Physically based walking simulation

Hem realitzat l’estudi de moviments humans i hem buscat la forma de poder crear aquests moviments en temps real sobre entorns digitals de forma que la feina que han de dur a terme els artistes i animadors sigui reduïda. Hem fet un estudi de les diferents tècniques d’animació de personatges que podem trobar actualment en l’industria de l’entreteniment així com les principals línies de recerca, estudiant detingudament la tècnica més utilitzada, la captura de moviments. La captura de moviments permet enregistrar els moviments d’una persona mitjançant sensors òptics, sensors magnètics i vídeo càmeres. Aquesta informació és emmagatzemada en arxius que després podran ser reproduïts per un personatge en temps real en una aplicació digital. Tot moviment enregistrat ha d’estar associat a un personatge, aquest és el procés de rigging, un dels punts que hem treballat ha estat la creació d’un sistema d’associació de l’esquelet amb la malla del personatge de forma semi-automàtica, reduint la feina de l’animador per a realitzar aquest procés. En les aplicacions en temps real com la realitat virtual, cada cop més s’està simulant l’entorn en el que viuen els personatges mitjançant les lleis de Newton, de forma que tot canvi en el moviment d’un cos ve donat per l’aplicació d’una força sobre aquest. La captura de moviments no escala bé amb aquests entorns degut a que no és capaç de crear noves animacions realistes a partir de l’enregistrada que depenguin de l’interacció amb l’entorn. L’objectiu final del nostre treball ha estat realitzar la creació d’animacions a partir de forces tal i com ho fem en la realitat en temps real. Per a això hem introduït un model muscular i un sistema de balanç sobre el personatge de forma que aquest pugui respondre a les interaccions amb l’entorn simulat mitjançant les lleis de Newton de manera realista.

We have done an study of human movements and we have looked for a way of creating new movements in real time which could be used in digital environments. Our objective is to leverage the work that must be done for artists an animators in order to bring a character to life. We have studied the diferent animation techniques used in the entertainment industry and the main research lines, and we have focused on the motion capture technique, the most widely used technique used by the industry in order to obtain realistic behaviours for the characters. Motion capture allows us to record the movements of a person using optical sensors, magnetical sensors and cameras. The information is registered in files which later could be reproduced by a character in real time, using the appropriate software. Every recorded movement must be associated to a character in order for the character to be able to reproduce a given movement. An skeleton must be associated to the character using a laborious rigging process that must be done by the artist. We have created a semi-automatical method that leverages the work that the animator has to do for the skeleton being attached to the character mesh. Furthermore, nowadays, in real time applications as virtual reality, the environments are being simulated using Newton laws, it means that every change in a movement of a body is due to the application of an external force that must be calculated from the interaction between the diferent bodies. Motion capture does not escale well in this kind of environments because it is unable to create new animations based on the environments interactions. The main objective of our work is to create character animations using forces as we do un real life. We have introduced a muscular model and a balance system in our character, in order for it being able to react to the external interactions with the environment.