지친 배우: 피로를 고려한 캐릭터 제어

Tired Actor: Fatigue-Informed Character Control

물리 시뮬레이션을 활용하여 인간의 행동을 재현하는 것은 캐릭터 애니메이션 분야에서 오랫동안 기대되어 온 목표입니다. 기존 연구들은 다양한 일반적인 움직임을 모방하는 데 상당한 성과를 거두었지만, 대부분 생체역학적 및 생리학적 제약 조건이 부족하여 부자연스러운 움직임이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 연구에서는 인간의 움직임에 미치는 에너지 사용의 영향을 보여주는 행동 에너지학 분야의 발전을 활용합니다. 기존 캐릭터 컨트롤러는 일반적으로 캐릭터가 시간에 따라 무한한 에너지를 가지고 있다고 가정하는 반면, 본 연구에서는 피로를 유한한 에너지 제한의 지표로 채택하여 일반적인 캐릭터 애니메이션에 적용하고, 피로가 물리 기반 캐릭터 제어에 어떤 새로운 특징을 가져다주는지 철저히 조사합니다. Three-Compartment Controller (3CC) 모델을 활용하여, 다양한 피로 상태에서 일반적인 움직임을 모방하는 정책을 얻었습니다. 또한, 광범위한 분석을 통해 피로가 캐릭터 애니메이션의 자연스러움, 확장성 및 견고성에 미치는 영향을 확인했습니다. 본 연구의 코드는 공개될 예정입니다.

Replicating human behavior with physics simulation has been a long-expected goal in character animation. Existing efforts have achieved impressive performance in imitating a wide span of general motions. However, most existing efforts could still suffer from unnatural movements due to the lack of biomechanical and physiological priors. Given this, we project our sights to advances in behavioral energetics, which demonstrate how energy use shapes human movements. In contrast, current character controllers typically assume the character is equipped with infinite energy over time. Inspired by these, we propose to adopt fatigue as a proxy of the finite energy limit, inject it into general character animation, and thoroughly investigate how fatigue introduces new characteristics to physics-based character control. Leveraging the Three-Compartment Controller (3CC) model, we managed to obtain a policy for general motion imitation under different fatigue statuses. Furthermore, extensive analyses are conducted to demonstrate how fatigue could influence the naturalness, scalability, and robustness of character animation. Our code will be made public.