保罗·德贝维奇：动态化人物面部表情捕捉

计算机图形制作面临的巨大挑战之一 是如何制作一个真实的 人物面部表情。 不像外星人和恐龙，它之所以如此困难的原因是 我们每天都会看到人的面部表情 面部表情对我们非常重要，因为我们通过表情来彼此沟通 由此可见我们会注意那些非常微妙的东西 通过计算机直接渲染出来的很可能是不正确的 更无法使人相信这些是真实的

在接下来的5分钟里面 我将带领大家一起浏览一个流程 来通过计算机创造一个写实的人物表情 通过我们开发的一系列计算机图形技术 同时和一些来自Image Metrics公司的伙伴 我们将尝试制作一个写实的 名叫艾米丽(Emily O'Brien)的女演员的表情，她就在那儿。 那实际上是一个完全由计算机渲染生成的她的面部头像。 在讲座的结尾，我们将看到她动起来

我们尝试的方式是通过Emily她自己 她非常优雅高尚地进入我们的实验室 在玛丽安德尔湾，并坐到了我们的设备灯光舞台5当中 这是一个面部扫描球体，有156个白色的发光二极管分部在其中， 配合我们对她进行拍照 通过一系列严格控制的光照条件 我们近期使用的光照方式看起来是这样的。 我们在三秒钟之内拍摄出全部这些照片。

我们主要地会采集足量的信息 通过图像投影模拟出她的面部轮廓 以及通过灯光舞台得到的不同角度光照条件下的数据 来计算出粗略的骨骼模型 以及她的精细的面部细节模型数据 如果我们看放大的这张照片 我们可以很清晰地看到她的面部细节 因为她的面部被同时从每个角度完全地照亮了 来得到一份非常高质量的她的面部表情贴图

并且，我们实际上在所有灯上面应用了偏振镜 就如同偏振的太阳镜可以阻挡 马路上的耀眼光斑 偏振镜可以组织皮肤上出现光芒 所以我们没有采集到这些贴图的高光反射部分 现在，如果我们稍微调整一下偏振镜 我们就可以得到高光的反射 在皮肤上面 并且，你会看到她的面部看起来有些闪耀和油光。 如果你取一下两张图像的差 你得到的合成图像就是360度的光照条件下 艾米丽(Emily)皮肤的光照效果

我认为没有任何图像会这样拍摄 在我们这样做之前。 采集光照信息是非常重要的， 因为光照会反射出皮肤表面的最上一层 它不会出现在下层半透明层， 它会模糊掉。 由此可见，它是一个很好的线索 来获得皮肤细致的毛孔结构 以及我们都有的皮肤褶皱细节的全部， 实际上，这些都使得它看起来更接近人类的真实效果。

如果，我们使用来自高光反射的信息 我们可以通过传统的面部扫描而 得到面部的粗略的轮廓和基本的形状， 同时输入大量的信息 皮肤的毛孔结构和纹理特征 更重要的是， 因为这是基于照片建模的流程而我们只采集了3秒钟的照片数据 我们可以用一下午的时间 拍艾米丽(Emily), 拍摄不同的面部姿态和表情变化。

这里，你可以看到她转动眼睛，嘴巴的开合。 这些，实际上都会被我们用来创造数字虚拟的写实人物。 来看一下这些我们对艾米丽(Emily)进行的扫描 你会看到我们人类面部表情是千变万化的 在不同的面部表情变换之中 你会看到，不仅仅是面部形态发生变化 以及各种各样的皮肤的弧线和皮肤上的褶皱出现。 你可以看到皮肤毛孔结构也有着巨大的变化 从被拉伸的皮肤毛孔， 到普通的皮肤质地 你可以看到前额眉骨那里细微的变化。 你可以看到肌肉的收缩在她皱眉的时候。 她前额的肌肉会这样的膨胀，在她畏惧的时候。

对于这样高分辨率的几何体， 因为这些都通过照相机采集，我们有足够的她的面部表情贴图。 通过颜色和亮度不同的通道， 红绿蓝色彩通道 受光照不同的漫反射 我们可以通过计算机总结出为皮肤添加阴影的方式。 那么，不同于看起来如同石膏像的假人， 她看起来如同人类一样鲜活。

这就是我们使用的 为Image Metrics公司 制作的写实的数字虚拟人物Emily。 这里，我们看看一下粗糙的几何模型 但他们已经对她创建了一些基本的数据程式， 你可以拖拽这些不同的坐标， 它实际上运动的方式就会依照 我们扫描出的数据那样。 并且，对于这个基本模型， 他们也使用了全部的细节 来创建一些列的置换贴图 同样可以对其进行动画设置。 这里是一些置换贴图 同时你可以看到不同的褶皱出现在她的动画之中。

所以，接下来的步骤是对她进行动画设置。 我们实际上应用她自身的表演作为源数据。 通过计算机视觉技术来分析这些视频， 他们可以驱动表情的变化 通过计算机的预置效果生成。 所以，我们将看到，通过这一切处理， 是一个完全写实的数字话面部。 我们可以开大一点声音，如果可以的话。

Emily:Image Metrics是一家追求高效的动画公司 我们致力于制作高质量的面部表情动画 为视频游戏和电影。 Image Metrics是一家追求高效动画的公司。 我们致力于制作高质量的面部表情动画 为视频游戏和电影。

保罗·德贝维奇：如果我们把它分解到各个层，这是漫反射部分 我们在第一张幻灯片里面看到的。 这是高光部分的动画。 你们可以看到各处皮肤褶皱的出现。 这是原始的线框结构层。 那是Emily她自己。

现在，我们接下来会做些什么？ 我们已经有了高于灯光舞台5的装置设备。这是灯光舞台6. 我们期望将这一技术 应用到人的全身。 这是布鲁斯 劳曼，我们研发团队中的一位， 非常乐意配合我们采集他在灯光舞台中跑步的数据。 下面让我们看一下计算机生成的 布鲁斯的影像，在一个全新的环境中跑步。 非常感谢。 （掌声）