Posando Personagens 3D com Desenhos de Figuras de Palito

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Ivan Neves Silveira Bandeira de Souza
Instituição: UFPE - Universidade Federal de Pernambuco

Programa: Curso de Ciência da Computação
Orientador(a): Silvio de Barros Melo
Ano: 2024

País: Brasil

Resumo

Artistas e animadores tentam combinar, à medida do possível, técnicas de animação de 2D e 3D no seu fluxo de trabalho de diversas maneiras para facilitar ou agilizar o processo de animação. Isso é possível pois o ponto fraco de um método pode ser o ponto forte de outro e essa mistura pode eliminar ou mitigar esses pontos fracos. Um exemplo destes pontos fortes e fracos complementares é o processo 2D e o 3D. No 2D, há uma facilidade e agilidade para se esboçar quadros de uma animação, porém o 2D requer muitos quadros a serem desenhados; No 3D, não se faz necessário muitos quadros pois quadros serão interpolados suavemente, mas posar um objeto é mais complexo, pois manipular o objeto 3D por uma interface 2D, a tela do usuário, possui limitações. Este trabalho tem como objetivo introduzir uma maneira de trazer a agilidade dos desenhos de baixa fidelidade 2D para o processo de animação 3D através de desenhos de figuras de palito para tornar o processo de criação de keyframes 3D mais rápido. Informação sobre o transform das figuras será recuperado e então aplicado às partes do modelo 3D ou ao seu osso equivalente em sua malha esquelética. A ferramenta criada então por esse método foi então avaliada por usuários e o tempo de geração de um keyframe com o método tradicional e o método proposto foi medido, a fim de comparar e confirmar se o método proposto realmente é mais eficiente. O artigo é finalizado ao se demonstrar que de fato há uma redução considerável no tempo para criar um keyframe, porém o desenho com figuras de palito provou-se não ser o mais adequado, pois retas não convém noção suficiente de perspectiva, o que causou certa confusão durante o processo de desenho dos usuários.

Palavras-chave: Animação 3D, 2D, 3D, Computação Gráfica, Desenho, TCC

Para o texto completo, clique aqui!

Animação Digital de Avalanches de Neve

 Tese de Doutorado

Nome: Filipe de Carvalho Nascimento

Instituição: Universidade de São Paulo - USP  

Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência de Computação e Matemática Computacional

Orientador: Afonso Paiva Neto

Ano: 2024

País: Brasil

Resumo

A animação digital baseada em física de fluidos, como fumaça, água e fogo, fornece alguns dos efeitos visuais mais impressionantes da indústria do entretenimento. Porém, diversos fenômenos ainda precisam ser totalmente compreendidos, e suas formulações ainda são foco de intensa pesquisa em outras áreas, como Física e Engenharia Civil. É o caso das avalanches de neve, cuja modelagem numérica é desafiadora devido à sua dinâmica complexa. A manipulação de tais fenômenos é nova na computação gráfica e existem ainda poucos trabalhos sobre o assunto. Este projeto tem por objetivo trazer estas formulações para o campo da computação gráfica no que diz respeito à animação digital de avalanches de neve.

Palavras-chave: Animação baseada em física, Animação digital, Computação gráfica, Renderização, 
Simulação física, Tese.

Abstract

Physically based animation of fluids such as smoke, water, and fire provides some of the most stunning computer graphics in the entertainment industry. However, several phenomena still need to be fully understood, and their formulations are still the focus of intense research in other fields, such as Physics and Civil Engineering. That is the case of snow avalanches, whose numerical modeling is challenging due to their complex dynamics. The manipulation of such phenomena is new to computer graphics, and few works exist. This project aims to bring such formulations to the field of computer graphics regarding the digital animation of powder-snow avalanches.

Palavras-chave: Computer graphics, Digital animation, Physically based animation, Physics simulation, Rendering.

Para o texto completo, clique aqui!

Avaliando simulações físicas de um personagem controlado por rede neural na unity

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Antônio Sávio Nascimento Cavalcante
Instituição: UFC - Universidade Federal do Ceará

Programa: Graduação em Ciência da Computação
Orientador(a): Rubens Fernandes Nunes
Ano: 2018

País: Brasil

Resumo

A animação de personagens é uma área que está diretamente relacionada na expressão de movimento dos personagens. Esta área recebe incentivo de indústrias de jogos e cinema para a criação de ferramentas que produzam animações realísticas. Utilizar física adiciona realismo em animações e o uso de física em personagens tem sido possível com o desenvolvimento dos motores físicos e com a necessidade do estudo do movimento natural para a construção de controladores melhores. Este trabalho propõe uma infraestrutura de componentes para auxiliar o processo de otimização de personagens fisicamente simulados controlados por rede neural. Os componentes são responsáveis por gerar novas redes neurais, avaliar simulações físicas controladas pelas redes neurais geradas e selecionar as melhores com o intuito de evoluir em direção a um comportamento desejado. Além do conjunto de componentes, dois métodos de controle que exploram o uso de redes neurais são apresentados. A adição de funções de penalização à função objetivo (fitness) também é mostrada como uma opção de melhorar o comportamento do espaço de busca. Por fim, as dificuldades de se obter controladores adequados são discutidas.

Palavras-chave: Animação por computador, Computação gráfica ,Personagens de videogame, Unity, TCC

Para o texto completo, clique aqui!

Uma Análise Comparativa de Métodos Aproximativos Baseados em Smoothed Particle Hydrodynamics para Animação de Fluidos

Dissertação de Mestrado

Nome: Charles Welton Ferreira Barbosa
Instituição: UFC - Universidade Federal do Ceará
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Orientador(a): Creto Augusto Vidal
Co-orientador(a): Joaquim Bento Cavalcante Neto
Ano: 2013
País: Brasil

Resumo
Animações de fluidos, como a água ou fumaça, são utilizadas para introduzir detalhes em jogos virtuais ou filmes. Vários métodos existem para a simulação de fluidos utilizando sistemas de partículas e, em especial, utilizando o método Smoothed Particle Hydrodynamics, ou SPH. O método SPH é uma boa escolha para a simulação de fluidos por sua fácil descrição e implementação. Este trabalho apresenta alguns métodos baseados no SPH para a simulação de fluidos gerais, e para a interação entre fluidos e sólidos. Esses métodos são analisados e comparados relativos ao seu realismo, apresentando alguns pontos fracos de cada método. Essa análise pode ser utilizada para guiar a implementação de melhores métodos baseados no SPH, e para a animação realista de fluidos.

Palavras-chave: Ciência da computação, Simulação de fluidos, Método aproximativo, Sistema de partículas, SPH, Computer graphics, Fluid simulation, Approximative method, Particles system, Simulação (Computadores), Animação por computador, Computação gráfica, Dissertação.

Para o texto completo, clique aqui!

Desenvolvimento de Visemas 3D Utilizando a Ferramenta Blender

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Cássio Leandro Salvador Santos
Instituição: UPE - Universidade de Pernambuco

Programa: Graduação em Sistemas de Informação
Orientador(a): Maciel, Alexandre Magno Andrade
Ano: 2013

País: Brasil

Resumo

A computação gráfica (CG) é uma área da computação que tem estudado maneiras alternativas para solucionar problemas recorrentes na vida humana. Ao longo dos anos, diversas áreas do conhecimento vêm beneficiando-se das ferramentas que a CG disponibiliza para estudos ou aplicações práticas, em especial com a utilização de humanóides. Neste sentido, a utilização de animações faciais torna-se importante para dar mais realismo aos seres virtuais. Diante disso, técnicas para obter uma animação mais realista tem-se desenvolvido de forma constante[...]

Palavras-chave: Computação gráfica, Animação facial, Visemas, Blender, TCC.

Para o texto completo, Contactar a Universidade: 
Número de Chamada: 006.6 S237d 2013

O uso da Técnica 3D Digital para Movimentos de Câmera Complexos em Desenho Animado

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Guilherme Nolasco Ferreira

Instituição: UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais - Escola de Belas Artes

Programa: Cinema de Animação e Artes Digitais

Orientador: Virgilio  Carlo  de Menezes Vasconcelos

Ano: 2019

País: Brasil

Resumo

Este trabalho de conclusão de curso busca investigar algumas das dificuldades técnicas para o emprego de movimentos de câmera em produções de desenho animado. Dessa forma, foram analisadas ferramentas de computação gráfica como opção para superar algumas dessas complicações. A partir da análise de filmes produzidos pela indústria de animação dos EUA a partir da década de 1980, foi pontuado o raciocínio e métodos fundamentais para realizar essa mescla de computação gráfica com desenho animado. Por fim, a realização da parte prática do projeto foi fundamental para realizar novas reflexões e compreender como a técnica se transformou com o passar das décadas. 

Palavras-chave: Movimento de câmera, Desenho animado, Computação gráfica, Mescla de técnicas na Animação, TCC.

Abstract

This work, as a final assignment for the completion of the course, seeks to understand the technical difficulties that certain camera movements can bring to the production of cartoon animation. In this way, computer graphics tools were a option as a viable way for helping overcome some of these complications. With the analysis of films and tests made by the American industry since 1980, we described the fundamental methods responsible to produce this mixture of computer graphics and cartoon animation. Finally, the production of an original animated piece was fundamental for reflecting over how the technique has transformed over the decades.

Para o texto completo, clique aqui! 

Animação Computacional de Escoamento de Fluidos Utilizando o Método SPH

Dissertação de Mestrado

Nome: Tiago Etiene Queiroz

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação

Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação e Matemática Computacional

Orientador: Antonio Castelo Filho 

Ano: 2008

País: Brasil

Resumo

Desde a década de 70, há um crescente interesse em simulações em computador de fenômenos físicos visto sua diversidade de aplicações. Dentre esses fenômenos, podem ser destacados a interação entre corpos rígidos, elásticos, plásticos, quebráveis e também fluidos. Neste trabalho realizamos a simulação de um desses fenômenos, o escoamento de fluidos, por um método conhecido como Smoothed Particles Hydrodynamics, uma abordagem lagrangeana baseada em partículas para resolução das equações que modelam o movimento do fluido. Várias são as vantagens de métodos lagrangeanos usando partículas sobre os que usam malhas, por exemplo, as propriedades do material transladam com as partículas como função do tempo, além da capacidade de lidar com grandes deformações. Dentre as desvantagem, destacamos uma deficiência relacionada ao ganho de energia total do sistema e estabilidade das partículas. Para lidar com isso, utilizamos uma abordagem baseada na lei da conservação da energia: em um sistema isolado a energia total se mantém constante e ela não pode ser criada ou destruida. Dessa forma, alterando o integrador temporal nós restringimos o aumento arbitrário de energia, tornando a simulação mais tolerante às condições iniciais.

Palavras-chave: Computação gráfica, Física, Jogos, Fluxo de fluido, Simulação numérica, Smoothed particle hydrodynamics, Dissertação.

Abstract

Since the late 70s, there is a growing interest in physically-based simulations due to its increasing range of application. Among these simulations, we may highlight interaction between rigid, elastic, plastic and breakable bodies and also fluids. In this work, one of these phenomena, fluid flow, is simulated using a technique known as Smoothed Particle Hydrodynamics, a meshless lagrangean method that solves the equations of the flow behavior of fluids. There are several advantages of meshless methods over mesh-based methods, for instance, the material properties are translated along with particles as a function of time and the ability to handle arbitrary deformations. Among the disadvantages, we may highlight a problem related to the gain of energy by the system and stability issues. In order to handle this, we used an approach based on the law of conservation of energy: in an isolated system the total energy remains constant and cannot be created or destroyed. Based on this, we used a technique that bounds the total energy and the simulation becomes less sensitive to initial conditions.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Reconstrução de Faces a Partir de Múltiplas Imagens Utilizando um Modelo de Referência e um Conjunto de Pontos de Controle

Dissertação de Mestrado

Nome: Bruno Pera

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Instituto de Matemática e Estatística

Programa: N/

Orientador: Carlos Hitoshi Morimoto

Ano: 2006

País: Brasil

Resumo

Modelos realistas da face humana podem ser utilizados em diversas áreas como animação para filmes e comerciais, jogos eletrônicos, realidade virtual, tele-conferência, agentes para interface com o usuário, planejamento de cirurgias faciais etc. O processo de criação de tais modelos ainda é extremamente trabalhoso e de ve ser realizado por técnicos especializados. Este trabalho apresenta um resumo sobre as diversas técnicas existentes atualmente para a criação automática de modelos de faces, com destaque para os métodos baseados em múltiplas imagens. O texto apresenta também uma revisão dos conceitos de geometria projetiva que podem ser utilizados para lidar com o problema de recosntrução de objetos rígidos. Implementamos um sistema para reconstrução de faces que ajusta um modelo genérico de faces a múltiplas imagens de uma face real através da correspondência entre pontos marcados nas imagens de entrada. A única tarefa do usuário é localização de um pequeno conjunto de pontos de controle sobre cada uma das imagens. Combinamos as imagens de entrada em um mapa de textura em coordenadas esféricas que aplicado ao modelo ajustado aumenta consideravelmente o realismo do resultado. Problemas encontrados no mapa de textura devido a falhas no ajuste do modelo são corrigidos com um processamento estatístico baseado em cor de pele. Os resultados obtidos com nosso protótipo demonstram a simplicidade da interação e a boa qualidade do sistema, que ajusta bem o modelo às características internas da face como olhos, boca e nariz porém, em alguns, distorce levemente o contorno do rosto. Implementamos ainda uma interface simples que permite a criação de animações com diferentes expresões faciais a partir dos modelos reconstruídos.

Palavras-chave: Computação Gráfica, Dissertação.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Caracterização de Linguagens de Animação

Dissertação de Mestrado

Nome: Elisa Mayumi Nishimura

Instituição: USP - Universidade de São Paulo

Programa: Instituto de Matemática e Estatística

Orientador: Routo Terada

Ano: 1988

País: Brasil

Resumo

Não disponível.

Palavras-chave: Computação gráfica, Dissertação.

Abstract

No available.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Proposta de Metodologia para Avaliação de Métodos de Iluminação Global em Síntese de Imagens

Dissertação de Mestrado

Nome: Giovani Balen Meneghel

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Escola Politécnica

Programa: Departamenteo de Engeneharia de Sistemas Eletrônicos

Orientador: Marcio Lobo Netto

Ano: 2015

País: Brasil

Resumo

Produzir imagens de alta qualidade por computador, no menor tempo possível, que sejam convincentes ao público alvo, utilizando-se de maneira ótima todos os recursos computacionais à disposição, é uma tarefa que envolve uma cadeia de processos específicos, sendo um grande desafio ainda nos dias de hoje. O presente trabalho apresenta um estudo sobre toda esta cadeia de processos, com foco na avaliação de métodos de Iluminação Global empregados na Síntese de Imagens fotorrealistas para as áreas de Animação e Efeitos Visuais. Com o objetivo de auxiliar o usuário na tarefa de produzir imagens fotorrealistas de alta qualidade, foram realizados experimentos envolvendo diversas cenas de teste e seis métodos de Iluminação Global do Estado da Arte: Path Tracing, Light Tracing, Bidirectional Path Tracing, Metropolis Light Transport, Progressive Photon Mapping e Vertex Connection and Merging. O sintetizador escolhido para execução do experimento foi o Mitsuba Renderer. Para avaliação da qualidade dos resultados, duas métricas perceptuais foram adotadas: o Índice de Similaridade Estrutural SSIM e o Previsor de Diferenças Visuais HDR-VDP-2. A partir da avaliação dos resultados, foi construído um Guia de Recomendações para o usuário, indicando, com base nas características de uma cena arbitrária, o método de Iluminação Global mais adequado para realizar a síntese das imagens. Por fim, foram apontados caminhos de pesquisa para trabalhos futuros, sugerindo o emprego de classificadores, métodos de redução de parâmetros e Inteligência Artificial a fim de automatizar o processo de produção de imagens fotorrealistas e de alta qualidade.

Palavras-chave: Computação gráfica, Iluminação global, Qualidade perceptual, Síntese de imagem, Dissertação.

Abstract

The task of generating high quality computer images in the shortest time possible, believable to the targets audience perception, using all computational resources available, is still a challenging procedure, composed by a chain of specific processes. This work presents a study of this chain, focusing on the evaluation of Global Illumination methods used on the Synthesis of Photorealistic Images, in the areas of Animation and Visual Effects. To achieve the goal of helping users to produce high-quality photorealistic images, two experiments were proposed containing several test scenes and six State-of-the-Art Global Illumination methods: Path Tracing, Light Tracing, Bidirectional Path Tracing, Metropolis Light Transport, Progressive Photon Mapping and Vertex Connection and Merging. In order to execute the tests, the open source renderer Mitsuba was used. The quality of the produced images was analyzed using two different perceptual metrics: Structural Similarity Index SSIM and Visual Difference Predictor HDR-VDP-2. By analyzing results, a Recommendation Guide was created, providing suggestions, based on an arbitrary scenes characteristics, of the most suitable Global Illumination method to be used in order to synthesize images from the given scene. In the end, future ways of research are presented, proposing the use of classifiers, parameter reduction methods and Artificial Intelligence, in order to build an automatic procedure to generate high quality photorealistic images.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Arquitetura da Imagem: Processo de criação da imagem em computação gráfica como leitura da imagem cinematográfica

Dissertação de Mestrado

Nome: Livia Escobar Gabbai

Instituição: USP - Universidade de São Paulo

Programa: Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

Orientador: Rafael Antonio Cunha Perrone

Ano: 2006

País: Brasil

Resumo

O objetivo desta dissertação é a descrição, análise e produção de um vídeo, cujo título é "Passagens do trem sobre a ponte", o qual apresenta características audiovisuais da película cinematográfica. A partir de sua concepção, é elaborada uma dissertação, que descreve os estágios de seu processo de criação. Inicialmente, houve uma preparação que implicou busca de imagens que pudessem apresentar a plástica característica de um tipo de imagem cinematográfica e pudessem suscitar uma emoção primordial. Várias técnicas foram utilizadas na criação do vídeo: desenho, modelagem e animação em computação gráfica, sendo esta a principal ferramenta para a geração das imagens. Posteriormente, estas recebem tratamentos específicos tais como adição de efeitos visuais, edição de vídeo e adição de trilha sonora e efeitos sonoros a fim de atingir um resultado que pudesse preencher a tela e resgatar, através das imagens e do som projetados, a memória dos filmes.

Palavras-chave: Animação, Composição, Computação gráfica, Edição, Imagem cinematográfica, Modelagem, Nostalgia, Processo de criação, Vídeo, Dissertação.

Abstract

The objective of this text is the description, analysis and production of a video entitled "Passages of the train upon the bridge", which has all the audio and visual traits of a film. From its conception, a presentation is created, that describes levels of the process. In the beginning a preparation was necessary and it had considered image searches, that could reveal a pattern that would carry plastic characteristics related to film and also spread a primordial emotion. Many technics were used for the development, such as sketches, computer graphics modelling and animation, which is the main tool in the generation of these images. Later, special effects were added at those images, which also received sound score and sound effects in the edition process . The result is a product that aims to fill the screen and rescue through its projection a film memory.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Simulação de Mini-Ecossistemas Vegetais em Tempo Real

Dissertação de Mestrado

Nome: Luis Carlos Yano Endo

Instituição: USP - Universidade de São Paulo

Programa: Instituto de Matemática e Estatística

Orientador: Antonio Elias Fabris

Ano: 2003

País: Brasil

Resumo

Dos temas atuais de pesquisa em Computação Gráfica, dois chamam bastante atenção pelo número de aplicações que requerem as soluções: a renderização e animação de cenas complexas em tempo real e a simulação realista de fenômenos naturais. Neste trabalho, são apresentadoas algumas técnicas relacionadas a estes problemas e propomos uma solução que visa satisfazer ambos da melhor forma possível. Este trabalho tem como principal objetivo a criação de um arcabouço capaz de gerar cenas que simulem, de forma realista, mini-ecossistemas vegetais em tempo real. Para isto, foi necessário o estudo e desenvolvimento de diversas técnicas de modelagem, animação e interação que produzem resultados eficientes e realistas. Tais técnicas podem ser utilizadas, inclusive, por outras aplicações com o mesmo objetivo.

Palavras-chave: Computação Gráfica, Animação com Controles, Renderização em Tempo Real, Dissertação.

Para o texto completo, clique aqui!

 

This is Havaianas: Supervisão e clean-up 2D para o projeto publicitário

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Thallyson Mikael da Silva Silvestre
Instituição: UFPE - Universidade Federal de Pernambuco

Programa: Curso de Design
Orientador: Amanda Mansur Custódio Nogueira
Ano: 2022

País: Brasil

Resumo

Esse memorial do projeto fala sobre o trabalho de supervisão e clean-up de uma peça publicitária animada. Tem como o objetivo detalhar ferramentas e métodos criados para um melhor rendimento no gerenciamento de equipes que trabalham de forma remota o primeiro capítulo uma contextualização histórica de como os princípios da animação se adaptaram para os meios de comunicação atuais. No segundo capítulo falaremos sobre a metodologia de Bruno Munari (1998) e como ela guiou o projeto, comparando com o processo do mercado de animação publicitária. No capítulo de desenvolvimento do projeto, as dificuldades encontradas no andamento do projeto, as escolhas técnicas realizadas e o que foi necessário para conseguir um bom resultado dos colaboradores.

Palavras-chave: Animação 2D, Audiovisual, Computação gráfica, Design, TCC

Para o texto completo, clique aqui!

Síntese de Animação Facial Expressiva Baseada em Modelos Ocultos de Markov

Dissertação de Mestrado

Nome: Silvano Ressurreição de Jesus Filho

Instituição: Unicamp - Universidade Estadual de Campinas

Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Orientadora: Paula Dornhofer Paro Costa
Ano: 2021

País: Brasil

Resumo

Agentes conversacionais virtuais, ou talking heads, são representações em vídeo da face de um agente virtual, que simulam a fala de um interlocutor humano. São uma poderosa ferramenta de interface computacional, com potencial para tornar interações mais naturais e atraentes. Nesse contexto, o campo de Síntese de Animação Facial lida com a geração automática de vídeos de um agente virtual, a partir de um texto arbitrário ou de áudio produzido previamente. Em sistemas de síntese de animação baseados em texto, o desafio técnico pode ser separado em duas etapas: geração de trajetórias de articulação labial e demais movimentações faciais a partir de uma sequência de fonemas, e conversão dessas trajetórias em sequências de imagens finais. Este trabalho foca na primeira etapa. Um sistema, baseado em modelos ocultos de Markov, capaz de gerar trajetórias de movimentações a partir de textos arbitrários é descrito e avaliado. A implementação é realizada para o Português do Brasil e a modelagem leva em consideração a expressividade do agente, sendo capaz de gerar trajetórias para diferentes emoções. A abordagem de modelagem de variancia do sinal é utilizada pra reduzir o efeito de sobreamortecimento.

Palavras-chave: Computação gráfica, Animação por computador, Expressão facial - Simulação por computador, Modelos markovianos ocultos, Dissertação.

Abstract

Virtual conversational agents, or talking heads, are a powerful computer interface tool that simulates human speech, potentially making computer interactions more natural and engaging. The Visual Speech Synthesis field deals with automatic generation of videos of virtual agents, from generic text or audio. For text-based visual speech synthesis, the technical challenge can be split in two parts: the automatic generation of trajectories of attributes that describe visual speech from sequenes of phonemes, and the rendering of those trajectories into actual videos. This research focus on the first problem. We describe a Hidden Markov Models based system for the synthesis of visual attributes for Brazilian Portuguese. We also explore the inclusion of contextual expressive information and the modelling of variance to improve the quality of the generated trajectories.

Para o texto completo, clique aqui!

Abordagem por Rede Generativa Adversária para Síntese de Discurso Visual Expressivo com Controle de Emoção

Dissertação de Mestrado

Nome: Filipe Antonio de Barros Reis

Instituição: Unicamp - Universidade Estadual de Campinas 

Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenhaia Elétrica - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Orientadora: Paula Dornhofer Paro Costa
Ano: 2020

País: Brasil

Resumo

As áreas de computação gráfica e interação humano-computador evoluíram significativamente ao longo da última década, mudando a maneira como nossa sociedade interage com a tecnologia. A interação com computadores e outros dispositivos tem evoluído de interfaces do tipo WIMP (Windows, Icons, Menus, Pointer) para paradigmas mais naturais e similares às interações humanas, tais como a comunicação face-a-face. Essa mudança está muito relacionada aos avanços nas tecnologias de reconhecimento de fala, síntese de texto em fala e processamento de linguagem natural. Tais avanços alavancaram, por exemplo, o surgimento de assistentes virtuais cada vez mais capazes de proporcionarem uma experiência de comunicação natural. No entanto, tais assistentes ainda não possuem uma face. A fala visual é naturalmente multimodal, incluindo componentes verbais (movimentos articulatórios da fala) e não-verbais. Em particular, as expressões não-verbais enriquecem a comunicação e frequentemente influenciam os movimentos articulatórios da fala indicando, por exemplo, se uma frase é uma questão ou afirmação e fornecendo pistas sobre as emoções que acompanham a fala. Pela complexidade das expressões envolvidas na fala acompanhada de expressividade, a criação de cabeças falantes realistas, ou "talking-heads", é uma tarefa desafiadora. Este trabalho apresenta uma metodologia de síntese de animação de fala acompanhada de emoção, resultando numa "talking-head" videorrealista. O sistema utiliza uma rede generativa adversária, do inglês Generative Adversarial Network (GAN), para sintetizar a parte visual da fala com emoção, utilizando como entrada uma sequência de pontos chave da face. A rede contém estruturas dedicadas para garantir que as expressões faciais geradas estejam de acordo com a emoção desejada. Para avaliar o trabalho, foram utilizadas métricas objetivas e resultados de um estudo subjetivo perceptual baseado no reconhecimento de expressões faciais associadas a emoções, além de um teste de preferência entre diferentes métodos de síntese. Os resultados demonstram que nossa metodologia é capaz de incorporar expressões faciais de uma emoção alvo à animação facial, mantendo um alto nível de videorrealismo.

Palavras-chave: Expressão facial, Simulação por computador, Animação por computador Computação gráfica, Aprendizado de máquina, Dissertação.

Abstract

Computer Graphics and Human-Computer Interaction have significantly evolved over the past decade, changing how our society interacts with technology. The interaction with computers and connected electronic devices is shifting from WIMP (Windows, Icons, Menus, Pointer) interfaces to more natural human-like experiences. This shift is heavily related to the advances in speech recognition, text-to-speech synthesis, and natural language processing systems that enabled, for example, the advent of sophisticated virtual assistants that communicate naturally in a variety of situations. However, these assistants still do not have a face. Visual speech communication is naturally multimodal and contains both verbal and non-verbal components. Speech articulatory movements can be modified or modulated by the expression of emotions and other non-verbal communication mechanisms. For this reason, the synthesis of realistic talking-heads and the proper reproduction of facial expressions and speech articulatory movements is a challenging task. This work presents an expressive visual speech synthesis methodology that produces videorealistic results for a talking head's speech. The system adopts a Generative Adversarial Network synthesis approach to produce expressive visual speech using a sequence of facial keypoints as input. The network contains dedicated structures to ensure that the facial expressions match the expressions expected of a given target emotion. To evaluate the work, we analyzed objective metrics and the results of a subjective perceptual study based on the recognition of facial expressions associated with emotions, in addition to a preference test between different synthesis methods. The results demonstrate that our methodology is capable of incorporating facial expressions of a target emotion into visual speech animation, maintaining a high level of videorealism.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Transferência de Movimentos Preservando Relação Espacial

Dissertação de Mestrado

Nome: Rodolfo Luis Tonoli

Instituição: Unicamp - Universidade Estadual de Campinas 

Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenhaia Elétrica - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Orientadores: Paula Dornhofer Paro Costa, José Mario De Martino
Ano: 2019

País: Brasil

Resumo

Dentre as aplicações da tecnologia de captura de movimentos, está a gravação de movimentos de um ser humano para animação de personagens virtuais. Esta tecnologia permite gerar animações realistas, capazes de reproduzir a dinâmica dos movimentos de uma pessoa real. Porém, o processo de transferência do movimento para um personagem virtual, chamado retargeting de movimento, pode resultar em distorções quando o ator e o personagem têm proporções corporais distintas. Essas distorções podem gerar artefatos na animação, como auto-penetração e poses incorretas, causando estranhamento e percepção distorcida do movimento. Este trabalho propõe a transferência dos dados da captura de movimento para um personagem 3D, preservando a relação espacial das mãos com a superfície do corpo. Este processo garante a interação das mãos com a superfície do corpo, como cobrir os olhos ou a boca. As superfícies do corpo do ator e do personagem virtual são calibradas em um processo semiautomático. Uma malha composta por triângulos é construída para representar cada superfície corporal e os membros, braços, antebraços, coxas, e pernas, são modelados por cápsulas. No movimento capturado, as distâncias entre as mãos e pés até os componentes da superfície, triângulos e cápsulas, são normalizadas pelas proporções corporais do ator. Então, as proporções corporais e superfície corporal do personagem virtual são utilizadas para calcular a posição de seus pés e suas mãos. A pose do personagem é ajustada por cinemática inversa para cada frame da animação. Para avaliar o método implementado, foi aplicada uma avaliação perceptual de movimentos registrados através de captura de movimentos. Foi apresentado três estímulos para participantes voluntários: vídeos gravados do ator durante a captura de movimentos; e dois personagens 3D executando os movimentos, um com movimentos resultantes do processo implementado e o outro não. Os participantes deveriam responder qual personagem animado executou os movimentos mais parecido com aqueles do vídeo. Os resultados indicam que o processo de retargeting implementado contribuiu para um maior videorrealismo das animações gravadas por captura de movimentos ao preservar a interação das mãos com a superfície do corpo. Dentre as contribuições deste trabalho, está a transferência automática de movimentos capturados de seres humanos para personagens digitais com diferentes proporções e formatos corporais.

Palavras-chave: Animação por computador, Avatares, Computação gráfica, Movimento corporal, Análise de movimento, Dissertação.

Abstract

One application of motion capture technology is the recording of the movement of a human being to animate virtual characters. This technology allows the production of realistic animations, able to reproduce the dynamics of a real person's movement. However, the process of transferring the movement to a virtual character, called motion retargeting, can cause distortions when the performer and the character have different body proportions. These distortions may generate artifacts in the animation, such as self-penetration and ill-conditioned poses, that cause strangeness and hinder movement perception. This work proposes the motion retargeting of motion capture data to 3D characters preserving the hands' spatial relationship with the body surface. This process ensures the hands' interaction with the body surface, such as covering the eyes or mouth. The body surfaces of the actor and the virtual character are calibrated in a semi-automatic process. A mesh composed with triangles is constructed to represent each body surface and the limbs, upper and lower arms and legs, are modeled as capsules. For the captured motion, the distance of the hands and feet to the performer's body surface components, i.e., triangles and capsules, are normalized by the body proportions. Then, the virtual character's body proportions and body surface are used to compute its hands and feet positions. The character pose is adjusted by inverse kinematics for each frame of the animation. To evaluate the implemented method, a perceptual evaluation of recorded movements through motion capture was conducted. Participants were presented to three stimuli: video recordings of the performer during the motion capture session; and two 3D characters performing the motions, one had motions retargeted through the implemented method, and the other had not. Participants were asked which animated character performed the movements most similar to the ones in the videos. The results indicate that the implemented motion retargeting process improved the videorealism of animations recorded through motion capture by preserving the interaction of the hands with the body surface. Among the contributions of this work is the automatic retargeting of captured movements from human beings to digital characters with different body proportions and shapes.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Em Busca do Vale do Estranho: Os desafios da criação de humanos perfeitos na computação gráfica

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Miguel Eichler dos Santos

Instituição: UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro

Programa: ECO - Escola de Comunicação
Orientador: Marcio Tavares d'Amaral

Ano: 2012

País: Brasil

Resumo

Aborda os desafios enfrentados pela indústria de entretenimento no que concerne a criação de personagens virtuais a partir dos softwares de criação de gráficos tridimensionais. Apesar das amplas possibilidades que estes programas computadorizados trazem para os profissionais da área, um desafio ainda se mostra intransponível: o vale do estranho. O propósito é apresentar a definição desta teoria científica originada no campo da robótica e relacioná-la com o surgimento dos aparelhos advindos da câmera obscura, possibilitando um maior entendimento da evolução da representação do corpo humano na experiência imagética.

Palavras-chave: Entretenimento, Computação gráfica, Imagem, Mídia, TCC.

Para o texto completo, clique aqui!

 

A Evolução do Processo de Produção e a Narrativa no Gênero de Fantasia: Análise entre “Jasão e os Argonautas” e “Game of Thrones”

 

Trabalho de Conclusão de Curso

Nome: Thalita Ferreira Mendonça
Instituição: UFPel - Universidade Federal de Pelotas

Programa: Curso Cinema de Animação - Centro de Artes
Orientadora: Gissele Cardozo
Ano: 2014

País: Brasil

Resumo

O presente artigo procura analisar as mudanças ocorridas no processo de produção de produtos audiovisuais do gênero de fantasia depois da introdução da computação gráfica no cinema e na TV, bem como seus efeitos na narrativa do dito gênero. O primeiro passo na realização desse trabalho foi um traçado histórico e uma reflexão sobre o gênero de fantasia, sua narrativa, e inserção da computação gráfica no cinema. Em segundo passo, a fim de exemplificar as mudanças ocorridas na produção e na narrativa em consequência da evolução da tecnologia, uma análise entre o filme Jasão e os Argonautas (1963), dirigido por Don Chaffey e o episódio The Children, dirigido por Alex Graves, da série de TV Game of Thrones (2014) foi feita.

Palavras-chave: Cinema de animação, Gênero de fantasia, Computação gráfica, Narrativa, Produção, Efeitos, TCC.

Abstract

This article aims to analyze the changes in the production process of audiovisual products from fantasy genre after the introduction of computer graphics in film and TV, as well as its effects on the narrative of said genre. The first step in the realization of this work was a historical overview and a reflection on the fantasy genre, its narrative, and the insertion of computer graphics in films. In the second step, in order to illustrate the changes in the production and narrative as a result of technological developments, an analysis of the film Jason and the Argonauts (1963), directed by Don Chaffey and the episode The Children, directed by Alex Graves, from the TV series Game of Thrones (2014) was made.

Para o texto completo, clique aqui!

 

Animação Baseada em Física Usando Partículas em GPUs

Tese de Doutorado

Nome: Yalmar Temistocles Ponce Atencio
Instituição: Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ
Programa: Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia, Programa de Engenharia de Sistemas e Computação
Orientador: Claudio Esperança
Ano: 2011
País: Brasil

Resumo

Apresenta-se, nesta tese, abordagens para simulação baseada em física. Inicialmente, abordagens sequencias são apresentadas, entretanto, devido ás limitações em poder de processamento de CPUs atuais é possível simular apenas algumas dezenas de objetos em tempo real. Ainda utilizando múltiplos núcleos de processamento (multi-core), os resultados serão incrementados aproximadamente em 5-10 vezes, sendo assim possível simular algumas centenas de objetos em tempo real. Estas limitações, sugerem o emprego de arquiteturas que permitam processamento paralelo massivo. Este é o caso das GPUs atuais, pelo que um segundo grupo de abordagens; que tratam objetos sólidos (rígidos e deformáveis), líquidos (SPH), elásticos (tecidos) e a interação entre eles são implementados empregando esta plataforma. Nestas abordagens, que chamamos de abordagens GPGPU, todas ou algumas etapas foram realizadas na GPU aproveitando seu poder computacional. Este aproveitamento é possível, principalmente, pelo emprego de partículas para representar objetos, ou seja, objetos são representados por conjuntos de partículas. Esta representação permite utilizar o mesmo sistema de detecção de colisão (sistema unificado) para simular a dinâmica e interação de objetos de diferentes classes. Assim, é possível simular cenários com grandes quantidades de objetos, e de diferentes classes, em tempo real. O sistema de detecção de colisão unificado é linear no número de partículas, e a detecção de colisão entre partículas (esferas) é rápida, levando a obter ganhos consideráveis comparado com abordagens sequencias que usam malhas. Quando duas partículas colidem, forças de repulsão ou impulsos são computados, que posteriormente são aplicados aos objetos aos quais estas partículas pertencem. Para a renderização, objetos sólidos guardam referências para malhas trianguladas, que serão visualizadas na posição e orientação correspondente...

Abstract

In this work, we present some approaches for physically based simulation. Firstly, two sequential approaches are presented, however, due to limited computational power on current CPUs, only few dozens of objects can be simulated in real time. Still using multi-core processors, will be possible to simulate only some hundred of objects in real time. These limitations, suggest the use of massive parallel processing architectures. This is the case of current GPUs, so a second group of approaches, that allow the simulation of solid objects (rigid and deformable), liquids (SPH), elastics (cloth) and the interaction between them was implemented using that architecture. In these approaches, to which we called GPGPU approaches, all or some steps are done on the GPUs exploiting their computational power. This use is possible, mainly, due to use of particles to represent objects. This representation allows use the same collision detection system (called, unified collision detection) to simulate the dynamic and interaction between different kind of objects. Then, is possible to simulate scenes with hundreds and thousands of objects in real time. The unified collision detection is linear to number of particles, and collision detection between particles (spheres) is simple and fast, leading to high increase in performance compared with sequential approaches based on meshes. When two particles collide, forces or impulses are computed, which are applied to objects which belong them. For rendering, solid object have references to pre-loaded meshes, who are rendered on their corresponding position and orientations for each time step. On the liquid case, an image-space approach is used, which allows approximate the liquid surface without use complex algorithms, for instance, the well known marching techniques.

Palavras-chave: Computação gráfica, Simulação física de fluidos e sólidos usando partículas, Processamento paralelo em GPUs, Tese

Para o texto completo, clique aqui!

3DbyStep : Ferramenta para autoria de apresentações 3D

Dissertação de Mestrado

 

Nome: Elisabete Thomaselli Nogueira
Instituição: Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ
Programa: Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia, Programa de Engenharia de Sistemas e Computação
Orientador: Claudio Esperança
Ano: 2008
País: Brasil

Resumo

Neste trabalho investiga-se a construção de ferramentas para autoria de conteúdo 3D. Em particular, define-se um conjunto de características que permitam sua utilização por usuários não especialistas. Este perfil compreende aspectos relacionados, tanto à interface humano-computador quanto às funcionalidades oferecidas por tais ferramentas. Uma ferramenta, denominada 3DbyStep, foi construída com base nesse perfil e usada em um experimento piloto para autoria de uma apresentação 3D acerca de equipamentos de geração de energia eólica.

Abstract

This work investigates the construction of tools for authoring 3D content. In particular, it is defined a set of issues that make such tools amenable to use by non-specialists. This profile includes aspects related to both HCI and functionality. A sample application called 3DbyStep was implemented and used in an experiment for creating a 3D presentation about wind power equipments.

Palavras-chave: Computação gráfica, Autoria, Modelagem 3D, Dissertação

Para o texto completo, clique aqui!