Dossier Animation de Personnages : Des comportements intelligents

Pour des applications interactives (jeu ou Internet), les techniques d'Intelligence Artificielle permettent de donner aux personnages virtuels des comportements plus sophistiqués, les rendant ainsi plus autonomes et plus naturels.


Sur Internet, les présentateurs ou guides virtuels sont capables de recracher des phrases toutes faites puisées dans une bibliothèque limitée. L'internaute, de son côté, peut à chaque instant choisir parmi plusieurs questions prédéfinies. Pour rendre plus naturels les avatars, deux méthodes existent. La première se focalise sur le réalisme de l'avatar et peu sur le dialogue. Il s'agit par exemple qu'un humain prenne le contrôle de l'avatar. C'est la direction choisie par le futur module de QEDsoft, LiveEvent, qui sera commercialisé fin 2002 à 13000 Euros. Il permettra de saisir par motion capture les mouvements d'un acteur réel et de les retranscrire en temps réel sur un avatar virtuel. Cela permet par exemple, lors d'un événement, de faire prendre le contrôle d'un avatar sur le net par une célébrité.

Les agents conversationnels

La deuxième méthode est celle des agents conversationnels (ou "chatterbot") qui sont eux capables de tenir une conversation en langage naturel avec l'internaute. Ces agents ne sont pas forcément animés, une simple photo suffit parfois à symboliser leur présence. Néanmoins, pour que la communication s'établisse mieux, certaines sociétés ont fait le pari de leur donner une apparence physique la plus réaliste possible. C'est la cas de la société "As An Angel", créée en Juin 2001, qui propose une hôtesse virtuelle, Angela, capable de répondre aux réponses variées des internautes.

Pour créer cette hôtesse virtuelle, "As An Angel" a intégré quatre briques technologiques : un moteur de dialogue en langage naturel de la société américaine "Extempo Systems", une base de connaissances, une technologie d'animation d'avatars sur Internet et de lipsync (ici "Living Actor" de la Cantoche) et enfin un outil de synthèse vocale (Elan Informatique). Le dialogue se fait du côté de l'internaute sous forme écrite et du côté de l'avatar sous une double forme écrite et vocale. Pour l'animation d'Angela, les créateurs se sont constitués une bibliothèque d'une vingtaine d'animations qui marchent en boucle. Pour chaque type de répliques dites par l'hôtesse virtuelle, les rédacteurs ont associé une animation et une expression. Par exemple, Angela est sérieuse lorsqu'elle parle de finances et joyeuse pour parler de cinéma. C'est un des points sur lequel le doigté des créateurs est primordial, l'ajout de variété. Il faut arriver à créer la surprise avec un peu d'aléatoire, et en même temps ne pas commetre d'impair majeur, comme un fou rire pour présenter un événement tragique. Pour Dominique Noël, président de "As An Angel", "la priorité est au réalisme pour séduire les web agencies. Du côté visuel, nous regardons la solution de LifeFX qui à partir de photos, donne des avatars très réalistes. En ce qui concerne les dialogues, il est nécessaire de se créer des corpus de dialogues, axés sur des thèmes ciblés (cinéma, achat de voitures, etc) en épluchant les forums et en utilisant des testeurs humains. C'est notre prochain axe de développement".

Les moteurs d'Intelligence Artificielle

Dans le domaine du jeu, mais également dans l'audiovisuel, les nouveaux développements en intelligence artificielle (IA) sont aussi en train de révolutionner les comportements et l'autonomie des personnages virtuels. Les animations ne sont plus réalisées manuellement ou par saisie de mouvements réels mais par procédures mathématiques. Maintenant que les cartes graphiques 3D ont atteintes un excellent niveau technologique, non seulement, les progrès sont moins à attendre de ce côté là. De plus, prenant en charge les calculs liés à la visualisation, ces cartes libèrent le processeur central, en particulier pour des calculs d'IA.

L'IA permet d'améliorer les déplacements des personnages virtuels et leur perception des obstacles et des dangers. Le personnage virtuel devient ainsi capable en dynamique, et grâce à un apprentissage spécifique d'optimiser son parcours, même si les obstacles bougent. Un pilote virtuel de formule 1 ou un conducteur de char va devenir capable d'apprentissage, grâce au moteur d'Intelligence Artificielle. Placé sur le circuit virtuel, il va être entraîné et acquérir les bons paramètres qui lui donneront les bons réflexes. Il est même possible de sélectionner les meilleurs conducteurs et d'obtenir plusieurs profils, conducteur rapide, aggressif ou prudent. Les personnages virtuels peuvent être aussi dotés de capacités tactiques, d'esprit de collaboration et d'un sens de la stratégie. Le joueur humain à la tête d'une équipe virtuelle peut alors vraiment déléguer, en donnant des ordres à haut niveau, du type "protégez la reine", ou "attaquez en tenailles". De même, il va se trouver en face d'équipe de joueurs virtuels, que ce soit en sport ou en combats, qui feront preuve d'un vrai sens tactique de groupe. Comme le remarque Philippe Baille, directeur technique chez Microïds, "dans les jeux classiques en ligne, on attend des événements particuliers, comme des monstres dirigés par des gens payés par l'éditeur. Cela donne une dimension supplémentaire mais ces évenements sont rares et coûteux à organiser. Il est évident que des monstres gérés par IA apportent un plus surtout pour les jeux online de masse. Cela permet aux joueurs de profiter du jeu tout le temps."

De rares outils de valeur

Un seul outil d'IA est commercialisé pour les applications  audiovisuelles, il s'agit de l'excellent et tout nouveau plugin de Maya, AI.implant de BioGraphic Technologies, vendu 5695 Euros. Des versions beta existent pour Lightwave et 3DS Max. Pour les développeurs de jeux, la référence depuis plusieurs années est le moteur DirectIA, issu des travaux de recherche de MASA (Mathématiques Appliquées S.A.), créée en 1997. Société française qui possède maintenant outre Paris des laboratoires à Brighton et à Pékin, MASA a travaillé dans la grande industrie, le génie génétique et la télévision interactive, avant de s'intéresser au jeu. Leur premier jeu, Conflict Zone, sorti l'année dernière est un jeu STR (Stratégie Temps Réel) qui pourrait être classique si les personnages virtuels n'avaient pas de vraies capacités à apprendre, à s'adapter et à anticiper. De plus, le moteur IA retient les stratégies élaborées par le joueur et s'adapte en conséquence dans les parties suivantes. Cela diminue considérablement la répétitivité.

Une autre société française, Kynogon, vient de se positionner sur ce marché et propose dix-huit modules d'IA pour les moteurs de jeux. Ces modules ont été testés dans six moteurs de rendering (Renderware, Quake II, NetImmerse, Phoenix 3D, Cryogen et Alchemy) et sur PS2. Refusant de réduire leur rôle à la fourniture d'un SDK, l'équipe de Kynogon travaille en collaboration avec le client pour effectuer les développements spécifiques à chaque projet. Ils peuvent fournir par ailleurs quatre outils de production dont la génération de données nécessaires au déplacements (pathfinding), la génération de comportements et la génération de scénarios. Un de leur premier client, Philippe Baille de Microïds explique : "Nous avons décidé de travailler avec Kynogon pour notre nouveau projet "Ben Hur", car l'IA est un point important surtout sur une plateforme difficile comme la PS2. Notre équipe interne réduite n'était pas à même de gérer la problématique complexe de combats et de courses. Avec une équipe externe spécialisée en IA, c'est plus souple et de meilleure qualité."



Les dix-huit modules développés par Kynogon

Pierre Pontevia et Jacques Gaubil Dirigeants et fondateurs de Kynogon Pierre Pontevia Créée en Octobre 2000, Kynogon est spécialisée dans le dévelopement d'agents virtuels intelligents dans deux domaines : celui du comportement de personnages virtuels et celui des interfaces intelligentes. La commercialisation de leurs produits a lieu sur le marché français depuis juin 2001 et ils ont deux projets en cours, avec Microïds et avec Galilea Multimedia. Que proposez-vous aux éditeurs de jeux ? Notre idée est que de faire un jeu est de plus en plus cher, pointu et compliqué. Demain, on ne pourra pas faire un jeu tout seul. Comme il n'y a plus d'effort à faire sur le rendering du fait des performances graphiques, l'effort doit porter maintenant sur l'IA et sur les comportements. Et comme les délais de production sont souvent serrés, il devient difficile d'innover en IA. Chez Kynogon, nous pouvons innover car nous avons une première équipe qui fait de la recherche en IA et une deuxième équipe qui se charge des développements spécifiques et de l'intégration dans l'environnement du client. Quels modules d'IA avez-vous développés ? Le premier module permet l'évitement d'obstacles en dynamique. Comme il suffit de prendre des décisions au 1/10ème de seconde, nous pouvons gagner du temps et prendre peu de ressources. Nous arrivons à gérer une cinquantaine de personnages individualisés sur PS2. Pour le "path finding", nos personnages peuvent choisir entre différents types de chemins, le plus court, le plus furtif (où on se cache derrière les obstacles) et le plus sûr où on évite les zones dangereuses. Pour la stratégie, nous pouvons sélectionner les joueurs virtuels les plus performants en fonction des règles du jeu. Nous avons appliqué le cas à "Half Life" et sélectionné par génie génétique une centaine de combattants qui ont des stratégies intelligentes (kamikazes, furtifs, prudents, etc), dans une "ferme" d'élevage. Le comportement d'un personnage virtuel peut aussi être obtenu par "clonage" des caractéristiques d'un joueur réel. Par exemple, on peut être le maître de gladiateurs virtuels et les entraîner à combattre. En développement, c'est intuitif et rapide à spécifier et le résultat est immédiat. Et en incluant cette fonctionnalité dans le gameplay, c'est source d'innovations. Enfin, nous avons des modules de coopération où la stratégie est déléguée sur plusieurs joueurs. Nous aimerions maintenant travailler sur des animations intelligentes. Par exemple, lorsqu'on donne un coup à un personnage, il doit pouvoir réagir différemment suivant la direction et la vitesse du coup. Le jeu vidéo n'est pas le seul marché de ces technologies, il y a aussi le cinéma et la simulation.

Roland Oskian président de Gibcom Multimedia Après deux années de préparation, Roland Oskian a créé à l'été 1998 Gibcom Multimedia pour développer un jeu pour enfants sur PC, Kipulkai, qui vient d'être commercialisé. C'est un univers pour enfants de huit à douze ans avec des espèces et des habitats imaginaires. Les différents univers qui composent le jeu comportent des déséquilibres et des risques profonds (pouvoir par l'argent, écologie, réveil du Tiers-Monde, etc), à l'image du monde réel, pour susciter la réflexion des joueurs. Le comportement des êtres vivants et les univers sont volontairement assez complexes. Comment avez-vous défini vos personnages ? Les êtres vivants sont définis par un modèle dit CIME pour corporel, intellectuel, matériel et émotionnel. Par exemple, le corporel comprend les besoins en nourriture et en eau et l'état de santé. Les modèles permettent de définir les différentes espèces, à l'intérieur desquelles se trouvent les individus et chaque individu a ses propres paramètres. Il existe environ mille paramètres qui définissent aussi bien les vaccinations faites, la colère ou l'expérience professionnelle. Les êtres ont ensuite dans le jeu des rythmes d'activité. Si par exemple ils ont un peu faim, ils vont attraper un fruit ou une plante en passant. S'ils ont très faim, ils vont se mettre activement à chercher de la nourriture. La proximité du joueur va aussi les activer avec plus ou moins de force : ils sont plus actifs et plus expressifs si le joueur se rapproche. Par joueur, il y a une vingtaine de personnages sophistiqués, donc il peut y en avoir une centaine en tout en situation multi-joueurs. Il n'y a pas de troupeau, l'idée est que chaque personnage a un comportement élaboré. Comment sont animés vos personnages ? Nous avons ciblé des configurations haut de gamme avec des cartes Geforce ou Radeon. Les personnages font entre 20 à 30 000 facettes par personnages et les décors dans les 100 000 facettes visibles. Les outils de modélisation sont classiques avec Lightwave et un peu Bryce. Les animations ont été faites en motion capture y compris pour les animaux, avec un acteur spécialisé dans l'imitation des quadrupèdes. Nous avons ensuite créé des bibliothèques d'animations mais il existe des priorités d'animations et des articulations prioritaires. Par exemple, lors d'une marche en cycle un personnage va pouvoir tenir un objet à la main, se caresser, ou tourner la tête pour suivre un objet du regard. Nous avons choisi de mettre peu de personnages mais d'être assez complet en terme d'expressions. Pour les visages, les expressions ont été faites à la main, en morphing et les voix sont reconstituées à partir d'une bibliothèque de syllabes dites par des comédiens. Par ailleurs, nous avons développé notre propre moteur 3D et notre moteur d'IA, pour lequel nous avons créé notre propre langage de programmation, Uvilog. L'ANVAR nous a soutenu pour l'ensemble de ces développements. Avez-vous des projets pour faire évoluer vos personnages ? Je pense que l'avenir sera plus vers la vie animale que vers les êtres humains, car il sera plus facile d'approcher de la réalité de leur comportement. Un point vraiment très important est la communication. Les visages ont entre 4000 à 5000 facettes et tout est animable : sourcils, nez, bouches, etc. Nous avons créé 21 langues dans ce jeu dont une langue principale. Les sons ont été pensés pour être facilement reconnaissables. Par exemple, comme il y a un son ba, nous n'avons pas mis de pa ni de ma. Cela va nous permettre de pouvoir reconnaître les ordres données par le joueur. Nous espérons aussi que cette langue devienne internationale et favorise des échanges dans le mode multi-joueurs. De même si les mains comportent des doigts avec des phalanges animables, c'est aussi pour pouvoir développer un langage des signes.

Pour en savoir plus :

LiveEvent / QEDsoft
www.qedsoft.com
Living Actor / la Cantoche
www.living-actor.com
AI.implant / BioGraphic Technologies
www.biographictech.com
DirectIA / MASA
www.animaths.com
Kynogon
www.kynogon.com

© juin 2002 François Ploye et Pixel SA