Kasvoanimaatiojärjestelmän suunnittelu ja toteutus 3D-hahmolle

Abstract

Opinnäyte käsittelee 3D-grafiikalla tehtyjen hahmojen kasvoanimaatiota. Työn tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa yksinkertainen kasvoanimaatiojärjestelmä joka on nopea toteuttaa, helppo käyttää ja joka mahdollistaa monipuolisen kasvoanimaation. Tuloksena oli riggaus- ja morffaustekniikan yhdistävä järjestelmä jonka lähtökohtana oli ihmiskasvojen lihasten toiminta. Käytännön työnä toteutettiin lyhytanimaatioelokuva The Jericho Marshall Audition Tapes. Animaatiofilmin kaikki kasvoanimaatio on tehty työssä selostettua järjestelmää käyttäen. Opinnätetyössä selostettu kasvoanimaatiojärjestelmä perustuu ihmiskasvojen lihasten toimintaan. Työssä käydään yksityiskohtaisesti läpi erilaisten kasvolihasten rakenne ja toimintaperiaate. Tätä tietoa sovelletaan sekä kasvoanimaatiojärjestelmän suunnittelussa ja toteutuksessa että itse kasvoanimaation tekemisessä. Työn lopputuloksena on ihmiskasvojen toimintaa jäljittelevä järjestelmä joka yhdistää kaksi eri 3D-animaatiotekniikkaa – riggaamisen sekä morffauksen. Riggauksen avulla animoitiin kasvojen isoja alueita kuten suuta ja kulmakarvoja. Rigillä vaikeasti toteutettavat monimutkaisemmat kasvojen osat kuten huulet toteutettiin morffaamalla. Eri tekniikat tukevat toisiaan ja muodostavat yhdessä monipuolisen kasvoanimaatiojärjestelmän. Työn eri vaihteet aina suunnittelusta itse animointiin on selostettu yksityiskohtaisesti ja siinä tehdyt ratkaisut on perusteltu ihmiskasvojen lihaksiston toimintaan vedoten.

The subject of this thesis is facial animation of 3D characters. The goal was to design and create a simple facial animation system that is quick to produce, easy to use and enables versatile facial animation. The result was a system that combines two different methods of 3D animation – rigging and morphing. Actual facial muscles were the basis for the system. The practical part for his project was a short animation film called The Jericho Marshall Audition Tapes. All facial animation in the film was done with the system described in the thesis. The facial animation system created in this thesis is based on human facial muscles. The structure and action of the muscles are examined and explained in great detail. The information acquired is then used in designing and creating the facial animation system. The final result is a system that simulates the action of facial muscles and uses two different methods of 3D animation, rigging and morphing, to achieve authentic behaviour of the face. Rigging was used to move major parts of the face, for example jaw and eyebrows. More complex areas, like lips, were moved with morphing. Different methods were used to support each other and formed a versatile facial animation system. The various stages of the project, all the way from designing to animation, are described in great detail, and the decisions made throughout the thesis are explained with the action of the facial muscles.