Paul Debevec anima uma face foto-realística

Um dos maiores problemas em computação gráfica tem sido criar uma imagem realística de um rosto humano digitalizado. Um dos motivos de ser tão difícil é que, diferente de alieníginas e dinossauros, nós vemos faces humanas todos os dias. Elas são muito importantes para como nos comunicamos. Como um resultado, estamos sintonizados com as coisas mais sutis que poderia possivelmente estarem erradas com uma renderização a fim de acreditar se as imagens são realísticas.

E o que irei fazer nos próximos cinco minutos é guiar vocês por um processo no qual tentamos criar uma face computadorizada razoavelmente realística, usando algumas tecnologias de computação gráfica desenvolvidas por nós, junto com colaboradores de uma empresa chamada Image Metrics. Nós tentaremos criar uma imagem real da face de uma atriz chamada Emily O'Brien, esta aqui. Esta é uma renderização computadorizada de seu rosto. No fim da palestra, veremos ele se mover.

A maneira que fizemos isso foi: tentamos começar com a própria Emily, que foi tão gentil a ponto de vir ao nosso laboratório em Marina Del Rey, para uma sessão no Light Stage 5. Uma esfera de scaneamento de face, com 156 LEDs brancas por todos os lados, nos permitindo fotografá-la em uma série de condições de iluminação controlada. E a iluminação que usamos atualmente é próxima disto. Nós tiramos todas estas fotografias em cerca três segundos.

E nós basicamente capturamos informação suficiente com padrões de projeção que se encaixa nas formas e contornos da face dela, em direções de luz diferentes, para obter os detalhes da face em escala pequena e grande. Se nós aproximarmos esta fotografia, podemos ver que é uma bela fotografia dela, porque ela foi iluminada totalmente o tempo todo para produzir esta bela imagem de textura facial dela.

Além disso, nós usamos polarizadores em todas as luzes -- da mesma forma que óculos polarizados podem bloquear o brilho no para-brisa, polarizadores podem bloquear o brilho na pele, assim não temos os reflexos de brilho para obter a foto. Agora, se girarmos o polarizador só um pouco, nós conseguimos trazer o reflexo da pele de volta e você pode ver que ela se parece um pouco brilhante e oleosa. Se você tirar a diferença entre estas duas imagens você consegue uma imagem iluminada por toda a esfera, mas somente do brilho da pele da Emily.

Não acho que uma foto como esta tenha sido tirada anteriormente. Esta é uma luz muito importante para capturar, porque esta é a luz que reflete a superfície da pele. Não chega às camadas translúcidas da pele que iriam borrar a imagem. Como resultado, temos uma boa pista dos detalhes da estrutura dos poros e das rugas que todos nós temos, estas coisas que nos fazem parecer humanos reais.

Se usarmos a informação dos reflexos nós ir de um scaneamento tradicional da face que contém os contornos grosseiros da face e o formato básico, e aumentá-lo com informação que adiciona toda aquela estrutura de poros e rugas. E, até mais importante, já que este é um processo fotométrico que demora apenas três segundos para capturar, nós podemos fotografar a Emily, durante parte de uma tarde, em várias poses e expressões faciais diferentes.

Aqui podemos ver os olhos dela se movendo, a boca se mexendo. Com isso nós iremos criar uma personagem digital realística. Se prestarem atenção nestes scans da Emily, poderá ver que a face humana faz um monte de coisas incríveis enquanto varia de expressão facial. Você pode ver as coisas. Não apenas o formado que muda, mas pode ver todo o tipo de curva e rugas que aparecem. Pode ver que a estrutura de poros muda bastante quando estica os poros da pele, até voltar a textura normal. Podem ver sulcos na sobrancelha e como a microestrutura muda. Os músculos puxando a pele, abaixando as sobrancelhas. Os músculos se curvando na testa quando ela faz isso.

Com esse tipo de geometria de alta resolução, já que capturamos com várias câmeras, temos um ótimo mapeamento da face. E observando como os canais de iluminação, o vermelho, verde e azul, difundem diferentemente a luz, nós podemos sombrear a pele no computador. Então, ao invés de parecer um boneco de plástico, parece que foi feito de verdadeira pele humana.

E foi isto o que usamos, junto com a companhia Image Metrics, para criar uma versão digital da Emily. Aqui estamos vendo a escala maior da geometria. Eles basicamente criaram um boneco digital dela, onde você pode colocar vários fios que servem para mover sua face em formas que sejam consistentes com as fotos que tiramos. E, junto com a escala grosseira, eles também usaram todos os detalhes para criar um conjunto chamado de "mapa de deslocamento" que também é animado. Aqui estão os mapas de deslocamento. E vocês podem ver as diferentes rugas aparecendo enquanto se move.

O último processo foi, então, animá-la. Nós usamos uma filmagem dela real como fonte de dados. Então, analizando este filme com técnicas computadorizadas, eles foram capazes de mexer na face usando a fonte gerada por computador. O que vocês irão ver, depois disso, é uma imagem real da face digital. Podemos aumentar o volume um pouco, se possível.

Emily: Image Metrics é uma companhia de animação baseada no desempenho, que não requer vestimentas especiais para rastreamento. Somos especialistas em alta qualidade de animação facial para video games e filmes. Emily: Image Metrics é uma companhia de animação baseada no desempenho, que não requer vestimentas especiais para rastreamento. Somos especialistas em animação facial de alta qualidade para video games e filmes.

P. D.: Então, se separarmos as camadas, este é o componente difuso que vimos no primeiro slide. Este é a animação do componente especular. Aqui podem ver todas as rugas. E há a camada adjacente de malha de rede. E esta é a própria Emily.

Agora, onde estamos indo com isto? Nós fomos um poico além do Light Stage 5. Este é o Light Stage 6. E estamos tentando usar esta tecnologia e aplicá-la a corpos humanos inteiros. Este é Bruce Lawmen, um dos pesquisadores do projeto, que gentilmente aceitou ser capturado correndo no Light Stage. Vamos ver uma versão gerada por computador de Bruce, correndo em um novo ambiente. Muito obrigado. (aplausos)