Paul Debevec anime un visage numérique photo-réaliste

Un des plus grands défis dans l'image de synthèse a toujours été de créer un visage humain photo-réaliste. Et une des raisons pour cela, à l'inverse des aliens ou des dinosaures, est que nous regardons des visages humains tous les jours. Et ceux-ci sont très importants dans la façon dont nous communiquons entre nous. Et nous sommes donc sensibles aux moindres détails potentiellement erronés d'une image de synthèse, nous empêchant de croire que ce visage puisse être réaliste.

Et ce que je vais faire pendant les cinq prochaines minutes est de vous faire partager un processus grâce auquel nous avons essayé de créer un visage de synthèse photo-réaliste, en utilisant une technologie d'image de synthèse que nous avons développé avec nos collaborateurs chez Image Metrics. Nous allons essayer de reproduire le visage de l'actrice Emily O'Brian, ici présente, de manière réaliste. Et voici une image de synthèse de son visage, entièrement reconstituée. D'ici la fin de cette présentation, vous la verrez bouger.

Notre méthode fut d'abord d'essayer avec Emily en personne, qui a gentiment accepté de venir dans notre laboratoire de Marina Del Rey, et de participer à une session de Light Stage 5. C'est une sphère faite de 156 DEL blanches tout autour qui scannent son visage et nous permettent de le photographier dans un ensemble d'éclairages extrêmement contrôlés. Et l'éclairage que nous utilisons en ce moment ressemble à ceci. Nous prenons toutes ces photos en environ trois secondes.

Et nous obtenons suffisamment d'informations avec des modèles de projection vidéo qui enrobent les contours de son visage, et les diverses orientations principales de lumière, pour reconstituer à la fois la definition haute et basse des détails de son visage. Si nous zoomons sur cette photo ici, nous pouvons voir que c'est un très beau cliché à avoir car elle est éclairée d'absolument partout à la fois et cela donne une belle image de la texture de son visage.

Et en plus, nous avons utilisé des filtres polarisateurs sur toutes les lumières de la même façon que les lunettes polarisées peuvent bloquer les reflets sur la route, les filtres polarisateurs bloquent la brillance de la peau, et nous obtenons une texture sans reflets spéculaires. Maintenant, si nous tournons un peu ces filtres, nous pouvons en fait réintroduire les reflets spéculaires sur la peau et vous pouvez voir que sa peau semble très brillante et huilée maintenant. Si l'on soustrait les différences entre ces deux images là, on peut obtenir une image éclairée par toute la sphère de lumière ou bien uniquement la brillance de la peau d'Emily.

Je crois qu'aucune photo de ce type n'a jamais été prise avant la nôtre. Et cette lumière est extrêmement importante à saisir, car c'est la lumière qui se reflète à la surface de la peau. Elle ne pénètre pas au delà des couches translucides de la peau pour s'y dissiper. Et le résultat est une très bonne indication de la forme détaillée de la structure poreuse de la peau et de toutes les fines rides que nous avons tous, exactement le genre de chose qui nous donnent l'aspect de vrais humains.

Donc, si nous utilisons ces données venant des reflets spéculaires nous pouvons aller d'un scan traditionnel de visage qui pourrait avoir les contours grossiers et la forme basique du visage, et ajouter les informations nécessaires à cette structure poreuse et aux fines rides de la peau. Et, plus important encore, puisque c'est un processus photométrique qui ne prend que trois secondes, nous pouvons photographier Emily seulement en une partie de l'après-midi, en de nombreuses positions et expressions faciales.

Ici, vous pouvez la voir bouger ses yeux et sa bouche. Et nous nous en servirons pour créer notre personnage de synthèse photo-realiste. Si vous regardez ces scans que nous avons d'Emily, vous pouvez voir que le visage humain est capable d'un nombre impressionnant de choses lorsqu'il exprime différents sentiments. Vous pouvez voir ces choses. Non seulement le visage change, mais plein de plis et de rides apparaissent. Vous pouvez voir que la structure poreuse de la peau change énormément entre les pores étirées et la texture habituelle de la peau. Vous pouvez voir les froncements du front, et comment la micro-structure change là. Vous pouvez voir les muscles tirer vers le bas pour faire descendre ses sourcils. Ses muscles se bomber sur son front lorsqu'elle grimace comme cela.

En plus de toute cette sorte de géométrie haute résolution, puisque c'est pris avec des caméras, on a un superbe plan de textures pour son visage. Et en observant comment les différents canaux de colorimétrie, le rouge, le vert et le bleu, diffusent la lumière de façon différente, nous pouvons trouver une façon d'ajouter des tons à la peau sur l'ordinateur. Et ainsi, plutôt que de ressembler a un mannequin de plâtre, cela semble être fait de chair humaine bien vivante.

Et nous nous sommes servis de ça au service de l'entreprise Image Metrics pour créer une version numérique d'Emily. Nous ne voyons que les formes basiques ici. Mais ils ont en gros créé une marionnette numérique d'elle, sur laquelle nous pouvons tirer sur ces différentes ficelles, et elles font bouger son visage de façon complètement en accord avec les scans que nous avons pris. Et, en plus des formes basiques, ils ont également utilisé tous ces détails pour créer une série de "plans de déplacement" qui peuvent être animées également. Voici les plans de déplacement. Et vous pouvez voir les différentes rides apparaître lorsqu'elle s'anime.

Donc le processus suivant était de l'animer. Nous avons en fait utilisé une de ses performance comme source de données. Et en analysant la vidéo avec des méthodes de tracking par ordinateur, ils ont été capable de synchroniser le modèle de son visage avec la performance générée par l'ordinateur. Ce que vous allez voir maintenant, après ceci, est un visage entièrement numérique et photo-réaliste. On peut augmenter le volume un petit peu si possible.

Emily : Image Metrics est une entreprise d'animation sans tracking, basée sur la performance humaine. Nous sommes spécialisés dans l'animation haute résolution de visages pour films et jeux vidéos. Image Metrics est une entreprise d'animation sans tracking, basée sur la performance humaine. Nous sommes spécialisés dans l'animation haute résolution de visages pour films et jeux vidéos.

Paul Debevec : En décomposant tout ceci en couches, voici la texture diffuse que nous avons vu en première partie. Voici l'animation des reflets spéculaires. Vous pouvez voir toutes les rides apparaître ici. Et voici la maquette de base. Et voici la vraie Emily.

Alors maintenant, que faire de tout ça? Nous sommes allés un peu plus loin que le Light Stage 5. Voici Light Stage 6. Et nous étudions la possibilité d'utiliser cette technologie en l'appliquant sur le corps humain complet. Voici Bruce Lawmen, un des chercheurs du groupe, qui a gentiment accepté de se faire numériser en courant. Et voilà ce que ça donne dans la version générée par ordinateur de Bruce, courant dans un nouvel environnement. Merci beaucoup. (Applaudissements)