Virtual reality is a major innovation today and is gaining increasing prominence, revolutionizing many industries. It offers immersive and engaging experiences, qualities that are even more accentuated by the presence of animated avatars within the virtual environment. MetaHumans are avatars designed to be extremely realistic, with details that replicate human appearance and movements. Bringing these characters to life allows this realism to be fully exploited in simulations that require consistent and natural human interactions. There are various techniques for animating an avatar, such as keyframe animation, where animators draw each frame of motion sequences, or motion capture, which records movements in the real world and applies them to virtual avatars. The Unreal Engine graphics engine offers several tools for handling animations, with the ability to import and transfer those created by external software to MetaHuman. To transfer animation correctly and without distortion between different skeletal structures, it is necessary to first implement a retargeting process to align them. Performing this manually is inefficient, time-consuming, and can often produce inaccurate results. The objective of this thesis is the design and development of a plugin for the Unreal Engine graphics engine that facilitates the application of imported animations to MetaHumans by automating this process. The proposed plugin aims to automate the animation pipeline by significantly reducing the time spent in the retargeting process while improving the accuracy in transferring movements to MetaHumans. It also offers the possibility of applying different types of animations generated for different skeletal structures to the latter. To ensure maximum compatibility, I created a system that supports animations from Mixamo, Plask, and Rokoko, identified as the main animation tools used today. The study of the skeletons provided by these platforms and the use of programming techniques led to the development of a flexible and versatile system, which guarantees a precise end result in order to maintain the naturalness of the original movement in MetaHumans without creating artifacts. Although the introduction of automatic retargeting features in the latest version of Unreal Engine improves the efficiency and accessibility of this process, my proposed plugin applies a targeted approach to the specific skeletal structures supported, thus offering an advantage in terms of quality and optimization of animations. In addition, it is compatible with versions 5.2 and later, making it a powerful solution for those using earlier versions of the engine. The end result is an intuitive tool that can be easily used directly from the Unreal Engine editor. The tool provides developers and animators with the ability to animate MetaHumans within the graphics engine, thus helping to push the limits of animation and realism in video game and digital film production.
La realtà virtuale rappresenta oggi un'importante innovazione e sta acquisendo una crescente rilevanza, rivoluzionando molti settori. Essa offre esperienze immersive e coinvolgenti, qualità che vengono ancor di più accentuate dalla presenza di avatar animati all'interno dell'ambiente virtuale. I MetaHuman sono avatar progettati per essere estremamente realistici, con dettagli che replicano l'aspetto e i movimenti umani. Dare vita a questi personaggi consente di sfruttare appieno questo realismo in simulazioni che richiedono interazioni umane coerenti e naturali. Esistono varie tecniche per animare un avatar, come l'animazione keyframe, in cui gli animatori disegnano ogni singolo frame delle sequenze di movimento, oppure la motion capture, che permette di registrare movimenti nel mondo reale e applicarli agli avatar virtuali. Il motore grafico Unreal Engine offre diversi strumenti per gestire le animazioni, con la possibilità di importare e trasferire al MetaHuman quelle create da software esterni. Per trasferire l'animazione in modo corretto e senza distorsioni tra strutture scheletriche diverse è necessario attuare prima un processo di retargeting per allinearle. Eseguire manualmente questa operazione è inefficiente, richiede molto tempo e spesso può produrre risultati poco precisi. L'obbiettivo di questa tesi è la progettazione e lo sviluppo di un plugin per il motore grafico Unreal Engine che facilita l'applicazione di animazioni importate al MetaHuman automatizzando questo processo. Il plugin proposto mira ad automatizzare la pipeline di animazione riducendo significativamente il tempo impiegato nel processo di retargeting, migliorando al contempo l'accuratezza nel trasferimento dei movimenti sui MetaHumans. Inoltre, offre la possibilità di applicare a quest'ultimi animazioni di diverso tipo, generate per diverse strutture scheletriche. Per garantire la massima compatibilità ho creato un sistema che supporta le animazioni di Mixamo, Plask e Rokoko, individuati come principali strumenti di animazione utilizzati oggi. Lo studio degli scheletri forniti da queste piattaforme e l'utilizzo di tecniche di programmazione ha portato allo sviluppo di un sistema flessibile e versatile, che garantisce un risultato finale preciso al fine di mantenere nei MetaHuman la naturalezza del movimento originale senza la creazione di artefatti. Sebbene l'introduzione di funzionalità di retargeting automatico nell'ultima versione di Unreal Engine migliori l'efficienza e l'accessibilità di questo processo, il plugin da me proposto applica un approccio mirato alle specifiche strutture scheletriche supportate, offrendo quindi un vantaggio in termini di qualità e ottimizzazione delle animazioni. Inoltre, è compatibile con le versioni 5.2 e successive, risultando essere una soluzione potente per chi utilizza versioni precedenti del motore. Il risultato finale è uno strumento intuitivo e facilmente utilizzabile direttamente dall'editor di Unreal Engine. Il tool fornisce agli sviluppatori e agli animatori la possibilità di animare i MetaHumans all'interno del motore grafico, contribuendo così a spingere i limiti dell'animazione e del realismo nel campo videoludico e nella produzione cinematografica digitale.
Animazione di Avatar in Realtà Virtuale: Soluzioni Personalizzate di Retargeting per MetaHuman
ZANGARI, FLAVIA
2023/2024
Abstract
La realtà virtuale rappresenta oggi un'importante innovazione e sta acquisendo una crescente rilevanza, rivoluzionando molti settori. Essa offre esperienze immersive e coinvolgenti, qualità che vengono ancor di più accentuate dalla presenza di avatar animati all'interno dell'ambiente virtuale. I MetaHuman sono avatar progettati per essere estremamente realistici, con dettagli che replicano l'aspetto e i movimenti umani. Dare vita a questi personaggi consente di sfruttare appieno questo realismo in simulazioni che richiedono interazioni umane coerenti e naturali. Esistono varie tecniche per animare un avatar, come l'animazione keyframe, in cui gli animatori disegnano ogni singolo frame delle sequenze di movimento, oppure la motion capture, che permette di registrare movimenti nel mondo reale e applicarli agli avatar virtuali. Il motore grafico Unreal Engine offre diversi strumenti per gestire le animazioni, con la possibilità di importare e trasferire al MetaHuman quelle create da software esterni. Per trasferire l'animazione in modo corretto e senza distorsioni tra strutture scheletriche diverse è necessario attuare prima un processo di retargeting per allinearle. Eseguire manualmente questa operazione è inefficiente, richiede molto tempo e spesso può produrre risultati poco precisi. L'obbiettivo di questa tesi è la progettazione e lo sviluppo di un plugin per il motore grafico Unreal Engine che facilita l'applicazione di animazioni importate al MetaHuman automatizzando questo processo. Il plugin proposto mira ad automatizzare la pipeline di animazione riducendo significativamente il tempo impiegato nel processo di retargeting, migliorando al contempo l'accuratezza nel trasferimento dei movimenti sui MetaHumans. Inoltre, offre la possibilità di applicare a quest'ultimi animazioni di diverso tipo, generate per diverse strutture scheletriche. Per garantire la massima compatibilità ho creato un sistema che supporta le animazioni di Mixamo, Plask e Rokoko, individuati come principali strumenti di animazione utilizzati oggi. Lo studio degli scheletri forniti da queste piattaforme e l'utilizzo di tecniche di programmazione ha portato allo sviluppo di un sistema flessibile e versatile, che garantisce un risultato finale preciso al fine di mantenere nei MetaHuman la naturalezza del movimento originale senza la creazione di artefatti. Sebbene l'introduzione di funzionalità di retargeting automatico nell'ultima versione di Unreal Engine migliori l'efficienza e l'accessibilità di questo processo, il plugin da me proposto applica un approccio mirato alle specifiche strutture scheletriche supportate, offrendo quindi un vantaggio in termini di qualità e ottimizzazione delle animazioni. Inoltre, è compatibile con le versioni 5.2 e successive, risultando essere una soluzione potente per chi utilizza versioni precedenti del motore. Il risultato finale è uno strumento intuitivo e facilmente utilizzabile direttamente dall'editor di Unreal Engine. Il tool fornisce agli sviluppatori e agli animatori la possibilità di animare i MetaHumans all'interno del motore grafico, contribuendo così a spingere i limiti dell'animazione e del realismo nel campo videoludico e nella produzione cinematografica digitale.| File | Dimensione | Formato | |
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