Virtual Characters are more than avatars capable of expressing emotions and interact with the users. Virtual Characters should be seen as a very reliable representation of a human being, capable of expressing all the possible affective traits after the appraisal and evaluation of what is happening around and inside them. They should feel and express what they are feeling; they should convince you they are “real”. To achieve this level of believability several researchers have proposed different computational and affective models, as well as graphical techniques to simulate expressions, gestures, behavior or voice. All this state of art has provided us with sufficient data and information to see what else needs to be done. As a result, we propose a contextual and affective framework that allows the generation of the context that surrounds the character as well as the simulation of its psychological characteristics like preferences, standards, personality, or admiration for other agents. Moreover, the framework proposes novel and implementation independent techniques for the visualization of emotions and mood. Through experimentation we come up with a set of head-position/eye-gaze configurations that are perceived as certain personality traits, we validate the generation of expressions for moods, and assessed the feasibility of the context generation through movie scenes, which translated into our system, triggered the same emotions and elicit the same facial expressions as in the movie. This research is a step forward in the creation of more believable virtual characters, by pointing out other elements that should be considered when creating characters that can be used in affective HCI applications, storytelling, or virtual worlds for entertainment (e.g. Videogames) or for therapies (e.g. in therapies with autistic children). / Hablar de personajes virtuales implica hablar de mucho más que avatares capaces de expresar emociones e interactuar con los usuarios. Los personajes virtuales deberían ser vistos como una representación fidedigna de los seres humanos, capaces de expresar un amplio rango de rasgos afectivos después de haber analizado y evaluado qué ocurre fuera y dentro de ellos. Deben sentir y expresar lo que sienten de tal forma que logren convencer que son reales. Para alcanzar este nivel de credibilidad gran cantidad de investigadores han propuesto diferentes modelos afectivos y computacionales, así como técnicas en gráficos para simular expresiones, gestos, comportamientos y voz. Todo este trabajo previo nos ha permitido obtener suficientes datos para analizar qué más se puede hacer en esta área. Como resultado, proponemos una metodología que permite la generación automática del contexto que rodea al personaje, así como la simulación de sus características psicológicas como preferencias, estándares, personalidad, o admiración por otros agentes. Más aún, se presentan novedosos algoritmos independientes de la implementación para la visualización de emociones y humor. Mediante experimentos y test que miden el grado de percepción en los usuarios asociamos un conjunto de configuraciones “orientación de la cabeza/dirección de la mirada” a rasgos de personalidad, y validamos el método para generar expresiones de humor. También evaluamos la habilidad de la generación de contexto usando escenas de películas, obteniendo el mismo set de emociones y expresiones faciales que en dichas películas. Finalmente, cabe destacar que este trabajo de investigación es un paso hacia adelante en la creación de personajes más creíbles, ya que indica qué elementos deberían tomarse en cuenta al momento de crear personajes virtuales que puedan ser usados en aplicaciones Interacción persona-ordenador, cuentacuentos, o mundos virtuales destinados al entretenimiento (videojuegos) o fines médicos (terapias con niños autistas)

Los modelos poligonales actualmente dominan el campo de los gráficos interactivos. Esto es debido a su simplicidad matemática que permite que los más comunes algoritmos de visualización se implementen directamente en el hardware. Sin embargo la complejidad de estos modelos (medidos por el número de polígonos) crece más rápido que la capacidad del hardware grafico para visualizarlos interactivamente. Las técnicas de simplificación de polígonos ofrecen una solución para tratar estos modelos complejos. Estos métodos simplifican la geometría poligonal reduciendo el coste de visualización del modelo sin una pérdida del contenido visual del objeto. Esta idea aun sigue vigente aunque es una idea ya antigua en gráficos por ordenador. Durante los últimos años ha surgido un gran abanico de métodos de simplificación. La mayoría ha abordado el problema de la simplificación desde el punto de vista geométrico. Es decir, elaborando métricas que permiten guiar la simplificación calculando el error cometido en cada paso utilizando una medida puramente geométrica. Recientemente se han desarrollado nuevos métodos que intentan guiar el proceso de simplificación mediante una medida de similitud visual. En otras palabras, que los modelos simplificados se vean de forma parecida cuando se visualizan.El error geométrico es uno de los factores que influye en la similitud visual pero no es el único. Otros factores como las siluetas, las propias oclusiones y transparencias, los atributos de superficie, etc. influyen notablemente. En esta tesis se presenta un nuevo método de simplificación de mallas de polígonos. Este método realiza una simplificación guiada por el punto de vista, acometiendo una simplificación cuyo objetivo es garantizar la similitud visual. Esto permite que muchas aplicaciones cuyo objetivo sea la visualización interactiva como por ejemplo los juegos de ordenador se beneficien en buena medida. Se han propuesto diferentes métricas para conducir el método de simplificación desarrollado, todas ellas están basadas en la Teoría de la Información. El empleo de una métrica u otra permite llevar a cabo tres grandes tipos de simplificaciones. En el primer grupo se consigue una simplificación cuyo factor primordial es la similitud visual lo que conduce a la obtención de modelos simplificados cuya geometría oculta ha sido simplificada en gran medida o en su totalidad.En el segundo grupo de métricas se aborda la simplificación con el objetivo de la similitud visual pero respetando en mayor medida la geometría oculta del modelo. Con lo que el error geométrico es menor que en grupo anterior a costa de un mayor error visual. Finalmente, el tercer grupo permite que se pueda acometer una simplificación que intenta preservar las regiones visualmente salientes de la malla mediante la aplicación del concepto de saliency de malla, definido a partir de la divergencia de Jeshen-Shannon. Estas pequeñas regiones se mantienen mejor si se hace uso de este método, de otra forma serían eliminadas ya que tienen un coste de simplificación bajo.

Interactive applications with 3D graphics are used everyday in a lot of different fields, such as games, teaching, learning environments and virtual reality. The scenarios showed in interactive applications usually tend to present detailed worlds and characters, being the most realistic as possible. Detailed 3D models require a lot of geometric complexity. But not always the available graphics hardware can handle and manage all this geometry maintaining a realistic frame rate. Simplification methods attempt to solve this problem, by generating simplified versions of the original 3D models. These simplified models present less geometry than the original ones. This simplification has to be done with a reasonable criterion in order to maintain as possible the appearance of the original models. But the geometry is not the only important factor in 3D models. They are also composed of additional attributes that are important for the final aspect of the models for the viewer. In the literature we can find a lot of work presented about simplification. However, there are still several points without an efficient solution. Therefore, this thesis focuses on simplification techniques for 3D models usually used in interactive applications.