<- Poprzedni rozdział

Następny rozdział ->

1. Historia badań

Ekspresja ludzkiej twarzy jest tematem badań naukowych od ponad stu lat. Także pierwsze próby stworzenia jej symulacji komputerowej sięgają już co najmniej dwudziestu pięciu lat wstecz:

We wczesnych latach siedemdziesiątych ukazały się pierwsze komputerowe reprezentacje ludzkiej twarzy Chernoffa, animacje stworzone przez Parkego oraz pierwsze systemy do tworzenia i edycji modeli parametrycznych Gillensona. Z kolei we wczesnych latach osiemdziesiątych powstały pierwsze modele fizyczne bazujące na modelach mięśni. W 1985 roku powstał film "Tony dePeltrie", który stał się przełomem w tej dziedzinie, a to z tego powodu, że animacja twarzy stanowiła w nim dość istotny element formy wyrazu. W drugiej połowie lat osiemdziesiątych ujrzały światło dzienne nowe modele fizyczne Watersa, powstał także abstrakcyjny model mięśni Bagnenata-Thelmanna i ich kolegów. W tym okresie powstał także mechanizm umożliwiający synchronizację animacji z syntezą mowy. W latach dziewięćdziesiątych nastąpił gwałtowny rozwój tej dziedziny. Animacja twarzy stała się jedną z ważnych części opowiadanej historii w filmach takich jak "Toy Story", "A Bugs Life", "Geri's Game". Jeśli wcześniejsze trendy mogą być poprawnym wyznacznikiem przyszłych dokonań, to należy się spodziewać, że najbliższa dekada będzie bardzo interesującym okresem w rozwoju komputerowej animacji twarzy. Szybki wzrost mocy obliczeniowej komputerów, a także rozwój bardziej efektywnych technik modelowania i animacji, także stale wzrastające potrzeby firm zajmujących się produkcją animacji coraz bardziej podobnych do rzeczywistych postaci są sygnałem, że ilość i jakość animacji twarzy powinna znacząco rosnąć.

Odkąd Parke rozpoczął swoje pierwsze prace dotyczące zagadnienia animacji ludzkiej twarzy minęły już dziesięciolecia. W tym czasie włożono wiele wysiłku w tworzenie coraz doskonalszych, numerycznych modeli ludzkiej twarzy w szeregu aplikacjach na potrzeby szeroko pojętej rozrywki, telekonferencji wąskopasmowych, wirtualnej rzeczywistości czy planowania chirurgii plastycznej twarzy. Mimo tego dokładne odwzorowanie ekspresji ludzkiej twarzy ciągle pozostaje dużym wyzwaniem, uważa się wręcz, że jest to tak naprawdę problem ciągle jeszcze w pełni nie rozwiązany. Przygotowanie komputerowej animacji twarzy zwykło się dzielić na trzy podstawowe etapy.

Pierwszy z nich polega na przygotowaniu trójwymiarowego modelu twarzy. W szczególnym przypadku może to być głowa lub twarz człowieka, czasem jednak zdarza się, że chcemy uzyskać na ekranie animację postaci nieprawdziwej. Najczęściej przygotowanie takie polega na trójwymiarowej digitalizacji właściwego modelu, tak aby uzyskać możliwie najwierniejszy i najdoskonalszy kształt odtwarzający geometrię twarzy. Ponieważ jednak między ilością punktów modelu a późniejszym nakładem obliczeniowym maszyn występuje oczywista zależność, należy szczególnie postarać się o to, aby ilość punktów finalnego modelu nie była zbyt duża, wystarczająca jednak na odwzorowanie charakterystycznych cech twarzy.

Drugi etap ściśle powiązany jest z pierwszym. Polega on na właściwym przeniesieniu modelu trójwymiarowego, a czasami także mimiki do komputera. Wykorzystuje się przy tym np. pewną liczbę wykonanych pod pewnymi kontami fotografii twarzy, na której umieszcza się grupę znaczników w taki sposób, aby były one widoczne z dwóch lub większej liczby kamer. Stosuje się również technikę skanowania podzielonego na plastry odlewu gipsowego. Ze względu na łatwość uzyskania właściwego efektu, coraz częściej stosuje się także bardziej zautomatyzowane sposoby, takie jak wykorzystanie tzw. skanerów trójwymiarowych, które umożliwiają wprowadzenie do komputera modelu ludzkiej głowy zawierającego 10⁵ punktów w przeciągu kilku sekund. Oprócz punktów charakterystycznych można także w ten sposób pozyskać jednocześnie obraz tekstury przeznaczonej do nałożenia na obiekt.

W trzecim etapie, animator decyduje, które z punktów kontrolnych będą grały właściwą rolę w animacji twarzy. Musi on także zadecydować w jaki sposób punkty te będą przemieszczane dla celów uzyskania właściwego efektu ekspresji twarzy. Do tej pory stworzono wiele metod przekształcania trójwymiarowej siatki na potrzeby animacji twarzy, przykładowo może być zastosowany jeden z modeli parametrycznych, modeli punktów kontrolnych, kinematyki mięśni, śledzenia cech czy modeli dynamicznych mięśni.

Powrót do spisu treści "Komputerowej animacji twarzy..."                           Powrót do strony głównej