TOOKIMA: Um Conjunto de Ferramentas para a Descrição de Animação Modelada por Computador

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Marcelo da Silva Hounsell
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Engenharia de Computação e Automação Industrial
Orientador: Leo Pini Magalhães
Ano: 1992
País: Brasil

Resumo
TOOKIMA (a Tool Kit for Scripting Computer Modeled Animation) consiste num conjunto de ferramentas para facilitar a descrição e o desenvolvimento de animações cinemáticas. Vários algoritmos foram implementados para a manipulação de quaisquer dos parâmetros dos elementos tais como objetos, câmera, tonalização, fontes de luz, etc. Ele é, atualmente, uma extensão da linguagem de programação de uso geral C, sobre seus tipos de dados primitivos e sobre sua biblioteca de funções, baseado no rendering Scan-line sobre objetos representados por bordos. Características adicionais estão disponíveis para animação sobre trilhas, geometria temporal, vários comportamentos de aceleração pré-estabelecidos, estruturação hierárquica de objetos e o desenvolvimento incremental da animação. Nosso objetivo foi, principalmente, desenvolver um ambiente inicial para pesquisas em animação no nosso projeto maior em Computação de Imagens, denominado ProSIm, do que propor técnicas ou algoritmos novos.

Palavras-chave: visão por computador

Abstract
TOOKlMA (a Tool Kit for Scripting Computer Modeled Animation) consists of a set of tools that intend to help the descriptton and development of kinematics animations. Several algorithms are available for the manipulation of any parameters of elements like objects, camera, shading, light-sources, etc. These tools, nowadays, are a scanline-based renderlng extension to the C general-purpose programming language on its data types and libraries, using boundary representation of objects. Additional features are available for track animation, temporal geometry, several accelerated behavior, hierarquical structure of objects and tweaking. Our goal was, mainly, to develop an initial research enviroment for animation in our major project on computer graphics, called ProSlm, rather than propose any new techniques or algorithms.

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Animação Facial por Computador Baseada em Modelagem Biomecânica

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Renata Correa
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Engenharia de Computação
Orientador: Leo Pini Magalhães
Ano: 2007
País: Brasil

Resumo
A crescente busca pelo realismo em personagens virtuais encontrados em diversas aplicações na indústria do cinema, no ensino, jogos, entre outras, é a motivação do presente trabalho. O trabalho descreve um modelo de animação que emprega a estratégia biomecânica para o desenvolvimento de um protótipo computacional, chamado SABiom. A técnica utilizada baseia-se na simulação de características físicas da face humana, tais como as camadas de pele e músculos, que são modeladas de forma a permitir a simulação do comportamento mecânico do tecido facial sob a ação de forças musculares. Embora existam vários movimentos produzidos por uma face, o presente trabalho restringiu-se às simulações dos movimentos de expressões faciais focalizando os lábios. Para validar os resultados obtidos com o SABiom, comparou-se as imagens do modelo virtual obtidas através do protótipo desenvolvido com imagens obtidas de um modelo humano.

Palavras-chave: animação por computador, biomecânica, expressão facial

Resumo
The increasing search for realism in virtual characters found in' many applications as movies, education, games, so on, is the motivation ofthis thesis. The thesis describes an animation model that employs the biomechanics strategy for the development of a computing prototype, called SABiom. The method used is based on simulation of physical features of the human face, such as layers of the skin and musc1es, that are modeled for simulation of the mechanical behavior of the facial tissue under the action of muscle forces. Although there are several movements produced by a face, the current work limits itself to the simulations of the facial expressions focusing the lips. To validate the results obtained from SABiom, we compared the images of the virtual model with images from a human model.

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Uma Proposta de Morphing Utilizando Técnicas de Interpolação de Formas e Média Morfológica

Dissertação de Mestrado

(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Rogério Seiji Higa
Instituição: UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Orientador: Yuzo Iano
Ano: 2008
País: Brasil

Resumo
A animação é muito utilizada na área cinematográfica para produzir efeitos visuais ou para fazer filmes inteiros. Nessa área, a busca por novas ferramentas caminha junto com a necessidade da indústria do entretenimento de sempre mostrar novidades. Tentando suprir essa demanda, este trabalho propõe uma nova ferramenta que mistura o morphing de imagens, já muito utilizado nesta área, com a média morfológica. O uso dessas duas técnicas permite a geração de uma seqüência de imagens diferente de outras técnicas de morphing. Além disso, também é proposta a utilização de um algoritmo de interpolação de formas, que é utilizado junto ao morphing para interpolar os seus marcadores de atributos. O uso da interpolação de formas permite que dois marcadores correspondentes tenham um número diferente de pontos, e também adiciona opções de compensação de rotação entre as formas dos marcadores. Neste trabalho são mostrados os resultados obtidos com o método proposto.

Palavras-chave: animação (cinematografia), processamento de imagens, morfologia matemática, interpolação, compressão de imagens

Abstract
Animation is used in the cinema industry to produce visual effects or entire movies. In this area, the search for new tools comes along with the need of the entertainment industry to show new stuff all the time. To fulfill this need, this work proposes a new tool that blends the image morphing, a famous tool for visual effects, with the morphological median. The use of these two techniques provides an image sequence that's distinct from other similar tools. It is also proposed in this work the use of the shape interpolation which is used in the morphing algorithm to interpolate the features markers. The shape interpolation algorithm allows that the corresponding markers have a different number of points, it also includes a rotation compensation options for the interpolation of the shapes of the markers. In this work are shown the results obtained form the proposed method.

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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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