La production de dessins animés 2D suit actuellement un schéma mis en place dans les années 1920, qui fait intervenir un très grand nombre de compétences humaines et de métiers différents. Par opposition à ce mode de travail traditionnel, la production de films de synthèse 3D, en exploitant les technologies et les outils les plus récents de modélisation et d’animation 3D, s’affranchit en bonne partie de cette composante artisanale et vient concurrencer l’industrie du dessin animé traditionnel en termes de temps et coûts de fabrication.

Les défis à relever par l’industrie du dessin animé 2D se posent donc en termes de :

1. Réutilisation des contenus selon le paradigme d’accès « Create once, render many »,

2. Facilité d’échange et de transmission des contenus ce qui nécessite de disposer d’un unique format de représentation,

3. Production efficace et économique des contenus requérant alors une animation automatisée par ordinateur.

Dans ce contexte compétitif, cette thèse, réalisée dans le cadre du projet industriel TOON financé par la société Quadraxis (www.quadraxis.com) et supporté par l’Agence Nationale de Valorisation de la Recherche (ANVAR), propose une méthodologie de reconstruction, déformation et animation de modèles 3D de visages pour les dessins animés 2D. Vecteurs de la parole et des expressions, les visages nécessitent en effet une attention particulière quant à leur modélisation et animation conforme aux souhaits des créateurs de dessins animés. Ayant identifié les verrous technologiques à lever, nos contributions ont porté sur :

• l’élaboration d’une méthode de conception de visages virtuels 3D à partir d’une part d’un modèle 3D de type seamless, adapté aux exigences d’animation sans rupture, et d’autre part d’un ensemble de dessins 2D représentant les caractéristiques faciales,

• la mise au point d’une procédure de création de poses clés, mettant en oeuvre plusieurs méthodes de déformation non-rigide, • la conception d’un module d’animation 3D compatible avec le standard MPEG-4.

Les développements réalisés ont été intégrés dans un premier prototype de la plateforme du projet, appelée FaceTOON. Ils montrent un gain en temps de 20% sur l’ensemble de la chaîne de production tout en assurant une complète interopérabilité des applications via le standard MPEG-4.

Le premier chapitre précise notamment le contexte industriel de cette thèse, avec une analyse de la chaîne traditionnelle de production de dessins animés, ainsi que des méthodes informatiques d’automatisation, aussi bien 2D que 3D, de cette chaîne. L’analyse de ces systèmes montre un besoin important de techniques adaptés, capables d’intégrer une méthodologie de modélisation 3D de façon transparente à l’utilisateur, pour permettre aux dessinateurs d’appliquer leurs pratiques habituelles de travail, auxquelles ils restent très attachés.

Le deuxième chapitre est dédié entièrement à la présentation des éléments de visage que l’on souhaite modéliser. En partant de la structure anatomique de visages humains, nous analysons les différentes caractéristiques morphologiques et faciales, ainsi que les types d’expressions à prendre en compte dans les systèmes d’animation faciale.

Le chapitre 3 présente notamment un état de l’art approfondi des principaux systèmes d’animation faciale disponibles aujourd’hui sur le marché. Logiciels et plateformes de modélisation 2D et 3D, généralistes ou dédié, sont présentés en détail et comparés, avec principes, avantages et limitations. Cet état de l’art est présenté et discuté au regard des contraintes spécifiques qui régissent les règles de création des dessins animés 2D et la chaîne de fabrication traditionnelle. Il nous permet de retenir un ensemble de principes et contraintes de base, développés ensuite dans le prototype FaceTOON proposé.

Ces contraintes fonctionnelles et architecturales sont présentées dans le chapitre 4, qui spécifie le cahier des charges du système FaceTOON. Ces éléments sont ensuite développés en détails au chapitre 5, qui synthétise l’ensemble méthodologique proposé. Eléments de modélisation 2D et 3D, ainsi que leur co-habitation et exploitation conjointe dans le cadre de la plate-forme FaceTOON, sont ici présentés en détails. La mise en oeuvre du système FaceTOON est notamment discutée et illustrée au Chapitre 6, qui présente le prototype logiciel réalisé, avec principales interfaces utilisateurs, espaces de travail dédiés et exemples de modélisation et d’animation de personnages de dessins animés. Enfin, le dernier chapitre conclut ce mémoire et ouvre quelques perspectives de travail futur.