Modèles de rendu et animation émotionnelle en 3 D

par Jing Huang

Thèse de doctorat en Signal et Images

Sous la direction de Catherine Pelachaud et de Tamy Boubekeur.

Le président du jury était Christian Jacquemin.

Le jury était composé de Isabelle Bloch.

Les rapporteurs étaient Venceslas Biri, Ronan Boulic.


  • Résumé

    L'animation et le rendu sont deux domaines de recherche importants dans l'informatique graphique. L'occlusion ambiante (OA) est un moyen très répandu pour simuler l'éclairage indirect. Nous présentons une approche rapide et facile à mettre en œuvre pour l'approximation de l'occlusion ambiante de l'espace d'affichage. On calcule l'OA pour chaque pixel en intégrant les valeurs angulaires des échantillonneurs autour de la position du pixel qui pourrait bloquer l'éclairage ambiant. Nous appliquons une méthode séparable afin de réduire la complexité du calcul. La simulation des rides expressives du visage peut être estimée sans changer l'information géométrique. Nous avons construit un modèle de rides en utilisant une technique graphique qui effectue des calculs seulement dans l'espace d'affichage. Les animations faciales sont beaucoup plus réalistes avec la présence des rides. Nous présentons une méthode de cinématique inverse rapide et facile à mettre en œuvre qui s'appuie sur un modèle masse-ressort et qui repose sur les interactions de forces entre les masses. Les interactions de forces entre les masses peuvent être vues comme un problème de minimisation de l'énergie. Elle offre une très bonne qualité visuelle en haute performance de vitesse. En se basant sur notre méthode d'IK, nous proposons un modèle de synthèse des gestes corporels expressifs intégrés dans notre plateforme d'agents conversationnels. Nous appliquons l'animation de tout le corps enrichi par l'aspect expressif. Ce système offre plus de flexibilité pour configurer la cinématique expressive directe ou indirecte. De façon globale, cette thèse présente notre travail sur le rendu et l'animation en 3D.

  • Titre traduit

    3D emotional rendering and animation models


  • Résumé

    Animation and rendering are both important research domains in computer graphics. We present a fast easy-to-implement separable approximation to screen space ambient occlusion.We evaluate AO for each pixel by integrating angular values of samplers around the pixel position which potentially block the ambient lighting.We apply a separable fashion to reduce the complexity of the evaluation. Wrinkle simulation can also be approximated without changing geometry information.We built a wrinkles model by using a modern graphics technique which performs computations only in screen space.With the help of wrinkles, the facial animation can be more realistic. Several factors have been proved, and wrinkles can help to recognize action units with a higher rate. Inverse kinematics (IK) can be used to find the hierarchical posture solutions. We present a fast and easy-to-implement locally physics-based IK method. Our method builds upon a mass-spring model and relies on force interactions between masses. Our method offers convincing visual quality results obtained with high time performance. Base on our IK method, we propose our expressive body-gestures animation synthesis model for our Embodied Conversational Agent (ECA) technology. Our implementation builds upon a full body reach model using a hybrid kinematics solution. Generated animations can be enhanced with expressive qualities.This system offers more flexibility to configure expressive Forward and Inverse Kinematics (FK and IK). It can be extended to other articulated figures. Overall, this thesis presents our work in 3D rendering and animation. Several new approaches have been proposed to improve both the quality and the speed.


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