Geração de Transições Curtas de Animações Humanas 3D

Dissertação de Mestrado

Nome: Fabio Neves Rocha

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Escola de Artes, Ciências e Humanidades

Programa: Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Informação

Orientadora: Karina Valdivia Delgado 

Ano: 2021

País: Brasil

Resumo

A criação de animações humanas computacionais sem utilização de sensores de captura de movimento motion capture é uma tarefa manualmente laboriosa, embora existam diversas publicações utilizando métodos baseados em dados para a síntese de animações, poucos são dedicados diretamente à tarefa de inbetweening, a qual consiste de produzir movimentos de transição entre frames. O presente trabalho possui foco em transições curtas e tipos diferentes de movimentos, tais como artes marciais e dança indiana, utilizando o mínimo de frames de entrada possível. Nos estudos realizados é considerado apenas os dois frames iniciais e o frame final. A arquitetura Recurrent Transition Network (RTN) foi adaptada para operar com transições curtas, denominada ARTN. Adicionalmente foi proposto um método de pós-processamento simples combinando a arquitetura ARTN com interpolação linear, denomina-se esta solução ARTN+. Os resultados mostram que o erro médio de ARTN+ é inferior ao erro médio dos demais métodos para os dados de artes marciais e dança indiana.

Palavras-chave: Animação Humana, Aprendizado de Máquina, Aprendizado Profundo, Geração de Transição, In-Betweening, LSTM Redes Neurais, Redes Neurais Recorrentes, Dissertação.

Abstract

Creating computer generated human animations without the use of motion capture technology is a tedious and time consuming activity. Although there are several publications regarding animation synthesis using data driven methods, not many are dedicated towards the task of inbetweening, which consists of generating transition movements between frames. In this work, we are interested on short-term transitions and different kinds of movement, such as martial arts and Indian dance using the least amount of input frames as possible. We only consider the two initial frames and the final frame. We adapt the Recurrent Transition Network (RTN) to work with short-term transitions, called ARTN, and propose a simple post processing method combining ARTN with linear interpolation, called ARTN+. The results show that the average error of ARTN+ is less than the average error of the other methods in the martial arts and Indian dance dataset.

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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.

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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.

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Profe, Posso Desenhar Uma Menina? Percepções infantis versus desenhos animados: a representação de cientistas

Dissertação de Mestrado

Nome: Juliana Coelho Braga de Oliveira Penna

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Faculdade de Educação

Programa: Programa de Pós-Graduação de Educação Científica, Matemática e Tecnológica

Orientador: Agnaldo Arroio

Ano: 2021

País: Brasil

Resumo

Esta investigação, de natureza qualitativa, teve como objetivo central analisar as representações de cientistas veiculadas na mídia destinada ao público infantil, investigando possíveis correlações entre o que é apresentado e o que é expresso nas falas e nos desenhos realizados pelas crianças. Para alcançar esse objetivo, fez-se necessária a triangulação de informações obtidas por meio de três instrumentos: a) produto audiovisual; b) desenhos feitos pelas crianças e c) questionário respondido pelas crianças. A pesquisa de campo foi realizada em uma escola de Ensino Fundamental do município de Praia Grande, no estado de São Paulo, e participaram dessa fase 14 crianças com idade entre 8 e 9 anos. O produto audiovisual selecionado foi As Meninas Superpoderosas, animação veiculada em TV aberta, pois apresenta a figura de cientistas e alto nível de aceitação entre as crianças participantes deste estudo. Para analisar os dados, recorreu-se à análise de conteúdo (BARDIN, 2011). Tanto as cenas da animação quanto os desenhos produzidos e os questionários respondidos pelas crianças foram categorizados com base nos seguintes critérios: aspectos profissionais local de trabalho, equipamentos de trabalho, funções que exerce e em quais condições; aspectos físicos tonalidade da pele, vestuário e acessórios; e aspectos sociais gênero e impactos na sociedade. Os resultados evidenciam uma correspondência entre as representações veiculadas na animação e as representações das crianças. Nas duas visões, o cientista: é uma pessoa que está sempre trabalhando, desenvolvendo seus trabalhos individualmente, submetido(a) a situações de perigo, como explosões e monstros, trabalha necessariamente em um laboratório, cercado(a) por vidrarias, usando óculos de grau ou de proteção e criando invenções. É homem e é branco. Essa representação estereotipada aponta para a necessidade de implementar nos cursos de formação de professores o letramento midiático, algo que está longe da realidade dos currículos em vigência que formam os professores atualmente.

Palavras-chave: Estereótipos, Infância, Letramento midiático, Mídias, Representações de cientistas, Dissertação.

Abstract

This qualitative investigation aimed to analyze the representations of scientists published in media aimed at children, investigating possible correlations between what is presented and what is expressed in childrens speeches and drawings. In order to achieve this goal, it was necessary to triangulate information obtained through three instruments: a) audiovisual product; b) drawings made by children, and c) surveys answered by the children. The field research was carried out in an elementary school in the municipality of Praia Grande, in the state of São Paulo, and 14 children aged between 8 and 9 years participated in this stage. The audiovisual product selected was The Powerpuff Girls, an animation broadcasted on open TV, as it presents the figure of scientists and has a high level of acceptance among the children who participated in this study. For analyzing the data, content analysis was used (BARDIN, 2011). Both the animation scenes and the drawings produced plus surveys answered were categorized based on the following criteria: professional aspects workplace, work equipment, tasks performed and conditions; physical aspects skin tone, clothing and accessories; and social aspects gender and impacts on society. Results show a correspondence between the representations conveyed in the animation and children's representations. In both views, the scientist: is a person who is always working, develops his tasks individually, is subjected to dangerous situations such as explosions and monsters, necessarily works in a laboratory surrounded by glassware, wears prescription or protection glasses, and is creating inventions. He's male and he's white. This stereotyped representation points to the need to implement media literacy in teachers education programs, something that is far from the reality of current curricula that train teachers today.

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Articulação de Linguagens nos Modelos de Comunicação Para a Saúde Pública: O personagem Zé Gotinha e o cinema de animação

Dissertação de Mestrado

Nome: Patricia Beatriz Souza Campinas Pena

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Escola de Comunicação e Artes

Programa: Programa de Meios e Processos Audiovisuais

Orientadora: Irene de Araujo Machado

Ano: 2015

País: Brasil

Resumo

Pesquisas acerca do desenvolvimento de modelos comunicacionais em Saúde Pública de eficácia já demonstrada, cujo exemplo pode ser dado pelas animações de Zé Gotinha que auxiliaram na erradicação da poliomielite no Brasil, podem aclarar pontos positivos e auxiliar no entendimento de como propor formatos mais efetivos em termos educacionais. Norteados por esta justificativa e tendo por base o aporte teórico da escola de Tártu de Semiótica da Cultura e o conceito de modelização de linguagens, a dissertação teve por objetivo analisar a articulação dos elementos sígnicos geradores de sentidos considerados importantes no desenvolvimento, aderência e perenidade de ideários benéficos em relação ao ato de se vacinar dentro das animações com Zé Gotinha. Como o arcabouço teórico nos permitiu ver o objeto como uma parte de um movimento maior, também foram desenvolvidas análises das linguagens anteriores as animações, a fim de caracterizá-las dentro deste movimento. Dos materiais e métodos, recolheram-se documentos no Museu de Saúde Pública Emilio Ribas e material produzido pelo Programa Nacional de Imunização (PNI), englobando desde sua formação (1986) até a atualidade (ano de 2012). A pesquisa também obteve entrevistas com envolvidos nos processos criativos. Dos resultados: modelizações de códigos culturais e científicos se fizeram presentes na formação das linguagens; a linha, enquanto artefato gráfico funcionou como modelizante para estas. E das conclusões: os mecanismos culturais, especificamente as animações televisuais, tiveram relevância na sedimentação dos ideários traduzidos pelo personagem; a linha pôde ser um modelizante por possuir grande capacidade de condensação de informação; a imagem cinemática é capaz de traduzir semioticamente conceitos de difícil apreensão e por isso desempenha um trabalho cognitivo válido de educação; os modelos de comunicação em saúde são linguagens modelizadas que oscilam entre os sistemas semióticos científicos e os artísticos sendo necessária a equalização entre ambos para assim comunicar, sensibilizar e informar em mesma medida.

Palavras-chave: Animação, Comunicação, Modelização, Saúde, Semiótica, Dissertação.

Abstract

The animations with Zé Gotinha (Little Drop Joe) helped in the eradication of poliomyelitis in Brazil. Researches along the development of communication models in Public Health of demonstrated effectiveness can clarify positive aspects and auxiliary in the comprehension of formats more effectives in educational terms. Guided by this justification and based on the theoretical approach of the Tartu School of Semiotics of Culture and the concept of modeling languages, the dissertation had as the main goal to analyze the articulation of the signal elements that produce meanings considered important to the development, adherence and abiding of this beneficial understandings that concerns to the vaccination within the animations with Zé Gotinha (Little Drop Joe). As the theoretical framework allowed us to see the object as a part of a larger movement, it was also developed analysis of previous languages in order to characterize the animations of Zé Gotinha in this larger movement. Methods and materials: Emílio Ribas Museum documents were collected, as the same way as the materials produced by the Programa Nacional de Imunização (PNI), from the creation of the character (1986) to the present (2012). Observations: Representations (modeling) of the cultural and science codes were present in the formation of the languages; the line, as a graphical artifact worked as a modeling-key to present so. Conclusions: the cultural mechanisms, especially the televisual animations, had relevance in the sedimentation of ideas translated by the character; the line could be a modeling-key by possessing great capacity of informational compendium; the cinematic image is capable of translating the concepts of complex apprehension and, by that, it stresses out a valid cognitive effect in education; the models of communication in public health are modeled languages that oscillate in between the scientific semiotics systems and the artistic ones. This makes necessary the equalization between both, scientific and artistic systems, in order to communicate, sensitize and inform people in the same extent.

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