Guided Time Warping for Motion Editing

Time warping allows users to modify timing without affecting poses. It has many applications in animation systems for motion editing, such as refining motions to meet new timing constraints or modifying the acting of animated characters. However, time warping typically requires many manual adjustments to achieve the desired results. We present a technique which simplifies this process by allowing time warps to be guided by a provided reference motion. Given few timing constraints, it computes a warp that both satisfies these constraints and maximizes local timing similarities to the reference. The algorithm is fast enough to incorporate into standard animation workflows. We apply the technique to two common tasks: preserving the natural timing of motions under new time constraints and modifying the timing of motions for stylistic effects.Singapore-MIT GAMBIT Game La

Motion segmentation based on joint swings

Master'sMASTER OF SCIENC

Motion capture based motion analysis and motion synthesis for human-like character animation.

Motion capture technology is recognised as a standard tool in the computer animation pipeline. It provides detailed movement for animators; however, it also introduces problems and brings concerns for creating realistic and convincing motion for character animation. In this thesis, the post-processing techniques are investigated that result in realistic motion generation. Anumber of techniques are introduced that are able to improve the quality of generated motion from motion capture data, especially when integrating motion transitions from different motion clips. The presented motion data reconstruction technique is able to build convincing realistic transitions from existing motion database, and overcome the inconsistencies introduced by traditional motion blending techniques. It also provides a method for animators to re-use motion data more efficiently. Along with the development of motion data transition reconstruction, the motion capture data mapping technique was investigated for skeletal movement estimation. The per-frame based method provides animators with a real-time and accurate solution for a key post-processing technique. Although motion capture systems capture physically-based motion for character animation, no physical information is included in the motion capture data file. Using the knowledge of biomechanics and robotics, the relevant information for the captured performer are able to be abstracted and a mathematical-physical model are able to be constructed; such information is then applied for physics-based motion data correction whenever the motion data is edited

Motion transformation by example

Includes bibliographical references (p. 71-77).Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2008.Animated characters bring the illusion of life to feature films, television shows, video games, and educational simulations. However, it is difficult for artists to define natural and expressive movement. This challenge is compounded by the fact that people are intrinsically sensitive to subtle inaccuracies in human motion. To address this problem, this thesis presents techniques that adjust existing character animations to meet new stylistic or temporal requirements. The proposed methods learn compact models of the appropriate transformations from examples provided by the user. By doing so, they are able to achieve compelling results without significant user effort or skill.by Eugene Hsu.Ph.D

Enhancing children’s early years mathematical creativity through the visual arts

Abstract: Please refer to full text to view abstract.D.Phil. (Education

Animation basée sur la physique : extrapolation de mouvements humains plausibles et réalistes par optimisation incrémentale

L'objectif de nos travaux est de faire la synthèse de mouvements plausibles et réalistes de marche humaine dans divers environnements de synthèse. Bien que la solution proposée puisse également s'appliquer aux autres mouvements de locomotion humains ou animaux, nos travaux traitent uniquement du problème de la marche humaine. Afin de résoudre ce problème, nous avons développé une approche permettant de générer une multitude de variations d'une animation issue de capture de mouvement. Ces variations sont obtenues en adaptant le mouvement original à un environnement de synthèse dont les paramètres, tels que l'inclinaison du sol ou la courbure de la trajectoire, sont variés. Nous sommes donc en mesure de produire un mouvement de marche courbe ou de marche sur un plan incliné à partir d'un mouvement de marche en ligne droite sur un sol horizontal, ce que nous qualifions d'extrapolation de mouvement. Une animation initiale, obtenue par capture de mouvement, est essentielle à la solution proposée. Adapter ce mouvement à un nouvel environnement de synthèse consiste essentiellement à ajuster les caractéristiques globales du mouvement, telles que l'orientation du personnage et sa vitesse de déplacement. Ce faisant, nous sommes en mesure de conserver les détails plus fins du mouvement qui lui confèrent son aspect humain, tels que le mouvement des bras ou la vitesse avec laquelle un pied entre en contact avec le sol. En conservant les détails fins du mouvement d'origine, la solution proposée assure un certain réalisme dans les mouvements synthétisés. Dans la solution proposée, l'adaptation du mouvement initial est basée sur le paradigme des contraintes spatio-temporelles, où la synthèse du mouvement est posée comme un problème d'optimisation numérique. En plus d'être une formulation élégante du problème, ce paradigme est tout indiqué pour faire la synthèse de mouvements physiquement plausibles. En combinant ce paradigme avec l'utilisation d'une animation initiale issue de capture de mouvement, nous sommes en mesure de produire des animations de mouvements humains plausibles et réalistes. En pratique, le problème d'optimisation sous-tendu par l'adaptation d'un mouvement par contraintes spatio-temporelles est fortement non linéaire et opère dans un espace à très grande dimensionnalité. Cette complexité peut fortement ralentir le processus d'optimisation et aller jusqu'à en empêcher la convergence. La solution proposée fait donc appel à plusieurs mécanismes afin de réduire cette complexité. Notons qu'aucun de ces mécanismes ne vient compromettre la polyvalence de l'approche, en limitant la complexité du modèle biomécanique du personnage par exemple. Parmi ces mécanismes, deux sont des contributions originales : une technique d'estimation rapide des forces de réaction du sol et une approche d'optimisation incrémentale. Ces deux mécanismes visent à simplifier le processus d'optimisation en fournissant une solution initiale très proche de la solution optimale. La technique d'estimation des forces de réaction du sol sert à donner à ces paramètres une valeur initiale qui est relativement proche de leur valeur optimale, ce qui simplifie significativement la tâche d'optimisation subséquente. Cette technique consiste à trouver, pour les phases de support double, les forces de réaction du sol minimisant l'effort interne du personnage. Ce problème peut être exprimé comme une séquence de sous-problèmes de programmation quadratiques. Cette formulation est un aspect central de notre contribution et elle permet d'atteindre la solution très efficacement. L'approche d'optimisation incrémentale proposée s'inspire des méthodes de continuation. Le mouvement original est considéré comme une solution, un mouvement optimal, pour l'environnement de capture. L'environnement de synthèse est ensuite modifié graduellement, en augmentant l'inclinaison du sol par petits incréments par exemple. À chaque incrément, un nouveau mouvement optimal est trouvé en utilisant la solution de l'incrément précédent comme point de départ. On procède de la sorte jusqu'à l'obtention du mouvement désiré pour l'environnement de synthèse considéré. Si les incréments sont suffisamment petits, la différence entre deux problèmes d'optimisation consécutifs sera petite et il en sera de même pour leur optimum respectif

Data-Driven Synthesis and Evaluation of Syntactic Facial Expressions in American Sign Language Animation

Technology to automatically synthesize linguistically accurate and natural-looking animations of American Sign Language (ASL) would make it easier to add ASL content to websites and media, thereby increasing information accessibility for many people who are deaf and have low English literacy skills. State-of-art sign language animation tools focus mostly on accuracy of manual signs rather than on the facial expressions. We are investigating the synthesis of syntactic ASL facial expressions, which are grammatically required and essential to the meaning of sentences. In this thesis, we propose to: (1) explore the methodological aspects of evaluating sign language animations with facial expressions, and (2) examine data-driven modeling of facial expressions from multiple recordings of ASL signers. In Part I of this thesis, we propose to conduct rigorous methodological research on how experiment design affects study outcomes when evaluating sign language animations with facial expressions. Our research questions involve: (i) stimuli design, (ii) effect of videos as upper baseline and for presenting comprehension questions, and (iii) eye-tracking as an alternative to recording question-responses from participants. In Part II of this thesis, we propose to use generative models to automatically uncover the underlying trace of ASL syntactic facial expressions from multiple recordings of ASL signers, and apply these facial expressions to manual signs in novel animated sentences. We hypothesize that an annotated sign language corpus, including both the manual and non-manual signs, can be used to model and generate linguistically meaningful facial expressions, if it is combined with facial feature extraction techniques, statistical machine learning, and an animation platform with detailed facial parameterization. To further improve sign language animation technology, we will assess the quality of the animation generated by our approach with ASL signers through the rigorous evaluation methodologies described in Part I

D. Metaxas and J. Popovic (Editors) Guided Time Warping for Motion Editing

Time warping allows users to modify timing without affecting poses. It has many applications in animation systems for motion editing, such as refining motions to meet new timing constraints or modifying the acting of animated characters. However, time warping typically requires many manual adjustments to achieve the desired results. We present a technique which simplifies this process by allowing time warps to be guided by a provided reference motion. Given few timing constraints, it computes a warp that both satisfies these constraints and maximizes local timing similarities to the reference. The algorithm is fast enough to incorporate into standard animation workflows. We apply the technique to two common tasks: preserving the natural timing of motions under new time constraints and modifying the timing of motions for stylistic effects. Categories and Subject Descriptors (according to ACM CCS): I.3.7 [Computer Graphics]: Three-Dimensional Graphics and Realism 1