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Animation faciale

L’expression en 3D

Dossier réalisé en partenariat avec :

 e-tribArt est présent au festival d' Annecy - MIFA au Stand 3.002 du 6 au 8 juin 2012.
e-tribart y présente son nouveau site (www.e-tribart.fr) avec notamment son cursus "Cycle 3D", aujourd'hui diplômant - Bac + 3 - Titre RNCP - Niveau II "Lead Infographiste 3D/2D"

 

L’animation faciale des personnages reste un énorme challenge dans le domaine de la création 3D, que ce soit pour le film ou le jeu vidéo. Avec des progrès fulgurants au fil des années.

Dossier réalisé par Paul Schmitt et Wilhelm Kuhn

Il est bien loin le temps où l’on reprochait aux images 3D d’être froides et de manquer d’expressions. Désormais, les personnages 3D expriment des émotions, et des réalisations qui ne sauraient pas être à la hauteur sont très vite cataloguées de médiocres.

Un peu d’histoire
Tout débute dans les années 70. L’image de synthèse en est à ses balbutiements. Des chercheurs de renom comme F. I. Parke, Waters et Demetri Terzopolous inventent les premières méthodes pour simuler l’animation faciale. Celles-ci restent très géométriques et bien peu réalistes, mais qu’importe, un nouveau défi est lancé à la communauté des créateurs 3D.

Heidi : Les travaux pionniers de Demetri Terzopoulos dans les années 70
Paul Ekman, le grand maître de l’animation faciale

Toutefois, le Grand Monsieur de l’animation faciale s’appelle Paul Ekman. Lui aussi arrive dans les années 70, avec des théories puissantes et des études très poussées sur le sujet. Il va surtout inventer les FAU (Facial Action Unit) et les FACS (Facial Action Coding System) ,qui aujourd’hui encore sont la référence en la matière, pour tous les professionnels qui travaillent dans ce domaine.

 

 

 

 

 

 

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Facial Movements : Les célèbres Facial Action Coding System de Paul Ekman

 

Les grands moyens
Les studios professionnels n’hésitent pas à employer des moyens impressionnants pour  produire des films avec des expressions faciales le plus réalistes possibles. Nous ne pouvons ici citer tous les grandes tentatives du cinéma d’animation, mais parmi les expériences marquantes, mentionnons les clones de Néo dans Matrix (avec des effets réalisés par Georges Borshukov), Gollum (par Weta) dans Le Seigneur des Anneaux, le vieillissement de Brad Pitt pour Benjamin Button ou la capture des expressions en temps réel par Cameron pour Avatar.
Il faut des millions de dollars (plus que des euros, car les Européens n’ont que très rarement des budgets à la hauteur de ce type de production) pour accéder à ce type de techniques, réservées à une élite, et qui nécessitent des moyens matériels colossaux (caméras, super calculateurs, etc.).

Les bons outils
Heureusement, il existe bon nombre d’outils de qualité, qui permettent à des petits studios, voire même à des graphistes freelances de s’attaquer au problème sans devoir friser le ridicule.
Le meilleur d’entre eux semble être Face Robot, désormais inclus dans Softimage d’Autodesk. Il apporte une solution relativement bon marché, avec des résultats de très bonne qualité.

Face Robot, la solution proposée par Softimage d’Autodesk

Il existe en fait de nombreuses méthodes logicielles pour faire de l’animation faciale, que ce soit à partir de Motion Capture, de morphing 3D, de lipsync (synchronisation labiale).
Parmi les outils importants disponibles sur le marché, citons les produits de Di-O-Matic (disponibles notamment en plug-ins pour Maya et 3D Studio Max), et qui fournissent pas mal de solutions à des prix très raisonnables, et offrant un bon rapport qualité/prix.


DiomaticFAcial Studio : Le Facial Studio dans 3ds Max de Di-O-Matic

Sans logiciels spécifiques, est ce possible ?
Même si ce n’est pas forcément la meilleure façon d’arriver à de bons résultats, on peut tout à fait utiliser les fonctions standards de nos logiciels 3D. Ce sont les plus souvent des fonctions de morphing 3D, qui portent des noms très différents : le fameux Morpher dans 3ds Max , les Blend Shapes de Maya , les Shape Keys de Blender, etc.


Les Blend Shapes dans Maya, une solution simple pour l'animation faciale
Le Morpher, en standard dans 3ds Max

Ces outils, bien utilisés, peuvent donner de bons résultats, mais il faudra souvent beaucoup d’heures de travail, ou bien de solides connaissances techniques (scripting Python par exemple), pour arriver à vos fins.

Peut-on faire plus simple, plus vite, moins cher ?
Depuis quelques mois, des outils révolutionnaires sont en train d’émerger avec les nouvelles possibilités de captures faciales en vidéo ou mieux avec la fameuse Kinect de Microsoft. En effet, désormais il devient possible de faire de l’animation faciale comme James Cameron, dans votre salon, avec une webcam ou une Kinect (certes, la qualité n’est quand même pas équivalente).

Par exemple, au Siggraph 2011, des chercheurs ont sorti le logiciel FaceShift, qui fonctionne avec la Kinect et fournit des résultats bluffants pour un coût plus que modeste (à noter que l’on peut avoir pour le moment le logiciel gratuitement en Open Source sur leur site).

Faceshift, une méthode extraordinaire avec la Kinect

D’autres solutions sont proposées un peu partout dans le monde, et notamment en France avec le Face Tracker , un outil fantastique qui fonctionne sur la base de la capture vidéo, édité par la société Ayotle.

Le Face Tracker vidéo proposé par Ayotle

L’animation faciale est un sujet très vaste et passionnant dont nous ne vous donnons ici que les principales portes d’entrée. Et ce n’est pas fini : les progrès des périphériques de capture grands publics (comme la Kinect) vont être considérables dans les années à venir…pour le plus grand bonheur des créateurs d’expressions 3D !

DIX CONSEILS POUR BIEN TRAVAILLER :
1 Procurez-vous les travaux d’Ekman : ils sont majeurs et sont l’équivalent des travaux de Muybridge pour l’animation des personnages

2 Si vous n’êtes pas encore sûr de votre technique, évitez les gros plans longs sur l’animation faciale, qui risqueraient de dégrader l’ensemble de votre animation

3 Regardez-vous dans un miroir faire les expressions nécessaires, et travaillez le facial de vos personnages jusqu’à ce que cela soit ressemblant.

4 De bonnes connaissances en anatomie du visage seront très appréciables : étudiez quels muscles bougent et comment.

5 Ne pas hésiter à créer de 20 à 25 "poses clés" de visage pour obtenir un bon niveau d'expressions.

6 Méfiez-vous des expressions stéréotypées : elles sont souvent rigides et figées : ne les utilisez jamais telles quelles.

7 Portez une grande attention au regard : c’est souvent lui qui va guider tout le reste de l’expression.

8 Ne vous fiez pas trop aux méthodes basées sur les phonèmes ! Bien que répandues et tentantes, elles donnent rarement de très bons résultats : en général vos animations paraîtront artificielles.

9 Patience ! Faire une bonne animation faciale prend du temps, et demande beaucoup de réglages très méticuleux.

10 Et en conclusion, ne comptez pas sur une solution miracle pour réaliser une bonne animation faciale : formez-vous, travaillez, et vos efforts et votre talent d’infographiste seront récompensés… sur la durée.

Liens Web :
> THE page à ne pas manquer : mambo.ucsc.edu/psl/fan.html (sur l’historique des techniques)
> La page de Paul Ekman : www.paulekman.com
> La page des Facial Action Unit (FAU) et des FACS (Facial Action Coding System): face-and-emotion.com/dataface/facs/new_version.jsp
> La page de Softimage Face Robot : softimage.wiki.softimage.com
> Les outils de Di-O-Matic : www.di-o-matic.com
> Le superbe FaceShift : www.faceshift.com
> Le Face Tracker proposé par Ayotle : www.ayotle.com

Dossier réalisé en partenariat avec :

 e-tribArt est présent au festival d' Annecy - MIFA au Stand 3.002 du 6 au 8 juin 2012.
e-tribart y présente son nouveau site (www.e-tribart.fr) avec notamment son cursus "Cycle 3D", aujourd'hui diplômant - Bac + 3 - Titre RNCP - Niveau II "Lead Infographiste 3D/2D"