Создание реалистичного виртуального человека

Создание реалистичного виртуального человека
Наверное, каждый из нас мечтал иметь двойника, который мог бы выполнить за нас часть работы. Создание реалистичного цифрового суррогата это амбициозная мечта. Но современные технологии говорят, что эта идея не такая фантастическая, как может показаться. Развитие технологий обещало дать нам светлое будущее, где у людей будет больше свободного времени. Но на самом деле, чем больше у нас возможностей, тем больше у нас забот. В наших городах уже появилась масса машин, которые расширяют наши возможности. Но что если мы сможем находиться в двух местах одновременно? Дэниел Крафт попытает разобраться, каким образом можно создать свою визуальную копию.


Вопрос в том, насколько убедительным может быть аватар? Японский робототехник Хироси Исигуро создал своего робота двойника и надеется, что тот когда-нибудь сможет преподавать вместо него и читать в два раза больше лекций. Робот довольно реалистичен, но у него есть недостаток, то, что строители роботов называют «неуловимой разницей», это когда выглядит почти идентично прототипу, но чего–то не хватает.

Виртуальный человек - новые технологии фотореалистичности


Дэниел Крафт отправляется в Лос-Анджелес, где мир развлечений может предложить другое решение. В институте креативных технологий при университете Южной Калифорнии группа ученых считает, что если мы хотим создать свою копию, то робот это не выход. Они предлагаю воссоздавать нас цифровыми методами для достижения фотореалистичности.

Здешних ученых занимает вопрос, как свет отражается от кожи человека. Используя новейшие разработки в оцифровки и визуализации, они стремятся создавать реалистичных виртуальных людей. «Мы находимся в институте графики креативных технологий, – говорит Пол Дебевек (директор проекта). В этой комнате с помощью устройства постановки света мы пытаемся оцифровывать реальных людей для создания виртуальных персонажей, их точных копий. Довольно не просто передать каждую пору на лице, каждую складку, точно передать светопроницаемость кожи и мимику лица, когда на нем меняется выражение».

Технология создания реалистичного виртуального человека


Традиционная цифровая фотография способна зафиксировать разные выражения лица. В чем же отличие этой системы? «Цифровая фотография это плоское двухмерное изображение с определенной точки при определенном освещении, оно передает только одно выражение лица, – объясняет Пол Дебевек. Нам необходимо создать цифровую модель человека, которую можно будет рассмотреть под любым углом, с любым освещением и с любым выражением лица. Для этого и предназначена эта установка».

«Внутри установки Вас окружает примерно шесть тысяч светодиодов, в данной конфигурации на вас нацелено семь фотокамер высокого разрешения», – поясняет Пол Дебевек. Главным достижением стало понимание того, что свет не просто отражается от поверхности кожи, часть лучей проникает в эпидермис, все зависит от силы света и оттенка кожи. Купол запрограммирован на освещение объекта со всех сторон с разной цветовой температурой и это только начало. При натяжении кожа ведет себя иначе, и данная система это учитывает.

«Я попрошу Вас изобразить на лице разные эмоции, каждое выражение нужно будет задержать на две секунды, – говорит Пол Дебевек. – За это время камера сделает по 16 снимков, освещение перейдет в специальный режим, и мы зафиксируем цвет Вашей кожи, подповерхностное рассеивание света и то, как он отражается от Вас с разных сторон. С помощью всех этих данных мы воссоздадим Ваше лицо в 3D».

Модель реалистичного виртуального человека


Трехмерная модель это изображение, передающее только форму и контуры лица, задача состоит в том, чтобы точно совместить ее с визуальными данными. «Как видите, Ваше лицо было воссоздано с помощью трехмерной сетки, – продолжает объяснять Пол Дебевек. – А теперь, если добавить изображения с фотографий, получим визуализированное изображение с Вашим цветом лица и блеском кожи при тестовом освещении, которое отличается от реальных условий, при которых мы Вас фотографировали в установке».

При создании реалистичного цифрового персонажа чрезвычайно важно правильно передать мимику при выражении эмоций. Чтобы «аватар» был по-настоящему убедителен и был лишен неуловимой разницы, его движения должны быть естественны. Пол экспериментировал с уже готовым персонажем, основанном на его научном сотруднике Ари Шапиро.

«Мы начали с процесса в световой установке, Ари провел в ней около получаса, мы зафиксировали 30 разных выражений лица, – рассказывает Пол Дебевек. – Мы пошли дальше и согласовали их между собой, чтобы можно было переходить от одного выражения лица к другому. Как видите, когда меняется выражение лица, меняется форма и текстура кожи, складки и морщины ведут себя также как и в жизни. Эта цветная визуализация демонстрирует технику анимации выражений лица, принимая во внимание движение мышц лица Ари. Каждый цвет соответствует определенному выражению на каждом участке в конкретный момент времени. Разные части лица отвечают за разные эмоции, мы можем создавать даже новые эмоции, которые мы не сканировали. В следующем видео цифровой Ари говорит несколько фраз, это первая версия и синхронизация здесь не идеальна, но Вы сможете оценить виртуального персонажа».

Следующий этап развития это увеличение масштабов. С помощью другой световой установки, одним нажатием кнопки, цифрового актера можно заставить двигаться. Диаметр световой установки № 6 восемь метров, ее задача освещать все тело человека. На куполе 931 светильник, на полу 180 светильников, в каждом из них 6 светодиодов. «Установка имеет двухметровую зону с наилучшим эффектом, так мы можем равномерно осветить всю поверхность тела, – говорит программист Эндрю Джонс. – Мы освещаем его короткими вспышками и снимаем движение высокоскоростной камерой для фиксации освещения с разных точек».

Виртуальный человек - перспективы новой технологии

Какое будущее у этой технологии? «Было бы очень интересно совместить подобные реалистичные модели людей с алгоритмами искусственного разума, – рассуждает Пол Дебевек. – Таким образом, можно создать цифровых учителей, наставников, коллег, актеров. Они смогут сами принимать решения совершать действия, которые не были запрограммированы. Думаю, мы получим очень интересные результаты уже через 10-15 лет».

Эта технология может изменить мир. В наше время многое происходит в виртуальном пространстве, цифровые персонажи могут открыть новые горизонты с технологией решившей проблему «неуловимой разницы». Интерактивные учителя могут быть использованы для массового онлайн обучения. Это большой плюс для сферы развлечений, вечно молодые цифровые актеры способны на ранее невозможные подвиги. В будущем наши кумиры не обязательно будут живыми людьми.
Если этот обзор по теме виртуальный человек, оказался Вам полезен, возможно Вас заинтересуют статьи схожей тематики из других разделов.
Просмотры: 677 /
Похожие публикации
Цифровые интерфейсы будущего - перспективы развития
Технологии

Цифровые интерфейсы будущего - перспективы развития

Наше взаимодействие с цифровым миром открывает нам путь к дальнейшему прогрессу. Умные дома в умных городах будут оснащены приборами, взаимодействие с которыми будет интуитивным и не требующим
Терраформирование Марса - мечты и реальность
Космос

Терраформирование Марса - мечты и реальность

Идея терраформирования состоит в том, чтобы взять планету непригодную для жизни, вроде Марса, и провести работы на ее поверхности, изменив саму планету таким образом, чтобы на ней могли жить люди.
Спутник Юпитера - Европа, перспективы исследований
Гидророботы

Спутник Юпитера - Европа, перспективы исследований

Спутник Юпитера Европа полон секретов. Возможно под его замерзшей корой, есть теплые термальные отдушины. «Возможно, там есть океан, больше чем Тихий океан, полный жидкой воды, в которой всякое может
Новые технологии глазных имплантов на солнечных батареях
Импланты

Новые технологии глазных имплантов на солнечных батареях

Миллионы людей по всему миру страдают от той или иной формы слепоты. Недавно стало известно, что ученым и инженерам из Стэнфордского университета в Калифорнии удалось разработать новые протезы
Умная пыль и интерфейс мозг-компьютер
Технологии

Умная пыль и интерфейс мозг-компьютер

В последние несколько лет в технологиях связанных с мониторингом мозговой деятельности в реальном времени произошли существенные изменения. Развитие новых медицинских технологий, позволяющих
Думающие машины - предсказания футуристов
Робототехника

Думающие машины - предсказания футуристов

Идея о «думающих машинах» может показаться фантастикой. Некоторые футуристы считают, что такие машины совсем рядом. «Мы уменьшаем размеры транзисторов в интегрированной схеме и каждые два года можем