Fonctions multi-couches dynamiques pour l’animation de personnages – FOLD-Dyn

Le projet FOLD-Dyn propose d'étudier de nouvelles approches théoriques afin de d'apporter des solutions efficaces et novatrices au calcul des déformations d'un personnage virtuel lors de son animation. Ces déformations couvrent deux aspects : les déformations de la peau du personnage et les simulations de ses vêtements. Lors de la production de films d'animation, que ce soit pour le cinéma, les séries pour la télévision ou en ligne, la communication et les spots courts, ces déformations sont complexes à calculer et leur mise en oeuvre demande des heures de travail à des infographistes spécialisés en animation. De plus, l'incorporation de simulations de vêtements dans les logiciels d'animation demande d'utiliser des approches spécifiques afin de bien s'intégrer dans les codes et ensuite, dans la chaîne de production des studios. Le résultat est qu'en dehors des personnages virtuels réalistes incrustés dans des films, avec des acteurs réels, et de personnages clés de films de grandes productions pour le cinéma, les simulations de vêtements sont évitées et les déformations des personnages sont rudimentaires. En fait, bien souvent, les vêtements sont plutôt déformés par des techniques plus simples que des simulations, inspirées des déformations de peau (voire identiques). Cela malgré une forte proximité entre le monde industriel et le monde académique dans ce domaine qui permet pourtant un transfert rapide des nouvelles approches prometteuses issues de la recherche.

Nous proposons d'explorer les possibilités offertes par une toute nouvelle approche théorique pour la déformation de personnages : le skinning implicite. Il s'agit d'une méthode intégrant une utilisation conjointe des maillages 2D (modèle de représentation standards en animation 3D) et des fonctions scalaires 3D (modèle très peu connu et exploité dans cette communauté). La puissance de cette approche est d'apporter des solutions efficaces là où les maillages atteignent leurs limites par le couplage avec une représentation qui a de bonnes propriétés. À travers l'amélioration des propriétés théoriques des fonctions scalaires, l'étude de leur couplage efficace avec les maillages 2D, et l'introduction de nouvelles approches et de nouveaux formalismes comme les fonctions scalaires 3D multi-couches, nous comptons apporter des solutions efficaces permettant, à terme, aux studios de production pour la télévision ou la communication par exemple d'intégrer de façon viable et adaptée des déformations de personnages plausibles incluant des simulations de vêtement. Ceci aura un impact très important sur le réalisme final des animations produites et ainsi sur leur qualité et leur attractivité visuelle dans les films. D'un point de vue académique, l'impact sera d'autant plus important que ces recherches sont en rupture scientifique avec les familles d'approches théoriques actuelles, et qu'elles offrent des perspectives encore considérées comme inaccessibles.

Ce projet de recherche fondamental est porté par un consortium académique de spécialistes de la modélisation et de la déformation d'objets 3D, de simulation de vêtements et plus spécifiquement des fonctions scalaires 3D dans les environnements virtuels. Ils sont membres de l'Institut de Recherche en Informatique de Toulouse, de Inria Grenoble Rhône-Alpes et Inria Bordeaux Sud-Ouest. Afin de garantir la pertinence des directions de recherches envisagées et l'utilisabilité des résultats proposés, ce consortium académique va travailler en proche collaboration avec des experts industriels du domaine de l'animation 3D à savoir les studios TeamTo et les développeurs de Mercenaries Engineers.