Paul Debevec animeaza o imagine fotorealistă digitală

Una dintre cele mai mari provocări în domeniul graficii pe calculator este capacitatea de a crea o fizionomie umană digitală fotorealistă. Unul dintre motivele pentru care este un lucru atât de dificil este faptul că, spre deosebire de extratereştri şi dinozauri, fizionomiile umane sunt ceva ce vedem în fiecare zi. Fizionomiile sunt foarte importante pentru felul în care comunicăm între noi. În consecinţă, suntem sensibili la cele mai subtile imperfecţiuni care ar putea apărea în redările pe calculator, pentru a ne convinge ca aceste lucruri sunt reale.

Ceea ce voi face in urmatoarele cinci minute este de a va prezinta un proces prin care am încercat să creăm o fizionomie generată pe calculator suficient de fotorealistă cu ajutorul unei tehnologii de grafică pe calculator pe care am dezvoltat-o, împreună cu colaboratorii noştri de la compania Image Metrics. Am încercat să construim o imagine fotorealistă a feţei actriţei Emily O'Brien, care este prezentă printre noi. Este de fapt o redare a feţei ei generată în totalitate pe pe calculator. În finalul prezentării, vom vedea imaginea în mişcare.

Pentru a ajunge la acest rezultat, am început cu Emily, care a fost amabila si a venit la laborattorul nostru din Marina Del Rey şi să participe la o şedinţă în Light Stage 5. Este vorba despre o sferă pentru scanarea fizionomiei, cu 156 de LED-uri de jur-împrejur, care ne permit să o fotografiem în diferite condiţii de iluminare foarte controlată. Iluminarea pe care o folosim la ora actuală arată cam aşa. Realizam toate aceste fotografii în aproximativ trei secunde.

De fapt, captăm suficiente informaţii cu modele de videoproiecţie care se mulează pe contururile feţei ei şi cu diferite direcţii principale ale luminii din interiorul sferei Light Stage pentru a detecta atât detaliile vizibile ale feţei, cât şi pe cele fine. Dacă mărim această fotografie vedem că este o fotografie bună pentru că este iluminată din absolut toate direcţiile în acelaşi timp pentru a obţine o imagine bună a texturii faciale.

În plus, am utilizat filtre de polarizare pe toate luminile aşa cum ochelarii de soare polarizaţi pot bloca lumina reflectată din şosea, filtrele de polarizare pot bloca reflecţiile de pe piele, astfel încât să eliminăm toate reflecţiile luminoase atunci când construim o hartă a feţei. Dacă rotim puţin filtrele de polarizare, putem să redăm pielii acel efect de refracţie şi puteti observa că acum arată puţin lucioasă si uleioasă. Dacă extragem diferenţa dintre aceste două imagini, putem obţine o imagine iluminată de întreaga sferă luminoasă formată numai din refracţia de pe pielea Emiliei.

Nu cred că s-a mai făcut vreodat o fotografie de acest fel, înainte s-o facem pe aceasta. Captarea acestei lumini este foarte importantă, pentru că aceasta este lumina reflectată de prima suprafaţă a pielii. Nu pătrunde sub straturile translucide ale pielii şi se pierde. Prin urmare, este o indicaţie foarte bună despre forma detaliată a structurii porilor pielii şi despre ridurile fine pe care fiecare dintre noi le are şi care de fapt ne fac să arătăm ca nişte fiinţe umane.

Prin urmare, dacă utilizăm informaţiile care se desprind din această refracţie putem porni de la o scanare tradiţională a feţei care ar putea să aibă contururile generale ale feţei şi forma de bază, şi le putem completa cu informaţii care adaugă structura porilor şi ridurile fine. Şi, un lucru şi mai important, întrucât avem de a face cu un proces fotometric care poate fi captat în numai 3 secunde, putem să o fotografiem pe Emily în mai puţin de o după-amiază în multe ipostaze şi expresii faciale diferite.

Aici puteţi să o vedeţi rotindu-şi ochii şi mişcându-şi gura. Vom folosi aceste expresii de fapt pentru a crea un personaj digital fotorealist. Dacă vă uitaţi la aceste imagini scanate pe care le avem cu Emily, puteţi observa că faţa unui om face un număr impresionant de lucruri extraordinare în timp ce trece de la o expresie facială la alta. Puteţi vedea că nu numai forma feţei se modifică, ci şi că au loc tot felul de încreţiri şi ridări ale pielii. Puteţi observa că structura porilor pielii se modifică enorm de la pori întinşi, la textura normală a pielii. Puteţi vedea cum sprâncenele se brăzdează şi microstructura se modifică aici. Puteţi vedea cum muşchii trag pielea în jos pentru a-i coborî sprâncenele şi cum muşchii frunţii se bombează când se crispează.

Pe lângă această geometrie la o rezoluţie ridicată, întrucât totul este înregistrat cu camere, avem un peisaj de texturi pe care îl putem folosi pentru faţă. Observand modul cum diferitele canale de culoare ale iluminarii, cel roşu,cel verde şi cel albastru, propaga lumina în mod diferit, putem găsi o metodă de a crea pe calculator umbre pe piele. În acest fel, în loc să arate ca un manechin de plastic, arată ca un om în carne şi oase.

Şi asta am oferit companiei Image Metrics pentru a crea o versiune digitală tridimensională a lui Emily. Aici se vede numai structura de bază, dar de fapt au creat o păpuşă digitală după imaginea lui Emily, care poate fi manevrată ca o marionetă, şi care îşi mişcă faţa în moduri care păstrează o coerenţă perfectă cu imaginile noastre scanate. Şi, pe lângă structura de bază, au folosit şi toate detaliile pentru a crea un set de aşa-numite "hărţi de mişcări" care pot fi de asemenea animate. Acestea sunt "hărţile de mişcări". Şi puteţi vedea cum diferitele riduri devin vizibile când chipul se animează.

Prin urmare, următorul proces este animarea lui Emily. Ne-am folosit de fapt de expresiile lui Emily pentru a furniza datele-sursă. Şi, analizând acest film cu tehnici de vizualizare computerizată, au reuşit să coordoneze expresia facială cu performanţa generată pe calculator. Deci ce veţi vedea acum, după aceasta, este o faţă digitalizată fotorealistă. Să dăm puţin mai tare dacă se poate.

Emily: Image Metrics este o companie de animaţie care vizează performanţa şi utilizează tehnica monitorizării directe (markerless). Suntem specializaţi în animaţii faciale de înaltă calitate pentru jocuri video şi filme. Image Metrics este o companie de animaţie care vizează performanţa şi utilizează tehnica monitorizării directe (markerless). Suntem specializaţi în animaţii faciale de înaltă calitate pentru jocuri video şi filme.

Paul Debevec: Prin urmare, dacă separăm straturile, iată acea componentă difuză pe care am văzut-o pe prima pagină a prezentării. Iată componenta de refracţie animată. Puteţi observa aici cum toate ridurile devin vizibile. Şi iată structura pe care se bazează. În fine, iat-o pe Emily însăşi.

Ce urmărim deci cu aceasta? Am mers chiar dincolo de Light Stage 5. Iată Light Stage 6. Intenţionăm să aplicăm această tehnologie la întregul corp omenesc. Iată-l pe Bruce Lawmen, unul dintre cercetătorii grupului, care a avut amabilitatea să se lase scanat de Light Stage în alergare. Şi iată versiunea generată pe calculator a lui Bruce alergând într-un nou mediu. Vă mulţumesc foarte mult. (Aplauze)