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L'animation de personnages synthétiques par ordinateur constitue un domaine d'intérêt grandissant non seulement pour la communauté scientifique en infographie mais aussi pour les artistes qui veulent exprimer leurs talents par cet outil qu'est l'ordinateur. La particularité du visage en tant que véhicule de communication de sensations mais aussi pour son anatomie, fait qu'il lui est réservé un traitement à part en animation de personnages. Plusieurs approches spécialisées de modélisation et de contrôle des déformations du visage sont proposées de nos jours, partant de la paramétrisation du visage, à la modélisation des mécanismes physiologiques des tissus faciaux, en passant par l'interpolation des expressions faciales. L'approche d'animation des expressions faciales présentée dans ce mémoire se base sur des concepts existant dans un système d'animation commercial, i.e. TAARNA, et sur l'hypothèse suivante: en définissant un système de coordonnées pour les expressions d'un visage synthétique donné, il est possible de synthétiser toutes les expressions que ce visage peut prendre. Vue la gamme des visages à animer et le type d'expressions désiré (expressions possiblement exagérées) dans le contexte de production qu'est celui de TAARNA, la méthode adoptée s'intègre bien dans l'environnement du système d'animation déjà existant. Le choix du système de coordonnées est essentiel pour permettre la détermination exacte des coordonnées d'expressions faciales. Pour ce faire, une bibliothèque d'expressions élémentaires de référence est utilisée pour définir ce référentiel. Par la suite, une vérification de la bibliothèque d'expressions est faite pour en éliminer les inconsistences, suivie d'un traitement dynamique des expressions afin d'obtenir un référentiel dans lequel les directions sont le plus possible indépendantes les unes des autres. Si le référentiel est bien choisi, il devrait être possible de déterminer les coordonnées d'une expression faciale donnée par résolution d'un système d'équations dont les inconnues sont ces-dites coordonnées.Une façon de spécifier l'expression faciale désirée est de la capturer sur le visage d'un acteur réel grâce à un sytème de capture d'expressions faciales. L'animation du visage d'un personnage synthétique peut ainsi être contrôlée par les expressions faciales d'un acteur réel. L'outil d'animation facial développé dans le cadre du projet de maîtrise faisant l'objet de mémoire permet d'assurer ce contrôle d'animation. Les coordonnées d'expression sont déterminées automatiquement. Pour améliorer la synthèse de l'expression faciale obtenue à partir des coordonnées, le contrôle des paupières et des accessoires sont ajoutés.
Une trame sonore enregistrée lors de la capture des expressions faciales de l'acteur réel est enfin mise en présence de la séquence des expressions faciales synthétiques pour valider les synthèses effectuées (veiller à ce qu'il y ait correspondance entre le son et les déformations du visage synthétique). La méthode de détermination automatique adoptée pour les coordonnées d'expression permet de trouver celles-ci en un temps de calcul suffisamment court pour contrôler l'animation des expressions faciales de synthèse en temps réel. La qualité des expressions faciales obtenues pour une banque d'expressions bien choisies sont remarquables.
L'approche développée dans ce mémoire apporte des améliorations notables à la méthode d'animation faciale à partir d'une bibliothèque d'expressions de base et au système d'animation faciale de TAARNA. Elle est utilisable en temps réel, permet d'animer la face de divers types de personnages synthétiques (humains, animaux, cartoons) et étend la gamme des expressions faciales recomposables au delà de la matrice initiale des expressions de la banque. Par ailleurs, une formulation mathématique de la composition des expressions synthétiques est proposée. L'intervention de l'artiste est réduite sans toutefois lui enlever l'opportunité d'imprimer son talent dans le résultat final de l'animation.
@MastersThesis{Kouadio:1997:MSC,
author = "Cyriaque Kouadio",
title = "Composition automatique d'expressions faciales
synth{\'e}tiques {\`a} partir de capture de postures
faciales",
month = jan,
year = 1997,
type = "M.Sc. Thesis",
school = "D{\'e}partement d'Informatique et Recherche
Op{\'e}rationnelle, Universit{\'e} de Montr{\'e}al",
}
Animations for the paper: