ABOUT THE SPEAKER
Paul Debevec - Computer graphics pioneer
Paul Debevec's digital inventions have powered the breathtaking visual effects in films like The Matrix, Superman Returns, King Kong and The Curious Case of Benjamin Button.

Why you should listen

Called "Hollywood's Master of Light" by MIT's Technology Review, Paul Debevec leads the Graphics Laboratory at USC's Institute for Creative Technologies, where he directs the development of the Light Stage systems, which capture and simulate how people and objects appear in real-world illumination.

His work on lighting digital objects has been used in films like X-Men, The Golden Compass and Terminator: Salvation. He leads the design of HDR Shop, the first high-dynamic-range image editing program. He has collaborated with TEDster Golan Levin on an interactive art installation called Rouen Revisited.

More profile about the speaker
Paul Debevec | Speaker | TED.com
TEDxUSC

Paul Debevec: Animating a photo-real digital face

Paul Debevec anima una faccia digitale foto reale

Filmed:
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A TEDxUSC, il pionere della grafica computerizzata Paul Debevec spiega la tecnologia dietro a Digital Emily, una ricostruzione digitale così realistica che si adatta a molti impieghi.
- Computer graphics pioneer
Paul Debevec's digital inventions have powered the breathtaking visual effects in films like The Matrix, Superman Returns, King Kong and The Curious Case of Benjamin Button. Full bio

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One of the biggestmaggiore challengessfide in computercomputer graphicsgrafica
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Una delle più grandi sfide nella computer grafica
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has been beingessere ablecapace to createcreare a photo-realfoto reale,
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è essere in grado di creare una faccia umana digitale
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digitaldigitale humanumano faceviso.
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fotorealistica.
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And one of the reasonsmotivi it is so difficultdifficile is that, unlikea differenza di aliensalieni and dinosaursdinosauri,
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E una delle ragioni per cui è così difficile è che, a differenza degli alieni e dei dinosauri,
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we look at humanumano facesfacce everyogni day.
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vediamo facce umane ogni giorno.
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They are very importantimportante to how we communicatecomunicare with eachogni other.
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Sono molto importanti per esprimere ciò che comunichiamo agli altri.
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As a resultrisultato, we're tunedsintonizzato in to the subtlestpiù sottile things
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Come risultato, siamo attenti ai dettagli
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that could possiblypossibilmente be wrongsbagliato with a computercomputer renderinginterpretazione,
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che possono essere sbagliati in un rendering computerizzato,
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in orderordine to believe whetherse these things are realisticrealistico.
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per credere se queste cose sono realistiche.
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And what I'm going to do in the nextIl prossimo fivecinque minutesminuti
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E quello che sto per fare nei prossimi cinque minuti
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is take you throughattraverso a processprocesso
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è portarvi attraverso il processo
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where we triedprovato to createcreare a reasonablyragionevolmente photo-realisticfoto-realistica computer-generatedgenerato da calcolatore faceviso,
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con il quale abbiamo provato a creare una faccia computerizzata foto realistica
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usingutilizzando some computercomputer graphicsgrafica technologytecnologia we'venoi abbiamo developedsviluppato,
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usando qualche tecnologia di computer-grafica che abbiamo sviluppato,
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and alsoanche some collaboratorscollaboratori at a companyazienda calledchiamato ImageImmagine MetricsMetriche.
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e anche qualche collaboratore di una compagnia chiamata Image Metrics.
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And we're going to try to do a photo-realfoto reale faceviso
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E proveremo a ricreare,foto realisticamente, la faccia
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of an actressattrice nameddi nome EmilyEmily O'BrienO ' Brien, who is right there.
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di un'attrice chiamata Emily O'Brien, che è proprio lì.
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And that's actuallyin realtà a completelycompletamente computer-generatedgenerato da calcolatore renderinginterpretazione of her faceviso.
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E in effetti quello è un rendering generato completamente al computer della sua faccia.
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By the endfine of the talk, we're going to see it movemossa.
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Per la fine del nostro discorso, lo vedermo muoversi.
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The way that we did this is we triedprovato to startinizio with EmilyEmily herselfse stessa,
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Abbiamo fatto ciò provando a iniziare con la stessa Emily,
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who was graciousgentile enoughabbastanza to come to our laboratorylaboratorio
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che è stata così gentile da venire ai nostri laboratori
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in MarinaMarina DelDel ReyRey, and sitsedersi for a sessionsessione in LightLuce StageFase 5.
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a Marina Del Rey, e sedersi per una sessione nel Light Stage 5.
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This is a face-scanningviso-scansione spheresfera, with 156 whitebianca LEDsLED all around
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Questa è una sfera per analizzare i volti, con 156 LED bianchi tutti intorno,
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that allowpermettere us to photographfotografia her
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che ci permettono di fotografarla.
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in a seriesserie of very controlledcontrollata illuminationilluminazione conditionscondizioni.
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in una serie di condizioni luminose ben controllate.
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And the lightingilluminazione that we use these daysgiorni lookssembra something like this.
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E la luce che usiamo questi giorni assomiglia a questa.
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We shootsparare all of these photographsfotografie in about threetre secondssecondi.
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Abbiamo scattato tutte queste foto in circa tre secondi.
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And we basicallyfondamentalmente capturecatturare enoughabbastanza informationinformazione
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E riusciamo a catturare abbastanza informazioni
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with videovideo projectorproiettore patternsmodelli that drapedrappo over the contourscontorni of her faceviso,
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con la tracce del video poriettore che coprono i contorni della sua faccia,
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and differentdiverso principleprincipio directionsindicazioni of lightleggero from the lightleggero stagepalcoscenico,
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e diverse direzioni principali della luce dall'ambiente luminoso,
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to figurefigura out bothentrambi the coarse-scalegrossolana-scala
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per capire contemporaneamente il livello di dettagli
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and the fine-scalescala fine detaildettaglio of her faceviso.
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grezzo ed elaborato della sua faccia.
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If we zoomzoom in on this photographfotografia right here,
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81000
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Se ingrandiamo questa foto qui,
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we can see it's a really nicesimpatico photographfotografia to have of her,
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83000
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vediamo che è un'ottima foto di Emily da avere,
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because she is litilluminato from absolutelyassolutamente everywhereovunque at the samestesso time
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perchè è illuminata da tutte le parti contemporaneamente
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to get a nicesimpatico imageImmagine of her facialtrattamento viso texturestruttura.
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permettendo di avere una buona immagine della sua texture facciale.
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And in additionaggiunta, we'venoi abbiamo actuallyin realtà used polarizerspolarizzatori on all the lightsluci --
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E in più, abbiamo usato dei polarizzatori su tutte le luci --
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just like polarizedpolarizzato sunglassesocchiali da sole can blockbloccare
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proprio come gli occhiali da sole polarizzati riescono a bloccare
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the glarebagliore off of the roadstrada,
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il bagliore della strada,
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polarizerspolarizzatori can blockbloccare the shinebrillare off of the skinpelle,
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i polarizzatori riescono a bloccare la lucidità della pelle,
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so we don't get all those specularSpecular reflectionsriflessioni to take this mapcarta geografica.
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così non otterremo tutti quei riflessi speculari nell'ottenere questa mappa.
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Now, if we turnturno the polarizerspolarizzatori around just a little bitpo,
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Ora, se giriamo i polarizzatori solo un pò,
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we can actuallyin realtà bringportare that specularSpecular reflectionriflessione
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105000
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possiamo riportare indietro quel riflesso speculare
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of the skinpelle back in,
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della pelle indietro,
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and you can see she lookssembra kindgenere of shinysplendente and oilyoleoso at this pointpunto.
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e potete vedere come ora appare lucida e unta ora.
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If you take the differencedifferenza betweenfra these two imagesimmagini here,
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Se prendete le differenze tra queste due immagini,
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you can get an imageImmagine litilluminato from the entireintero spheresfera of lightleggero
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potete ottenere un'immagine illuminata da tutta la sfera di luce
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of just the shinebrillare off of Emily'sDi Emily skinpelle.
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esclusivamente della lucidità della pelle di Emily.
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I don't think any photographfotografia like this had ever been takenprese
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Non penso che una foto come questa sia mai stata scattata,
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before we had donefatto this.
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prima che noi facessimo questo.
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And this is very importantimportante lightleggero to capturecatturare,
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E questo è un tipo di luce molto importante da prendere,
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because this is the lightleggero that reflectsriflette off the first surfacesuperficie of the skinpelle.
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perchè è la prima luce riflessa dal primo strato della pelle
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It doesn't get underneathsotto the translucenttraslucido
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Non va sotto gli strati traslucidi
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layersstrati of the skinpelle and blursfocatura out.
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della pelle e offusca il resto.
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And, as a resultrisultato, it's a very good cuespunto
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E, come risultato, è un buon inizio
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to the detaileddettagliata shapeforma of the skin-poreporo della pelle structurestruttura
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per la forma dettagliata della struttura dei pori
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and all of the fine wrinklesrughe that all of us have,
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e tutte quelle sottitli rughe che tutti abbiamo,
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the things that actuallyin realtà make us look like realvero humansgli esseri umani.
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le cose che in effetti ci fanno sembrare davvero umani
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So, if we use informationinformazione that comesviene off of this specularSpecular reflectionriflessione,
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Quindi, se usiamo le informazioni che ci arrivano da questo riflesso speculare
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we can go from a traditionaltradizionale faceviso scanscansione
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possiamo passare da un tradizionale volto
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that mightpotrebbe have the grossschifoso contourscontorni of the faceviso and the basicdi base shapeforma,
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148000
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che può avere contorni irregolari e la sua struttura base,
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and augmentaumentare it with informationinformazione
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152000
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e perfezionarlo con informazioni
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that putsmette in all of that skinpelle poreporo structurestruttura and fine wrinklesrughe.
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che racchiudono la struttura di tutti i pori e di quelle rughe sottili.
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And, even more importantlyimportante,
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E, ancora più importante,
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sinceda this is a photometricfotometrica processprocesso that only takes threetre secondssecondi to capturecatturare,
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159000
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dato che questo è un processo fotometrico che impega solo tre secondi,
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we can shootsparare EmilyEmily
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possiamo riprendere Emily
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in just partparte of an afternoonpomeriggio,
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solo in una parte del pomeriggio,
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in manymolti differentdiverso facialtrattamento viso posespose and facialtrattamento viso expressionsespressioni.
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in molte pose ed espressioni facciali differenti.
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So, here you can see her movingin movimento her eyesocchi around, movingin movimento her mouthbocca around.
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169000
3000
Quindi, qui potete vedere come muove gli occhi, muovendo anche la bocca.
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And these we're actuallyin realtà going to use to createcreare a photo-realfoto reale digitaldigitale charactercarattere.
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172000
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E useremo tutto ciò per creare il personaggio digitale.
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If you take a look at these scansscansioni that we have of EmilyEmily,
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Se guardate questi scan che abbiamo di Emily,
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you can see that the humanumano faceviso does an enormousenorme amountquantità of amazingStupefacente things
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potete notare che il viso umano può fare molte cose sorprendenti
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as it goesva into differentdiverso facialtrattamento viso expressionsespressioni.
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assumendo diverese espressioni.
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You can see things. Not only the faceviso shapeforma changesi cambiamenti,
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Potete vedere. Non cambia solo la forma del viso,
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but all sortstipi of differentdiverso skinpelle bucklingcarico di punta and skinpelle wrinklingrughe occursverifica.
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188000
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ma anche tutte quelle pieghe e quelle rughe della pelle.
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You can see that the skinpelle poreporo structurestruttura changesi cambiamenti enormouslyenormemente
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4000
Potete vedere che la struttura dei pori cambia tantissimo
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from stretchedteso skinpelle porespori
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dai pori distesi,
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to the regularregolare skinpelle texturestruttura.
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198000
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alla consistenza normale della pelle.
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You can see the furrowssolchi in the browsopracciglia and how the microstructuremicrostruttura changesi cambiamenti there.
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200000
3000
Potete vedere i solchi sulla fronte e come cambi la microstruttura lì.
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You can see musclesmuscoli pullingtraino down at fleshcarne to bringportare her eyebrowssopracciglia down.
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203000
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Vedete i muscoli tirare la carne per portare le sopracciglia giù.
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Her musclesmuscoli bulgingsporgenti in her foreheadfronte when she wincesfa una smorfia like that.
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207000
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I muscoli che si rigonfiano sulla fronte quando fa quella smorfia.
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In additionaggiunta to this kindgenere of high-resolutionalta risoluzione geometrygeometria,
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210000
3000
In aggiunta a questo tipo di geometria ad alta risoluzione,
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sinceda it's all capturedcaptured with camerasmacchine fotografiche, we'venoi abbiamo got a great texturestruttura mapcarta geografica to use for the faceviso.
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213000
4000
dal momento che è tutto ripreso dalle camere, otteniamo un'ottima mappa di texture da usare per il viso.
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And by looking at how the differentdiverso colorcolore channelscanali of the illuminationilluminazione,
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217000
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E guardando come i differenti canali di colore della luce,
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the redrosso and the greenverde and the blueblu,
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219000
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il rosso, il verde e il blu,
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diffusediffusa the lightleggero differentlydiversamente,
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221000
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diffondono la luce in modo diverso,
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we can come up with a way of shadingombreggiatura the skinpelle on the computercomputer.
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possiamo ricavare un modo per creare le ombre della pelle al computer.
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Then, insteadanziché of looking like a plastergesso mannequinmanichino,
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226000
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Quindi, invece di sembrare un manichino di plastica,
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it actuallyin realtà lookssembra like it's madefatto out of livingvita humanumano fleshcarne.
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229000
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sembra fatto di vera carne umana.
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And this is what we used
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232000
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Questo è ciò che abbiamo dato
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to give to the companyazienda ImageImmagine MetricsMetriche
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234000
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alla Image Metrics
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to createcreare a riggedtruccato, digitaldigitale versionversione of EmilyEmily.
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236000
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per creare una versione digitale di Emily.
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We're just seeingvedendo the coarse-scalegrossolana-scala geometrygeometria here.
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239000
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Stiamo vedendo solo la scala geometrica grossolana qui.
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But they basicallyfondamentalmente createdcreato a digitaldigitale puppetburattino of her,
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241000
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Ma hanno praticamente creato un suo pupazzo digitale,
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where you can pullTirare on these variousvario stringsstringhe,
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244000
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modificabile con queste variabili,
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and it actuallyin realtà movessi muove her faceviso in waysmodi that are
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246000
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e far muovere il viso coerentemente
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completelycompletamente consistentcoerente with the scansscansioni that we tookha preso.
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alle analisi che abbiamo preso.
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And, in additionaggiunta to the coarse-scalegrossolana-scala geometrygeometria,
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E, in aggiunta alla scala geometrica grossolana,
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they alsoanche used all of that detaildettaglio
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hanno usato anche tutti quei dettagli
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to createcreare a setimpostato of what are calledchiamato "displacementspostamento mapsmappe"
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per creare una raccolta di quelle che chiamiamo "displacement maps"
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that animateanimare as well.
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che anche possono essere animate.
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These are the displacementspostamento mapsmappe here.
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260000
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Queste sono le "displacement maps".
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And you can see those differentdiverso wrinklesrughe actuallyin realtà showmostrare up as she animatesaggiunge un'animazione.
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3000
E vedete come quelle rughe si mostrano davvero quando si muove.
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So the nextIl prossimo processprocesso was then to animateanimare her.
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Quindi il prossimo processo e riuscire ad animarla.
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We actuallyin realtà used one of her ownproprio performancesspettacoli to providefornire the sourcefonte datadati.
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267000
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Abbiamo usato una delle sue performance come fonte di dati.
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So, by analyzingl'analisi this videovideo with computercomputer visionvisione techniquestecniche,
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271000
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Così, analizzando il video con tecniche computerizzate,
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they were ablecapace to driveguidare the facialtrattamento viso rigimpianto
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sono riusciti a guidare la struttura facciale
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with the computer-generatedgenerato da calcolatore performanceprestazione.
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con la performance generata al computer.
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So what you're going to see now, after this,
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278000
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Quindi, ciò che vedrete dopo questo
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is a completelycompletamente photo-realfoto reale digitaldigitale faceviso.
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280000
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è un volto foto reale completamente digitale.
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We can turnturno the volumevolume up a little bitpo if that's availablea disposizione.
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Possiamo aumentare un pò il volume se è possibile.
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EmilyEmily: ImageImmagine MetricsMetriche is a markerlessmarkerless, performance-drivenprestazioni-driven animationanimazione companyazienda.
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284000
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Emily: Image Metrics è una compagnia d'animazione attenta ai rendimenti.
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We specializespecializzarsi in high-qualityalta qualità facialtrattamento viso animationanimazione
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288000
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Siamo specializzati in animazioni facciali ad alta qualità
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for videovideo gamesi giochi and filmscinema.
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per videogiochi e film.
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ImageImmagine MetricsMetriche is a markerlessmarkerless, performance-drivenprestazioni-driven animationanimazione companyazienda.
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293000
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Image Metrics è una compagnia d'animazione attenta ai rendimenti.
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We specializespecializzarsi in highalto qualityqualità facialtrattamento viso animationanimazione
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297000
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Siamo specializzati in animazioni facciali ad alta qualità
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for videovideo gamesi giochi and filmscinema.
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300000
3000
per videogiochi e film.
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PaulPaolo DebevecDebevec: So, if we breakrompere that down into layersstrati, here'secco that diffusediffusa componentcomponente
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303000
2000
Paul Debevec: Quindi, se lo scomponiamo in livelli, qui c'è quella componente diffusa
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we saw in the first slidediapositiva.
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305000
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che abbiamo visto nelle prime slide.
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Here is the specularSpecular componentcomponente animatingl'animazione.
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Qui c'è la componente speculare in movimento.
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You can see all the wrinklesrughe happeningavvenimento there.
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309000
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Potete vedere le rughe muoversi lì.
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And there is the underlyingsottostanti wireframewireframe meshmaglia.
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E lì c'è la maglia wireframe che è alla base.
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And that is EmilyEmily herselfse stessa.
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E quella è la vera Emily.
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Now, where are we going with this here?
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318000
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Ora, dove stiamo andando con tutto ciò?
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We'veAbbiamo goneandato a little bitpo beyondal di là LightLuce StageFase 5. This is LightLuce StageFase 6,
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320000
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Siamo andati un pò oltre al Light Stage 5. Questo è il Light stage 6.
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and we're looking at takingpresa this technologytecnologia
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E stiamo cercando di applicare questa tecnologia
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and applyingl'applicazione it to wholetotale humanumano bodiescorpi.
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a tutto il corpo umano.
05:46
This is BruceBruce LawmenUomini di legge, one of our researchersricercatori in the groupgruppo,
126
328000
2000
Questo è Bruce Lawmen, uno dei nostri ricercatori,
05:48
who graciouslygentilmente agreedconcordato to get capturedcaptured runningin esecuzione in the LightLuce StageFase.
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330000
3000
che ha cortesemente accettato a essere ripreso mentre corre nel Light Stage.
05:51
And let's take a look at a computer-generatedgenerato da calcolatore versionversione
128
333000
2000
E vediamo la versione computerizzata
05:53
of BruceBruce, runningin esecuzione in a newnuovo environmentambiente.
129
335000
2000
di Bruce, correre in un ambiente differente.
06:01
And thank you very much.
130
343000
2000
E grazie mille.
06:03
(ApplauseApplausi)
131
345000
1000
(Applausi)
Translated by Andrea Tangredi
Reviewed by Andrea La tessa

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ABOUT THE SPEAKER
Paul Debevec - Computer graphics pioneer
Paul Debevec's digital inventions have powered the breathtaking visual effects in films like The Matrix, Superman Returns, King Kong and The Curious Case of Benjamin Button.

Why you should listen

Called "Hollywood's Master of Light" by MIT's Technology Review, Paul Debevec leads the Graphics Laboratory at USC's Institute for Creative Technologies, where he directs the development of the Light Stage systems, which capture and simulate how people and objects appear in real-world illumination.

His work on lighting digital objects has been used in films like X-Men, The Golden Compass and Terminator: Salvation. He leads the design of HDR Shop, the first high-dynamic-range image editing program. He has collaborated with TEDster Golan Levin on an interactive art installation called Rouen Revisited.

More profile about the speaker
Paul Debevec | Speaker | TED.com