HairDeck, 사진 한 장으로 바로 움직이는 게임 캐릭터 헤어 생성…칭화대 연구
중국 칭화대(Tsinghua University) 연구진이 사진 한 장만 있으면 게임·아바타 캐릭터용 헤어스타일을 '헤어 카드' 형태로 만들어 주는 기술 'HairDeck'을 내놨다. 헤어 카드를 움직이는 스프링 본(spring bone)도 함께 만든다. arXiv에 공개된 논문 「HairDeck: Animation-Ready Stylized Hair Cards from a Single Image」(arXiv:2610.40599)에 따르면, Yuze He 등 연구자 6명이 개발한 이 기술은 비교 대상으로 삼은 기존 생성 모델보다 형상 오차를 44% 줄였고 33배 빠르게 작동했다.
헤어 카드는 게임과 아바타에서 스타일라이즈드(만화풍·양식화된) 캐릭터의 머리카락을 만들 때 쓰는 방식이다. 아티스트가 리본 모양의 얇은 면을 하나하나 배치하는데, 이 면의 형상이 곧 화면에 보이는 머리카락이 된다. 움직임은 면마다 연결된 스프링 본이 맡는다. 캐릭터가 뛰거나 고개를 돌릴 때 머리카락이 출렁이는 효과가 이 구조에서 나온다. 결과물을 실제 게임이나 아바타에 쓰려면 모양뿐 아니라 이런 구조까지 갖춰야 한다.
저자들이 공개한 초록을 보면, 지금까지 이미지를 바탕으로 머리카락을 만드는 방법들은 대부분 사실적인 헤어를 만들거나 머리 전체를 한 덩어리 메시(mesh)로 뽑아내는 데 그쳤다. 이렇게 만든 결과물은 헤어 카드 방식으로 짜인 제작 공정에 바로 넣기 어렵다. 스타일라이즈드 헤어 카드를 생성하는 모델은 'CHARM'이 유일했다. CHARM은 헤어스타일 하나를 긴 제어점(control point) 시퀀스로 보고, 이를 자기회귀(autoregressive) 방식으로 앞에서부터 차례로 만들어 낸다.
연구진은 헤어 카드로 만든 헤어스타일이 아티스트가 정의한 기본 요소들의 '순서 없는 집합'이라는 점에 주목했다. 카드 사이에 정해진 순서가 없으니 하나씩 차례로 만들 필요도 없다는 것이다. 그래서 HairDeck은 카드 한 장을 토큰 하나로 표현하고, '집합 확산 트랜스포머(set diffusion transformer)'로 모든 카드의 노이즈를 동시에 걷어 내며 헤어스타일 전체를 한꺼번에 만든다. 이미지 한 장을 넣으면 헤어 카드와 이를 움직이는 스프링 본 체인이 함께 나온다. 결과물은 바로 애니메이션을 넣을 수 있는 에셋이고, 후속 작업 도구에서 쓸 수 있는 형식으로 내보낼 수도 있다.
성능 비교에서는 CHARM의 자체 테스트 세트를 그대로 썼다. 생성한 형상과 정답 형상의 차이를 재는 챔퍼 거리(Chamfer distance)는 44% 줄었고, 카드가 향하는 방향의 오차는 절반 넘게 줄었다. 처리 속도는 33배 빨랐다. 단일 이미지에서 헤어를 만드는 실험에서는 CHARM뿐 아니라 이미지를 3D로 바꾸는 파이프라인, 머리카락을 가닥 단위로 다루는 방식보다도 좋은 결과를 냈다고 연구진은 밝혔다.
이 연구는 결과물이 실제 게임 제작 공정에 맞는 형태라는 점에서 눈에 띈다. 겉모습만 비슷한 3D 형상이 아니라 아티스트가 손으로 만드는 것과 같은 구조, 곧 헤어 카드와 스프링 본을 갖춘 에셋을 바로 만든다. 문제를 '긴 시퀀스 생성'에서 '집합 생성'으로 바꿔 정확도와 속도를 함께 끌어올렸다는 점도 이번 연구의 핵심이다.
이 논문은 연구자 커뮤니티 플랫폼 허깅페이스(Hugging Face)의 일일 논문 목록에서 추천 22회를 받았다. 동료평가를 거치지 않은 사전공개 논문이며, 이 기사는 저자들이 공개한 초록을 바탕으로 정리했다. 연구진은 프로젝트 페이지(https://hyzcluster.github.io/HairDeck)도 열어 두었다.
