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L’animazione tridimensionale è un argomento di grande interesse in svariati ambiti, che vanno dal puro intrattenimento a più serie simulazioni. Esistono numerosissime tecniche di animazione che bilanciano in modo diverso prestazioni, qualità dei risultati, semplicità dell’approccio e possibilità di riutilizzo.
In questo scenario trova uno spazio tutto suo l’animazione di figure umanoidi, i cosiddetti Virtual Humans (VHs). Da circa 50 anni la ricerca ha prodotto una gran quantità di metodi per trattare VHs, adatti alle più diverse esigenze e occupandosi di riprodurre le molteplici sfaccettature del movimento umano. Tra i molti campi di applicazione dell’animazione umana, citiamo alcuni esempi: la simulazione per l’addestramento nell’eseguire operazioni pericolose, difficili o comunque che comporterebbero alti costi; l’analisi dell’interazione umana con oggetti ed ambienti; la creazione di attori virtuali per l’entertainment; lo studio di nuovi metodi di interazione uomo-macchina; le ricostruzioni di attività umane a scopo didattico o per riprodurre e studiare le dinamiche di eventi.
Tra i metodi per modellare il movimento di figure umane, uno dei paradigmi più diffusi si basa sull’utilizzo di due elementi: il primo è un’approssimazione dello scheletro (skeleton) che viene usato per descrivere le animazioni in modo indipendente dalla figura da animare, così da poter essere riutilizzabile con diversi modelli; il secondo è il modello da animare, che viene visto come una superficie detta pelle (skin), la quale si modifica seguendo lo skeleton. Un approccio per far si che la skin si deformi secondo le ossa (bones) dello skeleton è chiamato skinning. L’algoritmo più diffuso per effettuare lo skinning nel campo delle applicazioni real-time è noto sotto il nome di Linear Blend Skinning (LBS). Tale approccio consiste nell’associare ad ogni vertice della skin un peso che varia tra 0 e 1 per ogni bones, di modo che più il bone ha influenza sul vertice più tale peso è vicino a 1. I pesi vengono poi usati in un blend lineare di trasformazioni rigide per deformare la skin.
Il settaggio dei pesi per ogni vertice avviene generalmente in modo manuale tramite l’ausilio di appositi tool, integrati in strumenti di modellazione. Quest’operazione comporta comunque un certo sforzo da parte del modellatore. Inoltre in certi applicativi si preferirebbe che la determinazione dei pesi avvenisse in modo totalmente automatico e con buoni risultati visivi, senza la necessità di intervento da parte di un modellatore esperto.
In questa tesi si analizzano i metodi più noti per il calcolo automatico dei pesi da utilizzare assieme all’LBS, di modo da ottenere una distribuzione dei pesi il più realistica possibile.