即時生成可重塑光照和互動的逼真人臉渲染

Concepts de base

我們提出了一種名為 TransGS 的即時生成器,能夠將物理基礎的人臉資產轉換為高斯噴濺表示 (GauFace),實現高保真和實時的人臉渲染。TransGS 支持通過 HDR 環境光照的推理級重塑,並可通過幾何和紋理進行編輯。

Résumé

本文提出了一種名為 GauFace 的新型高斯噴濺表示,專門針對物理基礎的人臉資產進行高效渲染和動畫。GauFace 將高斯原語緊密地附著在網格表面上,並引入動態陰影向量來建模變形相關的著色效果。

為了將物理基礎的人臉資產轉換為 GauFace 表示,我們提出了 TransGS,一種基於擴散變換器的即時生成器。TransGS 採用基於補丁的學習策略,有效地處理每個 GauFace 資產中大量的高斯點。TransGS 還引入了一種基於 UV 位置的新型位置編碼,以引導變換器的注意力集中在高斯採樣位置附近的紋理上。

我們對 TransGS 生成的 GauFace 資產進行了廣泛的評估和用戶研究。結果表明,與傳統的離線和在線渲染引擎以及最新的神經渲染方法相比,我們的方法在渲染質量和效率方面都有顯著優勢。我們還展示了使用 TransGS 和 GauFace 表示在各種平台上實現的多樣化沉浸式應用。

Stats

我們收集了 143 個物理基礎的人臉資產,在 134 種 HDR 環境光照下進行渲染,總共有 1,023 種組合。
對於每種組合,我們渲染了 1,071 個不同表情和相機位置的圖像。

Citations

"我們提出了一種名為 GauFace 的新型高斯噴濺表示,專門針對物理基礎的人臉資產進行高效渲染和動畫。"
"為了將物理基礎的人臉資產轉換為 GauFace 表示,我們提出了 TransGS,一種基於擴散變換器的即時生成器。"

Idées clés tirées de

Instant Facial Gaussians Translator for Relightable and Interactable Facial Rendering

by Dafei Qin, H... à arxiv.org 09-12-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.07441.pdf

Questions plus approfondies

如何進一步提高 TransGS 生成的 GauFace 資產的逼真度和細節?

要進一步提高 TransGS 生成的 GauFace 資產的逼真度和細節，可以考慮以下幾個方向：

增強數據集的多樣性：擴展 GauFace 數據集，包含更多不同的面部特徵、表情和光照條件。這樣可以使模型在訓練過程中學習到更豐富的面部細節和變化，從而提高生成資產的真實感。

改進渲染技術：在渲染過程中，採用更高級的物理基礎渲染（PBR）技術，特別是在處理皮膚的次表面散射和反射時。這可以通過引入更精細的材質屬性和光照模型來實現，從而增強面部資產的真實感。

細化動態陰影向量：進一步優化動態陰影向量的計算，確保在不同表情和姿勢下，陰影的變化能夠真實反映面部的幾何變化。這樣可以提高面部動畫的真實性，減少不自然的陰影效果。

引入深度學習技術：利用最新的深度學習技術，如生成對抗網絡（GAN）或自注意力機制，來增強 TransGS 的生成能力。這些技術可以幫助模型更好地捕捉細微的面部特徵和紋理，從而提高最終生成資產的質量。

用戶反饋迭代：通過用戶研究和反饋，了解用戶對生成資產的具體需求和期望，並根據這些反饋進行模型的調整和優化，以提高最終產品的滿意度。

如何將 TransGS 的技術擴展到全身人體模型的即時生成和渲染?

將 TransGS 的技術擴展到全身人體模型的即時生成和渲染，可以考慮以下步驟：

擴展數據集：建立一個包含全身人體模型的數據集，涵蓋不同的姿勢、動作和服裝。這樣的數據集可以幫助模型學習人體的多樣性和複雜性。

多層次的模型架構：設計一個多層次的生成模型，能夠同時處理人體的不同部分（如頭部、身體、四肢等）。這樣可以提高生成的靈活性和細節，並確保各部分之間的協調性。

動態骨架系統：引入動態骨架系統，將人體模型的運動與骨骼動畫相結合。這樣可以實現更自然的動作和表情變化，並提高渲染的真實感。

即時渲染技術：採用即時渲染技術，如基於 GPU 的渲染管線，確保在不同平台上（如手機、PC、VR 頭盔）都能實現高效的渲染性能。

優化生成過程：針對全身模型的特性，優化 TransGS 的生成過程，確保在生成和渲染時能夠快速響應用戶的交互需求，實現即時的動畫效果。

TransGS 的技術是否可以應用於其他類型的 3D 資產,如建築物或自然場景?

是的，TransGS 的技術可以應用於其他類型的 3D 資產，如建築物或自然場景。具體應用可以考慮以下幾個方面：

擴展到建築物模型：通過收集和處理建築物的 3D 資產數據，TransGS 可以生成高質量的建築物模型，並在不同的光照條件下進行即時渲染。這可以用於建築可視化、虛擬現實和遊戲開發等領域。

自然場景的生成：利用 TransGS 的生成能力，可以創建自然場景中的各種元素，如樹木、山脈和水體。通過引入自然場景的特定屬性（如風、光照變化等），可以提高生成場景的真實感和互動性。

多樣化的應用場景：TransGS 的技術可以應用於城市規劃、環境模擬和遊戲開發等多個領域，幫助設計師和開發者快速生成和渲染各種 3D 資產，提升工作效率。

結合其他技術：將 TransGS 與其他 3D 渲染技術（如光線追蹤、體積渲染等）結合，可以進一步提高生成資產的質量和細節，實現更高水平的視覺效果。

用戶自定義功能：提供用戶自定義的功能，允許用戶根據需求調整生成的 3D 資產屬性，這樣可以擴大 TransGS 的應用範圍，滿足不同用戶的需求。