Scénarisation et simulation des usagers d`un véhicule de
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Scénarisation et simulation des usagers d`un véhicule de
Scénarisation et simulation des usagers d’un véhicule de transport en commun Proposition de thèse CIFRE Directeur de thèse : Rémi Ronfard, INRIA Encadrant industriel : Serge Jung, Sym2b Laboratoire d’accueil : Equipe IMAGINE, INRIA, Université Grenoble Alpes Contexte et objectifs La thèse est proposée dans le cadre d’une collaboration entre Inria et Sym2B destinée à enrichir le simulateur de conduite de véhicules de transport en commun développé par SYM2B avec des animations d’acteurs de synthèse simulant les comportements des passagers. Ce sujet vise deux objectifs corrélés : • Scénarisation : proposer une interface homme-machine conviviale, destinée à des non informaticiens, permettant de scénariser le comportement d’acteurs virtuels usagers de véhicules de transport en commun • Simulation : proposer des méthodes d’animation permettant de visualiser de façon réaliste ces comportement en temps réel, pour une population de taille moyenne (quelques dizaines de passagers), en fonction des mouvements du véhicule (bus ou tramway). Scénarisation La scénarisation consiste à prédéfinir intuitivement les comportements d’un groupe d’acteurs. Ces comportements recouvrent différentes activités : o Déplacements : suivre un chemin, atteindre un lieu plus ou moins précis, entrer dans le véhicule en passant par une porte déterminée, en marchant ou en courant o Postures : rester debout, s’adosser, s’asseoir, agripper une poignée suspendue, une barre verticale ou une barre horizontale o Actions : présenter au conducteur son titre de transport, utiliser son téléphone, lire un livre ou un magazine o Communication : manifester physiquement ses attentes ou ses émotions : héler le bus, faire signe au conducteur dans le véhicule, gesticuler pour exprimer son mécontentement, etc. Il s'agira de concevoir un formalisme de description de scenarios (Fu, Gebhard, Ishida, Mateas) permettant de combiner et synchronizer ces différents éléments de façon efficace, en faisant appel à des principes narratifs et dramaturgiques, qu'il conviendra de formaliser et opérationaliser pour les scenarios choisis. On pourra s’inspirer d’approches proposées récemment dans le domaine de la narration interactive (Kapadia, Shoulson) ainsi que de modèles simplifiés des interactions sociales entre les passagers (Evans, Helbing, Pruitt). Les actions des passagers seront associées à des captures de mouvement réalisées par Sym2B selon des protocoles génériques prenant un compte la physique et sémantique des interactions (Kry, Vitzthum). Simulation La simulation est la réalisation des comportements scénarisés en temps réel (moins de 16 millisecondes par cycle), pour des petits groupes d’acteurs virtuels (moins de 100 unités), prenant en compte les mouvements (non-scénarisés) du véhicule. Cette simulation doit tenir compte : • • • • De la position, vitesse et accélération du véhicule à chaque instant De l’ouverture des portes De l’anticipation de l’occupation d’une ressource attendue par d’autres acteurs : rester debout quand la rangée de siège prévue est occupée, se mettre en file pour monter ou pour descendre, ne pas monter à bord lorsque le véhicule est plein De l’encombrement physique de l’espace par les autres acteurs : se répartir autour d’une barre verticale de maintien, se croiser dans un couloir encombré, s’agglutiner autour d’une porte, etc. Il s'agira ici de proposer des méthodes de simulation basées sur la physique, et permettant de faire interagir les passagers dans une interaction crédible et intéressante dans toutes les conditions de circulation, et notamment en lien avec les actions du pilote. En dépit d’avancées significatives dans le domaine de la simulation physique des mouvements humains (Collette, Rennuit, Tsai), une simulation complète des mouvements articulés des différents passagers semble incompatible avec les contraintes de temps réel du sujet. L’approche proposée consistera à combiner des simulations physiques simplifiées utilisant des « proxys » géométriques avec des animations keyframes, en s’inspirant par exemple d’une approche multi-dimensionnelle (Mitake). Compétences Ce sujet de thèse est proposé pour un candidat diplomé d’une école d’ingénieur et titulaire d’un Master 2 Recherche en informatique graphique, ayant une première expérience de la programmation dans des environnements de simulation temps réel et/ou moteurs de jeu (Unreal Engine, Blender Game Engine, Unity 3D). Références 1. Cyrille Collette, Alain Micaelli, Claude Andriot, Pierre Lemerle. Dynamic Balance Control of Humanoids for Multiple Grasps and non Coplanar Frictional Contacts. Advances in visual computing, 2007. 2. Richard Evans. Computer Models of Social Practices: The Constitutive Interpretation. PTAI 2013, Oxford University. 3. Fu, R. Houlette, Putting AI in entertainment: an AI authoring tool for simulation and games, in Intelligent Systems, IEEE , vol.17, no.4, pp.81-84, Jul/Aug 2002. 4. Gebhard, Kipp, Klesen, Rist. Authoring scenes for adaptive, interactive performances. Proc of the second international joint conference on autonomous agents and multi-agent systems. ACM, New York, pp 725–732D. 5. Helbing and Molnar. Social force model for pedestrian dynamics. Phys. Rev. 1995. 6. T. Ishida. Q : A scenario description language for interactive agents. IEEE Computer, 35(11) :42–47, 2002. 7. Mubbasir Kapadia, Jessica Falk, Fabio Zünd, Marcel Marti, Robert W. Sumner, and Markus Gross. 2015. Computer-assisted authoring of interactive narratives. In Proceedings of the 19th Symposium on Interactive 3D Graphics and Games (i3D '15). 8. Paul G. Kry, Dinesh K. Pai. Interaction Capture and Synthesis. Siggraph 2006. 9. Michael Mateas, Andrew Stern. A Behavior Language for Story-based Believable Agents. Working notes of Artificial Intelligence and Interactive Entertainment. AAAI Spring Symposium Series. Menlo Park, CA: AAAI Press. 2002. 10. Hironori Mitake, Kazuyuki Asano, Takafumi Aoki, Marc Salvati, Makoto Sato, Shoichi Hasegawa. Physics-driven Multi Dimensional Keyframe Animation for Artist-directable Interactive Character, Computer Graphics Forum, Vol.28, No.2, pp.279-287, 2009. 11. Pruitt and Adlin. The persona lifecycle. Morgan Kauffman, 2006. 12. Rennuit, Micaelli, Merlhiot, Andriot, Guillaume, Chevassus, Chablat, Chedmail. Balanced Virtual Humans Interacting with their Environment. Summer Computer Simulation Conference, 2005. 13. Alexander Shoulson, Francisco M. Garcia, Matthew Jones, Robert Mead, and Norman I. Badler. 2011. Parameterizing behavior trees. In Proceedings of the 4th international conference on Motion in Games (MIG'11) 14. Alexander Shoulson, Max L. Gilbert, Mubbasir Kapadia, and Norman I. Badler. 2013. An Event-Centric Planning Approach for Dynamic Real-Time Narrative. In Proceedings of Motion on Games(MIG '13). 15. Yao-Yang Tsai, Wen-Chieh Lin, Kuangyou B. Cheng, Jehee Lee, and Tong-Yee Lee. 2010. Real-Time Physics-Based 3D Biped Character Animation Using an Inverted Pendulum Model. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics 16, 2 (March 2010), 325-337. 16. Arnd Vitzthum, Heni Ben Amor, Guido Heumer, and Bernhard Jung, XSAMPL3D: An Action Description Language for the Animation of Virtual Characters. JVRB - Journal of Virtual Reality and Broadcasting, September 2012.