TEDxUSC
Paul Debevec: Animating a photo-real digital face
Paul Debevec anima uma face foto-realística
Filmed:
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No TEDxUSC, o designer gráfico Paul Debevec explica a tecnologia de uso de cena atrás da Emily Digital, uma versão digital de um rosto humano tão realística que servirá para muitos propósitos.
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. Full bio
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
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One of the biggest challenges in computer graphics
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Um dos maiores problemas em computação gráfica
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has been being able to create a photo-real,
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tem sido criar uma imagem realística
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digital human face.
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de um rosto humano digitalizado.
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And one of the reasons it is so difficult is that, unlike aliens and dinosaurs,
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Um dos motivos de ser tão difícil é que, diferente de alieníginas e dinossauros,
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we look at human faces every day.
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nós vemos faces humanas todos os dias.
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They are very important to how we communicate with each other.
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Elas são muito importantes para como nos comunicamos.
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As a result, we're tuned in to the subtlest things
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Como um resultado, estamos sintonizados com as coisas mais sutis
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that could possibly be wrong with a computer rendering,
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que poderia possivelmente estarem erradas com uma renderização
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in order to believe whether these things are realistic.
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a fim de acreditar se as imagens são realísticas.
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And what I'm going to do in the next five minutes
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E o que irei fazer nos próximos cinco minutos
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is take you through a process
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é guiar vocês por um processo
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where we tried to create a reasonably photo-realistic computer-generated face,
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no qual tentamos criar uma face computadorizada razoavelmente realística,
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using some computer graphics technology we've developed,
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usando algumas tecnologias de computação gráfica desenvolvidas por nós,
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and also some collaborators at a company called Image Metrics.
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junto com colaboradores de uma empresa chamada Image Metrics.
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And we're going to try to do a photo-real face
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Nós tentaremos criar uma imagem real da face
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of an actress named Emily O'Brien, who is right there.
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de uma atriz chamada Emily O'Brien, esta aqui.
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And that's actually a completely computer-generated rendering of her face.
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Esta é uma renderização computadorizada de seu rosto.
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By the end of the talk, we're going to see it move.
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No fim da palestra, veremos ele se mover.
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The way that we did this is we tried to start with Emily herself,
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A maneira que fizemos isso foi: tentamos começar com a própria Emily,
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who was gracious enough to come to our laboratory
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que foi tão gentil a ponto de vir ao nosso laboratório
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in Marina Del Rey, and sit for a session in Light Stage 5.
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em Marina Del Rey, para uma sessão no Light Stage 5.
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This is a face-scanning sphere, with 156 white LEDs all around
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54000
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Uma esfera de scaneamento de face, com 156 LEDs brancas por todos os lados,
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that allow us to photograph her
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nos permitindo fotografá-la
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in a series of very controlled illumination conditions.
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60000
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em uma série de condições de iluminação controlada.
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And the lighting that we use these days looks something like this.
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E a iluminação que usamos atualmente é próxima disto.
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We shoot all of these photographs in about three seconds.
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2000
Nós tiramos todas estas fotografias em cerca três segundos.
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And we basically capture enough information
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68000
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E nós basicamente capturamos informação suficiente
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with video projector patterns that drape over the contours of her face,
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71000
4000
com padrões de projeção que se encaixa nas formas e contornos da face dela,
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and different principle directions of light from the light stage,
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75000
2000
em direções de luz diferentes,
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to figure out both the coarse-scale
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77000
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para obter os detalhes da face
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and the fine-scale detail of her face.
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79000
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em escala pequena e grande.
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If we zoom in on this photograph right here,
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81000
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Se nós aproximarmos esta fotografia,
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we can see it's a really nice photograph to have of her,
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83000
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podemos ver que é uma bela fotografia dela,
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because she is lit from absolutely everywhere at the same time
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85000
4000
porque ela foi iluminada totalmente o tempo todo
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to get a nice image of her facial texture.
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89000
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para produzir esta bela imagem de textura facial dela.
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And in addition, we've actually used polarizers on all the lights --
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91000
3000
Além disso, nós usamos polarizadores em todas as luzes --
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just like polarized sunglasses can block
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94000
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da mesma forma que óculos polarizados podem bloquear
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the glare off of the road,
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96000
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o brilho no para-brisa,
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polarizers can block the shine off of the skin,
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98000
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polarizadores podem bloquear o brilho na pele,
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so we don't get all those specular reflections to take this map.
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100000
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assim não temos os reflexos de brilho para obter a foto.
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Now, if we turn the polarizers around just a little bit,
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103000
2000
Agora, se girarmos o polarizador só um pouco,
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we can actually bring that specular reflection
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nós conseguimos trazer o reflexo
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of the skin back in,
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107000
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da pele de volta
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and you can see she looks kind of shiny and oily at this point.
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109000
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e você pode ver que ela se parece um pouco brilhante e oleosa.
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If you take the difference between these two images here,
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Se você tirar a diferença entre estas duas imagens
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you can get an image lit from the entire sphere of light
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você consegue uma imagem iluminada por toda a esfera,
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of just the shine off of Emily's skin.
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117000
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mas somente do brilho da pele da Emily.
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I don't think any photograph like this had ever been taken
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120000
2000
Não acho que uma foto como esta
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before we had done this.
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tenha sido tirada anteriormente.
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And this is very important light to capture,
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Esta é uma luz muito importante para capturar,
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because this is the light that reflects off the first surface of the skin.
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porque esta é a luz que reflete a superfície da pele.
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It doesn't get underneath the translucent
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Não chega às camadas translúcidas
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layers of the skin and blur out.
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da pele que iriam borrar a imagem.
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And, as a result, it's a very good cue
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Como resultado, temos uma boa pista
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to the detailed shape of the skin-pore structure
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dos detalhes da estrutura dos poros
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and all of the fine wrinkles that all of us have,
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e das rugas que todos nós temos,
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the things that actually make us look like real humans.
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estas coisas que nos fazem parecer humanos reais.
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So, if we use information that comes off of this specular reflection,
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Se usarmos a informação dos reflexos
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we can go from a traditional face scan
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nós ir de um scaneamento tradicional da face
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that might have the gross contours of the face and the basic shape,
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148000
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que contém os contornos grosseiros da face e o formato básico,
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and augment it with information
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152000
2000
e aumentá-lo com informação
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that puts in all of that skin pore structure and fine wrinkles.
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154000
3000
que adiciona toda aquela estrutura de poros e rugas.
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And, even more importantly,
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E, até mais importante,
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since this is a photometric process that only takes three seconds to capture,
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159000
3000
já que este é um processo fotométrico que demora apenas três segundos para capturar,
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we can shoot Emily
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nós podemos fotografar a Emily,
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in just part of an afternoon,
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164000
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durante parte de uma tarde,
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in many different facial poses and facial expressions.
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166000
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em várias poses e expressões faciais diferentes.
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So, here you can see her moving her eyes around, moving her mouth around.
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169000
3000
Aqui podemos ver os olhos dela se movendo, a boca se mexendo.
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And these we're actually going to use to create a photo-real digital character.
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172000
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Com isso nós iremos criar uma personagem digital realística.
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If you take a look at these scans that we have of Emily,
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4000
Se prestarem atenção nestes scans da Emily,
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you can see that the human face does an enormous amount of amazing things
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179000
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poderá ver que a face humana faz um monte de coisas incríveis
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as it goes into different facial expressions.
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182000
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enquanto varia de expressão facial.
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You can see things. Not only the face shape changes,
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185000
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Você pode ver as coisas. Não apenas o formado que muda,
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but all sorts of different skin buckling and skin wrinkling occurs.
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188000
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mas pode ver todo o tipo de curva e rugas que aparecem.
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You can see that the skin pore structure changes enormously
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Pode ver que a estrutura de poros muda bastante
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from stretched skin pores
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196000
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quando estica os poros da pele,
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to the regular skin texture.
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198000
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até voltar a textura normal.
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You can see the furrows in the brow and how the microstructure changes there.
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200000
3000
Podem ver sulcos na sobrancelha e como a microestrutura muda.
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You can see muscles pulling down at flesh to bring her eyebrows down.
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Os músculos puxando a pele, abaixando as sobrancelhas.
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Her muscles bulging in her forehead when she winces like that.
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207000
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Os músculos se curvando na testa quando ela faz isso.
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In addition to this kind of high-resolution geometry,
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210000
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Com esse tipo de geometria de alta resolução,
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since it's all captured with cameras, we've got a great texture map to use for the face.
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213000
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já que capturamos com várias câmeras, temos um ótimo mapeamento da face.
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And by looking at how the different color channels of the illumination,
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217000
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E observando como os canais de iluminação,
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the red and the green and the blue,
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219000
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o vermelho, verde e azul,
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diffuse the light differently,
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221000
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difundem diferentemente a luz,
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we can come up with a way of shading the skin on the computer.
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nós podemos sombrear a pele no computador.
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Then, instead of looking like a plaster mannequin,
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226000
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Então, ao invés de parecer um boneco de plástico,
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it actually looks like it's made out of living human flesh.
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229000
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parece que foi feito de verdadeira pele humana.
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And this is what we used
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232000
2000
E foi isto o que usamos,
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to give to the company Image Metrics
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234000
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junto com a companhia Image Metrics,
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to create a rigged, digital version of Emily.
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236000
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para criar uma versão digital da Emily.
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We're just seeing the coarse-scale geometry here.
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239000
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Aqui estamos vendo a escala maior da geometria.
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But they basically created a digital puppet of her,
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241000
3000
Eles basicamente criaram um boneco digital dela,
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where you can pull on these various strings,
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244000
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onde você pode colocar vários fios
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and it actually moves her face in ways that are
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246000
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que servem para mover sua face em formas
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completely consistent with the scans that we took.
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248000
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que sejam consistentes com as fotos que tiramos.
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And, in addition to the coarse-scale geometry,
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250000
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E, junto com a escala grosseira,
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they also used all of that detail
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252000
2000
eles também usaram todos os detalhes
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to create a set of what are called "displacement maps"
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254000
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para criar um conjunto chamado de "mapa de deslocamento"
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that animate as well.
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257000
3000
que também é animado.
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These are the displacement maps here.
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260000
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Aqui estão os mapas de deslocamento.
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And you can see those different wrinkles actually show up as she animates.
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262000
3000
E vocês podem ver as diferentes rugas aparecendo enquanto se move.
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So the next process was then to animate her.
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265000
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O último processo foi, então, animá-la.
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We actually used one of her own performances to provide the source data.
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267000
4000
Nós usamos uma filmagem dela real como fonte de dados.
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So, by analyzing this video with computer vision techniques,
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271000
3000
Então, analizando este filme com técnicas computadorizadas,
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they were able to drive the facial rig
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274000
2000
eles foram capazes de mexer na face
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with the computer-generated performance.
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276000
2000
usando a fonte gerada por computador.
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So what you're going to see now, after this,
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278000
2000
O que vocês irão ver, depois disso,
04:58
is a completely photo-real digital face.
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280000
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é uma imagem real da face digital.
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We can turn the volume up a little bit if that's available.
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282000
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Podemos aumentar o volume um pouco, se possível.
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Emily: Image Metrics is a markerless, performance-driven animation company.
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284000
4000
Emily: Image Metrics é uma companhia de animação baseada no desempenho, que não requer vestimentas especiais para rastreamento.
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We specialize in high-quality facial animation
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288000
3000
Somos especialistas em alta qualidade de animação facial
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for video games and films.
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291000
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para video games e filmes.
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Image Metrics is a markerless, performance-driven animation company.
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293000
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Emily: Image Metrics é uma companhia de animação baseada no desempenho, que não requer vestimentas especiais para rastreamento.
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We specialize in high quality facial animation
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297000
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Somos especialistas em animação facial de alta qualidade
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for video games and films.
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300000
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para video games e filmes.
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Paul Debevec: So, if we break that down into layers, here's that diffuse component
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303000
2000
P. D.: Então, se separarmos as camadas, este é o componente difuso
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we saw in the first slide.
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305000
2000
que vimos no primeiro slide.
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Here is the specular component animating.
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307000
2000
Este é a animação do componente especular.
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You can see all the wrinkles happening there.
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309000
2000
Aqui podem ver todas as rugas.
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And there is the underlying wireframe mesh.
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311000
5000
E há a camada adjacente de malha de rede.
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And that is Emily herself.
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316000
2000
E esta é a própria Emily.
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Now, where are we going with this here?
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318000
2000
Agora, onde estamos indo com isto?
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We've gone a little bit beyond Light Stage 5. This is Light Stage 6,
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320000
4000
Nós fomos um poico além do Light Stage 5. Este é o Light Stage 6.
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and we're looking at taking this technology
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324000
2000
E estamos tentando usar esta tecnologia
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and applying it to whole human bodies.
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326000
2000
e aplicá-la a corpos humanos inteiros.
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This is Bruce Lawmen, one of our researchers in the group,
126
328000
2000
Este é Bruce Lawmen, um dos pesquisadores do projeto,
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who graciously agreed to get captured running in the Light Stage.
127
330000
3000
que gentilmente aceitou ser capturado correndo no Light Stage.
05:51
And let's take a look at a computer-generated version
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333000
2000
Vamos ver uma versão gerada por computador
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of Bruce, running in a new environment.
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335000
2000
de Bruce, correndo em um novo ambiente.
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And thank you very much.
130
343000
2000
Muito obrigado.
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(Applause)
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345000
1000
(aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Paul Debevec - Computer graphics pioneerPaul 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.
Paul Debevec | Speaker | TED.com