Humano virtual

El análisis ergonómico proporcionó algunas de las primeras aplicaciones en gráficos por computadora para modelar la figura humana y su movimiento. William Fetter , director de arte de Boeing a principios del siglo XX, fue la primera persona en dibujar una figura humana usando una computadora. Esta figura se conoce como el "Hombre Boeing". El "Primer Hombre" de siete articulaciones, utilizado para estudiar el panel de instrumentos de un Boeing 747, permitió mostrar muchos movimientos del piloto al articular la pelvis, el cuello, los hombros y los codos de la figura. La adición de doce articulaciones adicionales al "Primer Hombre" dio como resultado el "Segundo Hombre". Esta figura se utilizó para generar una serie de secuencias de películas de animación basadas en una serie de fotografías tomadas por Eadweard Muybridge .

Luego, varias compañías desarrollaron varios modelos : Cyberman (modelo humano cibernético) fue desarrollado por Chrysler Corporation para modelar la actividad humana dentro y alrededor de un automóvil. ^{[ 14 ]} Se basa en 15 articulaciones; la posición del observador está predefinida.   Combiman (modelo humano biomecánico computarizado) fue diseñado específicamente para probar qué tan fácil es para un humano alcanzar objetos en una cabina; ^{[ 15 ]} se define usando un sistema esquelético de 35 enlaces internos. Boeman fue diseñado en 1969 por Boeing Corporation. ^{[ 16 ]} Se basa en un modelo humano tridimensional del percentil 50. Puede alcanzar objetos como cestas, se detectan colisiones y se identifican interferencias visuales. Boeman está construido como una figura de 23 articulaciones con longitudes de enlace variables. Sammie (sistema para ayudar a la evaluación de la interacción hombre-máquina) fue diseñado en 1972 en la Universidad de Nottingham para el diseño y análisis ergonómico general. ^{[ 17 ]} Este era, hasta ahora, el mejor modelo humano parametrizado y presenta una selección de tipos físicos: delgado, gordo, musculoso, etc. El sistema de visión estaba muy desarrollado y Sammie ha manipulado objetos complejos, basado en 21 enlaces rígidos con 17 articulaciones. Otro humano virtual interesante, Buford, fue desarrollado en Rockwell International para encontrar áreas de alcance y espacio libre alrededor de un modelo posicionado por el operador. ^{[ 18 ]} La figura representaba un modelo humano del percentil 50 y estaba cubierta por polígonos generados por CAD. Buford está compuesto por 15 enlaces independientes que deben redefinirse en cada modificación.

En el modelado facial, Parke produjo una representación de la cabeza y el rostro en la Universidad de Utah , y tres años después, propuso modelos paramétricos para producir un rostro más realista. ^{[ 19 ]}

Algunos investigadores también han utilizado volúmenes elementales para crear modelos humanos virtuales, por ejemplo, cilindros de Poter y Willmert ^{[ 20 ]} o elipsoides de Herbison-Evans ^{[ 21 ]} . Badler y Smoliar ^{[ 22 ]} propusieron a Bubbleman como una figura humana tridimensional compuesta por varias esferas o burbujas. El modelo se basaba en la superposición de esferas, y la intensidad y el tamaño de las mismas variaban según la distancia al observador.

A principios de la década de 1980, Tom Calvert, profesor de kinesiología e informática en la Universidad Simon Fraser , colocó potenciómetros en un cuerpo y utilizó su señal de salida para controlar figuras animadas por ordenador con el fin de realizar estudios coreográficos y evaluar clínicamente anomalías en el movimiento. El sistema de animación de Calvert empleaba el aparato de captura de movimiento junto con la notación Labanotación y las especificaciones cinemáticas para definir con precisión el movimiento del personaje. ^{[ 23 ]}

Al mismo tiempo, el paquete de software Jack fue desarrollado en el Centro de Modelado y Simulación Humana de la Universidad de Pensilvania y comercializado por Tecnomatix . Jack proporcionaba un entorno interactivo 3D para el control de figuras articuladas. Contaba con un modelo humano detallado e incluía controles de comportamiento realistas, escalado antropométrico, sistemas de animación y evaluación de tareas, análisis de vista, alcance y agarre automáticos, detección y evitación de colisiones, y muchas otras herramientas útiles para una amplia gama de aplicaciones.

A principios de los años ochenta, varias empresas y grupos de investigación produjeron cortometrajes y demostraciones con humanos virtuales. En particular, Information International Inc. , conocida comúnmente como Triple-I o III, demostró el potencial de los gráficos por computadora para lograr cosas asombrosas, al producir un escaneo 3D de la cabeza de Peter Fonda y la demostración definitiva, " Adam Powers, el malabarista" .

En 1982, Philippe Bergeron, Nadia Magnenat-Thalmann y Daniel Thalmann produjeron Dream Flight , una película que muestra a una persona (figura articulada de palitos) transportada a través del Océano Atlántico desde París a Nueva York. La película fue programada completamente utilizando el lenguaje gráfico MIRA, una extensión del lenguaje Pascal basada en tipos de datos abstractos gráficos . La película recibió varios premios y se proyectó en el SIGGRAPH '83 Film Show. Otra película que marcó un hito en 1985 fue " Tony de Peltrie ", que utilizó por primera vez técnicas de animación facial para contar una historia. Durante ese mismo año, Digital Productions desarrolló el video de Hard Woman para la canción de Mick Jagger , que mostraba una hermosa animación de una mujer estilizada. Al mismo tiempo, Robert Abel & Associates creó "The Making Of Brilliance" como un comercial de televisión, que mostró un movimiento y renderizado increíbles para su época.

En 1987, el Instituto de Ingeniería de Canadá celebró su centenario. Un importante evento, patrocinado por Bell Canada y Northern Telecom , tuvo lugar en la Place des Arts de Montreal . Para este evento, Nadia Magnenat-Thalmann y Daniel Thalmann simularon un encuentro entre Marilyn Monroe y Humphrey Bogart en un café del casco antiguo de Montreal. Esta película, «Rendez-vous in Montreal», fue la primera en modelar en 3D a estrellas legendarias. La película es el resultado de una extensa investigación sobre la clonación en 3D de seres humanos reales, así como sobre el modelado de su comportamiento. ^{[ 24 ]}  

En 1988, " Tin Toy " fue el primer cortometraje animado por computadora en obtener un Óscar (como Mejor Cortometraje de Animación). Narra la historia de un juguete de hojalata que toca solo y que intenta escapar de Billy, un bebé travieso. Ese mismo año, deGraf/Wahrman desarrolló "Mike the Talking Head" para Silicon Graphics con el fin de demostrar las capacidades en tiempo real de sus nuevas máquinas 4D. Mike era controlado por un controlador especialmente diseñado que permitía a un solo titiritero manejar numerosos parámetros del rostro del personaje, incluyendo la boca, los ojos, la expresión y la posición de la cabeza. El hardware de Silicon Graphics proporcionaba interpolación en tiempo real entre las expresiones faciales y la geometría de la cabeza, controladas por el intérprete. Mike se presentó en vivo en la feria de cine y video SIGGRAPH de ese año .

En 1989, Kleiser- Walczak creó Dozo, una animación por computadora de una mujer bailando frente a un micrófono mientras cantaba una canción para un video musical. Capturaron el movimiento utilizando una solución óptica de Motion Analysis con múltiples cámaras para triangular las imágenes de pequeños trozos de cinta reflectante colocados sobre el cuerpo. El resultado es la trayectoria tridimensional de cada reflector en el espacio.

En 1989, en la película " El Abismo ", una secuencia muestra un pseudópodo acuático adquiriendo un rostro humano. Esto representó un paso importante para los futuros personajes sintéticos, ya que entonces era posible transformar una forma en otra. Ese mismo año, Lotta Desire, actriz de "La Pequeña Muerte" y "Virtually Yours", demostró una animación facial avanzada y el primer beso animado por computadora. Posteriormente, en 1991, la película " Terminator II " marcó un hito en la animación de humanos virtuales mezclados con personas y escenarios reales.

En los años noventa se produjeron varios cortometrajes, el más conocido es " Geri's Game " de Pixar , que recibió el Premio de la Academia al Mejor Cortometraje de Animación.

La animación conductual fue introducida y desarrollada por Craig Reynolds . ^{[ 25 ]} Había simulado bandadas de pájaros junto con bancos de peces con el propósito de estudiar la intuición y el movimiento grupal. Al integrar numerosos humanos virtuales para habitar mundos virtuales, Musse y Thalmann iniciaron el campo de la simulación de multitudes .

A partir de la década de los noventa, los investigadores se han volcado hacia la animación en tiempo real y la interacción con mundos virtuales. La fusión de la realidad virtual , la animación humana y las técnicas de análisis de vídeo ha llevado a la integración de humanos virtuales en la realidad virtual, la interacción con estos humanos virtuales y la autorrepresentación como un clon, avatar o participante en el mundo virtual . La interacción con entornos virtuales se planificó para que estuviera disponible en varios niveles de configuración del usuario. Una configuración de alta gama podría implicar un entorno inmersivo donde los usuarios interactuarían mediante voz , gestos y señales fisiológicas con humanos virtuales que les ayudarían a explorar su entorno de datos digitales, tanto localmente como a través de la web . Para ello, los humanos virtuales comenzaron a ser capaces de reconocer gestos, habla y expresiones del usuario y responder mediante voz y animación. ^{[ 26 ]} El objetivo final de este desarrollo es crear humanos virtuales realistas y creíbles con adaptación , percepción y memoria . Estos humanos virtuales allanaron el camino para la investigación actual para producir humanos virtuales que puedan actuar libremente mientras simulan emociones. ^{[ 27 ]} Idealmente, el objetivo es que sean conscientes del entorno y de lo impredecible que es.

• Nadia Magnenat-Thalmann (Editora), Daniel Thalmann (Editor), Manual de humanos virtuales , ISBN 978-0-470-02316-7, 468 páginas, Wiley, agosto de 2004 (Biblioteca Digital ACM)
• Peter M. Plantec, Humanos virtuales: un kit para armar uno mismo, completo con software e instrucciones paso a paso , Amacom, 2003
• David Burden, Maggi Savin-Baden, Humanos virtuales hoy y mañana , 2020, Chapman and Hall/CRC

• Wayne E. Carlson, Gráficos por computadora y animación por computadora: una visión retrospectiva , bajo licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional.
• Modelado de la comunicación con robots y humanos virtuales , Segundo Taller Internacional del Grupo de Investigación Ziff 2005/2006 sobre Comunicación Corporal en Humanos y Máquinas, Bielefeld, Alemania, 5-8 de abril de 2006, Artículos seleccionados revisados