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Uma proposta de um motor de animação para o controle de personagens articulados baseado em autômatos finitos

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Uma proposta de um motor de animação para o controle de personagens articulados baseado em autômatos finitos

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Título Uma proposta de um motor de animação para o controle de personagens articulados baseado em autômatos finitos
Outro título A proposal of an animation engine for controlling articulated characters based on finite automata
Autor Martins, José Diego Ferreira
Orientador Nedel, Luciana Porcher
Co-orientador Menezes, Paulo Fernando Blauth
Data 2006
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Informática. Programa de Pós-Graduação em Computação.
Assunto Animacao : Computacao grafica
Automatos finitos
Computação gráfica
[en] Animation
[en] Automata
[en] Scenegraph
[en] WWW
Resumo Segundo Thalmann em 1996, animação é a visualização da variação do estado de objetos em relação ao tempo. A meta principal da animação modelada por computador é sintetizar o efeito desejado de movimento que é uma mistura de fenômenos naturais, percepção e imaginação. O sistema de animação deve providenciar ferramentas de controle de movimento para traduzir os desejos do usuário na linguagem do sistema. O controle dos movimentos de uma animação pode ser dividido em duas classes de algoritmos: a classe intencional, dirigida aos aspectos de controle em alto nível, onde as intenções de uma animação são expressas e a classe concreta, dirigida aos aspectos específicos de animação de objetos. A relação hierárquica destas classes favorece a implementação de um motor de animação usando camadas de abstração. Uma das abordagens atuais para a construção de um motor de animação para atores humanóides é um sistema implementado em camadas. A camada inferior lida com os movimentos individuais das articulações. As intermediárias são responsáveis por encapsular conjuntos de movimentos que atuam como tarefas simples. O encapsulamento destas tarefas é feito por camadas superiores que lidam com ações sensíveis ao ambiente. Por fim, a camada de mais alto nível atua no nível cognitivo onde um mecanismo dotado de capacidade de raciocínio comanda ações aos atores de acordo com as informações do contexto e também de acordo com as intenções, crenças e desejos dos atores. Este trabalho visa analisar uma proposta de implementação de um motor de animação para simular o comportamento de atores humanóides, gerando animações em três dimensões via World Wide Web. Dois modelos de animação baseados no formalismo AFS (Autômato Finito com Saída) que lidam com camadas específicas de abstração de um sistema de animação serão apresentados. O modelo AGA-J é uma extensão do modelo AGA para lidar com a classe concreta de movimentos de atores humanóides em 3D e serve como camada de fundação para outros modelos. O modelo AGA gera sequências animadas a partir de um conjunto de AFS que representam os atores da animação e um conjunto de fitas de entrada que determinam os comportamentos dos atores. O alfabeto de saída é representado por imagens e efeitos sonoros e a animação se dá pela sequência das saídas dos autômatos. O modelo AGA-T é um modelo orientado a tarefas, baseado em autômatos probabilísticos e eventos. Este modelo atua como uma camada de nível superior sobre o AGA-J, e foi projetado para lidar com alguns aspectos da classe intencional, sobretudo o encapsulamento de movimentos através de tarefas. O formalismo de AFS foi escolhido para a construção dos modelos porque propicia muitas características importantes: saída configurável através da análise da fita de saída; reusabilidade pelo fato de vários atores poderem usar o mesmo AFS; e recuperação de informação, observando o estado atual dos autômatos dos atores que compõem a animação.
Abstract According to Thalmann in 1996, animation is the visualization of changings on object states during time. The first goal of computer animation is to synthesize the desired motion effect that is a mix of natural phenomena, perception and imagination. An animation system must provide motion control tools to translate the user intentions into the system language. The motion control can be divided in two classes of algorithms: the intentional class, directed towards the high-level control aspects where the animation intentions are expressed; and the concrete class, which deals with specific aspects of object animation. The hierarchical relationship between these two classes benefits the implementation of an animation engine based on abstraction layers. One recent approach for building an animation engine to represent humanoid actors is a system implemented in layers. The lowest layer deals with individual joint movements, while the middle layers are responsible for encapsulating a set of movements acting as simple tasks. The task encapsulation is performed by high-level layers dealing with environment sensitive actions. Finally, the highest-level layer acts in the cognitive level, where a reasoning mechanism commands actions to the actors according to the context information, the beliefs, desires and intentions of the actors. This work explores an implementation proposal of an animation engine for simulating the behavior of humanoid actors, generating 3D animations to theWorld Wide Web. Two animation models based on the Finite Automata with Output formalism that deal with specific abstraction layers of an animation system will be presented. The AGA-J model is an extension of the AGA model for dealing with the concrete class of 3D movements of humanoid actors and it suits as a foundation layer for other models. The AGA model generates animated sequences by a set of Finite Automata with Output that implements the animation actors and a set of input tapes which determines the behavior of the actors. The output alphabet is represented by images, and sound effects, and the animation is produced by the sequence of the automata output. The AGA-T model is a task-oriented model, based on probabilistic automata and events. This model acts as a high-level layer over the AGA-J, and it was designed for dealing with some aspects of the intentional class, mainly the movement encapsulation by tasks. The Finite Automata with Output formalism was chosen for model construction because it provides many important features: adaptable output by analysis of output tape; reusability by the fact of many actors can use the same automaton; and information retrieval by observation of current state of the automata composing the animation.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/19049
Arquivos Descrição Formato
000734466.pdf (894.6Kb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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