Программа для создания 3d человеческого лица
Обновлено: 24.11.2024
Создание реалистичных человеческих лиц в компьютерной 3D-графике для фильмов и видеоигр: новый метод для художников, простой и мощный
Часто у монстров, инопланетян и животных в фильмах и видеоиграх поразительно похожие на человеческие черты лица и выражение лица вызывает недоумение.
В прошлом работа по рендерингу реалистичных анимированных лиц была в лучшем случае кропотливой. Теперь последние достижения в области анимации значительно сокращают время, затрачиваемое на создание персонажей.
"В развлекательных приложениях, таких как фильмы и игры, модели человеческого лица часто должны создаваться художниками, а не с использованием автоматизированного метода. Например, многие персонажи анимационных фильмов и игр являются вымышленными, поэтому их нельзя отсканировать. Таким образом, существует потребность в методе дизайна лица, который был бы одновременно простым, понятным и мощным для художников. Мы представляем систему, которая элегантно удовлетворяет эту потребность», — пишут Сын-Хён Юн, Джон Льюис и Тэхён Ри, авторы книги «Смешивание деталей лица: синтез лица с использованием многомасштабных моделей лица» (для доступа к полному тексту требуется вход в систему). выпуск журнала Компьютерная графика и приложения IEEE за ноябрь/декабрь 2017 г.
С чего начинается процесс
С помощью этой системы художники-аниматоры могут использовать черты человеческого лица и применять их к чудовищу или животному.
Большая часть задачи заключается в том, чтобы выделить определенные черты человеческого лица и перенести их на лицо анимированного персонажа.
«Метод, использующий существующие модели лиц, может сэкономить много усилий. Смешение форм — это особенно простой, но мощный подход, широко распространенный в лицевой анимации для создания произвольных выражений», — говорят авторы.
Другие исследователи «использовали смешивание форм в качестве альтернативного инструмента для синтеза новой модели лица из существующих лиц. Они отделяют значимые области лица (такие как глаза, нос и рот) от разных лиц и пространственно собирают их в новое лицо. Их метод требует вершинного соответствия между каждой гранью и ее блендшейпами», — добавили они.
Что делает эту новую систему уникальной?
"Мы представляем новую схему смешивания форм для синтеза новой модели лица с помощью взвешенного смешивания пространственных деталей из различных моделей лица. Наши многомасштабные модели лиц полностью соответствуют общему пространству параметров, где художник может в интерактивном режиме определять семантические соответствия между лицами и масштабами», — говорят авторы.
На рисунках 2–7 ниже показаны результаты аппроксимации модели 1-го забоя на разных уровнях.
Подробности
Художники используют многомасштабную настройку модели лица, которая обеспечивает большую гибкость для точной настройки с помощью скалярных карт.
Создание кривых
«Построив эффективную структуру данных, такую как дерево квадрантов, для параметризации, мы можем интерактивно визуализировать 3D-кривые на 3D-модели лица, соответствующие 2D-кривым признаков в пространстве параметров. Это обеспечивает интуитивно понятные элементы управления для редактирования 3D-кривых в пространстве 2D-параметров», — говорят авторы.
Работа с 15 моделями
Система может интерактивно смешивать многомасштабные модели лиц без дополнительного аппаратного ускорения.
«Поскольку мы использовали 15 граней, состоящих из базовой поверхности и четырехмасштабных CDM, у нас есть 15 + 15 × 4-мерное пространство blendshape; общее количество форм смешивания может быть ограничено художником», — говорят авторы.
А вот и слияние
Четыре лица большего размера внизу показывают примеры синтезированных моделей лиц с использованием взвешенного смешивания трех мультимасштабных моделей лиц.
Смешение многомасштабных нечеловеческих лиц
Дизайнеры переносят детали морды монстра на человеческое лицо, инопланетного лица на человеческое лицо и человеческие лица на морду броненосца.
"Наш метод не ограничивается человеческими лицами. Передача деталей между скульптурными нечеловеческими существами и лицом человека-актера — важная задача в визуальных эффектах», — говорят авторы.
Кролик с человеческим лицом
Даже кролик антропоморфизирован.
Эта модель кролика показывает детали, перенесенные из многомасштабных моделей лица человека или MFM.
Давайте рассмотрим это шаг за шагом.
Первая, или изображение (а), – это модель кролика из Стэнфорда, обычно используемая в компьютерной графике. Затем в (б) художники перенесли детали с лиц моделей. Вот (c) семантическое значение неоднозначного лица и (d) интуитивно понятный пользовательский интерфейс в пространстве параметров 2D.
Тогда та-да! Вот результат лицевой анимации на последнем изображении (e).
«Многомасштабное смешивание граней вместе с элементами управления кривыми характеристик в пространстве параметров обеспечивает практическое решение для переноса деталей лица на абстрактное лицо. Например, такие области лица, как глаза, нос и рот на модели кролика из Стэнфорда, выглядят несколько неоднозначно», — пишут авторы.
Насколько хорошо работала система?
Авторы провели опрос 10 художников-аниматоров, которым дали 10 минут на выполнение ряда заданий. После этого их спросили, могут ли они синтезировать новое лицо и был ли новый метод моделирования простым и интуитивно понятным.
По шкале от 1 до 5 средний балл по обоим вопросам составил 4.
В конечном итоге их цель — облегчить работу художников-аниматоров. И похоже, что исследователи уже на пути к этому.
"Для интерактивной обработки неоднозначных и нечеловеческих лиц мы сосредоточились на элементах управления артиста, а не на формулировании проблемы оптимизации, которая может работать медленно и время от времени давать сбои. Однако наш метод не запрещает добавить такой шаг. Компромисс между интерактивным семантическим контролем и автоматической оптимизацией был бы хорошим предметом для обсуждения. Решение, удовлетворяющее обеим целям, было бы идеальным и остается для дальнейшего изучения», — говорят они.
Мы собрали лучшее программное обеспечение для 3D-моделирования, как платное, так и бесплатное, для начинающих и профессионалов.
Лучшее программное обеспечение для 3D-моделирования поможет сохранить ваши навыки компьютерной графики на переднем крае и гарантирует, что у вас есть навыки, чтобы получить работу в постоянно развивающейся отрасли. Изучение стандартного программного обеспечения больше не означает траты больших денег, поскольку бесплатное программное обеспечение, такое как Blender, становится частью конвейера для студий по всему миру. Никогда не было лучшего времени, чтобы опробовать новое программное обеспечение для 3D-моделирования, независимо от уровня ваших способностей или предыдущего опыта.
В этом полезном руководстве мы собрали лучшее программное обеспечение для различных навыков, специальностей и бюджетов. Хотите попробовать бесплатное программное обеспечение для 3D, прежде чем вкладывать деньги? Спрыгните вниз, чтобы увидеть нашу подборку.
Если вам нужны ресурсы для использования в ваших 3D-проектах, ознакомьтесь с нашим обзором лучших бесплатных текстур или бесплатных 3D-моделей. Вы также должны убедиться, что ваш компьютер оснащен одной из лучших видеокарт, чтобы вы могли получить максимальную отдачу от выбранного вами программного обеспечения для 3D.
Хотите узнать больше о 3D-искусстве? Не пропустите Vertex Week 2022, главное виртуальное событие для сообщества цифрового искусства. Приглашенные гости, такие как отмеченный наградами режиссер и супервайзер по визуальным эффектам Хьюго Герра, опытный 3D-художник Майк Григгс и Дилан Сиссон из Pixar, вдохновят вас на создание 3D-графики и дадут советы, которые помогут вывести вашу карьеру на новый уровень.
01. Майя
Технические характеристики
ОС: Windows 10; Apple macOS 10.13.x и выше; Linux Red Hat Enterprise Linux 7.3 и 7.5; Linux CentOS 7.3 и 7.5
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
Попросите любого 3D-художника назвать лучшую программу для 3D-моделирования, и большинство ответит: Autodesk Maya. Maya, считающаяся отраслевым стандартом для различных дисциплин компьютерной графики, предлагает художникам непревзойденный набор функций и инструментов. Это обширное приложение не для новичков: его набор инструментов сложен, и для его освоения требуется время. Однако, если вы хотите работать в индустрии визуальных эффектов или анимации, знание Maya может сыграть вам на руку.
Maya отлично справляется с моделированием, текстурированием, освещением и рендерингом. Его широкие возможности включают инструменты для частиц, волос, физики твердого тела, ткани, симуляции жидкости и анимации персонажей. Есть вероятность, что вы никогда не прикоснетесь к некоторым его функциям, поэтому стоит решить, не будет ли это излишним для ваших нужд.
Этот уровень мощности обходится довольно дорого. Но для тех, у кого есть время, навыки и терпение, чтобы освоить его, Maya предлагает одни из лучших 3D-инструментов, доступных прямо сейчас, и это выгодное вложение.
Нужна помощь в начале работы с Maya? В этом вам поможет наша подборка полезных руководств по Maya.
02. ZBrush
Технические характеристики
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
ZBrush — это отдельное приложение для скульптуры и моделирования, которое лучше всего подходит для создания органических форм, хотя в последних обновлениях его возможности работы с твердыми поверхностями продолжают улучшаться. Он работает нестандартным образом, с рабочим процессом и пользовательским интерфейсом, которые могут быть очень сложными для новичков, поэтому вам действительно нужно практиковаться каждый день, чтобы стать профессионалом.
Однако ZBrush предназначен не только для лепки и моделирования: его также можно использовать для создания UV-карт и рисования текстур, что позволяет опытным художникам создавать целые фигуры с одеждой и реквизитом, готовые к рендерингу. ZBrush — популярный выбор среди художников, которые хотят печатать игрушки и фигурки на 3D-принтере с помощью инструментов, специально предназначенных для 3D-печати.
03. Гудини
Технические характеристики
ОС: Windows 8 SP1 и выше; macOS 10.13 и выше; Linux Ubuntu 16.04+; Linux Дебиан 9.0+; Linux CentOS 7+; Linux Open SUSE 15.0+; Linux Mint 17.3+; Linux Fedora 25+
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
Houdini от SideFX широко используется в индустрии визуальных эффектов для создания различных 3D-изображений. Его процедурный подход на основе узлов предоставляет художникам беспрецедентный уровень мощности, гибкости и контроля. Этот узловой рабочий процесс подходит не всем, но в Houdini также есть несколько более традиционных инструментов, позволяющих напрямую взаимодействовать с полигонами на экране.
Как и в Maya, с таким уровнем мощности и нестандартным рабочим процессом может быть сложно справиться. К счастью, SideFX предлагает Houdini Apprentice, бесплатную версию Houdini FX, которую могут использовать студенты, художники и любители в личных некоммерческих проектах. Бесплатная версия дает вам доступ практически ко всем функциям отмеченного наградами Houdini FX, что означает, что вы действительно можете развивать свои навыки. Существует также полнофункциональный Houdini Indie, который представляет собой доступный коммерческий вариант для небольших студий.
04. Синема 4D
Технические характеристики
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
Maxon Cinema 4D существует уже давно и высоко ценится в мире анимационного дизайна, визуализации и иллюстраций. Это профессиональное, сложное программное обеспечение, широко известное своей общей стабильностью и тем, что оно является программным обеспечением для 3D-моделирования с самой простой кривой обучения.
Cinema 4D может похвастаться ярким сообществом творческих людей с огромной онлайн-библиотекой учебных пособий, не говоря уже об учебном сайте Cineversity, на который вы получаете бесплатное членство при покупке приложения или оплате годового соглашения об обслуживании Maxon (MSA). Набор инструментов параметрического моделирования Cinema 4D, как правило, очень хорош, и вы можете расширить его функциональность с помощью ряда недорогих плагинов. Существует также объемное моделирование, которое идеально подходит, если у вас нет времени или навыков для создания гладких объемных форм.
Бессрочные лицензии стоят недешево, но вы всегда можете начать с Prime и постепенно повышать ее. Кроме того, есть пробная версия, которая дает вам 14 дней бесплатного ознакомления с Cinema 4D, и бесплатная образовательная версия для студентов и преподавателей.
05. Autodesk 3ds Max
Технические характеристики
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
Autodesk 3ds Max — это программа для компьютерной трехмерной графики, предназначенная только для ПК и широко используемая для производства телевизионных и художественных фильмов, а также для визуализации архитектуры и продуктов. Как и родственная программа Maya, 3ds Max может похвастаться мощным набором инструментов для 3D-моделирования, а также симуляцией жидкости, волос и меха, а также ригами и анимацией персонажей.
3ds Max использует методы прямого манипулирования и процедурного моделирования с огромной библиотекой различных модификаторов, которые упрощают процесс моделирования для начинающих или опытных художников. Это программное обеспечение предлагает широкий набор профессиональных инструментов и, что неудивительно, имеет профессиональную цену. Однако учащиеся могут получить программное обеспечение бесплатно, а также доступна пробная версия на 30 дней.
06. Модо
Технические характеристики
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
Созданное командой разработчиков LightWave 3D, Modo превратилось из простого средства моделирования поверхностей в полнофункциональное приложение для создания цифрового контента.Его набор инструментов хорошо продуман и реализован, что делает его очень удобным для пользователя, добавьте к этому впечатляющую систему рендеринга, и легко понять, почему популярность Modo продолжает расти.
Modo, основанное на моделировании, является одним из лучших приложений для создания многоугольных форм с использованием как прямых инструментов, так и процедурных методов. Добавление лучшей в своем классе булевой системы MeshFusion просто расширяет репертуар моделирования. Modo может не хватать высококачественных инструментов динамики и моделирования, которые вы найдете в такой программе, как Maya, но она не уступает, когда дело доходит до создания потрясающих иллюстраций, производя 3D-рендеринг такого же качества, как и любой другой доступный в настоящее время пакет.
07. Световая волна 3D
Технические характеристики
Причины для покупки
Причины, по которым следует избегать
LightWave когда-то был популярным приложением для научно-фантастических телешоу, но после неудачной попытки создать модернизированную версию приложение NewTek не использовалось в течение нескольких лет. Однако недавно он пережил нечто вроде возрождения, и в начале 2020 года была представлена обновленная версия.
Lightwave работает как два приложения: Modeler — для создания ресурсов и Layout — для текстурирования, освещения, анимации и рендеринга. Многие базовые наборы инструментов довольно устарели (хотя за последние несколько лет в него было добавлено много новых функций), но это не мешает ему быть надежным набором для создания цифрового контента с множеством функций и быстрым интерактивным PBR. визуализатор.
Поэтому не обращайте внимания на репутацию LightWave: это отличное приложение для 3D-моделирования для изучения основ. Вы можете попробовать его самостоятельно, воспользовавшись 30-дневной бесплатной пробной версией, а студенты могут приобрести копию всего за 195 долларов США.
Лучшее бесплатное ПО для 3D-моделирования
Лицензия на использование лучшего программного обеспечения для 3D-моделирования, доступного на сегодняшний день, не всегда стоит дешево. К счастью, в наши дни существует целый ряд мощных бесплатных программ, а также некоторые компании, которые щедро предлагают бесплатные версии своих платных инструментов.
Чтобы помочь вам найти то, что подходит именно вам, мы выбрали лучшее бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования, которое вы можете загрузить сегодня. Поэтому, если вы 3D-художник, мы рекомендуем добавить эту страницу в закладки прямо сейчас.
01. Блендер
Если вы ищете бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования, нет ничего лучше, чем Blender — бесплатное приложение для моделирования, текстурирования, анимации и рендеринга. Эта программа с открытым исходным кодом существует уже некоторое время, и за это время она приобрела целую армию художников, преподавателей и энтузиастов, которые стоят за ее дальнейшим развитием.
Blender может похвастаться впечатляющим набором инструментов для 3D-моделирования и скульптинга и считается полностью жизнеспособной альтернативой платным программам для моделирования. Он даже становится все более и более распространенным в конвейерах крупных студий. Блендер когда-то был печально известен своим нестандартным способом работы, но многие из этих проблем были решены, поэтому он будет более привычным, если вы переходите из другого приложения.
Blender — отличная отправная точка, чтобы понять, подходит ли вам 3D-графика, и у нас есть множество замечательных руководств по Blender, которые помогут вам начать работу.
02. Студия Даз
Программное обеспечение для 3D Daz 3D, которое ранее стоило 249 долларов США, в настоящее время доступно для загрузки совершенно бесплатно. Это инструмент для настройки, позирования и анимации трехмерных фигур, который позволяет художникам любого уровня мастерства создавать цифровые произведения искусства с использованием виртуальных людей, животных, реквизита, транспортных средств, аксессуаров и окружающей среды.
03. СкетчАп
SketchUp Free рекламирует себя как «самое простое бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования в Интернете — без каких-либо условий», и оно, безусловно, очень простое в использовании. Его основной модуль 3D-моделирования работает прямо в вашем веб-браузере и предлагает 10 ГБ памяти, а также 3D-модели, созданные пользователями и производителями, которые можно бесплатно импортировать в ваши проекты. Все это, а также бесплатное приложение для просмотра ваших 3D-моделей на мобильных устройствах, составляет отличный пакет услуг по нулевой стоимости. О, и не забудьте ознакомиться с нашей подборкой лучших текстур SketchUp.
04. Шестиугольник
Если у вас есть учетная запись Daz 3D Studio, вы также можете загрузить бесплатное приложение для моделирования Hexagon. Разработанный Eovia примерно в 2001 году, он был приобретен Daz в 2006 году и с тех пор очень спорадически обновлялся. Hexagon — это простой модуль моделирования поверхностей, и хотя Daz продвигает его как способ создания одежды и реквизита для своей фигуры, вы можете использовать Hexagon, чтобы делать все, что вам нравится.
05. Fusion 360 (версия для учебных заведений)
Облачное приложение Autodesk для моделирования Fusion 360 — это профессиональное программное обеспечение для пользователей CAD/CAM, но его можно использовать для создания любых объемных форм, от чайников до резервуаров. Обычно это стоит 438 фунтов стерлингов в год, но есть бесплатная образовательная версия для Windows и Mac, которую вы можете использовать для некоммерческих проектов. В приложении представлены все виды методов моделирования, включая лепку произвольной формы, манипулирование полигонами и параметрическое моделирование.
06. Ученик Гудини
Как мы упоминали выше, Houdini – это инструмент для создания 3D-анимации и создания визуальных эффектов, который широко используется в медиа-индустрии для фильмов, телепередач, развлечений и визуализации. Его самая дешевая версия стоит чуть меньше 2000 долларов, но SideFX также предлагает бесплатную версию «Ученик». Houdini Apprentice позволяет вам получить доступ ко всем функциям полной версии, чтобы развивать свои навыки и работать над личными проектами. Эта версия предназначена исключительно для некоммерческого использования и обучения.
07. Крылья3D
Wings 3D – это чистое приложение для моделирования. Это проект с открытым исходным кодом, доступный для Windows, macOS и Linux и разрабатываемый с 2001 года. создать сглаженную форму, разделив сетку.
Это довольно просто для моделистов, и интерфейс немного необычен, но он довольно удобен для пользователя и является идеальным способом получить представление о полигональном моделировании и понять, подходит ли вам трехмерное искусство.
08. Ракета 3Ф
Rocket 3F — это программа для полигонального моделирования только для Windows, которая позиционирует себя как быструю, увлекательную и удобную. Его профессионально выглядящий интерфейс полностью настраивается, и он может похвастаться обширным набором инструментов моделирования, который не будет выглядеть неуместным в приложениях стоимостью сотни фунтов стерлингов. Действительно, с инструментами скульптинга, ретопологии и нелинейным сгибанием краев это очень хорошо оснащенная программа.
Бесплатная версия не позволяет вам изменять пользовательский интерфейс или назначать собственные горячие клавиши — для этого вам нужно купить версию Pro за 99 евро, — но если вы создаете модели для иллюстраций, визуальных эффектов или игр, Rocket 3F отличный инструмент.
FLAME имеет малую размерность, но более выразительна, чем модель FaceWarehouse и модель лица Basel.
cleardusk/3DDFA_V2 • • ECCV 2020
Во-первых, на основе облегченной магистрали мы предлагаем стратегию оптимизации метасоединения для динамической регрессии небольшого набора параметров 3DMM, что одновременно значительно повышает скорость и точность.
В современном распознавании лиц обычный конвейер состоит из четырех этапов: обнаружение => выравнивание => представление => классификация.
Чтобы решить эту проблему, мы представляем универсальную модель, которая изучает нелинейное представление лица с помощью спектральных сверток на поверхности сетки.
Мы показываем, что по сравнению с глобальной полилинейной моделью наша модель лучше сохраняет мелкие детали и работает быстрее в вычислительном отношении, а по сравнению с локализованной моделью PCA наша модель лучше обрабатывает изменения в выражениях, работает быстрее и позволяет исправлять ошибки. идентификационные параметры для данного субъекта.
Из-за широкой доступности баз данных высокого качества мы используем человеческое лицо в качестве конкретной формы, которую мы хотим извлечь из поврежденных данных.
Полученный статистический анализ применяется для автоматического создания реалистичной анимации лица и распознавания динамических выражений лица.
Для расчета высококачественной полилинейной модели лица важно качество регистрации базы данных 3D-сканов лица, используемой для обучения.
Многолинейные модели широко используются для представления статистических вариаций трехмерных человеческих лиц, поскольку они отделяют изменения формы, связанные с идентичностью и выражением лица.
liuf1990/3DFC • • ICCV 2019
Традиционные 3D-модели лиц изучают скрытое представление лиц с помощью линейных подпространств на основе ограниченного сканирования одной базы данных.
Вариации модели FLAME по форме, выражению лица, позе и внешнему виду. Для вариаций формы, выражения и внешнего вида первые три основных компонента визуализируются с отклонением ±3 стандартных отклонения. Варианты позы визуализируются при ±π/6 (поза головы) и 0,π/8 (сочленение челюсти).
Интерактивное средство просмотра моделей
Интерактивный инструмент для визуализации первых 10 компонентов формы (из 300) и первых 10 компонентов выражения (из 100), а также позы сочленения головы и челюсти (без корректирующих позу форм перехода). Параметры формы и выражения можно варьировать в пределах ±2 стандартных отклонений, изменяя значения ползунка. Выпадающее меню в средстве просмотра позволяет переключаться между женской, мужской и общей моделью.
Аннотация
В области 3D-моделирования лица существует большой разрыв между передовыми и недорогими методами. В конце концов, лучшая лицевая анимация неотличима от реальных людей, но это достигается за счет большого ручного труда.На нижнем уровне захват лица потребительскими датчиками глубины основан на 3D-моделях лица, которые недостаточно выразительны, чтобы уловить изменчивость естественной формы и выражения лица. Мы ищем золотую середину, изучая модель лица из тысяч точно выровненных 3D-сканов. Наша модель FLAME (Faces Learned with a Articulated Model and Expressions) предназначена для работы с существующим графическим программным обеспечением и легко адаптируется к данным. FLAME использует пространство линейной формы, обученное на основе 3800 сканов человеческих голов. FLAME сочетает в себе это линейное пространство формы с сочлененной челюстью, шеей и глазными яблоками, корректирующими формами смешивания, зависящими от позы, и дополнительными формами смешивания глобальных выражений. Артикуляции, зависящие от позы и выражения, изучаются из 4D-последовательностей лица в наборе данных D3DFACS вместе с дополнительными 4D-последовательностями. Мы точно регистрируем шаблонную сетку в последовательностях сканирования и делаем регистрацию D3DFACS доступной для исследовательских целей. Всего модель обучена на более чем 33 000 сканирований. FLAME низкоразмерна, но более выразительна, чем модель FaceWarehouse и модель лица Basel. Мы сравниваем FLAME с этими моделями, подгоняя их к статическим 3D-сканам и 4D-последовательностям, используя тот же метод оптимизации. ПЛАМЯ значительно точнее и доступно для исследовательских целей.
Читайте также: