11月15日--陈效奕--Introduction to Face Modeling.pptVIP

Introduction to Face Modeling 陈效奕 chenxiaoyi@nbu.edu.cn (1) 计算机人脸建模和动画技术综述(部分) (2) Computer Generated Animation of Faces (3) 我最近所做的工作 1 计算机人脸建模和动画技术综述 (1)人脸建模的重要性 人脸作为人最重要的外部特征，在人与人的通信交 流过程中起着非常重要的作用。它能够传递许多非 语言的信息来加强理解或表达情感。具有真实感的 人脸动画是计算机图形学领域最基本的问题之一。 (2)人脸建模的困难 (2.1)人脸生理结构十分复杂 (2.2)不同的人脸的细节变化也很复杂 (2.3)真实感与实时性的矛盾 注记：真是感要求细节(光照、纹理等)丰富,表面光滑 这必然导致计算代价的剧增,CPU和GPU负担很重。 (3)应用领域 (3.1)制作虚拟现实环境中的各种虚拟人物 (3.2)制作和传输网络媒体，如虚拟播音员、可视 电话、远程网络会议等 (3.3)影视制作中的应用 指环王、泰坦尼克号、 贞观之治 群体动画制作千军万马场面 (4)计算机人脸动画的步骤 (4.1)人脸建模 (4.2) 基于人脸模型进行人脸动画控制，最 终实现具有真实感的人脸动画 (5)脸部数据的获取 (5.1)3D数字化扫描仪 速度快，设备昂贵， 得到的纹理图像的 分辨率不是很高。 (5.2) 3D跟踪仪 网格或特征点被直接置 在真人的脸上，然后，通过 使用3D电磁数字化仪得到网 格点或特征点的3D坐标。这 个过程不是自动的，通常需要手工的介入，相当费 时。其优点是多边形网格是直接根据脸的拓扑得到。 (5.3) 2D方法 首先从不同角度得到对象主体的两张脸部图 像，然后在两张图像间确定点对点的对应关系， 并得到点的3D坐标，最终结合两张图像得到人脸 模型。 相关工作：基于图像的绘制(Image Based Rendering) (6)脸部模型的表示 (6.1)多边形表示 通常采用矩形网格和三角形网格来表示模型。 适合硬件渲染。 与此相联系的脸部变形方法有关键帧插值、参数 法、基于物理的肌肉变形方法、伪肌肉变形法等。 缺点： 不能很好地表现人脸部的平滑性和弹性，往往无 法在任意位置实现平滑变形。 (6.2)曲面表示法 包括样条模型(B样条,非均匀有理B样条NURBS) 和有限元素模型等。与曲面表示法相联系的变形 方法有：参数法、基于物理的肌肉变形方法、伪 肌肉变形法等。 (7)计算机人脸动画控制方法 关键帧插值、参数法、表演驱动法、基于物理的 方法和基于肌肉的方法。 各自有自己的优缺点，并没有一个最优的方法。 (7.1)关键帧插值 Parke最早在计算机脸部动画领域使用此方法。 2 Computer Generated Animation of Faces Frederick I. Parke, University of Utah Education Ph.D. 1974, Computer Science, University of Utah M.S. 1972, Computer Science, University of Utah B.S. 1965, Physics, University of Utah Professional Background International Business Machines, 1991-1996 Book 《Computer Facial Animation》, with Keith Waters, A.K. Peters Ltd., Wellesley, MA., 1996 (1)Introduction The human