Free-form sketching of poses and movements for expressive character animation

Mots clé :

• character animation
• expressive motion

L'animation expressive permet des styles de mouvements exagérés et artistiques comme l'étirement du corps ou encore l'animation de créatures imaginaires comme par exemple un dragon. Créer ce genre d'animation nécessite des outils suffisamment flexibles pour déformer un personnage en des poses quelconques, ou encore contrôler l'animation à tout moment dans le temps. L'approche actuelle pour l'animation expressive est le keyframing : une approche manuelle avec laquelle les animateurs déforment leur personnage à un moment spécifique dans le temps en cliquant et glissant la souris sur une partie spécifique du corps.  Malgré le fait que cette approche soit flexible, il est difficile de créer des animations de qualité qui suivent les principes artistiques, puisque le keyframing permet seulement un contrôle local spatialement et temporellement.
Lorsqu'ils dessinent des poses ou des mouvements, les artistes s'appuient sur différentes abstractions qui facilitent la réalisation de certains principes artistiques. Par exemple, certains animateurs dessinent des lignes d'action afin de créer une pose plus lisible et expressive. Afin de coordonner un mouvement, les animateurs vont souvent dessiner des abstractions de mouvement comme des demi-cercles pour des sauts, ou des boucles pour des pirouettes — leur permettant de pratiquer la coordination du mouvement.  Malheureusement, ces outils artistiques ne font pas parti de l'ensemble d'outils d'animation 3D.
Le fait que l'on ne puisse pas employer les mêmes outils artistiques pour animer des personnages 3D a une importante conséquence: les outils d'animation 3D ne sont pas employés dans le processus créatif. Aujourd'hui, les animateurs créent sur du papier et utilisent le keyframing seulement à la fin pour réaliser leur animation. La raison pour laquelle nous n'avons pas ces outils artistiques (ligne d'action, abstractions de mouvement) en animation 3D, est parce que nous n'avons toujours pas une compréhension formelle de ceux-ci qui nous permet d'exprimer la forme du personnage — potentiellement au cours du temps — en fonction de la forme de ces croquis artistiques.
Ainsi la contribution principale de cette thèse est une compréhension formelle et mathématique des abstractions de forme et de mouvement couramment employées par des artistes, ainsi qu'un ensemble d'algorithme qui permettent l'utilisation de ces outils artistiques pour créer des animations expressives. C'est-à-dire que les outils développés dans cette thèse permettent d'étirer des parties du corps ainsi que d'animer des personnages de différentes morphologies. J'introduis aussi plusieurs extensions à ces outils. Par exemple, j'explore l'idée de sculpter du mouvement en permettant à l'artiste de designer plusieurs couches de mouvement une par dessus l'autre, de vriller en 3D les croquis, ou encore d'animer un croquis ligne comme un élastique. Les contributions de cette thèse sont résumées ci-dessous:
•	La ligne d'action qui facilite la création de poses expressives en dessinant directement le flow complet du personnage.
•	La courbe spatio-temporelle qui permet de spécifier un mouvement coordonné complet avec un seul geste (en dessinant une seule courbe), applicable à n'importe quel personnage 3D.
•	Un algorithme de matching rapide et robuste qui permet du ``squash and stretch''.
•	La ligne d'action élastique avec des attachements dynamiques à la ligne permettant d'animer un personnages à plusieurs jambes (bras) avec une seule ligne 2D animée.

Directeurs:

• Mr Rémi Ronfard (Chargé de Recherche - INRIA )
• Mme Marie-Paule Cani (Professeure - Grenoble INP )

Raporteurs:

• Mr Robert Sumner (Adjunct Professor - ETH-Zurich )
• Mr Michiel Van de Pann (Professor - University of British Columbia )

Examinateurs:

• Mme Joëlle Thollot (Professeure - Grenoble INP )
• Mr Paul Kry (Professor - McGill University )
• Mr Franck Multon (Professeur - Université Rennes 2 )