Paul Debevec animates a photo-real digital face

86,234 views ・ 2009-10-20

TED


لطفا برای پخش فیلم روی زیرنویس انگلیسی زیر دوبار کلیک کنید.

Translator: hassan qodusi Reviewer: Bahador Najafiazar
00:18
One of the biggest challenges in computer graphics
0
18330
3000
یکی از بزرگترین چالشها در گرافیک رایانه ای
00:21
has been being able to create a photo-real,
1
21330
2000
امکان خلق یک تصویر واقع-نمای دیجیتالی،
00:23
digital human face.
2
23330
2000
از چهره انسان بوده است.
00:25
And one of the reasons it is so difficult is that, unlike aliens and dinosaurs,
3
25330
3000
و یکی از دلایل مشکل بودنش اینه که برخلاف آدم فضایی ها و دایناسورها،
00:28
we look at human faces every day.
4
28330
3000
ما هر روز چهره انسان ها رو می بینیم.
00:31
They are very important to how we communicate with each other.
5
31330
2000
و این در کیفیت برقراری رابطه بین ما خیلی مهمه.
00:33
As a result, we're tuned in to the subtlest things
6
33330
3000
در نتیجه، ما به ظریف ترین چیزهایی که ممکن هست
00:36
that could possibly be wrong with a computer rendering,
7
36330
2000
در رندرینگ رایانه ای اشتباه بشه حساسیم،
00:38
in order to believe whether these things are realistic.
8
38330
3000
تا واقعی بودن شان باورپذیر شوند.
00:41
And what I'm going to do in the next five minutes
9
41330
2000
و کاری که در پنج دقیقه آینده میخواهم بکنم
00:43
is take you through a process
10
43330
2000
اینه که شما رو با فرایندی آشنا کنم
که طی اون ما تلاش کردیم توسط رایانه یک چهره نسبتا واقعی نما بسازیم،
00:45
where we tried to create a reasonably photo-realistic computer-generated face,
11
45330
3000
00:48
using some computer graphics technology we've developed,
12
48330
3000
با استفاده از یک فناوری گرافیک رایانه ای ساخت خودمون،
00:51
and also some collaborators at a company called Image Metrics.
13
51330
2000
و همکاری چند نفر از شرکتی به اسم Image Metrics
00:53
And we're going to try to do a photo-real face
14
53330
2000
و میخواهیم یک تصویر واقعی نما از چهره یک
00:55
of an actress named Emily O'Brien, who is right there.
15
55330
3000
بازیگر به اسم «امیلی او. برایان» بسازیم که اینجا می بینید.
00:58
And that's actually a completely computer-generated rendering of her face.
16
58330
3000
و این در واقع یک رندرینگ از چهره اوست که تماماً با رایانه ساخته شده
01:01
By the end of the talk, we're going to see it move.
17
61330
2000
در پایان سخنرانی، حرکت اون رو خواهیم دید.
01:03
The way that we did this is we tried to start with Emily herself,
18
63330
3000
روش ما این طور بود که سعی کردیم از خود امیلی شروع کنیم،
01:06
who was gracious enough to come to our laboratory
19
66330
3000
که اونقدر لطف داشت که به آزمایشگاه ما
01:09
in Marina Del Rey, and sit for a session in Light Stage 5.
20
69330
3000
در مارینا دل ری بیاد و به عنوان مدل در اتاق نور ۵ بنشینه.
01:12
This is a face-scanning sphere, with 156 white LEDs all around
21
72330
4000
این یک کره پویشگر چهره است با 156 ال.ئی.دی در اطرافش
01:16
that allow us to photograph her
22
76330
2000
که به ما امکان تصویر برداری از او را
01:18
in a series of very controlled illumination conditions.
23
78330
3000
در یک سری از وضعیت های روشنایی کنترل شده میدهد.
01:21
And the lighting that we use these days looks something like this.
24
81330
3000
و نورپردازی که ما امروزه استفاده میکنیم چیزی شبیه به این هست.
01:24
We shoot all of these photographs in about three seconds.
25
84330
2000
ما تمام این تصاویر رو در مدت حدودا سه ثانیه می گیریم.
01:26
And we basically capture enough information
26
86330
3000
و به میزان کافی توسط الگوهای ویدئو پروژکتوری
01:29
with video projector patterns that drape over the contours of her face,
27
89330
4000
که خطوط تراز چهره ی او را پوشش می دهد
و جهات اصلی نوری از اتاق نور اطلاعات ثبت می کنیم
01:33
and different principle directions of light from the light stage,
28
93330
2000
01:35
to figure out both the coarse-scale
29
95330
2000
تا در هر دو مقیاس درشت و ریز
01:37
and the fine-scale detail of her face.
30
97330
2000
جزئیات چهره او را تصویر سازی کنیم.
01:39
If we zoom in on this photograph right here,
31
99330
2000
اگر این بخش از تصویر را بزرگنمایی کنیم،
01:41
we can see it's a really nice photograph to have of her,
32
101330
2000
می بینیم که این یک عکس واقعا خوب از اوست،
01:43
because she is lit from absolutely everywhere at the same time
33
103330
4000
چون همزمان از تمام جهات به صورتش نور تابیده شده
01:47
to get a nice image of her facial texture.
34
107330
2000
تا از بافت صورت او تصویری خوب گرفته شود.
01:49
And in addition, we've actually used polarizers on all the lights --
35
109330
3000
و بعلاوه، ما در تمام چراغ ها از قطبنده ی نور استفاده کرده ایم؛
01:52
just like polarized sunglasses can block
36
112330
2000
درست مثل عینک های پلاریزه که میتوانند
01:54
the glare off of the road,
37
114330
2000
درخشش جاده را حذف کنند،
01:56
polarizers can block the shine off of the skin,
38
116330
2000
قطبنده ها میتوانند درخشش پوست را حذف کنند،
01:58
so we don't get all those specular reflections to take this map.
39
118330
3000
تا ما همه ی آن نورهای منعکس شده را برای گرفتن این نقشه نبینیم.
02:01
Now, if we turn the polarizers around just a little bit,
40
121330
2000
حالا، اگر قطبنده ها را کمی بچرخانیم،
02:03
we can actually bring that specular reflection
41
123330
2000
میتوانیم آن انعکاس های نوری پوست را
02:05
of the skin back in,
42
125330
2000
دوباره برگردانیم،
02:07
and you can see she looks kind of shiny and oily at this point.
43
127330
3000
و می بینید که او در این حالت براق و روغنی به نظر می رسه.
02:10
If you take the difference between these two images here,
44
130330
3000
اگر تفاوت بین این دو تصویر را بگیرید،
02:13
you can get an image lit from the entire sphere of light
45
133330
2000
میتوانید تصویری روشن از کل کره نورانی داشته باشید
02:15
of just the shine off of Emily's skin.
46
135330
3000
که تنها از درخشش پوست امیلی است.
02:18
I don't think any photograph like this had ever been taken
47
138330
2000
فکر نمی کنم تا قبل از اینکه ما این کار را انجام بدهیم
02:20
before we had done this.
48
140330
2000
هیچ تصویری مانند این گرفته شده باشد
02:22
And this is very important light to capture,
49
142330
3000
و این نور بسیار مهمی است که باید ضبط شود،
02:25
because this is the light that reflects off the first surface of the skin.
50
145330
2000
چون این نوری است که از اولین سطح پوست بازتابیده می شود
02:27
It doesn't get underneath the translucent
51
147330
2000
و به زیر لایه های مات پوست نمی رسد
02:29
layers of the skin and blur out.
52
149330
2000
و محو نمی شود
02:31
And, as a result, it's a very good cue
53
151330
2000
و در نتیجه، نشانی خیلی خوبی است
02:33
to the detailed shape of the skin-pore structure
54
153330
3000
برای شکل پرجزئیات از ساختار منافذ پوست
02:36
and all of the fine wrinkles that all of us have,
55
156330
2000
و تمام چین و چروک های ظریفی که همه ما داریم،
02:38
the things that actually make us look like real humans.
56
158330
2000
چیزهایی که ما را شبیه یک انسان واقعی میکند
02:40
So, if we use information that comes off of this specular reflection,
57
160330
4000
پس، اگر از اطلاعاتی که از این انعکاس های نور می رسد استفاده کنیم
02:44
we can go from a traditional face scan
58
164330
2000
میتوانیم از یک پویش چهره معمولی
02:46
that might have the gross contours of the face and the basic shape,
59
166330
4000
که شامل خطوط تراز کلی چهره و شکل بنیادی است فراتر برویم
02:50
and augment it with information
60
170330
2000
و به آن اطلاعاتی اضافه کنیم
02:52
that puts in all of that skin pore structure and fine wrinkles.
61
172330
3000
که همه آن ساختار منافذ و چروکیدکی های ظریف را نشان میدهد
02:55
And, even more importantly,
62
175330
2000
و مهمتر از آن
02:57
since this is a photometric process that only takes three seconds to capture,
63
177330
3000
از آنجا که این یک فرآیند نورسنجی است که تنها سه ثانیه زمان نیاز دارد
03:00
we can shoot Emily
64
180330
2000
میتوانیم در طول یک بعد از ظهر
03:02
in just part of an afternoon,
65
182330
2000
از موقعیت های مختلف و
03:04
in many different facial poses and facial expressions.
66
184330
3000
حالت های گوناگون چهره امیلی تصویربرداری کنیم.
03:07
So, here you can see her moving her eyes around, moving her mouth around.
67
187330
3000
مثلا اینجا می توانید ببینید که چشمها و دهانش را تکان میدهد.
03:10
And these we're actually going to use to create a photo-real digital character.
68
190330
3000
وما با استفاده از اینها قرار است که یک شخصیت دیجیتالی واقعی نما خلق کنیم
03:13
If you take a look at these scans that we have of Emily,
69
193330
4000
اگر به این اسکن ها که از امیلی داریم نگاه کنید
03:17
you can see that the human face does an enormous amount of amazing things
70
197330
3000
می بینید که چهره انسان وقتی حالت های مختلف به خودش می گیره
03:20
as it goes into different facial expressions.
71
200330
3000
کارهای خیلی شگفت انگیزی انجام میده.
03:23
You can see things. Not only the face shape changes,
72
203330
3000
مثلا می توانید ببینید که نه تنها شکل چهره تغییر میکند،
03:26
but all sorts of different skin buckling and skin wrinkling occurs.
73
206330
4000
بلکه کلی کج و کولگی و چروک هم روی پوست اتفاق می افتد.
03:30
You can see that the skin pore structure changes enormously
74
210330
4000
می بینید که ساختار منافذ پوست، از منافذ پوستی کش آمده
03:34
from stretched skin pores
75
214330
2000
تا بافت معمولی پوست
03:36
to the regular skin texture.
76
216330
2000
خیلی زیاد تغییر میکند
03:38
You can see the furrows in the brow and how the microstructure changes there.
77
218330
3000
می توانید شیارهای ابرو را ببینید و اینکه چطور ریز-ساختار آنجا تغییر میکند.
03:41
You can see muscles pulling down at flesh to bring her eyebrows down.
78
221330
4000
می بینید که عضلات، گوشت را پایین می کشند تا ابروهای او را به سمت پایین خم کنند.
03:45
Her muscles bulging in her forehead when she winces like that.
79
225330
3000
وقتی چهره اش را در هم میکشد عضلات او در پیشانی اش برآمده می شود.
03:48
In addition to this kind of high-resolution geometry,
80
228330
3000
چونکه اینها همگی با دوربین ضبط شده، علاوه بر این نوع از هندسه با رزلوشن بالا
03:51
since it's all captured with cameras, we've got a great texture map to use for the face.
81
231330
4000
ما نقشه‌ ای عالی از بافت داریم که برای صورت به کار ببریم
03:55
And by looking at how the different color channels of the illumination,
82
235330
2000
و با در نظر گرفتن اینکه چطور کانالهای مختلف رنگ در روشنایی،
03:57
the red and the green and the blue,
83
237330
2000
قرمز و سبز و آبی،
03:59
diffuse the light differently,
84
239330
2000
نور را متفاوت پراکنده می کنند،
04:01
we can come up with a way of shading the skin on the computer.
85
241330
3000
می توانیم راهی برای سایه پردازی پوست در رایانه خلق کنیم.
04:04
Then, instead of looking like a plaster mannequin,
86
244330
3000
آن وقت، به جای اینکه شبیه یک مجسمه ی مانکن شود
04:07
it actually looks like it's made out of living human flesh.
87
247330
3000
واقعا به این می ماند که از گوشت انسان زنده ساخته شده.
04:10
And this is what we used
88
250330
2000
و این چیزی است که استفاده کردیم
04:12
to give to the company Image Metrics
89
252330
2000
تا به شرکت Image Metrics ارائه دهیم
04:14
to create a rigged, digital version of Emily.
90
254330
3000
که یک نسخه دیجیتالی کامل از امیلی خلق کنند.
04:17
We're just seeing the coarse-scale geometry here.
91
257330
2000
ما اینجا فقط هندسه بزرگ-مقیاس رو میبینیم.
04:19
But they basically created a digital puppet of her,
92
259330
3000
اما اونها دراصل یک عروسک خیمه شب بازی دیجیتالی از او ساخته اند،
04:22
where you can pull on these various strings,
93
262330
2000
که می‌توانید این رشته‌های گوناگون را بکشید،
04:24
and it actually moves her face in ways that are
94
264330
2000
و اون هم صورتش رو به شکلی کاملا یکسان
04:26
completely consistent with the scans that we took.
95
266330
2000
با اسکنهایی که ما گرفتیم تغییر میدهد.
04:28
And, in addition to the coarse-scale geometry,
96
268330
2000
و علاوه بر هندسه بزرگ-مقیاس،
04:30
they also used all of that detail
97
270330
2000
اونها از همه ی آن جزئیات استفاده کردند
04:32
to create a set of what are called "displacement maps"
98
272330
3000
تا چیزی به نام «نقشه های جابجایی» خلق کنند
04:35
that animate as well.
99
275330
3000
که متحرک سازی هم میکند.
04:38
These are the displacement maps here.
100
278330
2000
اینها نقشه های جابجایی هستند
04:40
And you can see those different wrinkles actually show up as she animates.
101
280330
3000
و میبینید که آن چروک های گوناگون با متحرک کردن او نمایان میشوند.
04:43
So the next process was then to animate her.
102
283330
2000
فرایند بعدی متحرک سازی او بود.
04:45
We actually used one of her own performances to provide the source data.
103
285330
4000
ما اتفاقا یکی از بازی های خود او را به کار بردیم تا منبع اطلاعات مان را بسازیم.
04:49
So, by analyzing this video with computer vision techniques,
104
289330
3000
با تحلیل کردن این ویدئو توسط تکنیک های دید رایانه‌ای
04:52
they were able to drive the facial rig
105
292330
2000
توانستند ظاهر چهره را
با بازی تولید شده توسط رایانه به حرکت در بیاورند.
04:54
with the computer-generated performance.
106
294330
2000
04:56
So what you're going to see now, after this,
107
296330
2000
چیزی که الان، بعد از این قرار است ببینید
04:58
is a completely photo-real digital face.
108
298330
2000
یک چهره دیجیتالی کاملا واقعی-نما است.
05:00
We can turn the volume up a little bit if that's available.
109
300330
2000
اگر بشود میتوانیم صدا را کمی زیاد کنیم.
05:02
Emily: Image Metrics is a markerless, performance-driven animation company.
110
302330
4000
امیلی: Image Metrics یک شرکت پویانمایی بی نشان و کارآمد است.
05:06
We specialize in high-quality facial animation
111
306330
3000
ما متخصص پویانمایی چهره با کیفیت بالا
05:09
for video games and films.
112
309330
2000
برای فیلم‌ها و بازی‌های ویدئویی هستیم.
05:11
Image Metrics is a markerless, performance-driven animation company.
113
311330
4000
Image Metrics یک شرکت پویانمایی بی نشان و کارآمد است.
05:15
We specialize in high quality facial animation
114
315330
3000
ما متخصص پویانمایی چهره با کیفیت بالا
05:18
for video games and films.
115
318330
3000
برای فیلم‌ها و بازی‌های ویدئویی هستیم.
پل دِبِوک: اگر آنرا به چند لایه تقسیم کنیم
05:21
Paul Debevec: So, if we break that down into layers, here's that diffuse component
116
321330
2000
این همان مولفه ی پراکنده است که در اسلاید اول دیدیم.
05:23
we saw in the first slide.
117
323330
2000
05:25
Here is the specular component animating.
118
325330
2000
این مولفه بازتاب نور متحرک است.
05:27
You can see all the wrinkles happening there.
119
327330
2000
شکل گیری همه چروک‌ها را می بینید.
05:29
And there is the underlying wireframe mesh.
120
329330
5000
و این هم زیرلایه ی شبکه ی سیمی هست.
05:34
And that is Emily herself.
121
334330
2000
و این خود امیلی است.
05:36
Now, where are we going with this here?
122
336330
2000
حالا هدف ما از این کار چیه؟
05:38
We've gone a little bit beyond Light Stage 5. This is Light Stage 6,
123
338330
4000
ما کمی از اتاق نور ۵ فراتر رفته‌ایم. این اتاق نور ۶ هست
05:42
and we're looking at taking this technology
124
342330
2000
وهدف ما استفاده از این فناوری
05:44
and applying it to whole human bodies.
125
344330
2000
و به کار بردن اون برای کل بدن انسان هست
05:46
This is Bruce Lawmen, one of our researchers in the group,
126
346330
2000
این «بروس لامن» یکی از پژوهشگران گروه ماست
05:48
who graciously agreed to get captured running in the Light Stage.
127
348330
3000
کسی که با سخاوت قبول کرد از او حین کار در اتاق نور تصویربرداری شود
05:51
And let's take a look at a computer-generated version
128
351330
2000
و بیایید نگاهی بندازیم به نسخه تولید شده با رایانه از بروس
05:53
of Bruce, running in a new environment.
129
353330
2000
که در محیطی جدید در حال دویدن هست
06:01
And thank you very much.
130
361330
2000
بسیار ممنونم.
06:03
(Applause)
131
363330
1000
(تشویق تماشاگران)
درباره این وب سایت

این سایت ویدیوهای یوتیوب را به شما معرفی می کند که برای یادگیری زبان انگلیسی مفید هستند. دروس انگلیسی را خواهید دید که توسط معلمان درجه یک از سراسر جهان تدریس می شود. روی زیرنویس انگلیسی نمایش داده شده در هر صفحه ویدیو دوبار کلیک کنید تا ویدیو از آنجا پخش شود. زیرنویس‌ها با پخش ویدیو همگام می‌شوند. اگر نظر یا درخواستی دارید، لطفا با استفاده از این فرم تماس با ما تماس بگیرید.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7