Computationally weak systems and demanding graphical applications are still mostly dependent on linear blendshapes for facial animations. The accompanying artifacts such as self-intersections, loss of volume, or missing soft tissue elasticity can be avoided by using physics-based animation models. However, these are cumbersome to implement and require immense computational effort. We propose neural volumetric blendshapes, an approach that combines the advantages of physics-based simulations with realtime runtimes even on consumer-grade CPUs. To this end, we present a neural network that efficiently approximates the involved volumetric simulations and generalizes across human identities as well as facial expressions. Our approach can be used on top of any linear blendshape system and, hence, can be deployed straightforwardly. Furthermore, it only requires a single neutral face mesh as input in the minimal setting. Along with the design of the network, we introduce a pipeline for the challenging creation of anatomically and physically plausible training data. Part of the pipeline is a novel hybrid regressor that densely positions a skull within a skin surface while avoiding intersections. The fidelity of all parts of the data generation pipeline as well as the accuracy and efficiency of the network are evaluated in this work. Upon publication, the trained models and associated code will be released.


翻译:计算系统薄弱和要求很高的图形应用仍然主要依赖于用于面部动画的线性混合形状。随附的手工艺品,如自我内切、体积损失或软组织弹性缺失等,可以通过使用物理动画模型避免。然而,这些方法执行起来十分繁琐,需要巨大的计算努力。我们提议采用神经体积混合形状,这种方法将物理模拟的优势与实时运行时间相结合,甚至消费者级CPU的实时运行时间结合起来。为此,我们提出了一个神经网络,有效地近似所涉的体积模拟,并贯穿人类身份和面部表现。我们的方法可以在任何线性混合形状系统顶部使用,因此可以直接部署。此外,只需要在最小环境中输入一个单一的中性面体积混合形状。在设计网络的同时,我们引入一条管道,以挑战性的方式创建解剖析和物理上可信的训练数据数据数据数据数据。管道的一部分是一个新的混合回归器,在皮肤表面和面部层中将头骨架集中,同时避免交叉。我们的方法可以直接用于任何线性混合混合组合组合组合组合的模型的准确性,从而评估了数据生成模型的出版效率。

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