近年来，人类面孔的影子化化身已经走了很长一段路，但是该地区的研究受到缺乏公开可用的高质量数据集的限制。在这项工作中，我们介绍了Multiface，这是一种新的多视图，高分辨率的人脸数据集，该数据集是从13个身份的神经面部渲染研究中收集的13个身份。我们介绍了Mugsy，这是一种大型多摄像机设备，可捕获面部表现的高分辨率同步视频。 Multiface的目的是缩小学术界高质量数据的可访问性的差距，并使VR触觉研究能够进行研究。随着数据集的释放，我们对不同模型体系结构对模型的新观点和表达式的插值能力进行消融研究。通过有条件的VAE模型作为我们的基线，我们发现添加空间偏见，纹理翘曲场和残差连接可改善新型视图合成的性能。我们的代码和数据可在以下网址获得：https：//github.com/facebookresearch/multiface

本文介绍了一个新的大型多视图数据集，称为Humbi的人体表达式，具有天然衣物。 HUMBI的目标是为了便于建模特异性的外观和五个主要身体信号的几何形状，包括来自各种各样的人的凝视，面部，手，身体和服装。 107同步高清摄像机用于捕获772个跨性别，种族，年龄和风格的独特科目。使用多视图图像流，我们使用3D网格模型重建高保真体表达式，允许表示特定于视图的外观。我们证明HUMBI在学习和重建完整的人体模型方面非常有效，并且与人体表达的现有数据集互补，具有有限的观点和主题，如MPII-Gaze，Multi-Pie，Human 3.6m和Panoptic Studio数据集。基于HUMBI，我们制定了一种展开的姿态引导外观渲染任务的新基准挑战，其旨在大大延长了在3D中建模的不同人类表达式中的光敏性，这是真实的社会远程存在的关键能力。 Humbi公开提供http://humbi-data.net

生产级别的工作流程用于产生令人信服的3D动态人体面孔长期以来依赖各种劳动密集型工具用于几何和纹理生成，运动捕获和索具以及表达合成。最近的神经方法可以使单个组件自动化，但是相应的潜在表示不能像常规工具一样为艺术家提供明确的控制。在本文中，我们提出了一种新的基于学习的，视频驱动的方法，用于生成具有高质量基于物理资产的动态面部几何形状。对于数据收集，我们构建了一个混合多视频测量捕获阶段，与超快速摄像机耦合以获得原始的3D面部资产。然后，我们着手使用单独的VAE对面部表达，几何形状和基于物理的纹理进行建模，我们在各个网络的潜在范围内强加了基于全局MLP的表达映射，以保留各个属性的特征。我们还将增量信息建模为基于物理的纹理的皱纹图，从而达到高质量的4K动态纹理。我们展示了我们在高保真表演者特异性面部捕获和跨认同面部运动重新定位中的方法。此外，我们的基于多VAE的神经资产以及快速适应方案也可以部署以处理内部视频。此外，我们通过提供具有较高现实主义的各种有希望的基于身体的编辑结果来激发我们明确的面部解散策略的实用性。综合实验表明，与以前的视频驱动的面部重建和动画方法相比，我们的技术提供了更高的准确性和视觉保真度。

我们提出了神经头头像，这是一种新型神经表示，其明确地模拟了可动画的人体化身的表面几何形状和外观，可用于在依赖数字人类的电影或游戏行业中的AR / VR或其他应用中的电话会议。我们的代表可以从单眼RGB肖像视频中学到，该视频具有一系列不同的表达和视图。具体地，我们提出了一种混合表示，其由面部的粗糙形状和表达式和两个前馈网络组成的混合表示，以及预测底层网格的顶点偏移以及视图和表达依赖性纹理。我们证明，该表示能够准确地外推到看不见的姿势和观点，并在提供尖锐的纹理细节的同时产生自然表达。与先前的磁头头像上的作品相比，我们的方法提供了与标准图形管道兼容的完整人体头（包括头发）的分解形状和外观模型。此外，就重建质量和新型观看合成而定量和定性地优于现有技术的当前状态。

对于场景重建和新型视图综合的数量表示形式的普及最近，人们的普及使重点放在以高视觉质量和实时为实时的体积内容动画上。尽管基于学习功能的隐性变形方法可以产生令人印象深刻的结果，但它们是艺术家和内容创建者的“黑匣子”，但它们需要大量的培训数据才能有意义地概括，并且在培训数据之外不会产生现实的外推。在这项工作中，我们通过引入实时的音量变形方法来解决这些问题，该方法是实时的，易于使用现成的软件编辑，并且可以令人信服地推断出来。为了证明我们方法的多功能性，我们将其应用于两种情况：基于物理的对象变形和触发性，其中使用Blendshapes控制着头像。我们还进行了彻底的实验，表明我们的方法与两种体积方法相比，结合了基于网格变形的隐式变形和方法。

在本文中，我们提出了一个大型详细的3D面部数据集，FACESCAPE和相应的基准，以评估单视图面部3D重建。通过对FACESCAPE数据进行训练，提出了一种新的算法来预测从单个图像输入的精心索引3D面模型。 FACESCAPE DataSet提供18,760个纹理的3D面，从938个科目捕获，每个纹理和每个特定表达式。 3D模型包含孔径级面部几何形状，也被处理为拓扑均匀化。这些精细的3D面部模型可以表示为用于详细几何的粗糙形状和位移图的3D可线模型。利用大规模和高精度的数据集，进一步提出了一种使用深神经网络学习特定于表达式动态细节的新颖算法。学习的关系是从单个图像输入的3D面预测系统的基础。与以前的方法不同，我们的预测3D模型在不同表达式下具有高度详细的几何形状。我们还使用FACESCAPE数据来生成野外和实验室内基准，以评估最近的单视面重建方法。报告并分析了相机姿势和焦距的尺寸，并提供了忠诚和综合评估，并揭示了新的挑战。前所未有的数据集，基准和代码已被释放到公众以进行研究目的。

We propose a novel method for high-quality facial texture reconstruction from RGB images using a novel capturing routine based on a single smartphone which we equip with an inexpensive polarization foil. Specifically, we turn the flashlight into a polarized light source and add a polarization filter on top of the camera. Leveraging this setup, we capture the face of a subject with cross-polarized and parallel-polarized light. For each subject, we record two short sequences in a dark environment under flash illumination with different light polarization using the modified smartphone. Based on these observations, we reconstruct an explicit surface mesh of the face using structure from motion. We then exploit the camera and light co-location within a differentiable renderer to optimize the facial textures using an analysis-by-synthesis approach. Our method optimizes for high-resolution normal textures, diffuse albedo, and specular albedo using a coarse-to-fine optimization scheme. We show that the optimized textures can be used in a standard rendering pipeline to synthesize high-quality photo-realistic 3D digital humans in novel environments.

where the highest resolution is required, using facial performance capture as a case in point.

仅使用单视2D照片的收藏集对3D感知生成对抗网络（GAN）的无监督学习最近取得了很多进展。然而，这些3D gan尚未证明人体，并且现有框架的产生的辐射场不是直接编辑的，从而限制了它们在下游任务中的适用性。我们通过开发一个3D GAN框架来解决这些挑战的解决方案，该框架学会在规范的姿势中生成人体或面部的辐射场，并使用显式变形场将其扭曲成所需的身体姿势或面部表达。使用我们的框架，我们展示了人体的第一个高质量的辐射现场生成结果。此外，我们表明，与未接受明确变形训练的3D GAN相比，在编辑其姿势或面部表情时，我们的变形感知训练程序可显着提高产生的身体或面部的质量。

用于运动中的人类的新型视图综合是一个具有挑战性的计算机视觉问题，使得诸如自由视视频之类的应用。现有方法通常使用具有多个输入视图，3D监控或预训练模型的复杂设置，这些模型不会概括为新标识。旨在解决这些限制，我们提出了一种新颖的视图综合框架，以从单视图传感器捕获的任何人的看法生成现实渲染，其具有稀疏的RGB-D，类似于低成本深度摄像头，而没有参与者特定的楷模。我们提出了一种架构来学习由基于球体的神经渲染获得的小说视图中的密集功能，并使用全局上下文修复模型创建完整的渲染。此外，增强剂网络利用了整体保真度，即使在原始视图中的遮挡区域中也能够产生细节的清晰渲染。我们展示了我们的方法为单个稀疏RGB-D输入产生高质量的合成和真实人体演员的新颖视图。它概括了看不见的身份，新的姿势，忠实地重建面部表情。我们的方法优于现有人体观测合成方法，并且对不同水平的输入稀疏性具有稳健性。

VirtualCube系统是一个尝试克服传统技术的一些限制的3D视频会议系统。关键的成分是VirtualCube，一种用RGBD摄像机录制的现实世界隔间的抽象表示，用于捕获用户的3D几何和纹理。我们设计VirtualCube，以便数据捕获的任务是标准化和显着简化的，并且所有内容都可以使用现成的硬件构建。我们将VirtualCubes用作虚拟会议环境的基本构建块，我们为每个VirtualCube用户提供一个周围的显示，显示远程参与者的寿命型视频。为了实现远程参与者的实时渲染，我们开发了V-Cube视图算法，它使用多视图立体声进行更精确的深度估计和Lumi-Net渲染，以便更好地渲染质量。 VirtualCube系统正确保留了参与者之间的相互眼睛凝视，使他们能够建立目光接触并意识到谁在视觉上关注它们。该系统还允许参与者与远程参与者具有侧面讨论，就像他们在同一个房间一样。最后，系统揭示了如何支持如何支持工作项的共享空间（例如，文档和应用程序），并跟踪参与者的视觉注意工作项目。

Figure 1: We present an image synthesis approach that learns object-speci c neural textures which can be interpreted by a neural renderer. Our approach can be trained end-to-end with real data, allowing us to re-synthesize novel views of static objects, edit scenes, as well as re-render dynamic animated surfaces.

体积神经渲染方法，例如神经辐射场（NERFS），已实现了光真实的新型视图合成。但是，以其标准形式，NERF不支持场景中的物体（例如人头）的编辑。在这项工作中，我们提出了Rignerf，该系统不仅仅是仅仅是新颖的视图综合，并且可以完全控制头姿势和从单个肖像视频中学到的面部表情。我们使用由3D可变形面模型（3DMM）引导的变形场对头姿势和面部表情的变化进行建模。 3DMM有效地充当了Rignerf的先验，该rignerf学会仅预测3DMM变形的残留物，并使我们能够在输入序列中呈现不存在的新颖（刚性）姿势和（非刚性）表达式。我们仅使用智能手机捕获的简短视频进行培训，我们证明了我们方法在自由视图合成肖像场景的有效性，并具有明确的头部姿势和表达控制。项目页面可以在此处找到：http：//shahrukhathar.github.io/2022/06/06/rignerf.html

We present HARP (HAnd Reconstruction and Personalization), a personalized hand avatar creation approach that takes a short monocular RGB video of a human hand as input and reconstructs a faithful hand avatar exhibiting a high-fidelity appearance and geometry. In contrast to the major trend of neural implicit representations, HARP models a hand with a mesh-based parametric hand model, a vertex displacement map, a normal map, and an albedo without any neural components. As validated by our experiments, the explicit nature of our representation enables a truly scalable, robust, and efficient approach to hand avatar creation. HARP is optimized via gradient descent from a short sequence captured by a hand-held mobile phone and can be directly used in AR/VR applications with real-time rendering capability. To enable this, we carefully design and implement a shadow-aware differentiable rendering scheme that is robust to high degree articulations and self-shadowing regularly present in hand motion sequences, as well as challenging lighting conditions. It also generalizes to unseen poses and novel viewpoints, producing photo-realistic renderings of hand animations performing highly-articulated motions. Furthermore, the learned HARP representation can be used for improving 3D hand pose estimation quality in challenging viewpoints. The key advantages of HARP are validated by the in-depth analyses on appearance reconstruction, novel-view and novel pose synthesis, and 3D hand pose refinement. It is an AR/VR-ready personalized hand representation that shows superior fidelity and scalability.

逼真的触觉需要高保真的身体建模和忠实的驾驶才能使动态合成的外观与现实无法区分。在这项工作中，我们提出了一个端到端框架，该框架解决了建模和推动真实人的全身化身方面的两个核心挑战。一个挑战是驾驶头像，同时忠实地遵守细节和动态，而这些细节和动态无法被全球低维参数化（例如身体姿势）所捕捉。我们的方法支持驾驶穿着皱纹和运动的衣服化身，而真正的驾驶表演者展出了训练语料库。与现有的全局状态表示或非参数屏幕空间方法不同，我们介绍了Texel对准功能 - 一种本地化表示，可以利用基于骨架的参数模型的结构先验和同时观察到的稀疏图像信号。另一个挑战是建模临时连贯的衣服头像，通常需要精确的表面跟踪。为了避免这种情况，我们通过将体积原语的混合物扩展到清晰的物体，提出了一种新型的体积化头像表示。通过明确合并表达，我们的方法自然而然地概括了看不见的姿势。我们还介绍了局部视点条件，从而导致了依赖视图的外观的概括。拟议的体积表示不需要高质量的网格跟踪作为先决条件，并且与基于网格的对应物相比，具有显着的质量改进。在我们的实验中，我们仔细研究了我们的设计选择，并证明了方法的功效，超过了最新方法在挑战驾驶方案方面的最新方法。

Figure 1: Given a monocular portrait video sequence of a person, we reconstruct a dynamic neural radiance field representing a 4D facial avatar, which allows us to synthesize novel head poses as well as changes in facial expressions.

创建高质量的动画和可重新可靠的3D人体化身的独特挑战是对人的眼睛进行建模。合成眼睛的挑战是多重的，因为它需要1）适当的表示眼和眼周区域的适当表示，以进行连贯的视点合成，能够表示弥漫性，折射和高度反射表面，2）2）脱离皮肤和眼睛外观这样的照明使其可以在新的照明条件下呈现，3）捕获眼球运动和周围皮肤的变形以使重新注视。传统上，这些挑战需要使用昂贵且繁琐的捕获设置来获得高质量的结果，即使那样，整体上的眼睛区域建模仍然难以捉摸。我们提出了一种新颖的几何形状和外观表示形式，该形式仅使用一组稀疏的灯光和摄像头，可以捕获高保真的捕获和感性动画，观察眼睛区域的综合和重新定位。我们的杂种表示将眼球的显式参数表面模型与眼周区域和眼内部的隐式变形体积表示结合在一起。这种新颖的混合模型旨在解决具有挑战性的面部面积的各个部分 - 明确的眼球表面允许在角膜处建模折射和高频镜面反射，而隐性表示非常适合通过模拟低频皮肤反射。球形谐波可以代表非表面结构，例如头发或弥漫性体积物体，这两者都是显式表面模型的挑战。我们表明，对于高分辨率的眼睛特写，我们的模型可以从看不见的照明条件下的新颖观点中综合高保真动画的目光。

基于图像的体积人类使用像素对齐的特征有望泛化，从而看不见姿势和身份。先前的工作利用全局空间编码和多视图几何一致性来减少空间歧义。但是，全球编码通常会过度适应培训数据的分布，并且很难从稀疏视图中学习多视图一致的重建。在这项工作中，我们研究了现有空间编码的常见问题，并提出了一种简单而高效的方法，可以从稀疏视图中对高保真体积的人类进行建模。关键思想之一是通过稀疏3D关键点编码相对空间3D信息。这种方法对观点和跨数据库域间隙的稀疏性很强。我们的方法的表现优于头部重建的最先进方法。关于人体的重建是看不见的受试者，我们还实现了与使用参数人体模型和时间特征聚集的先前工作相当的性能。 Our experiments show that a majority of errors in prior work stem from an inappropriate choice of spatial encoding and thus we suggest a new direction for high-fidelity image-based human modeling. https://markomih.github.io/keypointnerf

在过去几年中，许多面部分析任务已经完成了惊人的性能，其中应用包括来自单个“野外”图像的面部生成和3D面重建。尽管如此，据我们所知，没有方法可以从“野外”图像中产生渲染的高分辨率3D面，并且这可以归因于：（a）可用数据的跨度进行培训（b）缺乏可以成功应用于非常高分辨率数据的强大方法。在这项工作中，我们介绍了一种能够从单个“野外”图像中重建光电型渲染3D面部几何和BRDF的第一种方法。我们捕获了一个大型的面部形状和反射率，我们已经公开了。我们用精确的面部皮肤漫射和镜面反射，自遮挡和地下散射近似来定义快速面部光电型拟型渲染方法。有了这一点，我们训练一个网络，将面部漫射和镜面BRDF组件与烘焙照明的形状和质地一起脱颖而出，以最先进的3DMM配件方法重建。我们的方法通过显着的余量优于现有技术，并从单个低分辨率图像重建高分辨率3D面，这可以在各种应用中呈现，并桥接不一体谷。

尽管最近在开发动画全身化身方面取得了进展，但服装的现实建模（人类自我表达的核心方面之一）仍然是一个开放的挑战。最先进的物理模拟方法可以以交互速度产生现实行为的服装几何形状。但是，建模光真逼真的外观通常需要基于物理的渲染，这对于交互式应用来说太昂贵了。另一方面，数据驱动的深度外观模型能够有效地产生逼真的外观，但在合成高度动态服装的几何形状和处理具有挑战性的身体套构型方面挣扎。为此，我们通过对服装的明确建模介绍了姿势驱动的化身，这些化身表现出逼真的服装动力学和从现实世界数据中学到的逼真的外观。关键的想法是引入一个在显式几何形状之上运行的神经服装外观模型：在火车时，我们使用高保真跟踪，而在动画时期，我们依靠物理模拟的几何形状。我们的关键贡献是一个具有物理启发的外观网络，能够生成具有视图依赖性和动态阴影效果的影像逼真的外观，即使对于看不见的身体透明构型也是如此。我们对我们的模型进行了彻底的评估，并在几种受试者和不同类型的衣服上展示了不同的动画结果。与以前关于影迷全身化身的工作不同，我们的方法甚至可以为宽松的衣服产生更丰富的动力和更现实的变形。我们还证明，我们的配方自然允许服装与不同人的头像一起使用，同时保持完全动画，因此首次可以采用新颖的衣服来实现逼真的化身。