Virtuella människor

Virtuella människor (eller digitala människor ) är simuleringar av människor på datorer. Forskningsdomänen handlar om deras representation, rörelse och beteende. Det finns ett brett utbud av applikationer: simulering , spel, film- och TV-produktioner, mänskliga faktorer och ergonomiska och användbarhetsstudier inom olika industrier (flyg, bil, maskiner, möbler etc.), klädindustri, telekommunikation (avatarer), medicin, etc. Dessa applikationer kräver olika kunskaper. En medicinsk tillämpning kan kräva en exakt simulering av specifika inre organ; filmindustrin kräver högsta estetiska standarder, naturliga rörelser och ansiktsuttryck; ergonomiska studier kräver trogna kroppsproportioner för ett visst befolkningssegment och realistisk rörelse med begränsningar, etc. Studier visar också att virtuella människors mänskliga utseende visar högre budskapstrovärdighet än animeliknande virtuella människor i reklamsammanhang.

Forskning

Fältet Virtual Humans är en stor forskningsdomän som omfattar många forskningsämnen:

Motion Capture
  • Kroppsyteanimering och deformation eller skinning , simulerar deformation av synlig kroppsyta med avseende på rörelsen av den underliggande skelettstrukturen.
  • Handanimering som simulerar deformationen av handen och dess fingrar.
  • Ansiktsanimation , spelar en viktig roll för mänsklig kommunikation. Två vanliga ansiktsanimationsforskningar finns: parametriserade modeller och muskelmodeller.
  • Promenad- eller gånggenerering . , som bör generera naturligt utseende gångrörelse baserat på en given bana och hastighet
  • Undvikande av hinder , uppgift att tillfredsställa något kontrollmål som är föremål för positionsbegränsningar som inte korsar eller kolliserar för att hitta den optimala banan för att gå samtidigt som man undviker hinder
  • Att gripa , vilket borde ge den bästa arm- och handrörelsen för att greppa ett föremål. Att greppa föregås ofta av att nå , vilket är starkt beroende av huvud- och bålkontroll, samt ögonkontroll och blick.
  • Beteendeanimering , strävar efter att ge mer karaktär och personlighet till animationen, vilket gör att den ser mer naturlig och personlig ut än mekanikbaserade animationer

Typer av virtuella människor

Det finns två huvudklasser av virtuella människor:

Ett speciellt fall av Virtual Human är den virtuella skådespelaren , som är en virtuell människa (avatar eller autonom) som representerar en existerande personlighet och spelar i en film eller en serie.

Virtuella människors historia

Tidiga modeller

Ergonomisk analys gav några av de tidigaste tillämpningarna inom datorgrafik för att modellera en mänsklig figur och dess rörelse. William Fetter , en Boeing art director i början av 1900-talet, var den första personen som ritade en mänsklig figur med hjälp av en dator. Denna figur är känd som "Boeing-mannen". Den sjuledade "First Man", som användes för att studera instrumentpanelen på en Boeing 747, gjorde att många pilotrörelser kunde visas genom att artikulera figurens bäcken, nacke, axlar och armbågar. Tillägget av tolv extra leder till "First Man" producerade "Second Man". Denna figur användes för att skapa en uppsättning animationsfilmsekvenser baserade på en serie fotografier producerade av Eadweard Muybridge .

Sedan utvecklades flera modeller av olika företag : Cyberman (Cybernetic man-model) utvecklades av Chrysler Corporation för att modellera mänsklig aktivitet i och runt en bil. Den är baserad på 15 leder; observatörens position är fördefinierad. Combiman (datoriserad biomekanisk man-modell) designades specifikt för att testa hur lätt en människa kan nå föremål i en cockpit; det definieras med hjälp av ett skelettsystem med 35 interna länkar. Boeman designades 1969 av Boeing Corporation. Den är baserad på en 50:e-percentil tredimensionell mänsklig modell. Han kan sträcka sig efter föremål som korgar, kollisioner upptäcks och visuella störningar identifieras. Boeman är byggd som en 23-ledad figur med variabla länklängder. Sammie (System for Aiding Man Machine Interaction Evaluation) designades 1972 vid University of Nottingham för allmän ergonomisk design och analys. Detta var hittills den bäst parametriserade mänskliga modellen och den presenterar ett urval av fysiska typer: smal, fet, muskulös, etc. Synsystemet var mycket utvecklat och komplexa föremål har manipulerats av Sammie, baserat på 21 stela länkar med 17 fogar. En annan intressant virtuell människa, Buford , utvecklades på Rockwell International för att hitta räckvidds- och frigångsområden runt en modell placerad av operatören. Figuren representerade en 50-percentil mänsklig modell och täcktes av CAD-genererade polygoner. Buford består av 15 oberoende länkar som måste omdefinieras vid varje modifiering.

Inom ansiktsmodellering producerade Parke en representation av huvudet och ansiktet vid University of Utah, och tre år senare föreslog han parametriska modeller för att producera ett mer realistiskt ansikte.

Vissa forskare har också använt elementära volymer för att skapa virtuella mänskliga modeller, t.ex. cylindrar av Poter och Willmert eller ellipsoider av Herbison-Evans. Badler och Smoliar föreslog Bubbleman som en tredimensionell mänsklig figur bestående av ett antal sfärer eller bubblor. Modellen baserades på överlappning av sfärer, och intensiteten och storleken på sfärerna varierade beroende på avståndet från observatören.

-talet fäste Tom Calvert, professor i kinesiologi och datavetenskap vid Simon Fraser University, potentiometrar på en kropp och använde utdata för att driva datoranimerade figurer för koreografiska studier och klinisk bedömning av rörelseavvikelser. Calverts animationssystem använde motion capture-apparaten tillsammans med Labanotation och kinematiska specifikationer för att helt specificera karaktärens rörelse.

Samtidigt utvecklades Jack- mjukvarupaketet vid Center for Human Modeling and Simulation vid University of Pennsylvania , och gjordes kommersiellt tillgängligt från Tecnomatix , Jack tillhandahöll en interaktiv 3D-miljö för att kontrollera ledade figurer. Den innehöll en detaljerad mänsklig modell och inkluderade realistiska beteendekontroller, antropometrisk skalning, uppgiftsanimering och utvärderingssystem, vyanalys, automatisk räckvidd och grepp, kollisionsdetektering och undvikande, och många andra användbara verktyg för ett brett spektrum av applikationer. "

Produktion av filmer och demos

I början av åttiotalet producerade flera företag och forskargrupper kortfilmer och demos som involverade Virtual Humans. Information International Inc. , vanligtvis kallad Triple-I eller III, visade i synnerhet potentialen för datorgrafik att göra fantastiska saker, genom att producera en 3D-skanning av Peter Fondas huvud och den ultimata demon, " Adam Powers, the Jonglör" .

1982 producerade Philippe Bergeron, Nadia Magnenat-Thalmann och Daniel Thalmann Dream Flight , en film som föreställer en person (ledad pinnefigur) transporterad över Atlanten från Paris till New York. Filmen var helt programmerad med MIRAs grafiska språk, en förlängning av Pascal-språket baserat på grafiska abstrakta datatyper . Filmen fick flera priser och visades på SIGGRAPH '83 Film Show. En annan film blev ett genombrott 1985, filmen " Tony de Peltrie " som för första gången använde ansiktsanimationstekniker för att berätta en historia. Under samma år utvecklades Hard Woman-videon till Mick Jaggers låt av Digital Productions som visade en snygg animation av en stiliserad kvinna. Samtidigt skapades "The Making Of Brilliance" av Robert Abel & Associates som en TV-reklam och har visat en otrolig rörelse och rendering för tillfället. 1987 Engineering Institute of Canada sitt 100-årsjubileum. En stor händelse, sponsrad av Bell Canada och Northern Telecom , ägde rum på Place des Arts i Montreal . För detta evenemang simulerade Nadia Magnenat-Thalmann och Daniel Thalmann att Marilyn Monroe och Humphrey Bogart möttes på ett kafé i gamla stan i Montreal. Denna film Rendez-vous in Montreal var den första filmen som har modellerat legendariska 3D-stjärnor. Filmen är ett resultat av en omfattande forskning om 3D-kloningsaspekten av verkliga människor samt modellering av deras beteende.

1988 var " Tin Toy " den första filmen som gjordes med dator som fick en Oscar (som bästa animerade kortfilm). Det är historien om en enmansbandleksak i plåt som försöker fly från Billy, ett fånigt spädbarn. Samma år utvecklade deGraf/Wahrman "Mike the Talking Head" för Silicon Graphics för att demonstrera realtidsförmågan hos deras nya 4D-maskiner. Mike drevs av en specialbyggd kontroller som gjorde det möjligt för en enda dockspelare att hantera många parametrar i karaktärens ansikte, inklusive mun, ögon, uttryck och huvudposition. Silicon Graphics- hårdvaran gav realtidsinterpolation mellan ansiktsuttryck och huvudgeometri som kontrolleras av artisten. Mike framfördes live i det årets SIGGRAPH -film- och videoshow.

1989 producerade Kleiser- Walczak Dozo, en datoranimation av en kvinna som dansar framför en mikrofon medan hon sjöng en låt till en musikvideo. De fångade rörelsen med en optiskt baserad lösning från Motion Analysis med flera kameror för att triangulera bilderna av små bitar av reflekterande tejp placerade på kroppen. Den resulterande utsignalen är 3D-banan för varje reflektor i rummet.

1989, i filmen " The Abyss ", visar en speciell sekvens en vattnig pseudopod som får ett mänskligt ansikte. Detta representerade ett viktigt steg för framtida syntetiska karaktärer eftersom det sedan var möjligt att förvandla en form till ett annat mänskligt ansikte. 1989 visade Lotta Desire, skådespelerska i "Den lilla döden" och "Virtually Yours" avancerad ansiktsanimation och första datoranimerade kyss. Sedan markerade filmen " Terminator II " 1991 en milstolpe i animeringen av virtuella människor blandat med riktiga människor och dekorer.

På nittiotalet producerades flera kortfilmer, den mest kända är " Geri's Game " från Pixar som fick Oscar för animerade kortfilmer.

Nyare Virtual Humans FoU

Beteendeanimering introducerades och utvecklades av Craig Reynolds . Han hade simulerat flockar av fåglar vid sidan av fiskstim i syfte att studera gruppintuition och rörelse. Genom att integrera många virtuella människor för att leva i virtuella världar, initierade Musse och Thalmann sedan området för folkmassasimulering .

Från och med nittiotalet har forskare gått över till realtidsanimering och till interaktion med virtuella världar. Sammanslagningen av virtuell verklighet , mänsklig animering och videoanalys har lett till integrationen av virtuella människor i virtuell verklighet, interaktionen med dessa virtuella människor och självrepresentationen som en klon eller avatar eller deltagare i den virtuella världen . Interaktion med virtuella miljöer var planerad att vara på olika nivåer av användarkonfiguration. En avancerad konfiguration kan involvera en uppslukande miljö där användare interagerar med röst , gester och fysiologiska signaler med virtuella människor som skulle hjälpa dem att utforska sin digitala datamiljö, både lokalt och över webben . För detta började Virtual Humans att kunna känna igen gester, tal och uttryck hos användaren och svara med tal och animering. Det yttersta målet med denna utveckling är att skapa realistiska och trovärdiga virtuella människor med anpassning , perception och minne . Dessa virtuella människor banade väg för dagens forskning för att producera virtuella människor som kan agera fritt samtidigt som de simulerar känslor. Helst är målet att ha dem medvetna om miljön och oförutsägbara.

Tillämpningar av virtuella människor

externa länkar

Böcker om virtuella människor

  • Nadia Magnenat-Thalmann (redaktör), Daniel Thalmann (redaktör), Handbook of Virtual Humans, ISBN 978-0-470-02316-7, 468 sidor, Wiley, augusti 2004 (ACM Digital Library)
  • Peter M. Plantec, Virtual Humans: A Build-It-Yourself Kit, komplett med programvara och steg-för-steg-instruktioner, Amacom, 2003
  • David Burden, Maggi Savin-Baden, Virtual Humans Today and Tomorrow, 2020, Chapman och Hall/CRC

Böcker med visst innehåll av Virtual Humans

  • Wayne E. Carlson, Computer Graphics and Computer Animation: A Retrospective Overview licensierad under en Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License
  • Modellering av kommunikation med robotar och virtuella människor, Second Ziff Research Group 2005/2006 International Workshop on Embodied Communication in Humans and Machines, Bielefeld, Tyskland, 5–8 april 2006, Revised Selected Papers
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Virtual_humans&oldid=1145507245 "