jeudi 11 novembre 2010

Évolution artificielle et jeux vidéo

La locomotion d'un athlète, d'un soldat ou d'un monstre de jeu vidéo gagnera significativement en réalisme grâce à l'évolution artificielle.

L'école classique

Dans l'univers du jeu vidéo, les infographistes et les programmeurs forgent des personnages virtuels dont la locomotion est directement calquée sur celles de personnages réels. La méthode usuelle repose sur le motion capture : plusieurs capteurs fluorescents implantés sur un acteur réel permettent de « capturer ses mouvements » - notamment ceux de points-clés comme les coudes et les genoux - à partir d'une multitude d'angles. Les séquences de locomotion ainsi capturées serviront ensuite de modèle à un personnage virtuel en mouvement : athlète olympique, soldat d'élite, monstre bipède, etc.

Malheureusement, le nombre de séquences applicables est limité par rapport à l'immense diversité de situations auxquelles est soumis un personnage de jeu vidéo. D'où un (léger) manque de réalisme dans ses déplacements malgré des progrès constants dans le motion capture et dans l'animation 3D. Parallèlement, cette limitation ménage les cartes graphiques et autorise de facto une meilleure jouabilité globale de l'application ludique.

L'école darwinienne ?

Fort de ses racines théoriques dans la biomécanique et dans la zoologie, et surtout d'un moteur 3D exceptionnel - auquel doivent les jeux vidéo The Getaway, Tekken 5, Metal Gear Solid, Grand Theft Auto IV et les films d'animation Troy, Poseidon et Star WarsNaturalMotion s'est peu à peu spécialisé dans l'évolution artificielle : une approche consistant à implémenter une intelligence artificielle en compétition / en interaction avec l'intelligence biologique dans des modèles informatiques en général, et dans des animations 3D en particulier.


Auparavant, le studio britannique d'animation 3D avait changé la donne grâce à ses marcheurs virtuels, aujourd'hui incontournables dans les industries du film d'animation et du jeu vidéo.





NaturalMotion forgea 100 squelettes virtuels complétés par des simulateurs de muscles et de réseaux neuronaux simplifiés. Des valeurs aléatoires furent attribuées au degré de connectivité des nerfs impliqués dans la locomotion de chaque squelette. Le « top 5 » de ces marcheurs virtuels fut dupliqué en 20 exemplaires. Chacun de ces (top 5 x 20 =) 100 clones virtuels fut « neuronalement modifié » afin de mimer maintes variations inhérentes à la locomotion d'un humain. Un deuxième top 5 ou 10 fut utilisé pour produire la génération suivante de marcheurs virtuels, et ainsi de suite. Après plusieurs cycles de sélection, émergea un marcheur virtuel se déplaçant avec la grâce et l'agilité d'un marcheur réel et retrouvant aisément son équilibre après une chute.



Au final, plutôt que recourir à des séquences pré-programmées de locomotion, NaturalMotion animent des personnages virtuels « à la volée » grâce à des « algorithmes évolutifs » qui s'adaptent instantanément à la diversité des situations et donc génèrent des mouvements plus réalistes. La preuve par l'image : ces algorithmes évolutifs sont au coeur du jeu vidéo American Football Backbreaker (paru en juin 2010). Les infographistes et les programmeurs de Sa Majesté estiment que leur approche darwinienne de la locomotion virtuelle contribuera également à l'animation d'espèces disparues virtuellement reconstituées.

En savoir plus :

  1. New Scientist : Virtual walkers lead the way for robots

  2. New Scientist : Animated monsters 'learn' to walk from humans


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