Évaluation et utilisation des paramètres biomécaniques pour les animations de marche d’humains virtuels

Evaluation and use of biomechanical parameters for virtual humans walking animations

• Auteur / Autrice : Benjamin Niay
• Direction : Ludovic Hoyet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 11/05/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Rennes, Bretagne-Atlantique) - VIRTUS
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Pronost, Franck Multon, Julien Pettré, Anne-Hélène Olivier, Brad McFadyen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yiorgos Chrysanthou‎, Nuria Pelechano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Locomotion humaine

Simulation par ordinateur

Foule

Mots clés libres

Analyse de mouvement

Synthèse de mouvement

Perception

Animation

Motion analysis

Motion synthesis

Perception

Animation

Résumé

Lors de la conception de foules pour des applications de divertissement, quelques mouvements de marche génériques sont dupliqués pour économiser des ressources précieuses, ce qui entraîne un manque de variations. Dans cette thèse, nous étudions l’utilisation potentielle des paramètres biomécaniques de la marche humaine pour générer et modifier des animations de marche spécifiques à diverses caractéristiques d’acteurs (par exemple, l’âge, le sexe, la taille). Nous avons d’abord réalisé une étude utilisateurs pour évaluer la capacité des observateurs à reconnaître un ratio de marche spécifique lorsqu’il est appliqué à des personnages virtuels et nous avons constaté que les principales caractéristiques du ratio de marche étaient perçues par les observateurs.Nous avons ensuite étendu cette étude en étudiant plus de paradigmes afin de mieux cibler les caractéristiques qui contribuent le plus à la perception du ratio de marche. Enfin, nous avons proposé un cadre pour générer des animations de marche du bas du corps basées sur la poulaine (trajectoire de la cheville vue dans le référentiel de la hanche) et évalué son utilisation à travers une étude perceptive. En conclusion, nous avons montré que les spectateurs sont sensibles aux paramètres biomécaniques de la marche humaine pour l’animation de personnages et nous fournissons des lignes directrices pour concevoir des animations respectant ces paramètres.

When designing crowds for entertaining applications, a few generic walking motions are duplicated to save valuable resources, leading to a lack of variations. Inthis thesis, we investigate the potential use of biomechanical parameters of human walking to generate and edit walking animations that are specific to various actor’ s characteristics (e.g. age, gender, height). We first performed a user study to evaluate the ability of observers to recognize a specific WalkRatio (WR) when applied on virtual characters and found that the main characteristics of the WR were perceived by observers. We then extended this study by investigating more paradigm to better target which features contribute more to the perception of the WR. Finally, we proposed a framework to generate lower body walking animations based on the poulaine (ankle trajectory as seen in the hip reference frame), and evaluated its use through a user study. In conclusion, we showed that viewers are sensitive tobiomechanical parameters of human walking for character animation and we provide guidelines to design animations respecting such parameters