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动画人物面部动作的阻尼和夸张的感知效果
詹妮弗Hyde1伊丽莎白·J·卡特莎拉·凯斯勒3号还有Jessica K. hodgins1.2
摘要：动画界遵循的共同准则包括卡通人物应该被夸大，以更好地传达情感和意图，而更现实的人物应该有“匹配”的现实动作。我们研究了渲染风格和面部运动的数量对角色亲和力、智力和外向性感知的影响。我们使用卡通和更现实的角色，这些角色是由跟踪演员动作的动画。该运动被夸大和阻尼在10%的增量高达40%的原始运动的差异。我们发现，与原始动作相比，动作变化plusmn;20%会对真人和卡通人物的可爱度和智力产生不同的影响。逼真的人物从增加的动作中获益，而卡通人物则从减少的动作中获益。此外，面部运动的数量与外向性的感知显著相关。
- 介绍
我们在许多不同的地方遇到动画人物领域，包括娱乐、教育和治疗。这些字符需要包含某些属性有效。例如，一个与孩子一起工作的虚拟对等点与澳大利亚谱系障碍应该是参与和友好的[1]。虚拟助理或治疗师应该是聪明和值得信任的。游戏、电影和电影中的角色电视节需要体现许多其他的个性可信的特征。目前，许多关于角色外观和动作的设计决策都是由艺术家。艺术家遵循指导原则和他们自己的直觉当动画角色 。
我们对科学地探索这些指导方针和直觉感兴趣，以便更好地指导动画和设计决策。具体地说，我们感兴趣的是理解字符facialmotion的数量与字符呈现风格之间的关系。我们进行了一项受控的实验室实验，参与者分别观看卡通动画和更具现实主义色彩的人物阅读不同的故事，每个人物的面部表情都不一样。我们修改了空间运动，使面部运动更加夸张和湿润。然后，参与者就可爱度、可信度、智力和外向性等问题对每个人的性格打分。一般来说，参与者更喜欢现实人物而不是卡通人物。当现实人物和卡通人物被夸大时，这种偏好被放大了阻尼。夸张提高了对现实人物的智力感知，阻尼运动提高了对卡通人物的智力感知。我们还发现，运动水平与外向性知觉呈正相关。
2.相关工作
夸张的动作是卡通风格动作的标志，这一特征被广泛接受为试图创造“生活幻觉”的动画师的指导原则。夸张是用来使动作、意图和情感更加突出。机器人界甚至借鉴了这一动画原理，使人与机器人之间的互动更加直观和吸引人，随着角色在视觉上变得更加逼真，对他们的动作也更加逼真的要求也越来越高。动作捕捉通常被用来将真实的动作转换成真实的角色，但结果有时是不吸引人的和不可思议的，尤其是对于面部动画。
动画角色不仅用于娱乐目的，还可以用于工作。在公司排版中，Inkpen和Sedlins[8]发现用户更在意他们的头像的外观，而不是与之互动的头像的外观。研究人员发现，65%的参与者认为化身传达用户的个性很重要。
麦克唐奈和他的同事[9]研究了渲染风格和动作对虚拟人的吸引力、友好程度和可信度的影响。参与者看到的是不同渲染风格的人物静态图像，或者是不同渲染风格的动画人物的短片(6-10秒)。动作对吸引力、友好度和可信度没有显著影响;然而，渲染风格对这三个特征都有显著影响。以最吸引人的风格呈现的角色也被评为最友好和最值得信赖的角色。现实主义和卡通角色同样受欢迎，但处于卡通到现实之间的角色不受欢迎。
我们通过改变动画中的运动量来进一步研究[9]。此外，我们提供更长的剪辑，以便我们的参与者有更多的时间来形成他们的角色的虹膜印象。
3.假设
认为人物的渲染风格和动作水平应该“匹配”;因此我们的第一个假设(H1)是对于匹配渲染的角色，参与者对角色可爱度和智力的评分将会更高样式和运动水平比不匹配的字符渲染风格和运动水平:(H1a)夸张动画角色的评分将高于现实中的角色;(H1b)具有阻尼运动时，逼真的人物将被评为高于卡通人物;(H1c)对于逼真的人物，阻尼运动将评级高于夸张动作;(H1d)卡通人物，夸张的动作会得到更高的评价比阻尼运动。
之前的研究发现，外向的人比内向的人有更快的身体运动时间[10]，[11]，[12]，这表明我们应该在运动水平和外向性评分之间找到正相关关系(H2)。
外向性与智力之间的关系尚不清楚，因为有研究支持[10]、[13]与最近的研究支持[14]负相关。我们期望我们的结果支持外向性和智力之间的负相关关系(H3)。
最后，对法庭专家证人的研究发现，受欢迎程度与可信度呈正相关;因此，我们希望发现，受欢迎的动画角色也会被塑造成值得信赖的(H4)。
- 过程和方法
在一个受控的实验室实验中，我们检查了参与者对动画人物的印象。参与者以不同的运动量观看现实动画和卡通人物。当每个角色讲述一个独特的故事时，参与者观看一次。每个参与者只能锯切一次运动水平。我们发现，对可爱度和智力的感知因角色呈现风格和动作水平的不同而不同。我们还证实，可爱和可信的感觉是相关的，运动量与外向性的感觉呈正相关。
A:参与者
我们在一个大学实验日程安排网站上做广告宣传我们的研究。34名成年人参与了这项研究(年龄范围:18-62岁;中位年龄:22.5岁;18岁女性)。由于设备问题，我们剔除了两名参与者的数据。所有参加者阅读并签署由院校评审委员会批准的知情同意书。参与者的时间得到了补偿。
- 调查及问卷
参与者在看到任何动画[16]之前完成了十项人格调查(TIPI)。在每个动画之后，参与者完成一份问卷，询问他们对刚刚看到的角色的印象。我们以5分制的评分标准对这些问题提出了12个问题。主成分分析后的因子旋转表明，这12个问题加载到三个因素与可接受的可靠性(克伦巴赫alpha;)。
bull;亲和力:关于感知亲和力的五个问题，诚信、真诚、可靠、温馨承载这一措施。(克伦巴赫alpha;= 0.81)
bull;智力:关于感知智力的三个问题，能力，以及这个角色的信息灵通程度装在这个尺寸上。(克伦巴赫alpha;= 0.76)
bull;外向性:关于感知外向性的四个问题，抑制性(反向评分)、社交性和戏剧性装在这个尺寸上。(克伦巴赫alpha;= 0.71)
我们在27英寸平板LED影院显示器上展示了所有的问卷调查和研究刺激，这些显示器连接到运行OSX 10.6、Matlab和心理生理学stoolbox扩展[17]、[18]、[19]的机器上。参与者戴上耳机，用键盘输入他们的回答。
- 人物及动画
我们创造了8个不同的角色，其中4个是卡通风格的(图恩)，另外4个是更真实的风格(CG)。每个渲染风格有相同数量的男性和女性角色。同一性别的人在肤色、头发颜色、眼睛颜色和衬衫颜色上有差异。1).动画尺寸为1086times;639像素，每秒60帧。
我们用索尼PMW-EX3相机和音频技术麦克风，从肩膀以上拍摄了一男一女，朗读了八篇短篇小说。这些故事的长度从1:24到1:42不等。我们使用这些编码来创建演员的面部模型，然后我们将演员的动作重新定位到我们的角色上。
我们使用二维主动外貌模型(AAMs)来跟踪演员并合成动态人脸[20]、[21]、[22]。AAM由描述形状和外观变化的两个独立模型组成。我们使用这些表情符号为我们的演员和角色定义了所有可能的脸型和外观。我们的脸型是79个坐标向量(s = (x1, y1，hellip;x79 y79) T)。我们用手工标记的培训视频创建了hape模型。式(1)定义shapemodel，其中s为新形状，s0为平均形状，s1到sm为跨越形状空间的最大基向量。它的形状参数pi表示每个对应的基向量对整个脸型的贡献。
我们按照Boker, Theobald和他的同事[23]，[24]的程序来夸大和抑制人物的面部运动。通过将人脸形状变化值乘以大于1的值，运动被夸大，通过将人脸形状变化值乘以小于1的值，运动被抑制。我们没有跟踪身体的运动，所以我们的动画人物的身体僵硬地移动，相对于他们口中的枢轴。我们的字符总是面向前方，因为它们是由2D数据创建的。为了防止扭曲，我们在角色的头部周围添加了刚性点，我们将脸部边缘和鼻子点降低了50%，以确保角色的脸和鼻子在演员稍微转头的时候不会被压扁或拉长。
每个演员的动作都被重新定位到相同性别的角色。即使我们的操作确实改变了空间和时间运动，我们也没有改变运动的持续时间。换句话说，一个演员开始和结束一个动作所花费的时间，比如张开和闭上他的嘴，是相同的，而不受操作的影响;然而，在夸张的情况下，演员的笑容会更大，嘴唇会移动得更快。因此，我们在所有动画中使用相同的音频，这些动画都是由单个演员对特定故事的录制创建的。
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