델을 수정하여 사용한다. 그리고, Ekman이 제안한 대표적인 6가지 표정들을 합성한다.

본 논문은 얼굴의 표정과 몸 동작을 광학식 동작 포착장비를 활용하여 동시에 포착하는 경우에 있어 얼굴 부위 마커들에 대한 노이즈에 강건한 데이터 처리 방법에 대해 다룬다. 일반적인 얼굴 표정만 포착하는 경우와 달리, 몸의 움직임과 동시에 포착할 경우 포착용 카메라가 멀리 있어 얼굴에 붙인 마커들의 궤적 데이터는 특별한 처리를 요한다. 특히 궤적의 표식화, 빈 곳 메우기, 노이즈 제거의 과정이 필수적이며, 이러한 과정을 위해 본 논문에서는 지역좌표에 기반을 둔 궤적 데이터 처리 방법을 제안한다. 지역 좌표는 강체변형에 불변한 특징이 있으며, 얼굴모양의 국지적인 변화를 의미하여, 궤적 데이터처리에 효과적으로 활용 될 수 있음을 보였다. 또한 제안한 방법을 활용하여 애니메이션을 제작해 실제 제작 환경에 적용 가능함을 보였다.

본 논문에서는 스켈레톤(skeleton)의 리깅(rigging)방식을 사용하여 해부학을 기초로 한 14개의 표정근과 동일한 기능을 수행하게 얼굴의 표정을 표현하는 SSFE(Skeleton System for Facial Expression)를 제안한다. SSFE는 3차원애니메이션저작도구(MAYA 8.5)에서 제공하는 스켈레톤을 Deformer로 이용하여 메시모델(mesh model)의 눈, 코, 입 주변의 얼굴표정을 단위 동작별로 구분하여 조합하여 얼굴표정을 만들어 내는 방식이다. 이 결과, SSFE식 스켈레톤은 다른 모델에 무한대로 변형하여 재활용 할 수 있게 해준다. 이러한 재활용성은 애니메이션의 제작방식의 OSMU(One Source Multi Use)로 이해 될 수 있으며 애니메이션의 제작비용을 줄일 수 있는 대체방식이다. 또한 3차원 애니메이션 관련업체 즉 가상현실이나 게임, 제작에 활용될 수 있다.