即時生成可重塑光照和互動的逼真人臉渲染

核心概念

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。

摘要

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。

統計資料

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。

引述

"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。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Instant Facial Gaussians Translator for Relightable and Interactable Facial Rendering

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

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

深入探究

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。