Paul Debevec anima una faccia digitale foto reale

Una delle più grandi sfide nella computer grafica è essere in grado di creare una faccia umana digitale fotorealistica. E una delle ragioni per cui è così difficile è che, a differenza degli alieni e dei dinosauri, vediamo facce umane ogni giorno. Sono molto importanti per esprimere ciò che comunichiamo agli altri. Come risultato, siamo attenti ai dettagli che possono essere sbagliati in un rendering computerizzato, per credere se queste cose sono realistiche.

E quello che sto per fare nei prossimi cinque minuti è portarvi attraverso il processo con il quale abbiamo provato a creare una faccia computerizzata foto realistica usando qualche tecnologia di computer-grafica che abbiamo sviluppato, e anche qualche collaboratore di una compagnia chiamata Image Metrics. E proveremo a ricreare,foto realisticamente, la faccia di un'attrice chiamata Emily O'Brien, che è proprio lì. E in effetti quello è un rendering generato completamente al computer della sua faccia. Per la fine del nostro discorso, lo vedermo muoversi.

Abbiamo fatto ciò provando a iniziare con la stessa Emily, che è stata così gentile da venire ai nostri laboratori a Marina Del Rey, e sedersi per una sessione nel Light Stage 5. Questa è una sfera per analizzare i volti, con 156 LED bianchi tutti intorno, che ci permettono di fotografarla. in una serie di condizioni luminose ben controllate. E la luce che usiamo questi giorni assomiglia a questa. Abbiamo scattato tutte queste foto in circa tre secondi.

E riusciamo a catturare abbastanza informazioni con la tracce del video poriettore che coprono i contorni della sua faccia, e diverse direzioni principali della luce dall'ambiente luminoso, per capire contemporaneamente il livello di dettagli grezzo ed elaborato della sua faccia. Se ingrandiamo questa foto qui, vediamo che è un'ottima foto di Emily da avere, perchè è illuminata da tutte le parti contemporaneamente permettendo di avere una buona immagine della sua texture facciale.

E in più, abbiamo usato dei polarizzatori su tutte le luci -- proprio come gli occhiali da sole polarizzati riescono a bloccare il bagliore della strada, i polarizzatori riescono a bloccare la lucidità della pelle, così non otterremo tutti quei riflessi speculari nell'ottenere questa mappa. Ora, se giriamo i polarizzatori solo un pò, possiamo riportare indietro quel riflesso speculare della pelle indietro, e potete vedere come ora appare lucida e unta ora. Se prendete le differenze tra queste due immagini, potete ottenere un'immagine illuminata da tutta la sfera di luce esclusivamente della lucidità della pelle di Emily.

Non penso che una foto come questa sia mai stata scattata, prima che noi facessimo questo. E questo è un tipo di luce molto importante da prendere, perchè è la prima luce riflessa dal primo strato della pelle Non va sotto gli strati traslucidi della pelle e offusca il resto. E, come risultato, è un buon inizio per la forma dettagliata della struttura dei pori e tutte quelle sottitli rughe che tutti abbiamo, le cose che in effetti ci fanno sembrare davvero umani

Quindi, se usiamo le informazioni che ci arrivano da questo riflesso speculare possiamo passare da un tradizionale volto che può avere contorni irregolari e la sua struttura base, e perfezionarlo con informazioni che racchiudono la struttura di tutti i pori e di quelle rughe sottili. E, ancora più importante, dato che questo è un processo fotometrico che impega solo tre secondi, possiamo riprendere Emily solo in una parte del pomeriggio, in molte pose ed espressioni facciali differenti.

Quindi, qui potete vedere come muove gli occhi, muovendo anche la bocca. E useremo tutto ciò per creare il personaggio digitale. Se guardate questi scan che abbiamo di Emily, potete notare che il viso umano può fare molte cose sorprendenti assumendo diverese espressioni. Potete vedere. Non cambia solo la forma del viso, ma anche tutte quelle pieghe e quelle rughe della pelle. Potete vedere che la struttura dei pori cambia tantissimo dai pori distesi, alla consistenza normale della pelle. Potete vedere i solchi sulla fronte e come cambi la microstruttura lì. Vedete i muscoli tirare la carne per portare le sopracciglia giù. I muscoli che si rigonfiano sulla fronte quando fa quella smorfia.

In aggiunta a questo tipo di geometria ad alta risoluzione, dal momento che è tutto ripreso dalle camere, otteniamo un'ottima mappa di texture da usare per il viso. E guardando come i differenti canali di colore della luce, il rosso, il verde e il blu, diffondono la luce in modo diverso, possiamo ricavare un modo per creare le ombre della pelle al computer. Quindi, invece di sembrare un manichino di plastica, sembra fatto di vera carne umana.

Questo è ciò che abbiamo dato alla Image Metrics per creare una versione digitale di Emily. Stiamo vedendo solo la scala geometrica grossolana qui. Ma hanno praticamente creato un suo pupazzo digitale, modificabile con queste variabili, e far muovere il viso coerentemente alle analisi che abbiamo preso. E, in aggiunta alla scala geometrica grossolana, hanno usato anche tutti quei dettagli per creare una raccolta di quelle che chiamiamo "displacement maps" che anche possono essere animate. Queste sono le "displacement maps". E vedete come quelle rughe si mostrano davvero quando si muove.

Quindi il prossimo processo e riuscire ad animarla. Abbiamo usato una delle sue performance come fonte di dati. Così, analizzando il video con tecniche computerizzate, sono riusciti a guidare la struttura facciale con la performance generata al computer. Quindi, ciò che vedrete dopo questo è un volto foto reale completamente digitale. Possiamo aumentare un pò il volume se è possibile.

Emily: Image Metrics è una compagnia d'animazione attenta ai rendimenti. Siamo specializzati in animazioni facciali ad alta qualità per videogiochi e film. Image Metrics è una compagnia d'animazione attenta ai rendimenti. Siamo specializzati in animazioni facciali ad alta qualità per videogiochi e film.

Paul Debevec: Quindi, se lo scomponiamo in livelli, qui c'è quella componente diffusa che abbiamo visto nelle prime slide. Qui c'è la componente speculare in movimento. Potete vedere le rughe muoversi lì. E lì c'è la maglia wireframe che è alla base. E quella è la vera Emily.

Ora, dove stiamo andando con tutto ciò? Siamo andati un pò oltre al Light Stage 5. Questo è il Light stage 6. E stiamo cercando di applicare questa tecnologia a tutto il corpo umano. Questo è Bruce Lawmen, uno dei nostri ricercatori, che ha cortesemente accettato a essere ripreso mentre corre nel Light Stage. E vediamo la versione computerizzata di Bruce, correre in un ambiente differente. E grazie mille. (Applausi)