Paul Debevec animates a photo-real digital face

Translator: hassan qodusi Reviewer: Bahador Najafiazar

One of the biggest challenges in computer graphics

یکی از بزرگترین چالشها در گرافیک رایانه ای

has been being able to create a photo-real,

امکان خلق یک تصویر واقع-نمای دیجیتالی،

digital human face.

از چهره انسان بوده است.

And one of the reasons it is so difficult is that, unlike aliens and dinosaurs,

و یکی از دلایل مشکل بودنش اینه که برخلاف آدم فضایی ها و دایناسورها،

we look at human faces every day.

ما هر روز چهره انسان ها رو می بینیم.

They are very important to how we communicate with each other.

و این در کیفیت برقراری رابطه بین ما خیلی مهمه.

As a result, we're tuned in to the subtlest things

در نتیجه، ما به ظریف ترین چیزهایی که ممکن هست

that could possibly be wrong with a computer rendering,

در رندرینگ رایانه ای اشتباه بشه حساسیم،

in order to believe whether these things are realistic.

تا واقعی بودن شان باورپذیر شوند.

And what I'm going to do in the next five minutes

و کاری که در پنج دقیقه آینده میخواهم بکنم

is take you through a process

اینه که شما رو با فرایندی آشنا کنم

که طی اون ما تلاش کردیم توسط رایانه یک چهره نسبتا واقعی نما بسازیم،

where we tried to create a reasonably photo-realistic computer-generated face,

using some computer graphics technology we've developed,

با استفاده از یک فناوری گرافیک رایانه ای ساخت خودمون،

and also some collaborators at a company called Image Metrics.

و همکاری چند نفر از شرکتی به اسم Image Metrics

And we're going to try to do a photo-real face

و میخواهیم یک تصویر واقعی نما از چهره یک

of an actress named Emily O'Brien, who is right there.

بازیگر به اسم «امیلی او. برایان» بسازیم که اینجا می بینید.

And that's actually a completely computer-generated rendering of her face.

و این در واقع یک رندرینگ از چهره اوست که تماماً با رایانه ساخته شده

By the end of the talk, we're going to see it move.

در پایان سخنرانی، حرکت اون رو خواهیم دید.

The way that we did this is we tried to start with Emily herself,

روش ما این طور بود که سعی کردیم از خود امیلی شروع کنیم،

who was gracious enough to come to our laboratory

که اونقدر لطف داشت که به آزمایشگاه ما

in Marina Del Rey, and sit for a session in Light Stage 5.

در مارینا دل ری بیاد و به عنوان مدل در اتاق نور ۵ بنشینه.

This is a face-scanning sphere, with 156 white LEDs all around

این یک کره پویشگر چهره است با 156 ال.ئی.دی در اطرافش

that allow us to photograph her

که به ما امکان تصویر برداری از او را

in a series of very controlled illumination conditions.

در یک سری از وضعیت های روشنایی کنترل شده میدهد.

And the lighting that we use these days looks something like this.

و نورپردازی که ما امروزه استفاده میکنیم چیزی شبیه به این هست.

We shoot all of these photographs in about three seconds.

ما تمام این تصاویر رو در مدت حدودا سه ثانیه می گیریم.

And we basically capture enough information

و به میزان کافی توسط الگوهای ویدئو پروژکتوری

with video projector patterns that drape over the contours of her face,

که خطوط تراز چهره ی او را پوشش می دهد

و جهات اصلی نوری از اتاق نور اطلاعات ثبت می کنیم

and different principle directions of light from the light stage,

to figure out both the coarse-scale

تا در هر دو مقیاس درشت و ریز

and the fine-scale detail of her face.

جزئیات چهره او را تصویر سازی کنیم.

If we zoom in on this photograph right here,

اگر این بخش از تصویر را بزرگنمایی کنیم،

we can see it's a really nice photograph to have of her,

می بینیم که این یک عکس واقعا خوب از اوست،

because she is lit from absolutely everywhere at the same time

چون همزمان از تمام جهات به صورتش نور تابیده شده

to get a nice image of her facial texture.

تا از بافت صورت او تصویری خوب گرفته شود.

And in addition, we've actually used polarizers on all the lights --

و بعلاوه، ما در تمام چراغ ها از قطبنده ی نور استفاده کرده ایم؛

just like polarized sunglasses can block

درست مثل عینک های پلاریزه که میتوانند

the glare off of the road,

درخشش جاده را حذف کنند،

polarizers can block the shine off of the skin,

قطبنده ها میتوانند درخشش پوست را حذف کنند،

so we don't get all those specular reflections to take this map.

تا ما همه ی آن نورهای منعکس شده را برای گرفتن این نقشه نبینیم.

Now, if we turn the polarizers around just a little bit,

حالا، اگر قطبنده ها را کمی بچرخانیم،

we can actually bring that specular reflection

میتوانیم آن انعکاس های نوری پوست را

of the skin back in,

دوباره برگردانیم،

and you can see she looks kind of shiny and oily at this point.

و می بینید که او در این حالت براق و روغنی به نظر می رسه.

If you take the difference between these two images here,

اگر تفاوت بین این دو تصویر را بگیرید،

you can get an image lit from the entire sphere of light

میتوانید تصویری روشن از کل کره نورانی داشته باشید

of just the shine off of Emily's skin.

که تنها از درخشش پوست امیلی است.

I don't think any photograph like this had ever been taken

فکر نمی کنم تا قبل از اینکه ما این کار را انجام بدهیم

before we had done this.

هیچ تصویری مانند این گرفته شده باشد

And this is very important light to capture,

و این نور بسیار مهمی است که باید ضبط شود،

because this is the light that reflects off the first surface of the skin.

چون این نوری است که از اولین سطح پوست بازتابیده می شود

It doesn't get underneath the translucent

و به زیر لایه های مات پوست نمی رسد

layers of the skin and blur out.

و محو نمی شود

And, as a result, it's a very good cue

و در نتیجه، نشانی خیلی خوبی است

to the detailed shape of the skin-pore structure

برای شکل پرجزئیات از ساختار منافذ پوست

and all of the fine wrinkles that all of us have,

و تمام چین و چروک های ظریفی که همه ما داریم،

the things that actually make us look like real humans.

چیزهایی که ما را شبیه یک انسان واقعی میکند

So, if we use information that comes off of this specular reflection,

پس، اگر از اطلاعاتی که از این انعکاس های نور می رسد استفاده کنیم

we can go from a traditional face scan

میتوانیم از یک پویش چهره معمولی

that might have the gross contours of the face and the basic shape,

که شامل خطوط تراز کلی چهره و شکل بنیادی است فراتر برویم

and augment it with information

و به آن اطلاعاتی اضافه کنیم

that puts in all of that skin pore structure and fine wrinkles.

که همه آن ساختار منافذ و چروکیدکی های ظریف را نشان میدهد

And, even more importantly,

و مهمتر از آن

since this is a photometric process that only takes three seconds to capture,

از آنجا که این یک فرآیند نورسنجی است که تنها سه ثانیه زمان نیاز دارد

we can shoot Emily

میتوانیم در طول یک بعد از ظهر

in just part of an afternoon,

از موقعیت های مختلف و

in many different facial poses and facial expressions.

حالت های گوناگون چهره امیلی تصویربرداری کنیم.

So, here you can see her moving her eyes around, moving her mouth around.

مثلا اینجا می توانید ببینید که چشمها و دهانش را تکان میدهد.

And these we're actually going to use to create a photo-real digital character.

وما با استفاده از اینها قرار است که یک شخصیت دیجیتالی واقعی نما خلق کنیم

If you take a look at these scans that we have of Emily,

اگر به این اسکن ها که از امیلی داریم نگاه کنید

you can see that the human face does an enormous amount of amazing things

می بینید که چهره انسان وقتی حالت های مختلف به خودش می گیره

as it goes into different facial expressions.

کارهای خیلی شگفت انگیزی انجام میده.

You can see things. Not only the face shape changes,

مثلا می توانید ببینید که نه تنها شکل چهره تغییر میکند،

but all sorts of different skin buckling and skin wrinkling occurs.

بلکه کلی کج و کولگی و چروک هم روی پوست اتفاق می افتد.

You can see that the skin pore structure changes enormously

می بینید که ساختار منافذ پوست، از منافذ پوستی کش آمده

from stretched skin pores

تا بافت معمولی پوست

to the regular skin texture.

خیلی زیاد تغییر میکند

You can see the furrows in the brow and how the microstructure changes there.

می توانید شیارهای ابرو را ببینید و اینکه چطور ریز-ساختار آنجا تغییر میکند.

You can see muscles pulling down at flesh to bring her eyebrows down.

می بینید که عضلات، گوشت را پایین می کشند تا ابروهای او را به سمت پایین خم کنند.

Her muscles bulging in her forehead when she winces like that.

وقتی چهره اش را در هم میکشد عضلات او در پیشانی اش برآمده می شود.

In addition to this kind of high-resolution geometry,

چونکه اینها همگی با دوربین ضبط شده، علاوه بر این نوع از هندسه با رزلوشن بالا

since it's all captured with cameras, we've got a great texture map to use for the face.

ما نقشه‌ ای عالی از بافت داریم که برای صورت به کار ببریم

And by looking at how the different color channels of the illumination,

و با در نظر گرفتن اینکه چطور کانالهای مختلف رنگ در روشنایی،

the red and the green and the blue,

قرمز و سبز و آبی،

diffuse the light differently,

نور را متفاوت پراکنده می کنند،

we can come up with a way of shading the skin on the computer.

می توانیم راهی برای سایه پردازی پوست در رایانه خلق کنیم.

Then, instead of looking like a plaster mannequin,

آن وقت، به جای اینکه شبیه یک مجسمه ی مانکن شود

it actually looks like it's made out of living human flesh.

واقعا به این می ماند که از گوشت انسان زنده ساخته شده.

And this is what we used

و این چیزی است که استفاده کردیم

to give to the company Image Metrics

تا به شرکت Image Metrics ارائه دهیم

to create a rigged, digital version of Emily.

که یک نسخه دیجیتالی کامل از امیلی خلق کنند.

We're just seeing the coarse-scale geometry here.

ما اینجا فقط هندسه بزرگ-مقیاس رو میبینیم.

But they basically created a digital puppet of her,

اما اونها دراصل یک عروسک خیمه شب بازی دیجیتالی از او ساخته اند،

where you can pull on these various strings,

که می‌توانید این رشته‌های گوناگون را بکشید،

and it actually moves her face in ways that are

و اون هم صورتش رو به شکلی کاملا یکسان

completely consistent with the scans that we took.

با اسکنهایی که ما گرفتیم تغییر میدهد.

And, in addition to the coarse-scale geometry,

و علاوه بر هندسه بزرگ-مقیاس،

they also used all of that detail

اونها از همه ی آن جزئیات استفاده کردند

to create a set of what are called "displacement maps"

تا چیزی به نام «نقشه های جابجایی» خلق کنند

that animate as well.

که متحرک سازی هم میکند.

These are the displacement maps here.

اینها نقشه های جابجایی هستند

And you can see those different wrinkles actually show up as she animates.

و میبینید که آن چروک های گوناگون با متحرک کردن او نمایان میشوند.

So the next process was then to animate her.

فرایند بعدی متحرک سازی او بود.

We actually used one of her own performances to provide the source data.

ما اتفاقا یکی از بازی های خود او را به کار بردیم تا منبع اطلاعات مان را بسازیم.

So, by analyzing this video with computer vision techniques,

با تحلیل کردن این ویدئو توسط تکنیک های دید رایانه‌ای

they were able to drive the facial rig

توانستند ظاهر چهره را

با بازی تولید شده توسط رایانه به حرکت در بیاورند.

with the computer-generated performance.

So what you're going to see now, after this,

چیزی که الان، بعد از این قرار است ببینید

is a completely photo-real digital face.

یک چهره دیجیتالی کاملا واقعی-نما است.

We can turn the volume up a little bit if that's available.

اگر بشود میتوانیم صدا را کمی زیاد کنیم.

Emily: Image Metrics is a markerless, performance-driven animation company.

امیلی: Image Metrics یک شرکت پویانمایی بی نشان و کارآمد است.

We specialize in high-quality facial animation

ما متخصص پویانمایی چهره با کیفیت بالا

for video games and films.

برای فیلم‌ها و بازی‌های ویدئویی هستیم.

Image Metrics is a markerless, performance-driven animation company.

Image Metrics یک شرکت پویانمایی بی نشان و کارآمد است.

We specialize in high quality facial animation

ما متخصص پویانمایی چهره با کیفیت بالا

for video games and films.

برای فیلم‌ها و بازی‌های ویدئویی هستیم.

پل دِبِوک: اگر آنرا به چند لایه تقسیم کنیم

Paul Debevec: So, if we break that down into layers, here's that diffuse component

این همان مولفه ی پراکنده است که در اسلاید اول دیدیم.

we saw in the first slide.

Here is the specular component animating.

این مولفه بازتاب نور متحرک است.

You can see all the wrinkles happening there.

شکل گیری همه چروک‌ها را می بینید.

And there is the underlying wireframe mesh.

و این هم زیرلایه ی شبکه ی سیمی هست.

And that is Emily herself.

و این خود امیلی است.

Now, where are we going with this here?

حالا هدف ما از این کار چیه؟

We've gone a little bit beyond Light Stage 5. This is Light Stage 6,

ما کمی از اتاق نور ۵ فراتر رفته‌ایم. این اتاق نور ۶ هست

and we're looking at taking this technology

وهدف ما استفاده از این فناوری

and applying it to whole human bodies.

و به کار بردن اون برای کل بدن انسان هست

This is Bruce Lawmen, one of our researchers in the group,

این «بروس لامن» یکی از پژوهشگران گروه ماست

who graciously agreed to get captured running in the Light Stage.

کسی که با سخاوت قبول کرد از او حین کار در اتاق نور تصویربرداری شود

And let's take a look at a computer-generated version

و بیایید نگاهی بندازیم به نسخه تولید شده با رایانه از بروس

of Bruce, running in a new environment.

که در محیطی جدید در حال دویدن هست

And thank you very much.

بسیار ممنونم.

(Applause)

(تشویق تماشاگران)