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Sofiane Benchäa, Lead Graphics Engineer
Développement d’une
application 3D d’avatars
Mise en place d’une diversité
Quelques repères
● Une des clés de l’immersion dans un
monde virtuel est la projection de l’
utilisateur d’une entité le représentant
communément appelée avatar.
● L’avatar peut prendre des traits humains
ou une tout autre incarnation sortie d’un
imaginaire quelconque.
Quelques repères
● Afin de rendre agréable l’expérience
virtuelle, les jeux vidéo s’emploient à
instiguer une physionomie basée sur le
style. Ils font varier également les
différentes couches appliquées à l’avatar
(items) afin que l’utilisateur puisse
développer son propre personnage et
refléter sa personnalité.
Plan de l’exposé
1. Introduction
○ Déclaration d’intention
○ Repérage des contraintes,
aperçu des objectifs
○ Explication
2. Principes & solutions
○ Modèles de “personnalisation”
○ Classification, gestion du
dressing
○ Physionomie, gestion de l’
apparence
○ Plans, architecture logicielle
3. Rendu & optimisation
○ Objectif 1D!
○ Rendu des matériaux
○ Traitements CG
4. Diversité
5. Bibliographie / Webographie
Points non traités
● Changement morphologique
● Techniques de modélisation 3D
● Techniques d’animation
● Javascript
● Comment faire du café
● ...
Introduction
Déclaration d’intention
Déclaration d’intention
Que souhaitons-nous obtenir ?
Déclaration d’intention
“ Nous souhaitons obtenir un avatar homme
ou femme, actif, pouvant venir d'origines
diverses, se vêtant d'une panoplie de tenues
variées. Ces dernières refléteraient alors les
usages et/ou l'esprit véhiculé par les courants
culturels actuels. L'avatar aime son image,
soigne son look et est fasciné par les
combinaisons.”
Repérage
“ Nous souhaitons obtenir un avatar homme
ou femme, actif, pouvant venir d'origines
diverses, se vêtant d'une panoplie de tenues
variées. Ces dernières refléteraient alors les
usages et/ou l'esprit véhiculé par les courants
culturels actuels. L'avatar aime son image,
soigne son look et est fasciné par les
combinaisons.”
Explication
● "homme ou femme" : ici le genre est clairement exprimé.
● "actif" : indication d’une cible et donc une tranche d'âge ?
● "venir d'origines diverses" : il y a ici un soucis de représentativité
● "tenues variées" : la gestion d'un dressing est à prévoir.
● "courants culturels actuels" : il faudra prendre en compte les
divertissements, styles musicaux (surtout!) etc.
● "soigne son look" : un large choix dans la personnalisation. L’
apparence doit être gérée.
● "fasciné par le changement" : cela nous indique le caractère
combinatoire des tenues.
Principes & solutions
Modèles de “personnalisation”
Système de personnalisation
● Il existe plusieurs schémas de conception.
● Chacun possède ces avantages propres.
Modèle monolithe
● Méthode de création simple.
● Il existe donc autant d’avatars possibles que de modèle disponibles.
● Les modèles nuancés sont totalement dupliqués (clone).
Modèle monolithe
● Comme il a été vu, cette méthode ne
permet pas de combiner les modèles.
Cependant, il est possible de décliner l’
apparence d’un même modèle ce qui
atténue l’effet clone.
Modèle monolithe
● Comme il a été vu, cette méthode ne
permet pas de combiner les modèles.
Cependant, il est possible de décliner l’
apparence d’un même modèle ce qui
atténue l’effet clone.
X
Principe générique par
remplacement
● Cette approche offre plus de souplesse dans
la création des modèles et d’avantage de
combinaisons. Le corps est fragmenté en
plusieurs parties interchangeables.
Principe générique par agrégat
● Ce modèle est une variante du modèle de substitution.
● Vision naturelle de l’habillage.
● Les modèles sont à usage exclusif d’un corps prédéfini.
● Des solutions existent afin de répondre aux problèmes morphologiques
des corps (vision réaliste).
Principe dynamique complet
● Possibilité d’appliquer n’importe quel modèle à n’importe corps car les
les ajustements sont réalisés dynamiquement.
● Le principe est très coûteux.
● Il génère de nouvelle contraintes qui doivent être résolues par le biais d’
un système expert*.
* (cf. : cours de Marie-Paul Cani sur la Réutilisation et transfert des modèles 3D, Collège de France) .
Classification
Gestion du dressing
Classification, gestion du dressing
● Chaque item et accessoire est issue
d’une classification.
● Les items suivent la structure
anatomique du corps et donc du
maillage en cas de déformations et
animations.
● Tout doit rentrer dans une case.
● Pas de règles d’exception !!
Classification
Classification
Physionomie
Gestion de l’apparence
Classification
Physionomie, gestion de l’apparence
● Sets d’items
Physionomie, gestion de l’apparence
● Palette de couleurs
Plans, architecture logicielle
Rendu & optimisation 3d
Objectif 1D!
Objectif 1D!
● Un drawcall correspond à l’action d’affichage d’un objet GL
pendant une trame de rendu.
● Une instance d’objet GL (pas forcément 3D) possédant un
matériau et/ou une texture représente un drawcall.
● Le CPU pousse le GPU les éléments à afficher avec un coût
nominal variant selon les capacités de la machine ainsi que la
résolution des buffers de l’objet (maîtrise des coûts).
Objectif 1D!
● Une opération permet de réduire les appels : le batching.
● fusion des items dans une seule géométrie.
● Assemblage des textures (atlas).
● Un modèle 3D === Un shader.
une seule texture obtenue avec une
opération de bin-packing
Objectif 1D!
● Une affaire d’optimisation
Rendu des matériaux
● Le matériau est représenté sur texture.
● La texture apporte un réalisme sur les surfaces.
atlas complété des
cartes
de textures
Rendu des matériaux
● Problème d’encodage des informations
● Combinaison des intensités exprimé sur
● Combinaison des intensités + énergies lumineuses sur
● Cas des normales !!
Ex. :
eps = 1000
a1 = 0.123, b1 = 0.456
c1 = a1||b1 = 0.123456
Rendu des matériaux
● Méthode du transfert de gradient
● Préserve les caractéristiques
● Supporte la multi-résolution
gradient A avec 3 points de caractérisations
gradient B avec 4 points de caractérisations
gradient C avec 2 points de caractérisations
Traitement CG
● Possibilité d’enlever les zones du corps couverts.
● vertex color et matrice booléenne.
● masquage VS suppression.
Temps réel Post-traitement
discard (shader) suppression des triangles
+ processus rapide et
interactif
+ réversibilité
- triangles cachés toujours
pris en compte
- géométrie non optimale
+ géométrie optimisée
+ géométrie allégée
- processus lent
- commutation non permise
Diversité
Diversité : pourquoi ?
● Dans le cadre d’une simulation, il y a
nécessité de cohérence dans la
représentation des individus.
● Peupler un environnement doit prendre en
compte les paramètres qui le définissent.
● Une simulation informatique est capable
de répondre plus rapidement
(instanciation de milliers d’acteurs
virtuels) que l’humain.
Diversité : simulation
● Nous devons classifier les tenues selon certains critères (couleur, style,
tendance, etc.).
● Nous établissons les codes vestimentaire à partir de l’existant et
calculons la probabilité d’association des tenues pour un code
vestimentaire donné, conditionné à une cause (typiquement un réseau
baysien).
Diversité : simulation
● Formulons quelques hypothèses.
● Probabilité qu’un item appartienne à style X.
● Probabilité qu’un set items appartienne au cv.
● Probabilité que le cv respecte la tendance.
● Probabilité que le cv respecte les préférences de l’individu.
Diversité : simulation
● Nous constituons une palette de couleur et définissons les
harmonies (gamme des tendances par constat ou
apprentissage).
Diversité : simulation
● La résolution peut s'effectuer soit de manière déterministe ou
probabiliste.
● suggestions (recommandation) :
CV Casual = 0.68
CV Sport = 0.12
CV Business = 0.77
CV Casual = 0.73
CV Sport = 0.67
CV Business = 0.02
CV Casual = 0.81
CV Sport = 0.16
CV Business = 0.09
Bibliographie / Webographie
● Jason Mitchell, Moby Francke, Dhabih Eng, Illustrative Rendering in Team
Fortress 2 (2007)
● Rozenn Bouville, Interopérabilité des environnements virtuels 3D : modèle de
réconciliation des contenus et des composants logiciels (2012)
● Kamal Siegel, How to build a character customization system (2008)
● Jonas Materinez, Space-optimized texture atlases (2013)
● Lap-Fai Yu1, Sai-Kit Yeung2, Demetri Terzopoulos1, Tony F. Chan3,
DressUp! Outfit Synthesis Through Automatic Optimization (SIGRAPHAsia 2012)
● Carol O’Sullivan, Variety Is the Spice of (Virtual) Life (2009)
● Marie-Paul Cani, Design Preserving Garment Transfer, ACM Transactions
on Graphics, Association for Computing Machinery (ACM), 2012
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Un grand merci
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WebGL Paris 2015 - Conférence de S.Benchaa (Lead Graphics Engineer @Beloola)

  • 1. Show your life with emotion Sofiane Benchäa, Lead Graphics Engineer
  • 2. Développement d’une application 3D d’avatars Mise en place d’une diversité
  • 3. Quelques repères ● Une des clés de l’immersion dans un monde virtuel est la projection de l’ utilisateur d’une entité le représentant communément appelée avatar. ● L’avatar peut prendre des traits humains ou une tout autre incarnation sortie d’un imaginaire quelconque.
  • 4. Quelques repères ● Afin de rendre agréable l’expérience virtuelle, les jeux vidéo s’emploient à instiguer une physionomie basée sur le style. Ils font varier également les différentes couches appliquées à l’avatar (items) afin que l’utilisateur puisse développer son propre personnage et refléter sa personnalité.
  • 5. Plan de l’exposé 1. Introduction ○ Déclaration d’intention ○ Repérage des contraintes, aperçu des objectifs ○ Explication 2. Principes & solutions ○ Modèles de “personnalisation” ○ Classification, gestion du dressing ○ Physionomie, gestion de l’ apparence ○ Plans, architecture logicielle 3. Rendu & optimisation ○ Objectif 1D! ○ Rendu des matériaux ○ Traitements CG 4. Diversité 5. Bibliographie / Webographie
  • 6. Points non traités ● Changement morphologique ● Techniques de modélisation 3D ● Techniques d’animation ● Javascript ● Comment faire du café ● ...
  • 9. Déclaration d’intention “ Nous souhaitons obtenir un avatar homme ou femme, actif, pouvant venir d'origines diverses, se vêtant d'une panoplie de tenues variées. Ces dernières refléteraient alors les usages et/ou l'esprit véhiculé par les courants culturels actuels. L'avatar aime son image, soigne son look et est fasciné par les combinaisons.”
  • 10. Repérage “ Nous souhaitons obtenir un avatar homme ou femme, actif, pouvant venir d'origines diverses, se vêtant d'une panoplie de tenues variées. Ces dernières refléteraient alors les usages et/ou l'esprit véhiculé par les courants culturels actuels. L'avatar aime son image, soigne son look et est fasciné par les combinaisons.”
  • 11. Explication ● "homme ou femme" : ici le genre est clairement exprimé. ● "actif" : indication d’une cible et donc une tranche d'âge ? ● "venir d'origines diverses" : il y a ici un soucis de représentativité ● "tenues variées" : la gestion d'un dressing est à prévoir. ● "courants culturels actuels" : il faudra prendre en compte les divertissements, styles musicaux (surtout!) etc. ● "soigne son look" : un large choix dans la personnalisation. L’ apparence doit être gérée. ● "fasciné par le changement" : cela nous indique le caractère combinatoire des tenues.
  • 12. Principes & solutions Modèles de “personnalisation”
  • 13. Système de personnalisation ● Il existe plusieurs schémas de conception. ● Chacun possède ces avantages propres.
  • 14. Modèle monolithe ● Méthode de création simple. ● Il existe donc autant d’avatars possibles que de modèle disponibles. ● Les modèles nuancés sont totalement dupliqués (clone).
  • 15. Modèle monolithe ● Comme il a été vu, cette méthode ne permet pas de combiner les modèles. Cependant, il est possible de décliner l’ apparence d’un même modèle ce qui atténue l’effet clone.
  • 16. Modèle monolithe ● Comme il a été vu, cette méthode ne permet pas de combiner les modèles. Cependant, il est possible de décliner l’ apparence d’un même modèle ce qui atténue l’effet clone. X
  • 17. Principe générique par remplacement ● Cette approche offre plus de souplesse dans la création des modèles et d’avantage de combinaisons. Le corps est fragmenté en plusieurs parties interchangeables.
  • 18. Principe générique par agrégat ● Ce modèle est une variante du modèle de substitution. ● Vision naturelle de l’habillage. ● Les modèles sont à usage exclusif d’un corps prédéfini. ● Des solutions existent afin de répondre aux problèmes morphologiques des corps (vision réaliste).
  • 19. Principe dynamique complet ● Possibilité d’appliquer n’importe quel modèle à n’importe corps car les les ajustements sont réalisés dynamiquement. ● Le principe est très coûteux. ● Il génère de nouvelle contraintes qui doivent être résolues par le biais d’ un système expert*. * (cf. : cours de Marie-Paul Cani sur la Réutilisation et transfert des modèles 3D, Collège de France) .
  • 21. Classification, gestion du dressing ● Chaque item et accessoire est issue d’une classification. ● Les items suivent la structure anatomique du corps et donc du maillage en cas de déformations et animations. ● Tout doit rentrer dans une case. ● Pas de règles d’exception !!
  • 26. Physionomie, gestion de l’apparence ● Sets d’items
  • 27. Physionomie, gestion de l’apparence ● Palette de couleurs
  • 29. Rendu & optimisation 3d Objectif 1D!
  • 30. Objectif 1D! ● Un drawcall correspond à l’action d’affichage d’un objet GL pendant une trame de rendu. ● Une instance d’objet GL (pas forcément 3D) possédant un matériau et/ou une texture représente un drawcall. ● Le CPU pousse le GPU les éléments à afficher avec un coût nominal variant selon les capacités de la machine ainsi que la résolution des buffers de l’objet (maîtrise des coûts).
  • 31. Objectif 1D! ● Une opération permet de réduire les appels : le batching. ● fusion des items dans une seule géométrie. ● Assemblage des textures (atlas). ● Un modèle 3D === Un shader. une seule texture obtenue avec une opération de bin-packing
  • 32. Objectif 1D! ● Une affaire d’optimisation
  • 33. Rendu des matériaux ● Le matériau est représenté sur texture. ● La texture apporte un réalisme sur les surfaces. atlas complété des cartes de textures
  • 34. Rendu des matériaux ● Problème d’encodage des informations ● Combinaison des intensités exprimé sur ● Combinaison des intensités + énergies lumineuses sur ● Cas des normales !! Ex. : eps = 1000 a1 = 0.123, b1 = 0.456 c1 = a1||b1 = 0.123456
  • 35. Rendu des matériaux ● Méthode du transfert de gradient ● Préserve les caractéristiques ● Supporte la multi-résolution gradient A avec 3 points de caractérisations gradient B avec 4 points de caractérisations gradient C avec 2 points de caractérisations
  • 36. Traitement CG ● Possibilité d’enlever les zones du corps couverts. ● vertex color et matrice booléenne. ● masquage VS suppression. Temps réel Post-traitement discard (shader) suppression des triangles + processus rapide et interactif + réversibilité - triangles cachés toujours pris en compte - géométrie non optimale + géométrie optimisée + géométrie allégée - processus lent - commutation non permise
  • 38. Diversité : pourquoi ? ● Dans le cadre d’une simulation, il y a nécessité de cohérence dans la représentation des individus. ● Peupler un environnement doit prendre en compte les paramètres qui le définissent. ● Une simulation informatique est capable de répondre plus rapidement (instanciation de milliers d’acteurs virtuels) que l’humain.
  • 39. Diversité : simulation ● Nous devons classifier les tenues selon certains critères (couleur, style, tendance, etc.). ● Nous établissons les codes vestimentaire à partir de l’existant et calculons la probabilité d’association des tenues pour un code vestimentaire donné, conditionné à une cause (typiquement un réseau baysien).
  • 40. Diversité : simulation ● Formulons quelques hypothèses. ● Probabilité qu’un item appartienne à style X. ● Probabilité qu’un set items appartienne au cv. ● Probabilité que le cv respecte la tendance. ● Probabilité que le cv respecte les préférences de l’individu.
  • 41. Diversité : simulation ● Nous constituons une palette de couleur et définissons les harmonies (gamme des tendances par constat ou apprentissage).
  • 42. Diversité : simulation ● La résolution peut s'effectuer soit de manière déterministe ou probabiliste. ● suggestions (recommandation) : CV Casual = 0.68 CV Sport = 0.12 CV Business = 0.77 CV Casual = 0.73 CV Sport = 0.67 CV Business = 0.02 CV Casual = 0.81 CV Sport = 0.16 CV Business = 0.09
  • 43. Bibliographie / Webographie ● Jason Mitchell, Moby Francke, Dhabih Eng, Illustrative Rendering in Team Fortress 2 (2007) ● Rozenn Bouville, Interopérabilité des environnements virtuels 3D : modèle de réconciliation des contenus et des composants logiciels (2012) ● Kamal Siegel, How to build a character customization system (2008) ● Jonas Materinez, Space-optimized texture atlases (2013) ● Lap-Fai Yu1, Sai-Kit Yeung2, Demetri Terzopoulos1, Tony F. Chan3, DressUp! Outfit Synthesis Through Automatic Optimization (SIGRAPHAsia 2012) ● Carol O’Sullivan, Variety Is the Spice of (Virtual) Life (2009) ● Marie-Paul Cani, Design Preserving Garment Transfer, ACM Transactions on Graphics, Association for Computing Machinery (ACM), 2012
  • 44. TESTEZ NOTRE DEMO ! Un grand merci Sofiane Benchäa, Lead Graphics Engineer sofiane@beloola.com @beloola