VMD와 VPD 소개

이 섹션에서는 VMD와 VPD 파일이 어떤 정보로 구성되어 있는지, MMD가 그 정보를 어떻게 해석하는지, 그리고 babylon-mmd가 MMD의 동작을 어떻게 구현하는지 설명합니다.

노트

이 문서에서 babylon-mmd가 MMD의 동작을 어떻게 구현하는지에 관한 내용은 이 블록으로 구분됩니다.

• VMD/VPD 파일 개요
  • VMD 파일
  • VPD 파일
  • VMD 파일 구조 및 파싱 방법
  • VPD 파일 구조 및 파싱 방법
• 헤더
• 본 키프레임
• 모프 키프레임
• 카메라 키프레임
• 라이트 키프레임
• 셀프 섀도우 키프레임
• 프로퍼티 키프레임

VMD/VPD 파일 개요

VMD(Vocaloid Motion Data)와 VPD(Vocaloid Pose Data) 파일은 MMD(MikuMikuDance)에서 사용되는 애니메이션 데이터 포맷입니다.

이 파일들은 각각 MMD 모델의 모션과 포즈 정보를 저장하는 데 사용됩니다.

이 파일 포맷들은 문서화된 명세가 없기 때문에, 역공학 분석을 통해 알려진 정보만 존재하며, 약간의 오류가 있을 수 있습니다.

또한, 각 정보에 대한 공식 명칭이 없기 때문에, 이 문서에서는 설명을 위해 각 정보에 임의로 일반적인 이름을 부여합니다.

VMD 파일

VMD 파일은 MMD 모델의 본(Bones), 모프(Morphs), 셀프 섀도우(Self Shadow), 그리고 **프로퍼티(Property)**에 대한 애니메이션 데이터를 저장합니다.

또한 **카메라(Camera)**와 라이트(Light) 정보와 같이 모델 자체와 연결되지 않은 애니메이션 데이터도 저장합니다.

VPD 파일

VPD 파일은 바인딩할 대상(본 또는 모프)의 이름과 그 대상의 현재 상태(포즈)를 저장합니다.

VMD와 달리 VPD는 MMD 모델의 본과 모프의 상태만 저장하며, 카메라, 라이트, 셀프 섀도우, 또는 프로퍼티 키프레임은 포함하지 않습니다.

모프 정보에 관해서는, MMD 자체는 VPD의 모프 데이터 처리를 지원하지 않습니다; VPD에 모프 데이터를 저장하는 것은 **MMM(MikuMikuMoving)**에 의해 제공되는 확장 기능입니다.

노트

MMD는 VPD 파일의 모프 데이터 처리를 지원하지 않지만, MMM과 Blender MMD 툴은 VPD에 모프 정보를 저장하는 명세를 지원합니다.

MMD 자체에서는 지원되지 않지만, MMD 호환 소프트웨어가 이를 지원하기 때문에 babylon-mmd도 VPD 파일의 모프 데이터를 읽고 처리합니다.

노트

babylon-mmd는 VPD를 한 프레임 애니메이션으로 취급하여 VMD와 VPD 파일을 동일한 방식으로 처리합니다.

VMD 파일 구조 및 파싱 방법

VMD 파일은 다양한 데이터 타입을 포함하는 리틀 엔디안 바이너리 파일입니다.

데이터는 일반적인 길이-접두사 형식으로 구조화되어 있습니다. 예를 들어, 본 키프레임 데이터를 표현할 때, 먼저 키프레임의 개수를 표시한 다음, 각 본 키프레임의 정보를 순차적으로 나열합니다. 각 데이터의 크기는 고정 또는 가변 길이일 수 있으며, 데이터의 순서는 항상 동일합니다.

데이터 정렬은 강제되지 않으며, 각 필드는 바이너리 파일에 연속적으로 저장됩니다.

VMD 파일은 헤더에 명시적 버전을 포함하지 않습니다. 대신, 데이터는 본, 모프, 카메라, 라이트, 셀프 섀도우, 그리고 프로퍼티 키프레임 순서로 나타나며, 이전 버전은 이 순서에서 나중에 오는 키프레임 섹션을 생략할 수 있습니다.

예를 들어, WAVEFILE fullver. 모션은 프로퍼티 키프레임을 포함하지 않습니다.

VPD 파일 구조 및 파싱 방법

VPD 파일은 Shift_JIS 인코딩으로 저장된 일반 텍스트 파일입니다.

아래는 본과 모프 키프레임을 포함하는 VPD 파일의 예시입니다.

Vocaloid Pose Data file

YYB式初音ミク_10th_v1.02.osm;		// 부모 파일 이름
4;				// 총 포즈 본 수

Bone0{右腕捩
  0.000000,0.000000,0.000000;				// trans x,y,z
  -0.000000,-0.000000,0.000000,1.000000;		// Quaternion x,y,z,w
}

Bone1{右ひじ
  0.000000,0.000000,0.000000;				// trans x,y,z
  0.176789,-0.061290,0.747712,0.637114;		// Quaternion x,y,z,w
}

Bone2{右手捩
  0.000000,0.000000,0.000000;				// trans x,y,z
  -0.000000,-0.000000,-0.000000,1.000000;		// Quaternion x,y,z,w
}

Bone3{右手首
  0.000000,0.000000,0.000000;				// trans x,y,z
  -0.574374,-0.615622,0.113957,0.527368;		// Quaternion x,y,z,w
}

Morph0{う
  0.200000;
}

Morph1{え
  0;
}

네 번째 줄의 4;는 본 상태의 수를 나타냅니다. MMD는 정확히 그 수만큼의 본 항목을 읽고 이후의 정보는 무시합니다.

따라서, 모프 상태 정보를 포함하는 MMM 확장은 항상 모프 상태 정보를 본 상태 정보 뒤에 배치합니다.

노트

VPD 파일을 처리하기 위해 babylon-mmd는 렉서 기반 토큰화 접근 방식을 사용합니다.

이 포맷은 텍스트 기반이므로 다양한 엣지 케이스를 유연하게 처리하도록 설계되었습니다.

헤더

VMD 및 VPD 파일의 헤더는 모델 이름을 포함합니다.

MMD가 애니메이션을 내보낼 때, 헤더에 애니메이션이 적용된 모델의 이름을 저장합니다.

이 이름은 나중에 MMD가 애니메이션을 모델에 바인딩할 때 바인딩 대상이 애니메이션이 내보내진 모델과 일치하는지 확인하는 데 사용됩니다.

그러나 텍스트 인코딩 문제와 모델 이름 저장의 길이 제한(VMD에서는 20바이트; VPD에서는 제한 없음)으로 인해, 실제로 이 메커니즘은 안정적으로 작동하지 않습니다.

노트

모델 이름이 사실상 기능하지 않기 때문에, babylon-mmd는 파싱 중에 이를 무시하고 건너뜁니다.

VMD 파일은 카메라 애니메이션 또는 3D 모델 애니메이션을 저장할 수 있습니다.

카메라 애니메이션을 저장하는 경우 모델 이름은 "カメラ・照明"(카메라/라이트)로 설정되고, 모델 애니메이션을 저장하는 경우 모델의 이름으로 설정됩니다.

• 애니메이션을 로드할 때 MMD가 모델 이름 "カメラ・照明"을 읽으면 이를 카메라 애니메이션으로 취급하고 모델에 적용하는 것을 허용하지 않습니다.
• 모델 이름이 모델의 이름으로 설정된 경우, MMD는 카메라에 적용하는 것을 허용하지 않습니다; 모델에 적용할 때는 이름이 일치하는지 확인합니다. 이름이 일치하지 않으면 MMD는 애니메이션을 적용하기 전에 경고를 출력합니다. 앞서 언급했듯이, 인코딩 차이와 모델 이름 길이 제한으로 인해, 이 기능은 같은 모델에서 내보낸 애니메이션에서도 오작동할 수 있습니다.

노트

VPD 파일에서 헤더는 본 포즈 항목의 수를 지정하지만, babylon-mmd는 이를 무시하고 가능한 모든 본 포즈 정보를 파싱합니다.

가능한 한 관대하게 처리함으로써 다양한 소스의 VPD 파일을 처리할 수 있습니다.

노트

VMD의 명세는 카메라와 3D 모델 애니메이션을 함께 저장할 수 있지만, 모델 이름 검증 과정은 결국 카메라 또는 3D 모델 애니메이션 중 하나에만 바인딩을 제한하고, 둘 다는 불가능합니다.

그러나 babylon-mmd는 VMD 파일을 로드할 때 모델 이름을 무시하기 때문에, 카메라 애니메이션과 3D 모델 애니메이션이 모두 포함된 VMD 파일을 로드하고 둘 다 적용할 수 있습니다.

이 메커니즘은 나중에 소개될 VMD에 최적화된 포맷인 BVMD에도 적용됩니다.

본 키프레임

VMD 파일은 MMD 모델의 본 키프레임을 저장합니다. 본 키프레임은 모델에서 본의 움직임을 정의합니다; 구체적으로 각 키프레임은 바인딩된 본의 이름, 위치, 회전 등을 포함합니다.

VMD 파일의 본 키프레임에는 다음이 포함됩니다:

• 본 이름: 키프레임이 적용되는 본의 이름.
• 프레임 번호: 키프레임이 적용되는 프레임 인덱스.
• 위치: 본의 이동(x, y, z).
• 회전: 쿼터니언으로 표현된 본의 회전(x, y, z, w).
• 보간: 베지어 커브 파라미터(위치 x, y, z 및 회전(슬러프 t에 적용)에 대해, 각각 두 개의 제어점 벡터로 표현).
• 피직스 토글: 본에 피직스가 적용되는지를 나타내는 플래그.

VMD 파일에서, 본 이름은 15바이트로 제한되며, 더 긴 본 이름은 잘립니다.

따라서, 15바이트를 초과하는 이름을 가진 본에 대한 애니메이션은 VMD 파일에 저장되지만, 다시 로드될 때 올바르게 바인딩되지 않습니다.

팁

종종, 피직스 본을 VMD 애니메이션으로 베이킹한 다음 로드할 때, 피직스 본의 이름이 15바이트를 초과하기 때문에 바인딩이 실패합니다.

VPD 파일은 본 이름과 현재 **상태(위치, 회전)**만 저장합니다.

모프 키프레임

VMD 파일은 모프 키프레임을 저장합니다. 모프 키프레임은 MMD 모델의 모프 상태를 정의하며, 각 키프레임은 모프의 이름과 값을 포함합니다.

VMD 파일의 모프 키프레임에는 다음이 포함됩니다:

• 모프 이름: 키프레임이 적용되는 모프의 이름.
• 프레임 번호: 키프레임이 적용되는 프레임 인덱스.
• 값: 모프 값(0.0에서 1.0까지).

VMD 파일에서, 모프 이름 역시 15바이트로 제한되며, 더 긴 모프 이름은 잘립니다.

그러나 MMD 모델 모프 이름은 일반적으로 본 이름보다 짧기 때문에, 긴 모프 이름으로 인해 바인딩이 실패하는 경우는 드뭅니다.

VPD 파일에 모프 상태를 저장하는 것은 MMM의 확장 기능이며 MMD에서는 처리되지 않습니다.

VPD 파일은 모프의 이름과 현재 **상태(값)**를 저장합니다.

노트

babylon-mmd는 VPD 파일에서 모프 상태를 읽고 처리하는 것을 지원합니다.

카메라 키프레임

VMD 파일은 카메라 키프레임을 저장합니다. 카메라 키프레임은 카메라의 위치, 회전, 시야각(fov) 등의 정보를 포함합니다.

MMD는 씬에 카메라가 하나만 있기 때문에, 카메라 키프레임은 바인딩 대상에 대한 정보를 포함하지 않습니다.

MMD의 카메라는 **오빗 카메라(Orbit Camera)**로 작동하여 중심 위치 주위를 회전합니다.

VMD 파일의 카메라 키프레임에는 다음이 포함됩니다:

• 프레임 번호: 키프레임이 적용되는 프레임 인덱스.
• 거리: 카메라에서 중심(카메라의 궤도 중심)까지의 거리.
• 위치: 카메라 중심 위치(x, y, z).
• 회전: 요(yaw), 피치(pitch), 롤(roll)로 표현된 카메라 회전(x, y, z).
• 보간: 베지어 커브 파라미터(거리, 위치 x, y, z, 회전 x, y, z 및 시야각에 대해, 각각 두 개의 제어점 벡터로 표현).
• FOV: 시야각(도 단위).
• 프로젝션 타입: 프로젝션 타입(카메라가 원근법인지 정사영법인지).

노트

babylon-mmd는 **원근 프로젝션(perspective projection)**만 지원합니다.

요청이 있을 경우 향후 직교 프로젝션(orthographic projection) 지원이 추가될 수 있습니다. 지원하지 않는 이유는 단순히 직교 프로젝션이 거의 사용되지 않기 때문입니다.

VPD 파일은 카메라 키프레임 저장을 지원하지 않습니다.

라이트 키프레임

VMD 파일은 라이트 키프레임을 저장합니다. 라이트 키프레임은 라이트의 방향과 색상에 대한 정보를 포함합니다.

MMD는 씬에 디렉셔널 라이트가 하나만 있기 때문에, 라이트 키프레임은 바인딩 대상에 대한 정보를 포함하지 않습니다.

일반적으로, 라이트 키프레임은 거의 사용되지 않습니다.

노트

현대적인 3D 렌더링 엔진은 일반적으로 단일 고정 라이트가 아닌 여러 라이트를 사용합니다.

3D 렌더링 엔진과 MMD 간의 셰이딩 방법의 차이로 인해, babylon-mmd는 라이트 키프레임을 지원하지 않습니다.

이는 기술적으로 구현이 불가능해서가 아니라, 현대적인 애플리케이션에서는 단일 라이트 모델이 사용되지 않기 때문입니다.

요청이 있을 경우 향후 라이트 키프레임 지원이 추가될 수 있습니다.

VPD 파일은 라이트 키프레임 저장을 지원하지 않습니다.

셀프 섀도우 키프레임

VMD 파일은 셀프 섀도우 키프레임을 저장합니다. 셀프 섀도우 키프레임은 MMD 모델이 자체 그림자를 생성하는 방법에 대한 정보를 포함합니다.

이는 거의 사용되지 않는 기능입니다.

노트

babylon-mmd는 셀프 섀도우 키프레임을 지원하지 않습니다.

요청이 있을 경우 향후 셀프 섀도우 키프레임 지원이 추가될 수 있습니다.

VPD 파일은 셀프 섀도우 키프레임 저장을 지원하지 않습니다.

프로퍼티 키프레임

VMD 파일은 프로퍼티 키프레임을 저장합니다. 프로퍼티 키프레임은 MMD 모델의 가시성과 IK 본의 활성화 상태를 포함합니다.

VMD 파일의 프로퍼티 키프레임에는 다음 정보가 포함됩니다:

• 프레임 번호: 키프레임이 적용되는 프레임 인덱스.
• 가시성: 모델이 보이는지 여부(true/false).
• IK 활성화 테이블: 모델의 각 IK 본에 대한 활성화 상태(true/false).

VPD 파일은 프로퍼티 키프레임 저장을 지원하지 않습니다.