Modelagem e Controle de Caimento e Dobras em Superfícies Deformáveis

Tese de Doutorado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Vanio Fragoso de Melo
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Engenharia de Computação e Automação Industrial
Orientador: Wu, Shin-Ting
Ano: 2004
País: Brasil

Resumo

Esta tese de doutorado tem como objetivo apresentar uma proposta de modelo computacional de superfície deformável. Há duas vertentes de modelos de superfícies deformáveis fisicamente embasados: modelos de mecânica das partículas e modelos de mecânica dos contínuos. Os modelos de mecânica dos contínuos são mais realísticos e intuitivos, por se basearem numa estrutura geométrica contínua e utilizarem os elementos de Geometria Diferencial para a sua análise. Similar a maioria dos modelos deformáveis com base na mecânica dos contínuos, propomos um modelo de superfície deformável com base na superfície de Cosserat elástica. Diferentemente dos modelos existentes na literatura de Computação Gráfica e Animação, o nosso modelo considera a relação entre as deformações tangenciais e normais, e inclui um novo paradigma lineariz ável para estimar os vetores normais. Isto possibilita a formação de dobras e rugas a partir da ação de forças tangenciais. Uma implementação é apresentada. Para corrigir alguns tipos de desequilíbrios criados pelo método das diferenças finitas empregado na discretização, propomos fatores de correções das forças internas atuantes nas bordas. Experimentalmente, o modelo proposto foi validado com aplicações para caimentos, para criação de dobras e rugas de tecido de pano.

Palavras-chave: animação por computador, cascas (Engenharia) - modelos matemáticos, deformações (Mecânica), superfícies - modelos, simulação e modelagem

Abstract

This doctoral thesis aims at presenting a proposal of a computational model for a deformable surface. There are two trends of deformable surface models that are physically based: particle systems and continuum mechanical models. The continuum mechanical models are more realistic and intuitive, since the underlying geometric structure is a continuum which can be analyzed with use of Differential Geometriy. Similar to most of works based on the continuum mechanics, we propose a deformable surface model based on an elastical Cosserat surface. Differently from the existing models in the Graphic Computer and Animation literature, our model considers a relation between the tangential and normal deformations, and integrate a novel linearizable approach for estimating the normal vectors. This provides an efficient way to simulate folds and wrinkles under the action of tangential forces. An implementation is presented. In order to correct some kinds of unbalance of forces, due to the methods of finite differences employed on the discretization, we propose correction factors for the internal forces that act on the boundaries. Experimentally, the proposed model was validated in the simulations of cloth draping, folds and wrinkles of cloth.

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Animação Facial 2D Sincronizada com a Fala Baseada em Imagens de Visemas Dependentes do Contexto Fonético

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Paula Dornhofer Paro Costa
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia da Computação
Orientador: José Mario de Martino
Ano: 2009
País: Brasil

Resumo
A animação facial por computador sincronizada com a fala permite a implementação de cabeças virtuais que podem contribuir para tornar interfaces humano-computador mais eficientes e atraentes. O presente trabalho apresenta um método de síntese de animação facial 2D baseado em imagens cujo desenvolvimento foi guiado por dois objetivos principais: a reprodução realista da movimentação articulatória visível da fala, incluindo os efeitos da coarticulação, e a possibilidade de implementação do método mesmo em plataformas com capacidades limitadas de processamento e memória, tais como celulares e assistentes pessoais digitais. O método desenvolvido baseia-se em uma base de imagens de visemas dependentes de contexto para o Português do Brasil e adota a técnica de metamorfose entre visemas para a síntese da animação facial. A abordagem proposta representa uma estratégia de síntese alternativa e inovadora, capaz de reproduzir a movimentação articulatória visível da fala, incluindo os efeitos da coarticulação, a partir de uma base de apenas 34 imagens. O trabalho inclui a implementação de um sistema piloto integrado a conversor texto-fala. Adicionalmente, o método de síntese proposto é avaliado através de teste de inteligibilidade da fala. Os resultados desta avaliação indicam que a informação visual fornecida pelas animações geradas pelo sistema contribui para a inteligibilidade da fala em condições de áudio contaminado por ruído. Apesar do trabalho estar restrito ao Português do Brasil, a solução apresentada é aplicável a outras línguas. Palavras-chave: Computação Gráfica, Animação Facial, Visemas, Coarticulação, Metamorfose.

Palavras-chave: computação gráfica, animação (cinematografia), metamorfose, animação por computador, comunicação visual

Abstratc
Speech synchronized facial animation allows the implementation of talking heads that potentially can improve human-computer interfaces making them more efficient and attractive. This work presentsan image based 2D facial animation synthesis method whose development was guided by two main goals: the realistic reproduction of visible speech articulatory movements, including coarticulation effects, and the possibility to implement the method also on limited processing and memory platforms, like mobile phones or personal digital assistants. The developed method is based on an image database of Brazilian Portuguese context dependent visemes and uses the morphing between visemes strategy as facial animation synthesis technique. The proposed approach represents an alternative and innovative synthesis strategy, capable of reproducing the visible speech articulatory movements, including coarticulation effects, from an image database of just 34 images. This work includes the implementation of a pilot system integrated to a text-to-speech synthesizer. Additionally, the proposed synthesis method is evaluated through a speech intelligibility test. The test results indicate that the animations generated by the system contribute to improve speech intelligibility when audio is degraded by noise. Despite the fact this work is restricted to Brazilian Portuguese, the presented solution is applicable to other languages. Keywords: Computer Graphics, Facial Animation, Visemes, Coarticulation, Morphing.

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Animação Facial Sincronizada com a Fala: Visemas Dependentes do Contexto Fonético para o Português do Brasil

Tese de Doutorado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: José Mario De Martino
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Engenharia de Computação
Orientador: Leo Pini Magalhães
Ano: 2005
País: Brasil

Resumo

Aparência de uma face sintética ao longo do tempo. Animação facial sincronizada com a fala está relacionada ao controle da movimentação da face virtual comandada pelos eventos fonéticos de uma locução. Tal controle implica na manipulação da face virtual de forma coordenada e em sincro-nismo com o sinal acústico da fala. A coordenação é a1cançada pela reprodução, na face virtual, da movimentação articulatória visível necessária à produção dos sons da fala. O objetivo do trabalho é estudar e propor uma metodologia para a definição de representações para os padrões visuais de movimentação articulatória observáveis na face durante a fala, os denominados visemas. A metodo-logia proposta estabelece visemas dependentes do contexto fonético que contemplam o fenômeno da coarticulação perseveratória e antecipatória. Além disso, a partir da descrição geométrica e temporal de visemas estabelecidos pela análise de um corpus lingüístico do português do Brasil, são derivados modelos para a movimentação da articulação temporomandibular e do tecido dos lábios. Apesar do material fonético utilizado no trabalho estar restrito ao português do Brasil, a metodologia proposta é aplicável a outras línguas.

Palavras-chave: computação gráfica, animação por computador

Abstract

Computer facial animation refers to the techniques for specifying and controlling the positioning, motion, and appearance of a synthetic face over time. Speech synchronized facial animation addres-ses the control of a virtual face conducted by the phonetic events of an utterance. Such control implies the manipulation of the virtual face synchronized and coordinated with the speech signal. The coor-dination is achieved by reproducing on the virtual face the visible articulatory movements necessary for speech production. The objective of the work is to study and propose a methodology to establish representations for, the visual articulatory pattems displayed on the face during speech production, the so called visemes. The proposed methodology identifies phonetic context dependent visemes that cope with persevera tive and anticipatory coarticulation. Additionally, the movements of the temporo-mandibular joint and the lip tissue are modelled from a set of visemes established by the analysis of a Brazilian Portuguese linguistic corpus. Although the corpus is restricted to Brazilian Portuguese, the methodology is general enough to be applied to other languages.

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