DIPLOMSKI RAD BR. 1434

STUDENT: OGNJEN KOSANOVIĆ

MENTOR: ŽELJKA MIHAJLOVIĆ, DR.SC.

Postoji velik broj različitih pristupa problemu animacije lica u tri dimenzije, no niti jedan od njih ne koristi podatke od prethodno napravljenih animacija. Proučen je postupak kloniranja izraza lica koji su osmislili Jun-yong Noh i Ulrich Neumann [1]. Njihov algoritam direktno prenosi vektore pomaka točaka izvornog modela na ciljni model sa različitom 3D strukturom i geometrijom lica. Postupak omogućava ljudima koji nemaju nikakvog iskustva sa 3D animacijom kreiranje realnih izraza lica na proizvoljnom broju modela iz samo jedne početne animacije. Detaljno su opisani svi dijelovi algoritma: interpolacija radij-funkcijama, cilindrična projekcija, rotiranje i skaliranje vektora pomaka. Kod interpolacije analizirano je nekoliko radij-funkcija u 2D i 3D prostoru. Izrađena je aplikacija koja implementira algoritam. Na nizu primjera prezentirani su ostvareni rezultati. Klonirani izrazi lica zadržavaju dinamiku i karakter originalnih animacija.

Dva su glavna pristupa računalnoj animaciji lica. S jedne strane postoji pristup potpuno temeljen na fizičkom modelu lica. On obuhvaća simuliranje anatomije lica, karakteristika različitih slojeva kože, mišićnih pokreta i strukture kostiju. Od tako matematički predstavljenih modela kože, kostiju i mišića stvara se konačan računalni model. Uspjeh ove metode ovisi o stupnju razumijevanja anatomije lica, preciznosti predstavljanja kože, mišića i kostiju matematičkim formulama te o složenosti formula s obzirom na računalo na kojem se one izvode. S obzirom da su te formule još uvijek prekompleksne da bi se mogle izvoditi u stvarnom vremenu na današnjim računalima, anatomija lica se često prilično pojednostavljuje. Međutim, i uz takvo pojednostavljanje problema, ukoliko se želi zadržati određeni stupanj realnosti pri animacijama vrijeme izračunavanja je još uvijek preveliko da bi se moglo obavljati u stvarnom vremenu.

Osim tog pristupa, postoji još i pristup baziran na vještini umjetnika koji proizvode animacije i koji manipuliraju samo površinom lica. Oni stvaraju samo ključne sličice animacije direktno na računalu te ih vremenski poredaju, a ostale sličice se automatski interpoliraju između njih. Da bi se postigli realni i precizni pomaci lica potrebno je relativno mnogo ključnih sličica što je zadatak koji zahtjeva više umjetničkog talenta nego razumijevanja unutarnje anatomije lica. Ovaj pristup daje jako dobre rezultate i vrlo se često primjenjuje (u filmskoj industriji, računalnim igrama i slično). Međutim taj proces zahtjeva i jako puno vremena i talenta te je zbog toga cijeli proces proizvodnje jako skup.

Generalno gledajući, niti jedan od ovih pristupa ne koristi već postojeće podatke za kreiranje animacija novog modela. Svaki put kada se stvori novi model za animaciju potrebno je obaviti neke prilagodbe na njemu u ovisnosti o korištenoj metodi. Isto tako se ni parametri o kojima ovisi animacija ne mogu jednostavno prebaciti sa nekog postojećeg modela na novi.

Metodu koju istražujemo u ovom radu predstavili su Jun-yong Noh i Ulrich Neumann u svom radu [1] “Expression Cloning” na Siggraphu 2001. godine. Ona predstavlja alternativu gore navedenim postupcima i nastoji minimizirati troškove i utrošeno vrijeme proizvodnje te u isto vrijeme zadržati vizualnu kvalitetu i preciznost animacija. Ovom metodom nastoji se iskoristiti već postojeće animacije za stvaranje novih na novom modelu. Cijela pažnja se obraća površinskoj geometriji lica te nije potrebno razmatrati kompleksnu dinamiku mišića ili obavljati različite kreativne odluke jer se pretpostavlja da su izvorne animacije već prošle kroz procese oblikovanja matematičkog modela ili umjetničkog stvaranja.