ABOUT THE SPEAKER
Paul Debevec - Computer graphics pioneer
Paul Debevec's digital inventions have powered the breathtaking visual effects in films like The Matrix, Superman Returns, King Kong and The Curious Case of Benjamin Button.

Why you should listen

Called "Hollywood's Master of Light" by MIT's Technology Review, Paul Debevec leads the Graphics Laboratory at USC's Institute for Creative Technologies, where he directs the development of the Light Stage systems, which capture and simulate how people and objects appear in real-world illumination.

His work on lighting digital objects has been used in films like X-Men, The Golden Compass and Terminator: Salvation. He leads the design of HDR Shop, the first high-dynamic-range image editing program. He has collaborated with TEDster Golan Levin on an interactive art installation called Rouen Revisited.

More profile about the speaker
Paul Debevec | Speaker | TED.com
TEDxUSC

Paul Debevec: Animating a photo-real digital face

Paul Debevec animeaza o imagine fotorealistă digitală

Filmed:
881,584 views

Paul Debevec, un pionier în domeniul graficii pe calculator, explică, pe scena TEDxUSC, tehnologia de captare a imaginilor care se află în spatele "E-miliei", o fizionomie umană digitalizată care este atât de realistă încât suportă mai multe fotografii la rand.
- Computer graphics pioneer
Paul Debevec's digital inventions have powered the breathtaking visual effects in films like The Matrix, Superman Returns, King Kong and The Curious Case of Benjamin Button. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:18
One of the biggestCea mai mare challengesprovocări in computercomputer graphicsgrafică
0
0
3000
Una dintre cele mai mari provocări în domeniul graficii pe calculator
00:21
has been beingfiind ablecapabil to createcrea a photo-realFoto-real,
1
3000
2000
este capacitatea de a crea
00:23
digitaldigital humanuman facefață.
2
5000
2000
o fizionomie umană digitală fotorealistă.
00:25
And one of the reasonsmotive it is so difficultdificil is that, unlikespre deosebire de aliensstrăinii and dinosaursdinozauri,
3
7000
3000
Unul dintre motivele pentru care este un lucru atât de dificil este faptul că, spre deosebire de extratereştri şi dinozauri,
00:28
we look at humanuman facesfețe everyfiecare day.
4
10000
3000
fizionomiile umane sunt ceva ce vedem în fiecare zi.
00:31
They are very importantimportant to how we communicatecomunica with eachfiecare other.
5
13000
2000
Fizionomiile sunt foarte importante pentru felul în care comunicăm între noi.
00:33
As a resultrezultat, we're tunedreglate in to the subtlestsubtlest things
6
15000
3000
În consecinţă, suntem sensibili la cele mai subtile imperfecţiuni
00:36
that could possiblyeventual be wronggresit with a computercomputer renderinginterpretare,
7
18000
2000
care ar putea apărea în redările pe calculator,
00:38
in orderOrdin to believe whetherdacă these things are realisticrealist.
8
20000
3000
pentru a ne convinge ca aceste lucruri sunt reale.
00:41
And what I'm going to do in the nextUrmător → fivecinci minutesminute
9
23000
2000
Ceea ce voi face in urmatoarele cinci minute
00:43
is take you throughprin a processproces
10
25000
2000
este de a va prezinta un proces
00:45
where we triedîncercat to createcrea a reasonablyîn mod rezonabil photo-realisticfoto-realiste computer-generatedgenerate de calculator facefață,
11
27000
3000
prin care am încercat să creăm o fizionomie generată pe calculator suficient de fotorealistă
00:48
usingutilizând some computercomputer graphicsgrafică technologytehnologie we'vene-am developeddezvoltat,
12
30000
3000
cu ajutorul unei tehnologii de grafică pe calculator pe care am dezvoltat-o,
00:51
and alsode asemenea some collaboratorscolaboratori at a companycompanie calleddenumit ImageImagine MetricsMăsurătorile.
13
33000
2000
împreună cu colaboratorii noştri de la compania Image Metrics.
00:53
And we're going to try to do a photo-realFoto-real facefață
14
35000
2000
Am încercat să construim o imagine fotorealistă
00:55
of an actressactriţă namednumit EmilyEmily O'BrienO'Brien, who is right there.
15
37000
3000
a feţei actriţei Emily O'Brien, care este prezentă printre noi.
00:58
And that's actuallyde fapt a completelycomplet computer-generatedgenerate de calculator renderinginterpretare of her facefață.
16
40000
3000
Este de fapt o redare a feţei ei generată în totalitate pe pe calculator.
01:01
By the endSfârşit of the talk, we're going to see it movemișcare.
17
43000
2000
În finalul prezentării, vom vedea imaginea în mişcare.
01:03
The way that we did this is we triedîncercat to startstart with EmilyEmily herselfse,
18
45000
3000
Pentru a ajunge la acest rezultat, am început cu Emily,
01:06
who was graciousplin de har enoughdestul to come to our laboratorylaborator
19
48000
3000
care a fost amabila si a venit la laborattorul nostru
01:09
in MarinaMarina DelDel ReyRey, and sitsta for a sessionsesiune in LightLumina StageEtapa 5.
20
51000
3000
din Marina Del Rey şi să participe la o şedinţă în Light Stage 5.
01:12
This is a face-scanningfata de scanare spheresferă, with 156 whitealb LEDsLED-uri all around
21
54000
4000
Este vorba despre o sferă pentru scanarea fizionomiei, cu 156 de LED-uri de jur-împrejur,
01:16
that allowpermite us to photographfotografie her
22
58000
2000
care ne permit să o fotografiem
01:18
in a seriesserie of very controlleddirijat illuminationiluminare conditionscondiţii.
23
60000
3000
în diferite condiţii de iluminare foarte controlată.
01:21
And the lightingiluminat that we use these dayszi looksarată something like this.
24
63000
3000
Iluminarea pe care o folosim la ora actuală arată cam aşa.
01:24
We shoottrage all of these photographsfotografii in about threeTrei secondssecunde.
25
66000
2000
Realizam toate aceste fotografii în aproximativ trei secunde.
01:26
And we basicallype scurt capturecaptură enoughdestul informationinformație
26
68000
3000
De fapt, captăm suficiente informaţii
01:29
with videovideo projectorproiector patternsmodele that drapedecora over the contourscontururi of her facefață,
27
71000
4000
cu modele de videoproiecţie care se mulează pe contururile feţei ei
01:33
and differentdiferit principleprincipiu directionsdirectii of lightușoară from the lightușoară stageetapă,
28
75000
2000
şi cu diferite direcţii principale ale luminii din interiorul sferei Light Stage
01:35
to figurefigura out bothambii the coarse-scalegrosiere-scară
29
77000
2000
pentru a detecta atât detaliile vizibile ale feţei,
01:37
and the fine-scalescară detaildetaliu of her facefață.
30
79000
2000
cât şi pe cele fine.
01:39
If we zoomzoom in on this photographfotografie right here,
31
81000
2000
Dacă mărim această fotografie
01:41
we can see it's a really nicefrumos photographfotografie to have of her,
32
83000
2000
vedem că este o fotografie bună
01:43
because she is litluminat from absolutelyabsolut everywherepretutindeni at the samela fel time
33
85000
4000
pentru că este iluminată din absolut toate direcţiile în acelaşi timp
01:47
to get a nicefrumos imageimagine of her facialtratament facial texturetextură.
34
89000
2000
pentru a obţine o imagine bună a texturii faciale.
01:49
And in additionplus, we'vene-am actuallyde fapt used polarizerspolarizers on all the lightslumini --
35
91000
3000
În plus, am utilizat filtre de polarizare pe toate luminile
01:52
just like polarizedpolarizate sunglassesochelari de soare can blockbloc
36
94000
2000
aşa cum ochelarii de soare polarizaţi pot bloca
01:54
the glareorbi off of the roaddrum,
37
96000
2000
lumina reflectată din şosea,
01:56
polarizerspolarizers can blockbloc the shinestrălucire off of the skinpiele,
38
98000
2000
filtrele de polarizare pot bloca reflecţiile de pe piele,
01:58
so we don't get all those specularoglinda reflectionsReflecţii to take this mapHartă.
39
100000
3000
astfel încât să eliminăm toate reflecţiile luminoase atunci când construim o hartă a feţei.
02:01
Now, if we turnviraj the polarizerspolarizers around just a little bitpic,
40
103000
2000
Dacă rotim puţin filtrele de polarizare,
02:03
we can actuallyde fapt bringaduce that specularoglinda reflectionreflecţie
41
105000
2000
putem să redăm pielii
02:05
of the skinpiele back in,
42
107000
2000
acel efect de refracţie
02:07
and you can see she looksarată kinddrăguț of shinylucios and oilygras at this pointpunct.
43
109000
3000
şi puteti observa că acum arată puţin lucioasă si uleioasă.
02:10
If you take the differencediferență betweenîntre these two imagesimagini here,
44
112000
3000
Dacă extragem diferenţa dintre aceste două imagini,
02:13
you can get an imageimagine litluminat from the entireîntreg spheresferă of lightușoară
45
115000
2000
putem obţine o imagine iluminată de întreaga sferă luminoasă
02:15
of just the shinestrălucire off of Emily'sLui Emily skinpiele.
46
117000
3000
formată numai din refracţia de pe pielea Emiliei.
02:18
I don't think any photographfotografie like this had ever been takenluate
47
120000
2000
Nu cred că s-a mai făcut vreodat o fotografie de acest fel,
02:20
before we had doneTerminat this.
48
122000
2000
înainte s-o facem pe aceasta.
02:22
And this is very importantimportant lightușoară to capturecaptură,
49
124000
3000
Captarea acestei lumini este foarte importantă,
02:25
because this is the lightușoară that reflectsreflectă off the first surfacesuprafaţă of the skinpiele.
50
127000
2000
pentru că aceasta este lumina reflectată de prima suprafaţă a pielii.
02:27
It doesn't get underneathdedesubt the translucenttranslucid
51
129000
2000
Nu pătrunde sub straturile translucide
02:29
layersstraturi of the skinpiele and blurblur out.
52
131000
2000
ale pielii şi se pierde.
02:31
And, as a resultrezultat, it's a very good cuetac
53
133000
2000
Prin urmare, este o indicaţie foarte bună
02:33
to the detaileddetaliate shapeformă of the skin-poreporilor pielii structurestructura
54
135000
3000
despre forma detaliată a structurii porilor pielii
02:36
and all of the fine wrinklesridurile that all of us have,
55
138000
2000
şi despre ridurile fine pe care fiecare dintre noi le are
02:38
the things that actuallyde fapt make us look like realreal humansoameni.
56
140000
2000
şi care de fapt ne fac să arătăm ca nişte fiinţe umane.
02:40
So, if we use informationinformație that comesvine off of this specularoglinda reflectionreflecţie,
57
142000
4000
Prin urmare, dacă utilizăm informaţiile care se desprind din această refracţie
02:44
we can go from a traditionaltradiţional facefață scanscanda
58
146000
2000
putem porni de la o scanare tradiţională a feţei
02:46
that mightar putea have the grossbrut contourscontururi of the facefață and the basicde bază shapeformă,
59
148000
4000
care ar putea să aibă contururile generale ale feţei şi forma de bază,
02:50
and augmentaugmentația it with informationinformație
60
152000
2000
şi le putem completa cu informaţii
02:52
that putsputs in all of that skinpiele poreporilor structurestructura and fine wrinklesridurile.
61
154000
3000
care adaugă structura porilor şi ridurile fine.
02:55
And, even more importantlyimportant,
62
157000
2000
Şi, un lucru şi mai important,
02:57
sincede cand this is a photometricfotometrice processproces that only takes threeTrei secondssecunde to capturecaptură,
63
159000
3000
întrucât avem de a face cu un proces fotometric care poate fi captat în numai 3 secunde,
03:00
we can shoottrage EmilyEmily
64
162000
2000
putem să o fotografiem pe Emily
03:02
in just partparte of an afternoondupa amiaza,
65
164000
2000
în mai puţin de o după-amiază
03:04
in manymulți differentdiferit facialtratament facial posesridică and facialtratament facial expressionsexpresii.
66
166000
3000
în multe ipostaze şi expresii faciale diferite.
03:07
So, here you can see her movingin miscare her eyesochi around, movingin miscare her mouthgură around.
67
169000
3000
Aici puteţi să o vedeţi rotindu-şi ochii şi mişcându-şi gura.
03:10
And these we're actuallyde fapt going to use to createcrea a photo-realFoto-real digitaldigital charactercaracter.
68
172000
3000
Vom folosi aceste expresii de fapt pentru a crea un personaj digital fotorealist.
03:13
If you take a look at these scansscanările that we have of EmilyEmily,
69
175000
4000
Dacă vă uitaţi la aceste imagini scanate pe care le avem cu Emily,
03:17
you can see that the humanuman facefață does an enormousenorm amountCantitate of amazinguimitor things
70
179000
3000
puteţi observa că faţa unui om face un număr impresionant de lucruri extraordinare
03:20
as it goesmerge into differentdiferit facialtratament facial expressionsexpresii.
71
182000
3000
în timp ce trece de la o expresie facială la alta.
03:23
You can see things. Not only the facefață shapeformă changesschimbări,
72
185000
3000
Puteţi vedea că nu numai forma feţei se modifică,
03:26
but all sortsfelul of differentdiferit skinpiele bucklingflambaj and skinpiele wrinklinguscarea occursare loc.
73
188000
4000
ci şi că au loc tot felul de încreţiri şi ridări ale pielii.
03:30
You can see that the skinpiele poreporilor structurestructura changesschimbări enormouslyenorm
74
192000
4000
Puteţi observa că structura porilor pielii se modifică enorm
03:34
from stretchedîntins skinpiele porespori
75
196000
2000
de la pori întinşi,
03:36
to the regularregulat skinpiele texturetextură.
76
198000
2000
la textura normală a pielii.
03:38
You can see the furrowsbrazde in the browfruntea and how the microstructuremicrostructură changesschimbări there.
77
200000
3000
Puteţi vedea cum sprâncenele se brăzdează şi microstructura se modifică aici.
03:41
You can see musclesmușchi pullingtrăgând down at fleshcarne to bringaduce her eyebrowssprancene down.
78
203000
4000
Puteţi vedea cum muşchii trag pielea în jos pentru a-i coborî sprâncenele
03:45
Her musclesmușchi bulgingbombat in her foreheadfrunte when she winceswinces like that.
79
207000
3000
şi cum muşchii frunţii se bombează când se crispează.
03:48
In additionplus to this kinddrăguț of high-resolutionRezoluție înaltă geometrygeometrie,
80
210000
3000
Pe lângă această geometrie la o rezoluţie ridicată,
03:51
sincede cand it's all capturedcapturat with camerascamere, we'vene-am got a great texturetextură mapHartă to use for the facefață.
81
213000
4000
întrucât totul este înregistrat cu camere, avem un peisaj de texturi pe care îl putem folosi pentru faţă.
03:55
And by looking at how the differentdiferit colorculoare channelscanale of the illuminationiluminare,
82
217000
2000
Observand modul cum diferitele canale de culoare ale iluminarii,
03:57
the redroșu and the greenverde and the bluealbastru,
83
219000
2000
cel roşu,cel verde şi cel albastru,
03:59
diffusedifuze the lightușoară differentlydiferit,
84
221000
2000
propaga lumina în mod diferit,
04:01
we can come up with a way of shadingumbrire the skinpiele on the computercomputer.
85
223000
3000
putem găsi o metodă de a crea pe calculator umbre pe piele.
04:04
Then, insteadin schimb of looking like a plasterghips mannequinmanechin,
86
226000
3000
În acest fel, în loc să arate ca un manechin de plastic,
04:07
it actuallyde fapt looksarată like it's madefăcut out of livingviaţă humanuman fleshcarne.
87
229000
3000
arată ca un om în carne şi oase.
04:10
And this is what we used
88
232000
2000
Şi asta am oferit
04:12
to give to the companycompanie ImageImagine MetricsMăsurătorile
89
234000
2000
companiei Image Metrics
04:14
to createcrea a riggedaranjat, digitaldigital versionversiune of EmilyEmily.
90
236000
3000
pentru a crea o versiune digitală tridimensională a lui Emily.
04:17
We're just seeingvedere the coarse-scalegrosiere-scară geometrygeometrie here.
91
239000
2000
Aici se vede numai structura de bază,
04:19
But they basicallype scurt createdcreată a digitaldigital puppetpapusi of her,
92
241000
3000
dar de fapt au creat o păpuşă digitală după imaginea lui Emily,
04:22
where you can pullTrage on these variousvariat stringssiruri de caractere,
93
244000
2000
care poate fi manevrată ca o marionetă,
04:24
and it actuallyde fapt movesmișcări her facefață in waysmoduri that are
94
246000
2000
şi care îşi mişcă faţa în moduri
04:26
completelycomplet consistentconsistent with the scansscanările that we tooka luat.
95
248000
2000
care păstrează o coerenţă perfectă cu imaginile noastre scanate.
04:28
And, in additionplus to the coarse-scalegrosiere-scară geometrygeometrie,
96
250000
2000
Şi, pe lângă structura de bază,
04:30
they alsode asemenea used all of that detaildetaliu
97
252000
2000
au folosit şi toate detaliile
04:32
to createcrea a seta stabilit of what are calleddenumit "displacementdeplasare mapshărţi"
98
254000
3000
pentru a crea un set de aşa-numite "hărţi de mişcări"
04:35
that animateanima as well.
99
257000
3000
care pot fi de asemenea animate.
04:38
These are the displacementdeplasare mapshărţi here.
100
260000
2000
Acestea sunt "hărţile de mişcări".
04:40
And you can see those differentdiferit wrinklesridurile actuallyde fapt showspectacol up as she animatesanima.
101
262000
3000
Şi puteţi vedea cum diferitele riduri devin vizibile când chipul se animează.
04:43
So the nextUrmător → processproces was then to animateanima her.
102
265000
2000
Prin urmare, următorul proces este animarea lui Emily.
04:45
We actuallyde fapt used one of her ownpropriu performancesspectacole to providefurniza the sourcesursă datadate.
103
267000
4000
Ne-am folosit de fapt de expresiile lui Emily pentru a furniza datele-sursă.
04:49
So, by analyzinganaliza this videovideo with computercomputer visionviziune techniquestehnici,
104
271000
3000
Şi, analizând acest film cu tehnici de vizualizare computerizată,
04:52
they were ablecapabil to driveconduce the facialtratament facial riginstalație
105
274000
2000
au reuşit să coordoneze expresia facială
04:54
with the computer-generatedgenerate de calculator performanceperformanţă.
106
276000
2000
cu performanţa generată pe calculator.
04:56
So what you're going to see now, after this,
107
278000
2000
Deci ce veţi vedea acum, după aceasta,
04:58
is a completelycomplet photo-realFoto-real digitaldigital facefață.
108
280000
2000
este o faţă digitalizată fotorealistă.
05:00
We can turnviraj the volumevolum up a little bitpic if that's availabledisponibil.
109
282000
2000
Să dăm puţin mai tare dacă se poate.
05:02
EmilyEmily: ImageImagine MetricsMăsurătorile is a markerlessmarkerless, performance-drivenbazate pe performanță animationanimaţie companycompanie.
110
284000
4000
Emily: Image Metrics este o companie de animaţie care vizează performanţa şi utilizează tehnica monitorizării directe (markerless).
05:06
We specializespecializa in high-qualitycalitate facialtratament facial animationanimaţie
111
288000
3000
Suntem specializaţi în animaţii faciale de înaltă calitate
05:09
for videovideo gamesjocuri and filmsfilme.
112
291000
2000
pentru jocuri video şi filme.
05:11
ImageImagine MetricsMăsurătorile is a markerlessmarkerless, performance-drivenbazate pe performanță animationanimaţie companycompanie.
113
293000
4000
Image Metrics este o companie de animaţie care vizează performanţa şi utilizează tehnica monitorizării directe (markerless).
05:15
We specializespecializa in highînalt qualitycalitate facialtratament facial animationanimaţie
114
297000
3000
Suntem specializaţi în animaţii faciale de înaltă calitate
05:18
for videovideo gamesjocuri and filmsfilme.
115
300000
3000
pentru jocuri video şi filme.
05:21
PaulPaul DebevecDebevec: So, if we breakpauză that down into layersstraturi, here'saici e that diffusedifuze componentcomponent
116
303000
2000
Paul Debevec: Prin urmare, dacă separăm straturile, iată acea componentă difuză
05:23
we saw in the first slidealuneca.
117
305000
2000
pe care am văzut-o pe prima pagină a prezentării.
05:25
Here is the specularoglinda componentcomponent animatinganimare.
118
307000
2000
Iată componenta de refracţie animată.
05:27
You can see all the wrinklesridurile happeninglucru there.
119
309000
2000
Puteţi observa aici cum toate ridurile devin vizibile.
05:29
And there is the underlyingcare stau la baza wireframecarcase meshplasă.
120
311000
5000
Şi iată structura pe care se bazează.
05:34
And that is EmilyEmily herselfse.
121
316000
2000
În fine, iat-o pe Emily însăşi.
05:36
Now, where are we going with this here?
122
318000
2000
Ce urmărim deci cu aceasta?
05:38
We'veNe-am goneplecat a little bitpic beyonddincolo LightLumina StageEtapa 5. This is LightLumina StageEtapa 6,
123
320000
4000
Am mers chiar dincolo de Light Stage 5. Iată Light Stage 6.
05:42
and we're looking at takingluare this technologytehnologie
124
324000
2000
Intenţionăm să aplicăm această tehnologie
05:44
and applyingaplicarea it to wholeîntreg humanuman bodiesorganisme.
125
326000
2000
la întregul corp omenesc.
05:46
This is BruceBruce LawmenLawmen, one of our researcherscercetători in the groupgrup,
126
328000
2000
Iată-l pe Bruce Lawmen, unul dintre cercetătorii grupului,
05:48
who graciouslygratie agreedde acord to get capturedcapturat runningalergare in the LightLumina StageEtapa.
127
330000
3000
care a avut amabilitatea să se lase scanat de Light Stage în alergare.
05:51
And let's take a look at a computer-generatedgenerate de calculator versionversiune
128
333000
2000
Şi iată versiunea generată pe calculator
05:53
of BruceBruce, runningalergare in a newnou environmentmediu inconjurator.
129
335000
2000
a lui Bruce alergând într-un nou mediu.
06:01
And thank you very much.
130
343000
2000
Vă mulţumesc foarte mult.
06:03
(ApplauseAplauze)
131
345000
1000
(Aplauze)
Translated by Communication Lab ...
Reviewed by Valentin Petrea

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Paul Debevec - Computer graphics pioneer
Paul Debevec's digital inventions have powered the breathtaking visual effects in films like The Matrix, Superman Returns, King Kong and The Curious Case of Benjamin Button.

Why you should listen

Called "Hollywood's Master of Light" by MIT's Technology Review, Paul Debevec leads the Graphics Laboratory at USC's Institute for Creative Technologies, where he directs the development of the Light Stage systems, which capture and simulate how people and objects appear in real-world illumination.

His work on lighting digital objects has been used in films like X-Men, The Golden Compass and Terminator: Salvation. He leads the design of HDR Shop, the first high-dynamic-range image editing program. He has collaborated with TEDster Golan Levin on an interactive art installation called Rouen Revisited.

More profile about the speaker
Paul Debevec | Speaker | TED.com