Paul Debevec animates a photo-real digital face

Пол Дебевек создаёт фото-реалистичное цифровое лицо.

Переводчик: Nikolay Frolov Редактор: Galina Vyday

One of the biggest challenges in computer graphics

Одной из самых сложных задач в компьютерной графике

has been being able to create a photo-real,

было создание фото-реалистичного

digital human face.

цифрового лица человека.

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

Одна из причин, почему это так сложно сделать, в отличие от инопланетян или динозавров,

we look at human faces every day.

заключается в том, что мы видим человеческие лица каждый день.

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

Они очень важны для нас при общении друг с другом.

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

В результате мы обращаем внимание на мельчайшие детали,

that could possibly be wrong with a computer rendering,

с которыми может быть что-то не так при компьютерном воспроизведении,

in order to believe whether these things are realistic.

для того чтобы поверить, что эти детали выглядят реалистично.

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

В течение следующих 5 минут

is take you through a process

я объясню вам процесс,

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

в ходе которого мы попытались создать на компьютере достаточно фото-реалистичное лицо

using some computer graphics technology we've developed,

с помощью разработанной нами технологии компьютерной графики,

and also some collaborators at a company called Image Metrics.

а также нескольких коллег из компании Image Metrics.

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

Мы постараемся воссоздать фото-реалистичное лицо

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

актрисы Эмили О' Брайен. Вот она.

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

Это действительно полностью созданное на компьютере изображение её лица.

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

В конце презентации мы увидим, как оно движется.

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

Итак, мы начали с самой Эмили,

who was gracious enough to come to our laboratory

которая любезно согласилась посетить нашу лабораторию

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

в Марина Дель Рэй и посидеть на сессии в Light Stage 5.

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

Это сфера для сканирования лица, заполененная 156 белыми светодиодами,

that allow us to photograph her

которые позволяют нам фотографировать её

in a series of very controlled illumination conditions.

в последовательности очень точно откалиброванных условий освещения.

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

А освещение, которое мы используем сейчас выглядит приблизительно так.

We shoot all of these photographs in about three seconds.

Мы делаем все эти снимки приблизительно за 3 секунды.

And we basically capture enough information

И мы, по существу, получаем достаточно информации

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

с помощью шаблонов видеопроектора, которые окружают контуры её лица,

and different principle directions of light from the light stage,

и различных закономерностей рассеивания света по световой сцене,

to figure out both the coarse-scale

чтобы получить как макро,

and the fine-scale detail of her face.

так и микро детали её лица.

If we zoom in on this photograph right here,

Если мы увеличим фотографию здесь,

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

то увидим, что это очень хорошая фотография,

because she is lit from absolutely everywhere at the same time

потому что она освещена одновременно абсолютно отовсюду,

to get a nice image of her facial texture.

для получения качественного изображения структуры её лица.

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

Кроме того, мы использывали поляризаторы на всех источниках света --

just like polarized sunglasses can block

также как и поляризационные линзы в солнечных очках могут блокировать

the glare off of the road,

отблески от дороги,

polarizers can block the shine off of the skin,

поляризаторы могут блокировать блеск кожи,

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

чтобы не было всех этих зеркальных отражений при составлении карты лица.

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

А теперь, если мы слегка повернём поляризаторы,

we can actually bring that specular reflection

мы сможем вернуть зеркальные отражения

of the skin back in,

на кожу,

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

и, как вы видите, на этой стадии, она выглядит жирной и блестит..

If you take the difference between these two images here,

Если взять различия между этими двумя изображениями,

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

можно получить изображение, освещенное всей световой сферой,

of just the shine off of Emily's skin.

только блеска кожи Эмили.

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

Я не думаю, что подобная фотография была когда-либо снята,

before we had done this.

до того как это сделали мы.

And this is very important light to capture,

И очень важно поймать этот свет,

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

потому что это свет, отражаемый с самой верхней поверхности кожи.

It doesn't get underneath the translucent

Он не достигает полупрозрачных

layers of the skin and blur out.

слоёв кожи и сглаживается.

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

В результате получается очень хорошая картина

to the detailed shape of the skin-pore structure

детальной структуры пор её кожи

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

и всех маленьких морщин, которые есть у всех нас,

the things that actually make us look like real humans.

тех самых, благодаря которым мы выглядим как настоящие люди.

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

Если мы используем информацию, полученную из этого зеркального отражения,

we can go from a traditional face scan

мы можем начать с традиционного сканированного лица,

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

которое может иметь общие контуры и форму лица,

and augment it with information

и дополнить его информацией,

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

добавляющей всю структуру кожных пор и тонких морщин.

And, even more importantly,

Что ещё важнее,

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

так как это фотометрический процесс занимающий всего 3 секунды,

we can shoot Emily

мы можем снять Эмили

in just part of an afternoon,

всего за несколько часов

in many different facial poses and facial expressions.

в разных позах и с разными выражениями лица.

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

Итак, здесь вы можете увидеть, как она двигает глазами и ртом.

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

И мы собираемся использовать эти движения для создания цифрового фото-реалистичного персонажа.

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

Если вы взгляните на эти сканированные снимки Эмили,

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

то увидите, что человеческое лицо совершает невероятное количество удивительных вещей

as it goes into different facial expressions.

при создании различных выражений лица.

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

Посмотрите. Меняется не только форма лица,

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

но и появляются всевозможные изгибы и морщины.

You can see that the skin pore structure changes enormously

Как вы видите, структура пор кожи сильно изменяется

from stretched skin pores

от вытянутых пор кожи,

to the regular skin texture.

до обычной структуры кожи.

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

Можно увидеть глубокие морщины на брови и как там меняется микроструктура.

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

Можно увидеть, как тянутся её мышцы при опускании бровей.

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

Лобные мышцы выступают, когда она морщится вот так.

In addition to this kind of high-resolution geometry,

В дополнение к такому типу геометрии высокого разрешения,

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

так как всё это снимается камерами, мы получаем великолепную карту структуры её лица.

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

И наблюдая, как различные цветовые каналы освещения --

the red and the green and the blue,

красный, зелёный и голубой --

diffuse the light differently,

по-разному рассеивают свет,

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

мы можем понять, как следует затенять кожу на компьютере.

Then, instead of looking like a plaster mannequin,

Благодаря этому она выглядит не как пластиковый манекен,

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

а как настоящая, из плоти и крови.

And this is what we used

И именно это мы использовали, чтобы

to give to the company Image Metrics

дать компании Image Metrics

to create a rigged, digital version of Emily.

возможность создать цифровую версию Эмили.

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

Мы только что видели геометрию макро масштаба.

But they basically created a digital puppet of her,

Но они, по существу, создали её цифровую марионетку,

where you can pull on these various strings,

которую можно дёргать за различные нити,

and it actually moves her face in ways that are

и это будет изменять её лицо

completely consistent with the scans that we took.

полностью согласно сканированными изображениям, которые мы сделали.

And, in addition to the coarse-scale geometry,

В дополнение к геометрии макро масштаба

they also used all of that detail

они также использовали все детали

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

для создания набора, так называемых "карт движений",

that animate as well.

которые также анимируются.

These are the displacement maps here.

Вот это карты движений.

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

И как вы видите, те разные морщины действительно появляются в процессе анимации.

So the next process was then to animate her.

Следующий процесс заключался в её полном анимировании.

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

Мы на самом деле использовали одно из её выступлений в качестве исходного источника данных.

So, by analyzing this video with computer vision techniques,

Проанализировав это видео с помощью техник компьютерного анализа изображений,

they were able to drive the facial rig

нам удалось заставить её лицо двигаться

with the computer-generated performance.

вместе с воспроизводимым компьютером выступлением.

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

То, что вы сейчас увидите является

is a completely photo-real digital face.

полностью цифровым фото-реалистичным лицом.

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

Мы можем немного увеличить громкость, если возможно.

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

Эмили: Image Metrics - это инновационная, ориентированная на результат анимационная компания.

We specialize in high-quality facial animation

Мы специализируемся в высококачественной анимации лиц

for video games and films.

для видеоигр и фильмов.

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

Image Metrics - это инновационная, ориентированная на результат анимационная компания.

We specialize in high quality facial animation

Мы специализируемся в высококачественной анимации лиц

for video games and films.

для видеоигр и фильмов.

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

Пол Дебевек: Итак, если мы разобьём это на слои, вот тот рассеянный компонент,

we saw in the first slide.

который мы видели на первом слайде.

Here is the specular component animating.

Вот анимируется зеркальный компонент.

You can see all the wrinkles happening there.

Здесь видно все появляющиеся морщины.

And there is the underlying wireframe mesh.

А вот лежащий в основе каркас.

And that is Emily herself.

А это сама Эмили.

Now, where are we going with this here?

Что же у нас получается?

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

Мы продвинулись немного дальше Light Stage 5. Это - Light Stage 6.

and we're looking at taking this technology

Мы собираемся применить эту технологию

and applying it to whole human bodies.

целиком к человеческим телам.

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

Это Брюс Лоумен, один из исследователей нашей группы.

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

Он любезно согласился сняться бегущим в Light Stage.

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

Давайте посмотрим на созданную компьютером версию

of Bruce, running in a new environment.

Брюса, бегущего в новой обстановке.

And thank you very much.

Большое спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)