Animação de faces humanas é um tópico de pesquisa que vem sendo explorado desde a década de 70. Mesmo assim, ainda há muito a ser pesquisado. Nós estamos acostumados a observar rostos humanos mais do que qualquer outra coisa, por isso fica extremamente difícil criar rostos sintéticos que pareçam realistas em todos os aspectos [1]. Este trabalho pretende mostrar os conceitos e técnicas usados na área, assim como desenvolver um sistema de animação facial simplificado.

Sistemas de animação facial são utilizados no cinema, na indústria de jogos eletrônicos, na criação de websites interativos e até mesmo na educação especial, auxiliando pessoas com deficiências auditivas e com problemas no reconhecimento de expressões faciais, por exemplo.

O trabalho proposto visa o desenvolvimento de um sistema de animação facial em 3D, que consiste em criar faces humanas virtuais capazes de expressar de maneira convincente expressões faciais e reproduzir a fala com a movimentação labial sincronizada com o áudio. A face virtual deverá ser capaz de "falar" o Português do Brasil. O sistema aceitará como entrada de dados scripts escritos pelo usuário que definem uma seqüência de expressões faciais e/ou falas da face virtual ao longo do tempo.

O sistema irá manipular várias poses da face humana ao longo do tempo, fazendo a interpolação entre elas de acordo com o script criado pelo usuário. Estas poses são modelos 3D da face humana representando expressões faciais e visemas. Visemas podem ser definidos como padrões visuais de movimentação articulatória observáveis na face durante a fala [2]. São os análogos visuais dos fonemas. Para gerar estas poses, usaremos algum software (a ser definido) capaz de exportar modelos 3D de faces humanas virtuais com uma determinada expressão facial ou visema.

O sistema será usado em duas aplicações:

• Um trabalho artístico que visa a criação de personagens virtuais que respondam a perguntas do usuário em linguagem natural e em Português. Para isso, os artistas criarão os personagens usando sistemas de inteligência artificial, o que não faz parte do trabalho proposto.
• Realização de testes com algoritmos de análise de expressões faciais, usando como entrada de dados vídeos gerados pelo sistema de animação facial contendo uma seqüência de expressões faciais ao longo do tempo.

• Introdução: Uma breve introdução sobre o trabalho e sobre animação facial.



• Animação facial - Histórico: Descrição dos conceitos e técnicas utilizadas em animação facial assim como a apresentação de um breve histórico sobre o que já foi desenvolvido nesta área.



• Expressões faciais e a linguagem não-verbal: Uma revisão da literatura sobre os diferentes tipos de expressões faciais que o ser humano consegue realizar e a importância da linguagem não-verbal para a comunicação humana e para tornar um sistema de animação facial mais realista.



• Fonemas e visemas do português do Brasil: Apresentação dos fonemas existentes no Português do Brasil e seus respectivos visemas.



• Implementação do sistema: Detalhes técnicos da implementação do sistema, demonstração de seu funcionamento e apresentação de resultados de testes.



• Aplicações:
  
  • Personagens virtuais - Apresentação do trabalho que está sendo desenvolvido por dois artistas e que consiste na criação de personagens virtuais com inteligência artificial para responder perguntas.
  
  
  • Análise de expressões faciais - O objetivo aqui é exibir resultados de testes feitos com algoritmos de análise de expressões faciais, utilizando como entrada de dados vídeos sintetizados pelo sistema de animação facial que está sendo desenvolvido.
  
  
  
• Conclusão: Apresentação da conclusão da monografia.

Observação: A estrutura especificada acima se refere à parte técnica da monografia. Será incluída também uma parte subjetiva, onde pretendo expor as minhas dificuldades e relatar a minha experiência com a implementação deste sistema, assim como mostrar a importância do aprendizado adquirido no curso para a realização deste trabalho.

Até o momento, já realizei uma pesquisa sobre as várias técnicas utilizadas para criar sistemas de animação facial. Também já me familiarizei com o uso do OpenGL [3], que será a biblioteca gráfica utilizada no desenvolvimento do sistema e comecei a implementar programas para a visualização de modelos 3D. O programa que permite conversar com personagens virtuais já está em fases finais, mas até o momento, utiliza um sistema de animação facial desenvolvido por uma empresa chamada Haptek [4] (no futuro o programa utilizará o sistema que está sendo desenvolvido neste trabalho). A criação da "personalidade" dos personagens virtuais ainda está no começo, mas isso é responsabilidade dos artistas que participam do projeto.

• Julho
  
  • Implementar um programa que permite conversar com personagens virtuais, conforme descrito anteriormente. Atualmente este programa está utilizando o sistema de animação facial da Haptek [4]. No futuro, deverá utilizar o sistema de animação facial que está sendo desenvolvido neste trabalho.
  
  
  • Pesquisar a literatura de animação facial e preparar a parte teórica da monografia.
  
  
  • Iniciar a implementação do sistema de animação facial.
  
  
  
  
• Agosto
  
  • Continuar a implementação do sistema de animação facial.
  
  
  
  
• Setembro
  
  • Concluir a implementação do sistema de animação facial.
  
  
  • Usar o sistema de animação facial implementado neste trabalho no programa de personagens virtuais.
  
  
  
  
• Outubro
  
  • Realizar testes no sistema de animação facial.
  
  
  • Realizar testes com algoritmos de análise de expressões faciais que usarão como entrada vídeos gerados pelo sistema de animação facial.
  
  
  • Preparar a parte técnica da monografia, que conterá detalhes técnicos, resultados de testes e demonstrações de uso do sistema.
  
  
  
  
• Novembro
  
  • Preparar o pôster.
  
  
  • Concluir a monografia.
  
  
  
  

[1] J. Osipa: Stop Staring - Facial Modeling and Animation Done Right

[2] J. M. Martino: Animação Facial Sincronizada com a Fala: Visemas Dependentes do Contexto Fonético para o Português do Brasil

[3] Biblioteca gráfica OpenGL: http://www.opengl.org

[4] Haptek: http://www.haptek.com