Empati är förmågan att kunna känna det någon annan känner. Målet med undersökningen är att skapa ett set av principer för animatören. Att öka empatin för animerade karaktärer. I den här undersökningen skapades fyra principer, dessa är personlighet, lära känna karaktären, underhållningsvärde och relatering. Principsystemet är inspirerat av Disneys ”animationernas tolv principer”, där man har ett set av principer som kanske inte fungerar vid varje animationssituation utan som mer skulle kunna fungera som en vägledning. / The goal with this thesis is to find a set of principles for the animator. To enhance empathy towards an animated character.  Empathy is the ability to share the same feelings another person is feeling. Through researching previous works, a set of four principles was created. These principals of empathy is, personality, knowing the character, entertainment value and relatedness. The principal system is inspired by Disney´s “Twelve principals of animation”. The purpose is to have a set of principles that will work in most animation situations.

<p>Rapporten beskriver arbetsprocessen vid skapandet av animationer som visualiserar flödet i ett avancerat bränslesystem. Arbetet är utfört på uppdrag av Scania Academy. Den frågeställning som arbetet utgått ifrån är:</p><p>Hur skapar man en visualisering av ett flöde i ett avancerat bränslesystem som är informativt och anpassat för målgruppen?</p><p>Bakgrunden till arbetet är att Scania tagit fram ett nytt bränslesystem som de är i behov av att hålla utbildning kring. Som stöd till utbildningen vill man med hjälp av animation förklara bränslets flöde. Syftet med examensarbetet är att undersöka hur man skapar dessa animationer på ett informativt och målgruppsanpassat sätt.</p><p>Efter en förberedande faktainsamling har animationerna producerats utifrån teorier inom infromationsdesign. För att anpassa animationerna för målgruppen har kvalitativa utprovningar i form av ostrukturerade intervjuer gjorts. Korrigeringar och slutgiltig utformning av animationerna har sedan gjorts baserat på utprovningarnas resultat.</p><p>Baserat på de erfarenheter som samlats under examensarbete och det resultat som utprovningar givit, kan slutsatsen sammanfattas med att en utförlig faktainsamling och ett tidigt skissarbete är grunden till en lyckad flödesanimation. Utnyttjandet av CAD-modeller är ett mycket tidseffektivt sätt att skapa visualiseringar i 3D. Det gör att man kan undvika mycket av det tidskrävande modellerandet. För att visualisera flödet inuti systemet bör man använda sig av visualiseringstekniker inom tekniskillustration. Flödet kan med fördel abstraheras och att animera flödets rörelse attraherar uppmärksamheten hos mottagaren. Viss realism i utseende av systemet underlättar igenkänning. Består animationen av flera delar underlättar ett navigationssystem vars struktur och symboler är anpassat till målgruppens konventioner och användningsbehov.</p>

Rapporten beskriver arbetsprocessen vid skapandet av animationer som visualiserar flödet i ett avancerat bränslesystem. Arbetet är utfört på uppdrag av Scania Academy. Den frågeställning som arbetet utgått ifrån är: Hur skapar man en visualisering av ett flöde i ett avancerat bränslesystem som är informativt och anpassat för målgruppen? Bakgrunden till arbetet är att Scania tagit fram ett nytt bränslesystem som de är i behov av att hålla utbildning kring. Som stöd till utbildningen vill man med hjälp av animation förklara bränslets flöde. Syftet med examensarbetet är att undersöka hur man skapar dessa animationer på ett informativt och målgruppsanpassat sätt. Efter en förberedande faktainsamling har animationerna producerats utifrån teorier inom infromationsdesign. För att anpassa animationerna för målgruppen har kvalitativa utprovningar i form av ostrukturerade intervjuer gjorts. Korrigeringar och slutgiltig utformning av animationerna har sedan gjorts baserat på utprovningarnas resultat. Baserat på de erfarenheter som samlats under examensarbete och det resultat som utprovningar givit, kan slutsatsen sammanfattas med att en utförlig faktainsamling och ett tidigt skissarbete är grunden till en lyckad flödesanimation. Utnyttjandet av CAD-modeller är ett mycket tidseffektivt sätt att skapa visualiseringar i 3D. Det gör att man kan undvika mycket av det tidskrävande modellerandet. För att visualisera flödet inuti systemet bör man använda sig av visualiseringstekniker inom tekniskillustration. Flödet kan med fördel abstraheras och att animera flödets rörelse attraherar uppmärksamheten hos mottagaren. Viss realism i utseende av systemet underlättar igenkänning. Består animationen av flera delar underlättar ett navigationssystem vars struktur och symboler är anpassat till målgruppens konventioner och användningsbehov.

L'analyse du visage est un sujet très étudié dans de nombreux domaines : Interaction Homme Machine, sécurité, post-production cinématographique, jeux video. . . Cela comprend la détection, la reconnaissance, la reconstruction 3D, l'animation et l'analyse d'émotions. L'animation du visage a été la motivation principale durant toute la thèse. Nous nous intéressons à la plupart des domaines liés au visage : tout d'abord la reconstruction 3D et la modélisation de visage, avec un nouveau modèle de visage. Ensuite, nous introduisons des contraintes anthropométriques par champs de Markov pour la détection globale de points d'intérêts. Partant de contraintes anthropométriques, nous sommes capables d'estimer la pose 3D du visage à partir d'une seule image, et de l'étendre au suivi du visage. L'analyse d'émotion conclut notre travail : nous présentons une technique de modélisation d'expression définie comme une série temporelle et proposons de l'utiliser pour la prédiction d'émotions.

La prémisse sur laquelle s'appuie ma recherche-création doctorale est que les technologies de capture du mouvement ont permis l'émergence d'une nouvelle forme de danse : la « danse sans corps ». Dès le départ, cet énoncé, qui apparaît contenir un paradoxe ou même une aberration, soulève de multiples questions que j'aborde tout au long de cette thèse de façon empirique, m'attachant à relever dans ma pratique créatrice les éléments qui pourraient apporter des bases de réponses ou une contribution utile à ceux, chorégraphes, enseignants, chercheurs, danseurs, analystes du mouvement, notateurs et autres, qui questionnent ou simplement s'intéressent à la danse dans son rapport aux technologies. Ma démarche artistique repose sur cette hypothèse qu'il existe des espaces infochorégraphiques pour une « danse sans corps ».C'est par l'observation critique du parcours de création que j'ai vécu pendant ces nombreuses années, par un aller-retour constant entre théories et pratiques que je situerai mon propre travail d'artiste et que j'établirai la validité de cette assertion. Les technologies de capture du mouvement sont au cœur de cette thèse. Comment elles constituent aujourd'hui un outil privilégié de médiation de la danse ouvre un questionnement sur la place qu'elles pourraient occuper dans le champ de la création chorégraphique actuelle. Les technologies numériques de l'information et de la communication en général, et celles de capture du mouvement en particulier, ont en effet connu durant la dernière décennie du XXe siècle et depuis l'entrée dans le XXIe, une progression remarquable. Les prouesses techniques qu'elles proposent aujourd'hui en matière d'enregistrement, de montage et d'effets spéciaux, assorties d'une miniaturisation qui les a considérablement coupées de leur lourdeur tant matérielle que d'opération, sont à ce point attirantes et accessibles que leur usage a connu une croissance phénoménale jusque dans le grand public. Chez les artistes, dans les faits, les NTIC se sont mutées en technologies médiatiques qui pourraient être qualifiées de Nouvelles Technologies de l'Imaginaire et de la Création. Dans ces expressions artistiques inédites que ces technologies permettent de faire naître dans le cyberespace, la danse a elle aussi trouvé un créneau. Elle s'y frotte à des techniques, des pratiques et des processus inusités, mais désormais inévitables. La création, en effet, s'y fait de façon partagée, collaborative, entre divers acteurs artistes, scientifiques, ingénieurs, techniciens, dont chacun, possédant une partie intrinsèque du processus de production, se révèle indispensable à la concrétisation de l'œuvre. Au-delà d'un changement de paradigme dans l'écriture chorégraphique, la « danse sans corps » tient également d'un changement de paradigme dans sa production. Cette thèse permettra de faire connaissance avec quelques-uns des principaux artistes qui procèdent d'une hybridation de la danse et des NTIC. Mais avant tout, elle a pour objet d'investiguer les concepts artistiques, les notions théoriques, pratiques et les technologies que la mise en œuvre de mes créations soulève et leurs liens respectifs afin d'en retirer des informations, sinon des enseignements, qui contribueront à permettre de répondre aux questions soulevées et ce faisant, de favoriser l'identification et la compréhension des multiples enjeux d'une telle pratique interdisciplinaire. Je décrirai dans un ordre chronologique les diverses œuvres que j'ai réalisées au cours des quarante années où j'ai cherché à définir de nouveaux territoires et d'autres expressions pour ma danse d'écran. Je m'attarderai sur celles qui constituent la partie création de ma recherche doctorale : Tabula rasa : la suite, NoBody danse : le prototype et NoBody danse : les photos, et tout particulièrement les deux premières. Je ferai ainsi part des découvertes que cette activité créatrice de longue haleine m'a permis de faire et de définir, m'attardant sur celles, les plus significatives, qui en sont l'aboutissement actuel : la signature kinésique des danseurs et, bien sûr, la danse sans corps. Je terminerai enfin en traitant de la chaîne de liens théorie-pratique qui s'est établie à travers ces divers moments d'engagement dans la création. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : danse, corps, danse sans corps, capture du mouvement, animation 3D, infochorégraphie, particules, technochorégraphie, danse numérique, écriture chorégraphique, traitement de geste.

This Diploma thesis deals with problems of making 3D e-shops for their widely usage. It contains the description of current level of e-shop, theoretical solution of the problem of transition to 3D with a description of advantages, disadvantages and warrant of new solution. It contains the practical solution as well.

Mit Techniken der Computergraphik können bewegte drei-dimensionale Oberflächen mit höchsten visuellen Details generiert und dargestellt werden. Mittlerweile sind die Ergebnisse so gut, dass beispielsweise virtuelle menschliche Gesichter in Filmen und Videospielen kaum noch von realen zu unterscheiden sind. Auch in der Ergonomie werden immer genauere Mensch-Modelle und Simulationen verwendet, beispielsweise zur Validierung und Verbesserung von Textilien.

En animation de personnages 3D, la déformation de surface, ou skinning, est une étape cruciale. Son rôle est de déformer la représentation surfacique d'un personnage pour permettre son rendu dans une succession de poses spécifiées par un animateur. La plausibilité et la qualité visuelle du résultat dépendent directement de la méthode de skinning choisie. Sa rapidité d'exécution et sa simplicité d'utilisation sont également à prendre en compte pour rendre possible son usage interactif lors des sessions de production des artistes 3D. Les différentes méthodes de skinning actuelles se divisent en trois catégories. Les méthodes géométriques sont rapides et simples d'utilisation, mais leur résultats manquent de plausibilité. Les approches s'appuyant sur des exemples produisent des résultats réalistes, elles nécessitent en revanche une base de données d'exemples volumineuse, et le contrôle de leur résultat est fastidieux. Enfin, les algorithmes de simulation physique sont capables de modéliser les phénomènes dynamiques les plus complexes au prix d'un temps de calcul souvent prohibitif pour une utilisation interactive. Les travaux décrits dans cette thèse s'appuient sur Implicit Skinning, une méthode géométrique corrective utilisant une représentation implicite des surfaces, qui permet de résoudre de nombreux problèmes rencontrés avec les méthodes géométriques classiques, tout en gardant des performances permettant son usage interactif. La contribution principale de ces travaux est un modèle d'animation qui prend en compte les effets des muscles des personnages et de leur interactions avec d'autres éléments anatomiques, tout en bénéficiant des avantages apportés par Implicit Skinning. Les muscles sont représentés par une surface d'extrusion le long d'axes centraux. Les axes des muscles sont contrôlés par une méthode de simulation physique simplifiée. Cette représentation permet de modéliser les collisions des muscles entre eux et avec les os, d'introduire des effets dynamiques tels que rebonds et secousses, tout en garantissant la conservation du volume, afin de représenter le comportement réel des muscles. Ce modèle produit des déformations plus plausibles et dynamiques que les méthodes géométriques de l'état de l'art, tout en conservant des performances suffisantes pour permettre son usage dans une session d'édition interactive. Elle offre de plus aux infographistes un contrôle intuitif sur la forme des muscles pour que les déformations obtenues se conforment à leur vision artistique. / Surface deformation, or skinning is a crucial step in 3D character animation. Its role is to deform the surface representation of a character to be rendered in the succession of poses specified by an animator. The quality and plausiblity of the displayed results directly depends on the properties of the skinning method. However, speed and simplicity are also important criteria to enable their use in interactive editing sessions. Current skinning methods can be divided in three categories. Geometric methods are fast and simple to use, but their results lack plausibility. Example-based approaches produce realistic results, yet they require a large database of examples while remaining tedious to edit. Finally, physical simulations can model the most complex dynamical phenomena, but at a very high computational cost, making their interactive use impractical. The work presented in this thesis are based on, Implicit Skinning, is a corrective geometric approach using implicit surfaces to solve many issues of standard geometric skinning methods, while remaining fast enough for interactive use. The main contribution of this work is an animation model that adds anatomical plausibility to a character by representing muscle deformations and their interactions with other anatomical features, while benefiting from the advantages of Implicit Skinning. Muscles are represented by an extrusion surface along a central axis. These axes are driven by a simplified physics simulation method, introducing dynamic effects, such as jiggling. The muscle model guarantees volume conservation, a property of real-life muscles. This model adds plausibility and dynamics lacking in state-of-the-art geometric methods at a moderate computational cost, which enables its interactive use. In addition, it offers intuitive shape control to animators, enabling them to match the results with their artistic vision.

Cette thèse traite de la mise en œuvre d'un système de synthèse 3D de parole audiovisuelle capable, a partir d'une simple chaîne phonétique, de générer un signal audio synthétique, les mouvements du visage correspondant ainsi que les mouvements de la main reproduisant les gestes de la Langue française Parlée Complétée (LPC). Nous avons enregistré les mouvements faciaux et manuels d'une codeuse LPC par une technique de motion capture, ainsi que le signal audio correspondant, lors de la production d'un corpus de 238 phrases couvrant l'ensemble des diphones du français. Après traitements et analyses des données, nous avons implémenté un système de synthèse par concaténation d'unités en deux étapes capable de générer de la parole codée. Enfin, nous avons évalué notre système tant au niveau de l'intelligibilité segmentale qu'au niveau de la compréhension. Les résultats sont prometteurs et montrent clairement un apport d'information du code de synthèse.

Les structures fibreuses, formées d'une assemblée d'objets longilignes flexibles, sont très présentes dans notre environnement quotidien, notamment dans des systèmes biologiques tels que les végétaux ou les cheveux. Ces dernières années ont vu se développer diverses techniques de numérisation de la géométrie de fibres, soit par synthèse manuelle, soit par capture automatique. Parallèlement, de nombreux modèles physiques de simulation dynamique de fibres enchevêtrées ont été créés pour animer automatiquement ces objets complexes. Le but de cette thèse est d'établir un pont entre ces deux domaines: la géométrie de fibres d'une part, leur simulation dynamique d'autre part. Plus précisément, nous nous intéressons à la mise en correspondance d'une géométrie de fibres donnée en entrée, représentant un système mécanique à l'équilibre stable sous l'action de forces extérieures (gravité, forces de contact), avec les paramètres d'un modèle physique de fibres en contact. Notre objectif est de calculer les paramètres physiques des fibres de manière à garantir l'état d'équilibre de la géométrie donnée. Nous proposons de résoudre ce problème en choisissant comme modèle physique de fibres une assemblée de super-hélices en contact frottant. Nous proposons deux contributions principales. La première répond au besoin de convertir la géométrie d'une fibre numérisée quelconque, représentée comme une courbe 3d, en la géométrie du modèle des super-hélices, à savoir une courbe $G^1$ en hélices par morceaux. Nous proposons pour cela l'algorithme des tangentes flottantes 3d, qui consiste, en s'appuyant sur la condition de co-hélicité récemment énoncée par Ghosh, à interpoler N+1 tangentes réparties sur la courbe d'origine par N morceaux d'hélice, tout en minimisant l'écart en position. Par ailleurs nous complétons la démonstration partielle de Ghosh pour prouver la validité de notre algorithme dans le cas général. L'efficacité et la précision de notre méthode sont ensuite mises en évidence sur des jeux de données variés, d'abord synthétiques, créés par une artiste, puis issus de la capture de données réelles telles que des cheveux, des fibres musculaires ou des lignes de champ magnétique stellaire. Notre seconde contribution est le calcul de la géométrie au repos du modèle physique d'une assemblée de super-hélices, de sorte que la configuration de ce système à l'équilibre sous l'action des forces extérieures corresponde à la géométrie d'entrée. D'abord, nous considérons une fibre isolée soumise à des forces dérivant d'un potentiel, et montrons que le calcul est trivial dans ce cas. Nous proposons alors un critère simple permettant de décider si l'état d'équilibre est stable, et dans le cas contraire, de le stabiliser. Ensuite, nous considérons une assemblée de fibres soumises à des forces de contact frottant, modélisées par la loi non-régulière de Signorini-Coulomb. En considérant le matériau homogène, de masse et de raideur connues, et en nous appuyant sur une estimation de la géométrie au repos, nous construisons un problème d'optimisation quadratique convexe avec contraintes du second ordre. Nous montrons que ce problème inverse peut être résolu efficacement en utilisant un solveur conçu initialement pour le problème dynamique direct. Pour une géométrie d'entrée constituée de quelques milliers de fibres soumises à plusieurs dizaines de milliers de contacts frottants, nous calculons en quelques secondes une approximation plausible de la géométrie au repos des fibres, ainsi que des forces de contact en jeu. Nous appliquons finalement la combinaison de nos deux contributions à la synthèse automatique de coiffures physiques. Notre méthode permet d'initialiser un moteur physique de cheveux avec la géométrie issue des captures de coiffures réelles les plus récentes, et d'animer ensuite ces coiffures. / Fibrous structures, which consist of an assembly of flexible slender objects, are ubiquitous in our environment, notably in biological systems such as plants or hair. Over the past few years, various techniques have been developed for digitalizing fibers, either through manual synthesis or with the help of automatic capture. Concurrently, advanced physics based models for the dynamics of entangled fibers have been introduced in order to animate these complex objects automatically. The goal of this thesis is to bridge the gap between those two areas: on the one hand, the geometric representation of fibers; on the other hand, their dynamic simulation. More precisely, given an input fiber geometry assumed to represent a mechanical system in stable equilibrium under external forces (gravity, contact forces), we are interested in the mapping of such a geometry onto the static configuration of a physics-based model for a fiber assembly. Our goal thus amounts to computing the parameters of the fibers that ensure the equilibrium of the given geometry. We propose to solve this inverse problem by modeling a fiber assembly physically as a discrete collection of super-helices subject to frictional contact. We propose two main contributions. The first one deals with the problem of converting the digitalized geometry of fibers, represented as a space curve, into the geometry of the super-helix model, namely a $G^1$ piecewise helical curve. For this purpose we introduce the 3d floating tangents algorithm, which relies upon the co-helicity condition recently stated by Ghosh. More precisely, our method consists in interpolating N+1 tangents distributed on the initial curve by N helices, while minimizing points displacement. Furthermore we complete the partial proof of Ghosh for the co-helicity condition to prove the validity of our algorithm in the general case. The efficiency and accuracy of our method are then demonstrated on various data sets, ranging from synthetic data created by an artist to real data captures such as hair, muscle fibers or lines of the magnetic field of a star. Our second contribution is the computation of the geometry at rest of a super-helix assembly, so that the equilibrium configuration of this system under external forces matches the input geometry. First, we consider a single fiber subject to forces deriving from a potential, and show that the computation is trivial in this case. We propose a simple criterion for stating whether the equilibrium is stable, and if not, we show how to stabilize it. Next, we consider a fiber assembly subject to dry frictional contact (Signorini-Coulomb law). Considering the material as homogeneous, with known mass and stiffness, and relying on an estimate of the geometry at rest, we build a well-posed convex quadratic optimization problem with second order cone constraints. For an input geometry consisting of a few thousands of fibers subject to tens of thousands frictional contacts, we compute within a few seconds a plausible approximation of both the geometry of the fibers at rest and the contact forces at play. We finally apply the combination of our two contributions to the automatic synthesis of natural hairstyles. Our method is used to initialize a physics hair engine with the hair geometry taken from the latest captures of real hairstyles, which can be subsequently animated physically.