Um Sistema Interativo de Animação no Contexto ProSIm

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Alberto Barbosa Raposo
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Engenharia de Computação e Automação Industrial
Orientador: Leo Pini Magalhães
Ano: 1996
País: Brasil

Resumo
A produção de uma animação por computador sem a presença de um especialista em programação requer um sistema que apresente facilidades tanto na criação da mesma quanto na comunicação animador-computador. O objetivo deste trabalho é a reformulação do TOOKIMA (TOOl Kit for scripting computer Modeled Animation), um conjunto de ferramentas cinemáticas para a descrição algorítmica de animações modeladas por computador, de modo a tomá-Io um sistema interativo para a criação de animações. O trabalho pode ser dividido em duas etapas distintas. Na primeira etapa, é desenvolvida uma nova linguagem para o roteiro de animação. Essa nova linguagem tem como objetivo permitir a criação de roteiros com um nível mais alto de comandos (que se aproximem mais daqueles desenvolvidos pelos animadores profissionais). Isso elimina a necessidade do conhecimento, por parte do animador, de comandos de baixo nível da linguagem do TOOKIMA, que é uma extensão da linguagem C. A segunda etapa do trabalho é a implementação de uma interface gráfica, que permite a construção interativa de um roteiro de animação, utilizando a linguagem desenvolvida. Dessa maneira, o sistema pretende atingir três tipos de usuários: o usuário leigo em programação (que utilizará a interface), o usuário experiente (que utilizará a interface, mas terá conhecimento da linguagem de roteiros) e o usuário "especialista" (que conhecerá a linguagem do TOOKIMA e a linguagem C, podendo dispor da maior flexibilidade que uma linguagem de mais baixo nível permite).

Palavras-chave: animação por computador, computação gráfica, interfaces de usuário (Sistema de computador)

Abstract
The production of a compute r animation without the presence of a programmer requires a system that facilitates that production and the communication between the animator and the computer. The objective of this work is to improve the TOOKIMA (TOOl Kit for scripting computer Modeled Animation), a kinematic toolkit for the algorithmic description of computer modeled animations, in order to transform it in an interactive system for the production of animations. This work can be divided in two phases. In the first phase, a new scripting language for the animations is developed. This new language allows the creation of scripts with high leveI commands (closer to that used by professional animators). This avoids the necessity of the animator to know the down level commands of the language of the TOOKIMA, which is an extension of C. The second phase of the work is the implementation of a graphical interface that allows the interactive construction of the scripts, written in the developed language. In this way, the system can be used by three kinds of users: the nonprogrammer user (who will use the interface), the experienced user (who will also use the interface, but will know the scripting language) and the expert (who will know the language of the TOOKIMA and C).

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Implementação e Avaliação de um Apresentador Virtual Tridimensional

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Denise Hippler
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Engenharia Elétrica e de Computação
Orientador: José Mario De Martino
Ano: 2008

País: Brasil

Resumo
Um apresentador virtual é um agente representado por uma forma antropomórfica que permite a transmissão de informações usando uma combinação de formas de expressão que pode envolver elementos como fala, gestos, expressões faciais e mudanças de postura, podendo ainda incluir a interação com objetos. Apresentadores virtuais possuem um amplo leque de aplicações em potencial, como guias e instrutores. Este trabalho relata a implementação e avaliação de um apresentador virtual de notícias que realiza movimentos verbais sincronizados com o sinal acústico da fala e movimentos não-verbais que complementam a fala, estruturando a apresentação. A animação é gerada a partir de informações acerca do texto a ser apresentado oralmente e dos movimentos não-verbais que devem acompanhá-lo, descritas pelo usuário em um arquivo de entrada. De modo a gerar animações convincentes, estudou-se gravações de apresentações de notícias de um canal televisivo e derivou-se regras de comportamento, um conjunto de movimentos que se repetem em dadas situações. Esse padrão comportamental insere alguns movimentos automaticamente na animação, complementando os movimentos dados pelo usuário. Por fim, realizando experimentos com voluntários, avaliou-se a contribuição dos movimentos não-verbais à apresentação.

Palavras-chave: computação gráfica, animação por computador

Abstract
A virtual presenter is an anthropomorphic graphical representation, that transmits informations using a combination of communication possibilities like speech, gesture, facial expression, posture and interaction with virtual objects. Embodied Conversational Agents (ECAs) have several potential applications like guides and instructors. This work reports on the implementation and evaluation of a virtual news presenter that makes verbal movements in synchrony with the acoustic speech signal and non-verbal movements that complement the speech, structuring the presentation. The input file contains the description of the text that should be presented and the movements to be performed. In order to generate convincing animations, a real news presenter has been studied allowing the definition of behavior rules, a group of movements that occur in certain situations. This behavior model inserts some movements automatically in the animation, complementing the movements given by the user. Experiments were made with volunteers to evaluate the contribution of the nonverbal movements to the presentation.

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Animação Baseada em Física com Modelos Geométricos em Multi-Resolução

Tese de Doutorado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Luis Antônio Riveira Escriba
Instituição: PUCRIO - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Programa: Programa de Pós-graduação em Informática
Orientador: Paulo Cezar Pinto Carvalho
Co-orientador: Luiz Carlos Pacheco Rodrigues Velho
Ano: 2000
País: Brasil

Resumo

O uso de leis físicas na geração de animações permite produzir efeitos reais de movimentos e tratamentos automáticos de colisoes. Enfrenta-se, no entanto, dificuldades para executar eficientemente os cálculos numéricos necessários e para produzir efeitos interessantes, devido à complexidade da geometria dos objetos em animação. Nesta tese formala-se um modelo para gerar animações baseados em modelos físicos de objetos de geometria arbitrária.Os detalhes irregulares das superfícies dos objetos são incorporados no cálculo da dinâmica de contrato dos objetos em colisão. Usa-se a teoria de multiresolução baseada na transformada wavelet para se relacionar os detalhes de superfícies do objeto, com estimadores estatísticos, ao grau de rugosidade das superfícies de referência. Esta abordagem também facilita a construção hierárquica de envelopes adaptados retangulares orientados MOBBtree-Multiresolution Oriented Bounding Boxe tree que preservam os detalhes das superfícies em colisão, que posteriormente são utilizados para determinar analiticamente os pontos de contatos tolerados.A dinâmica de contatos usa o paradigma baseado em impulsos que, junto com o grau de rugosidade local do ponto de colisão fornece animações interessantes e visualmente realistas.

Palavras-chave: Animação 3D, Computação Gráfica, Imagem

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Animado: Um protótipo de um sistema de animação modelada por dinâmica

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Maria Andreia Formico Rodrigues
Instituição: Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Departamento de Engenharia de Computação e Automação Industrial
Orientador: Léo Pini Magalhães
Ano: 1993
País: Brasil

Resumo
O objetivo geral desta dissertação é apresentar uma pesquisa que vem sendo realizada sobre o tema "Animação Modelada por Dinâmica" desde o ano de 1990. A partir desta pesquisa, o objetivo principal deste trabalho é a criação do ANIMADO, um Protótipo de um Sistema de Animação Modelada por Dinâmica, no âmbito do Projeto ProSlm, no grupo de Computação de Imagens, no DCA- FEE- UNICAMP. A Dinâmica refere-se à descrição do movimento como uma relação entre forças e torques atuando sobre massas. Desta forma, a Física é aplicada na intenção de modelar o movimento que será apresentado pelos objetos. Este movimento pode ser muito realista, dependendo do tipo e exatidão da modelagem envolvida. No ANIMADO, o animador poderá produzir movimentos selecionando forças e torques de controle que estarão diretamente relacionados às leis mecânicas que regem o movimento. Basicamente, o ANIMANDO é composto por cinco módulos totalmente independentes, escritos em linguagem C e C++, porém, fortemente inter-relacionados: o EGESP, um módulo contendo o Método de Gauss para Resolução de Sistemas Lineares com pivoteamento parcial- parâmetro T, o FRED, um módulo contendo o Método Numérico de Runge-Kutta Variante de quarta ordem para Resolução de Equações Diferenciais Ordinárias com m variáveis independentes, o COLISÃO, um módulo para Detecção de Colisões e Dinâmica de Impacto associada, o CONTROLE, um módulo para o controle da animação e o INTEREXPSERV, um interpretador de expressões baseado no modelo cliente-servidor. É importante salientar que a Animação Modelada por Dinâmica requer a presença de ferramentas que suportem cálculos matemáticos intensivos e precisos, pois, constantemente, está sujeita a erros de precisão numérica e grande consumo de CPU. As animações produzidas com o uso da Dinâmica podem ser usadas em vários campos de aplicação: educacional, industrial, Robótica, Propaganda, entre outros.

Palavras-chave: Animação por computador, Movimento, Dinâmica

Abstract

The general aim of this work is to present in details, a research that has been done about "Modeled Animation by Dynamics", since 1990. The main objective is to introduce the ANIMADO,a first example of using Dynamic Simulation in the Computer Animation field, a research branch area of the group ProSlm, in the DCA at UNICAMP. Dynamics refers to the description of movement as a relation between forces and torques acting upon masses. In this way, we use Physics to find out the movement which will be performed by the objects. This movement can be very realistic and depends on the modelling. Using the ANIMADO,the ammator will be able to produce movements by selecting control forces and torques which will be directly related to mechanicallaws of motion. Generally speaking, the ANIMADO is divided into five totally independent, though strongly inter-relationed modules, implemented using the C and C++ language: the EGESP, a module that solves Systems of Linear Equations by standard Gauss-Jordan elimination with maximal pivoting, the FRED, a module that contains a 4th variant Runge-Kutta Numerical Integration Method, the COLISÃO,a module to Detect and Response collisions, the CONTROLE, a module to control the animation, and the INTEREXPSERV, an interpreter of expressions based in the client-server model using sockets. It is important to say that the Modeled Animation by Dynamics needs appropriated mathematic tools which avoid inaccurate results and reduce time processing. The produced animations will be able to be used in various fields of application and with a variety of objectives, as a helpful tool in the educational and industrial area, Robotic Engineering, Propaganda and many others.

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Um Ambiente de Animação Dinâmica de Corpos Rígidos

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Leonardo de Lima Oliveira
Instituição: Universidade Federal do Mato Grosso - UFMT. Departamento de Computação e Estatística
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Orientador: Paulo Aristarco Pagliosa
Ano: 2006
País: Brasil

Resumo
O objetivo geral deste trabalho é o estudo dos fundamentos da animação por computador e o desenvolvimento orientado a objetos de um sistema de animação procedimental de cenas 3D para visualização de simulações dinâmicas em aplicações de ciência e engenharia. Uma animação é especificada através de uma linguagem de animação, derivada de uma linguagem de propósito geral chamada L, estendida com produções para descrição de roteiros de animação baseados em scripts e ações que modificam o estado dos objetos no tempo, além de uma API de animação. Os principais componentes do sistema são: compilador da linguagem de animação, máquina virtual de animação, renderizador, controlador de animação, ligador e visualizador de arquivos de animação, e um motor de física de corpos rígidos denominado PhysX, desenvolvido pela Ageia Technologies. Os objetivos específicos do trabalho estão divididos em duas etapas. A primeira é o estudo dos fundamentos matemáticos e computacionais necessários ao desenvolvimento das classes de objetos que compos o sistema. Tal estudo inclui técnicas de animação e controle de movimentos, teoria de compiladores, máquinas virtuais, gerência de memória e coleta de lixo, bibliotecas nativas e conceitos da mecânica clássica. A segunda etapa consiste no desenvolvimento dos componentes do sistema, sua integração com o motor de física, e a implementação da API de animação.

Palavras-chave: Animação (Computação Gráfica), Dinâmica dos Sólidos, Computação Gráfica

Abstract
The general purpose of this work is the study of the fundamentals of the computer animation and the object-oriented development of a procedural animation system for visualization and dynamic simulations of 3D scenes in science and engineering applications. In such system an animation is specified by an animation language AL and an animation API.AL was derived from a general-purpose language called L, which was extended with productions for description of scripts and actions that modify the state of scene objects over time. The main components of the system are: animation language compiler, animation virtual machine, renderer, animation controller, animation file viewer and animation file linker, and a physics engine for dynamic simulation of rigid bodies called PhysX, developed by the Ageia Technologies. The specific purposes of the work are divided in two stages. The first one is the study of mathematical and computational principles and methods for developing the object classes that compose the animation system. Such study includes animation techniques and movements control, compilers theory, virtual machines, memory and garbage collection management, native interfaces and classic mechanics concepts. The second stage is the development of the system components, including the integration with the physics engine, and the animation API implementation.

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