Jump to content

Виртуальный человек

(Перенаправлено с Виртуальных людей )

Виртуальный манекен для краш-теста.

Виртуальный человек (или цифровой человек ) [ 1 ] — это , созданный программой вымышленный персонаж или человек . Виртуальные люди были созданы в качестве инструментов и искусственных компаньонов в симуляции , видеоиграх , кинопроизводстве , человеческом факторе, исследованиях эргономики и удобства использования в различных отраслях (аэрокосмическая, автомобильная, машиностроительная, мебельная и т. д.), швейной промышленности, телекоммуникациях (аватары), медицине. и т. д. Эти приложения требуют точности моделирования, зависящей от предметной области. Медицинское применение может потребовать точного моделирования конкретных внутренних органов; киноиндустрия требует высочайших эстетических стандартов, естественных движений и мимики; эргономические исследования требуют точных пропорций тела для определенного сегмента населения, реалистичного передвижения с ограничениями и т. д.

Игровые движки, такие как Unreal Engine, через метачеловека [ 2 ] и Unity , приобретя Wētā FX [ 3 ] обеспечили взаимодействие с цифровыми людьми в реальном времени с использованием физического рендеринга .

Исследовать

[ редактировать ]

Мы рассматриваем виртуального человека как нечто большее, чем просто полезный артефакт. Мы рассматриваем это как инструмент для понимания самих себя. Если мы сможем смоделировать поведение виртуального человека в виртуальном мире, неотличимое от поведения реального человека, то мы утверждаем, что уловили кое-что о том, что значит быть человеком.

Воспринимающие системы, Институт интеллектуальных систем Макса Планка.

Исследования виртуальных людей включают междисциплинарное сотрудничество таких видов деятельности, как машинное обучение , разработка игр и искусственная нейробиология .

Захват движения
  • Анимация и деформация поверхности тела или снятие шкур , имитирующая деформацию видимой поверхности тела относительно движения базовой структуры скелета. [ 10 ]
  • Лицевая анимация , играющая важную роль в общении людей. Существуют два основных направления исследования лицевой анимации: параметризованные модели и модели мышц.
  • ходьбы или походки Генерация , которая должна генерировать естественно выглядящие движения ходьбы на основе заданной траектории и скорости.
  • Уклонение от препятствий , задача достижения некоторой цели управления с учетом ограничений положения непересечения или нестолкновения, чтобы найти оптимальную траекторию ходьбы, избегая при этом препятствий.
  • Захват , который должен обеспечивать наилучшее движение рук и кистей для захвата объекта. Хватанию часто предшествует дотягивание , которое во многом зависит от контроля головы и туловища, а также от контроля глаз и взгляда.
  • Поведение , [ 11 ] стремясь придать анимации больше характера и индивидуальности, чтобы она выглядела более естественной и персонализированной, чем анимация, основанная на механике. Например, генерация речевых жестов. [ 12 ]

Существует два основных класса виртуальных людей: [ по мнению кого? ]

Частным случаем Виртуального Человека является Виртуальный Актер , который представляет собой Виртуального Человека (аватара или автономного), представляющего существующую личность и действующего в фильме или сериале.

Ранние модели

[ редактировать ]

Эргономический анализ стал одним из первых применений компьютерной графики для моделирования человеческой фигуры и ее движений. Уильям Феттер , арт-директор Boeing в начале 20 века, был первым человеком, нарисовавшим человеческую фигуру с помощью компьютера. Эта фигура известна как «Человек Боинг». Семичленный «Первый человек», используемый для изучения приборной панели Боинга 747, позволял отображать многие движения пилота, шарнирно сочленяя таз, шею, плечи и локти фигуры. Добавление двенадцати дополнительных суставов к «Первому человеку» привело к появлению «Второго человека». Этот рисунок был использован для создания набора анимационных фильмов на основе серии фотографий, созданных Эдвардом Мейбриджем .

Затем различными компаниями было разработано несколько моделей : Cyberman (Кибернетическая модель человека) была разработана корпорацией Chrysler для моделирования деятельности человека внутри автомобиля и вокруг него. [ 13 ] В его основе 15 суставов; положение наблюдателя предопределено. Combiman (компьютеризированная биомеханическая модель человека) была специально разработана для проверки того, насколько легко человек может дотянуться до объектов в кабине; [ 14 ] он определяется с использованием 35 внутренних звеньев скелетной системы. Boeman был разработан в 1969 году корпорацией Boeing. [ 15 ] Он основан на трехмерной модели человека 50-го процентиля. Он может тянуться к таким объектам, как корзины, распознавать столкновения и визуальные помехи. Боеман представляет собой 23-суставную фигуру с переменной длиной звеньев. Сэмми (Система оценки взаимодействия человека и машины) была разработана в 1972 году в Ноттингемском университете для общего эргонометрического проектирования и анализа. [ 16 ] На данный момент это была лучшая параметризованная модель человека, и она представляет выбор физических типов: стройный, толстый, мускулистый и т. д. Система зрения была очень развита, и Сэмми манипулировал сложными объектами на основе 21 жесткой связи с 17 суставы. Еще один интересный виртуальный человек, Buford, был разработан в Rockwell International для поиска зон досягаемости и свободного пространства вокруг модели, установленной оператором. [ 17 ] Фигура представляла собой модель человека 50-го процентиля и была покрыта полигонами, созданными CAD. Buford состоит из 15 независимых звеньев, которые необходимо переопределять при каждой модификации.

В области моделирования лица Парк создал изображение головы и лица в Университете Юты , а три года спустя он предложил параметрические модели для создания более реалистичного лица. [ 18 ]

Некоторые исследователи также использовали элементарные объемы для создания виртуальных моделей человека, например, цилиндров Потера и Уиллмерта. [ 19 ] или эллипсоиды Хербисона-Эванса. [ 20 ] Бадлер и Смоляр [ 21 ] предложил Бабблмена как трехмерную человеческую фигуру, состоящую из множества сфер или пузырей. Модель была основана на перекрытии сфер, причем интенсивность и размер сфер менялись в зависимости от расстояния от наблюдателя.

В начале 1980-х годов Том Калверт, профессор кинезиологии и информатики в Университете Саймона Фрейзера , прикрепил потенциометры к телу и использовал их результаты для управления компьютерно-анимационными фигурами для хореографических исследований и клинической оценки нарушений движений. В системе анимации Калверта использовалось устройство захвата движения вместе с Labanotation и кинематическими спецификациями, чтобы полностью описать движение персонажа. [ 22 ]

В то же время пакет программного обеспечения Jack был разработан в Центре моделирования и моделирования человека Пенсильванского университета и стал коммерчески доступным от Tecnomatix . Джек предоставил интерактивную 3D-среду для управления шарнирно-сочлененными фигурами. Он представлял собой детальную модель человека и включал реалистичные элементы управления поведением, антропометрическое масштабирование, системы анимации и оценки задач, анализ представлений, автоматический захват и захват, обнаружение и предотвращение столкновений и множество других полезных инструментов для широкого спектра приложений. "

Производство фильмов и демо

[ редактировать ]

В начале восьмидесятых несколько компаний и исследовательских групп выпустили короткометражные фильмы и демоверсии с участием виртуальных людей. В частности, компания Information International Inc , обычно называемая Triple-I или III, продемонстрировала потенциал компьютерной графики для удивительных вещей, создав 3D-скан головы Питера Фонды и окончательную демонстрацию « Адам Пауэрс, жонглер» .

В 1982 году Филипп Бержерон, Надя Магненат-Тальманн и Даниэль Тельманн продюсировали «Полет мечты» , фильм, изображающий человека (сочлененную фигурку), перенесенного через Атлантический океан из Парижа в Нью-Йорк. Фильм был полностью запрограммирован с использованием графического языка MIRA, расширения языка Паскаль, основанного на графических абстрактных типах данных . Фильм получил несколько наград и был показан на SIGGRAPH киношоу '83. Другой фильм стал прорывом в 1985 году, фильм « Тони де Пельтри », в котором впервые использовались методы лицевой анимации, чтобы рассказать историю. клип Hard Woman на песню Мика Джаггера разработала В том же году компания Digital Productions , в котором была представлена ​​красивая анимация стилизованной женщины. В то же время фильм «The Making Of Brilliance» был создан компанией Robert Abel & Associates как телевизионный рекламный ролик и на данный момент продемонстрировал невероятную динамику и рендеринг.

В 1987 году Инженерный институт Канады отметил свое 100-летие. Крупное мероприятие, спонсируемое Bell Canada и Northern Telecom , состоялось на площади Искусств в Монреале . Для этого мероприятия Надя Магненат-Тальманн и Дэниел Тельманн смоделировали встречу Мэрилин Монро и Хамфри Богарта в кафе в старом городе Монреаля. Этот фильм «Свидание в Монреале» стал первым фильмом, в котором легендарные звезды были смоделированы в 3D. Фильм является результатом обширного исследования аспекта 3D-клонирования реальных людей, а также моделирования их поведения. [ 23 ]  

В 1988 году « Оловянная игрушка » стал первым фильмом, снятым на компьютере и получившим « Оскар» (как лучший короткометражный анимационный фильм). Это история о жестяной игрушке, состоящей из одного человека , пытающейся сбежать от Билли, глупого младенца. В том же году компания deGraf/Wahrman разработала «Говорящую голову Майка» для Silicon Graphics, чтобы продемонстрировать возможности своих новых 4D-машин в режиме реального времени. Майком управлял специально построенный контроллер, который позволял одному кукловоду управлять многими параметрами лица персонажа, включая рот, глаза, выражение и положение головы. Аппаратное обеспечение Silicon Graphics обеспечивало интерполяцию в реальном времени между выражением лица и геометрией головы под контролем исполнителя. Майк выступал вживую на SIGGRAPH кино- и видеошоу того года.

В 1989 году Клейзер- Вальчак создал «Дозо», компьютерную анимацию женщины, танцующей перед микрофоном и поющей песню для музыкального клипа. Они зафиксировали движение, используя оптическое решение Motion Analysis с несколькими камерами для триангуляции изображений небольших кусочков светоотражающей ленты, помещенных на тело. В результате получается трехмерная траектория каждого отражателя в пространстве.

В 1989 году в фильме « Бездна » в определенном эпизоде ​​показано, как водянистая ложноножка приобретает человеческое лицо. Это стало важным шагом для будущих синтетических персонажей, поскольку тогда стало возможным трансформировать одну форму в другое человеческое лицо. В 1989 году Лотта Дезире, актриса фильмов «Маленькая смерть» и «Виртуально твой», продемонстрировала передовую лицевую анимацию и первый поцелуй, анимированный на компьютере. Затем фильм « Терминатор 2 » в 1991 году ознаменовал веху в анимации виртуальных людей, смешанных с реальными людьми и декорациями.

В девяностые годы было снято несколько короткометражных фильмов, наиболее известным из которых является « Игра Джери » от Pixar , получившая премию «Оскар» за короткометражные анимационные фильмы.

Более поздние исследования

[ редактировать ]

Поведенческая анимация была введена и разработана Крейгом Рейнольдсом . [ 24 ] Он моделировал стаи птиц рядом со стаями рыб с целью изучения групповой интуиции и движений. Объединив множество виртуальных людей для обитания в виртуальных мирах, Мусс и Тельман затем положили начало моделированию толпы .

Начиная с девяностых годов исследователи перешли к анимации в реальном времени и взаимодействию с виртуальными мирами. Объединение технологий виртуальной реальности , человеческой анимации и видеоанализа привело к интеграции виртуальных людей в виртуальную реальность, взаимодействию с этими виртуальными людьми и самопредставлению в качестве клона, аватара или участника виртуального мира . Взаимодействие с виртуальными средами планировалось осуществлять на различных уровнях пользовательской конфигурации. Высококачественная конфигурация может включать в себя иммерсивную среду , в которой пользователи будут взаимодействовать с виртуальными людьми с помощью голоса , жестов и физиологических сигналов, что поможет им исследовать среду цифровых данных как локально, так и через Интернет . Для этого виртуальные люди начали распознавать жесты, речь и выражения пользователя и отвечать с помощью речи и анимации. [ 25 ] Конечная цель этой разработки – создание реалистичных и правдоподобных виртуальных людей с адаптацией , восприятием и памятью . Эти виртуальные люди проложили путь современным исследованиям по созданию виртуальных людей, которые могут действовать свободно, имитируя эмоции. [ 26 ] В идеале цель состоит в том, чтобы они знали об окружающей среде и были непредсказуемы.

Приложения

[ редактировать ]
  1. ^ Магненат-Тальманн, Надя; Тельманн, Дэниел (24 ноября 2005 г.). «Виртуальные люди: тридцать лет исследований, что дальше?» . Визуальный компьютер . 21 (12): 997–1015. дои : 10.1007/s00371-005-0363-6 . ISSN   0178-2789 . S2CID   10935963 .
  2. ^ «МетаХуман | Создатель реалистичных людей» . Архивировано из оригинала 23 августа 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  3. ^ «Инструменты художественного творчества | Unity» . Архивировано из оригинала 26 августа 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  4. ^ Чжоу, И; Ливэнь ] , [ cs.GR Ху
  5. ^ «Вулканские волосы в реальном времени» . Гитхаб . Архивировано из оригинала 23 августа 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  6. ^ «Вычислительные шейдеры — Учебное пособие по Vulkan» . Архивировано из оригинала 7 июня 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  7. ^ «Vulkan® 1.3.275 — Спецификация (со всеми утвержденными расширениями)» . Архивировано из оригинала 23 августа 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  8. ^ «Чертежи анимации» . Архивировано из оригинала 23 августа 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  9. ^ «Фазовые нейронные сети для управления персонажами» . Архивировано из оригинала 5 августа 2023 года . Проверено 23 августа 2023 г.
  10. ^ «Физика, управляемая данными, для анимации мягких тканей человека» . ps.is.mpg.de. Архивировано из оригинала 27 июня 2023 года . Проверено 10 сентября 2023 г.
  11. ^ «Поведенческая анимация» . www.red3d.com . Архивировано из оригинала 14 мая 2021 года . Проверено 5 июля 2021 г.
  12. ^ «GENEA Challenge 2022: Генерация совместных речевых жестов» . 4 ноября 2022 г.
  13. ^ Дана Уотерман и Клинтон Т. Уошберн (1978) КИБЕРМАН — инструмент проектирования человеческого фактора. Архивировано 1 ноября 2020 г., в Wayback Machine , SAE Transactions, Vol. 87, раздел 2: 780230–780458 (1978), стр. 1295–1306.
  14. ^ Эванс С.М. (1976). Руководство пользователя программы Combiman. Архивировано 9 июля 2021 г., в Wayback Machine , отчет AMRLTR-76-117, Дейтонский университет, Огайо.
  15. ^ Дули М. (1982) Программы антропометрического моделирования - опрос, заархивированный 9 июля 2021 г., в Wayback Machine , Компьютерная графика и приложения IEEE, Компьютерное общество IEEE, том 2 (9), стр. 17-25
  16. ^ Бонни М., Кейс К., Хьюз Б., Кеннеди Д. и др., Использование SAMMIE для автоматизированного рабочего места и проектирования рабочих задач. Архивировано 9 июля 2021 г., в Wayback Machine , Технический документ SAE 740270. , 1974 г.
  17. ^ В. А. Феттер. Последовательность человеческих фигур, смоделированная с помощью компьютерной графики. Архивировано 9 июля 2021 года в Wayback Machine .IEEE Comput. Граф. Приложение, 2(9):9–13, 1982 г.
  18. Парк Ф.И. (1972). Компьютерная анимация лиц. Архивировано 9 июля 2021 года в Wayback Machine . Учеб. Ежегодная конференция ACM
  19. ^ Потер Т.Э., Уиллмерт К.Д. (1975) Трехмерная модель человеческого дисплея. Архивировано 9 июля 2021 г. в Wayback Machine , Компьютерная графика, Том 9, №1, стр. 102–110.
  20. ^ Хербисон-Эванс Д. (1986) Анимация человеческой фигуры, Технический отчет CS-86-50, Факультет компьютерных наук Университета Ватерлоо, ноябрь.
  21. ^ Бэдлер Н.И., Смоляр С.В. (1979). Цифровые представления человеческого движения. Архивировано 9 июля 2021 г. в Wayback Machine , Computing Surveys, Vol.11, No.1, стр. 19-38.
  22. ^ Калверт Т.В., А. Патла А. (1982) Аспекты кинематического моделирования человеческого движения. Архивировано 9 июля 2021 г. в Wayback Machine , Компьютерная графика и приложения IEEE, Том 2, № 9, стр. 41-50.
  23. ^ Н. Магненат-Тальманн, Д. Тельманн, Направление синтетических актеров в фильме «Рандеву в Монреале». Архивировано 24 июня 2021 г., в Wayback Machine , Компьютерная графика и приложения IEEE, Том 7, № 12, 1987 г., стр.9-19
  24. ^ К. Рейнольдс (1987). Стаи, стада и школы: распределенная поведенческая модель. Архивировано 3 июля 2021 года в Wayback Machine . Труды ACM SIGGRAPH 87. Июль 1987 г., стр. 25–34.
  25. ^ Томас, Дэниел Дж. (август 2021 г.). «Виртуальные люди с искусственным интеллектом для улучшения результатов сложных операций» . Международный журнал хирургии (Лондон, Англия) . 92 : 106022. дои : 10.1016/j.ijsu.2021.106022 . ISSN   1743-9159 . PMID   34265470 . S2CID   235960454 .
  26. ^ Лавис, Кейт; Сагар, Марк; Бродбент, Элизабет (22 июля 2020 г.). «Влияние мультимодального эмоционального выражения на реакцию цифрового человека во время разговора о самораскрытии: вычислительный анализ языка пользователя» . Журнал медицинских систем . 44 (9). дои : 10.1007/s10916-020-01624-4 . ISSN   0148-5598 . S2CID   220717084 .
  27. ^ Аллен А. и Джонс К., Как виртуальные рабочие кормят школьников. Архивировано 8 февраля 2023 г., в Wayback Machine , Управление поставками , июль – сентябрь 2022 г., по состоянию на 8 февраля 2023 г.
  28. ^ Ким, Э.А., Д. Ким, З.Э. и Х. Шенбергер, Следующий ажиотаж в рекламе в социальных сетях: изучение эффективности поддержки бренда виртуальными влиятельными лицами. Архивировано 27 февраля 2023 г. в Wayback Machine . Границы психологии, 2023. 14:1089051.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]

Книги о виртуальных людях

[ редактировать ]
  • Надя Магненат-Тальманн (редактор), Дэниел Тельманн (редактор), «Справочник виртуальных людей» , ISBN   978-0-470-02316-7 , 468 страниц, Wiley, август 2004 г. (Цифровая библиотека ACM)
  • Питер М. Плантек, Виртуальные люди: комплект для самостоятельной сборки, в комплекте с программным обеспечением и пошаговыми инструкциями , Amacom, 2003 г.
  • Дэвид Берден, Мэгги Савин-Баден, Виртуальные люди сегодня и завтра , 2020, Чепмен и Холл / CRC

Книги с содержанием виртуальных людей.

[ редактировать ]
  • Уэйн Э. Карлсон, Компьютерная графика и компьютерная анимация: ретроспективный обзор , лицензированный по международной лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0.
  • Моделирование коммуникации с роботами и виртуальными людьми , Второй международный семинар Ziff Research Group 2005/2006 по воплощенной коммуникации в людях и машинах, Билефельд, Германия, 5–8 апреля 2006 г., Пересмотренные избранные статьи
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d9deec44d0e53165b4e5cfa207097f7d__1717097100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d9/7d/d9deec44d0e53165b4e5cfa207097f7d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Virtual human - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)