Sitcom-Crafter: A Plot-Driven Human Motion Generation System in 3D Scenes
作者: Jianqi Chen, Panwen Hu, Xiaojun Chang, Zhenwei Shi, Michael Kampffmeyer, Xiaodan Liang
分类: cs.CV
发布日期: 2024-10-14 (更新: 2025-02-13)
备注: Accepted by ICLR 2025. Project Page: https://windvchen.github.io/Sitcom-Crafter
🔗 代码/项目: PROJECT_PAGE
💡 一句话要点
Sitcom-Crafter：一个情节驱动的3D场景中人物动作生成系统
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control) 支柱四：生成式动作 (Generative Motion) 支柱五：交互与反应 (Interaction & Reaction) 支柱七：动作重定向 (Motion Retargeting) 支柱八：物理动画 (Physics-based Animation)
关键词: 人物动作生成 3D场景 人机交互 情节驱动 碰撞避免 有符号距离函数 运动合成
📋 核心要点
- 现有的人体动作合成方法侧重于特定类型的动作，缺乏统一的系统来生成多样化的动作组合。
- Sitcom-Crafter通过情节上下文引导，利用3D场景感知的人际交互模块，并结合其他运动生成和增强模块，实现多样化动作生成。
- 实验结果表明，该系统能够生成高质量、多样化和物理上逼真的运动，具有推进创意工作流程的潜力。
📝 摘要（中文）
本文提出Sitcom-Crafter，一个综合且可扩展的3D空间人物动作生成系统，该系统能够根据丰富的情节上下文进行引导，从而提高动漫和游戏设计师的工作流程效率。该系统由八个模块组成，其中三个模块专门用于动作生成，其余五个是增强模块，用于确保运动序列的一致融合和系统功能。生成模块的核心是新型的3D场景感知人际交互模块，该模块通过在运动空间周围合成隐式3D有符号距离函数（SDF）点来解决碰撞问题，从而在无需额外数据收集成本的情况下最大限度地减少人与场景的碰撞。此外，我们的运动和人与场景交互模块利用现有方法来丰富系统的运动生成能力。增强模块包括用于命令生成的plot理解、用于无缝集成不同运动类型的运动同步、用于增强运动真实感的手部姿势检索、用于防止人体碰撞的运动碰撞修正以及用于确保视觉保真度的3D retargeting。实验评估验证了该系统生成高质量、多样化和物理上逼真的运动的能力，突显了其在推进创意工作流程方面的潜力。
🔬 方法详解
问题定义：现有的人体动作生成系统通常专注于特定类型的动作，例如人与场景的交互、移动或人与人之间的交互。缺乏一个统一的系统，能够根据复杂的情节上下文生成多样化的动作组合，这限制了动漫和游戏设计师的创作效率。现有方法在处理人与场景、人与人之间的碰撞问题时，往往需要大量额外的数据或者复杂的后处理。
核心思路：Sitcom-Crafter的核心思路是构建一个情节驱动的、可扩展的动作生成系统，通过整合多种运动生成和增强模块，实现对复杂场景下人物动作的精确控制和自然合成。特别地，通过引入3D场景感知的隐式SDF表示，有效地解决了人与场景的碰撞问题，无需额外的数据收集。
技术框架：Sitcom-Crafter系统包含八个模块，分为运动生成模块和增强模块。运动生成模块包括：3D场景感知的人际交互模块、运动模块和人与场景交互模块。增强模块包括：情节理解模块、运动同步模块、手部姿势检索模块、运动碰撞修正模块和3D retargeting模块。整个流程首先通过情节理解模块生成命令，然后由运动生成模块生成初始动作，再通过增强模块进行优化和调整，最终生成高质量的动作序列。
关键创新：该论文的关键创新在于提出了3D场景感知的人际交互模块，该模块通过在运动空间周围合成隐式3D有符号距离函数（SDF）点，有效地解决了人与场景的碰撞问题。这种方法无需额外的数据收集，并且能够灵活地适应不同的场景和动作。
关键设计：3D场景感知的人际交互模块的关键设计在于SDF的生成和利用。具体来说，该模块首先根据场景几何信息和人物动作预测潜在的碰撞区域，然后在这些区域周围生成SDF点。在动作生成过程中，通过优化动作参数，使得人物与SDF点的距离尽可能大，从而避免碰撞。具体的损失函数设计和网络结构细节在论文中未详细说明，属于未知信息。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
论文通过实验验证了Sitcom-Crafter系统生成高质量、多样化和物理上逼真的运动的能力。虽然论文中没有给出具体的性能数据和对比基线，但实验结果表明，该系统能够有效地解决人与场景的碰撞问题，并生成符合情节要求的动作序列，展示了其在推进创意工作流程方面的潜力。
🎯 应用场景
Sitcom-Crafter系统可广泛应用于动漫制作、游戏开发、虚拟现实、电影制作等领域。该系统能够根据情节自动生成人物动作，极大地提高了内容创作的效率和质量。未来，该系统有望成为内容创作领域的重要工具，推动相关产业的发展。
📄 摘要（原文）
Recent advancements in human motion synthesis have focused on specific types of motions, such as human-scene interaction, locomotion or human-human interaction, however, there is a lack of a unified system capable of generating a diverse combination of motion types. In response, we introduce Sitcom-Crafter, a comprehensive and extendable system for human motion generation in 3D space, which can be guided by extensive plot contexts to enhance workflow efficiency for anime and game designers. The system is comprised of eight modules, three of which are dedicated to motion generation, while the remaining five are augmentation modules that ensure consistent fusion of motion sequences and system functionality. Central to the generation modules is our novel 3D scene-aware human-human interaction module, which addresses collision issues by synthesizing implicit 3D Signed Distance Function (SDF) points around motion spaces, thereby minimizing human-scene collisions without additional data collection costs. Complementing this, our locomotion and human-scene interaction modules leverage existing methods to enrich the system's motion generation capabilities. Augmentation modules encompass plot comprehension for command generation, motion synchronization for seamless integration of different motion types, hand pose retrieval to enhance motion realism, motion collision revision to prevent human collisions, and 3D retargeting to ensure visual fidelity. Experimental evaluations validate the system's ability to generate high-quality, diverse, and physically realistic motions, underscoring its potential for advancing creative workflows. Project page: https://windvchen.github.io/Sitcom-Crafter.