03 آبا 1404
مدلهای فعلی «تصویر به سهبعدی» با لباسها و بدنهای چسبیده به هم مشکل دارند، که مانع شبیهسازی فیزیکی واقعگرایانه میشود و مد دیجیتال واقعی را دستنیافتنی میکند. یک روش جدید از UCLA و دانشگاه یوتا اکنون لباسهای از نظر فیزیکی دقیق و آماده شبیهسازی را که از انسان سهبعدی جدا هستند، از یک عکس واحد بازسازی میکند و یک چالش مهم در مدلسازی انسان مجازی را حل میکند.
مدلهای قدیمیتر «تصویر به سهبعدی» بازسازیهای سهبعدی خامی از افراد تولید میکنند که در آنها لباس و بدن به یک تکه چسبیدهاند، که مانع حرکت واقعگرایانه لباس و منجر به ظاهری غیرواقعی میشود.
بدون جداسازی بین بدن و لباس، شبیهسازی فیزیکی غیرممکن است، به این معنی که لباسها نمیتوانند به طور واقعگرایانه تکان بخورند، چروک شوند یا به حرکات شخصیت مانند چرخشها واکنش نشان دهند.
هدف مد دیجیتال واقعی شامل لباسهای آماده فیزیک، قابل پوشیدن و قابل جداسازی است، قابلیتی که تا همین اواخر تا حد زیادی دستنیافتنی باقی مانده بود.
یک مقاله جدید از UCLA و دانشگاه یوتا روشی را ارائه میدهد که نه تنها یک انسان سهبعدی را از یک عکس واحد بازسازی میکند، بلکه لباسهای از نظر فیزیکی دقیق و آماده شبیهسازی را نیز که جدا و آماده حرکت هستند، بازسازی میکند.
بازسازی لباسهای قابل جداسازی و آماده شبیهسازی یکی از سختترین مسائل در مدلسازی انسان مجازی محسوب میشود که به طور همزمان چالشهای قابل توجهی در هندسه، فیزیک و هوش مصنوعی دارد.
این سیستم با دریافت یک تصویر ورودی و حدس زدن یک الگوی دوخت اولیه آغاز به کار میکند، شبیه به یک خیاط دیجیتال که قطعات پارچه را بر اساس ورودی بصری برش میدهد.
فرآیند اولیه قرار دادن پنلهای تخت روی یک مدل انسان سهبعدی اغلب منجر به عدم دقتهای قابل توجهی میشود، به طوری که لباسها بد فرم و با شکل نادرست هستند.
برای تصحیح مشکلات اولیه تناسب، سیستم از فیزیک قابل تمایز و راهنمایی انتشار چندنمایی (multi-view diffusion guidance) برای اصلاح اشکال پنلهای دوخت استفاده میکند، منحنیها و درزها را تنظیم میکند تا لباس شبیهسازی شده بهتر با شخصیت مطابقت داشته باشد.
پس از اصلاح شکل، سیستم تصویر ورودی را دوباره بررسی میکند تا جنس و رنگ صحیح را روی لباس سهبعدی اعمال کند و بازسازی بصری را کامل کند.
جزء هوش مصنوعی از راهنمایی انتشار چندنمایی استفاده میکند، که به مدل اجازه میدهد تا یک سوژه را از هر زاویهای بر اساس یک تصویر ورودی تصور و طراحی کند و از یک شکل سهبعدی سازگار و دقیق اطمینان حاصل کند.
بخش نبوغ انسانی از تماس پتانسیل افزایشی کدیمنشنال (CIPC) استفاده میکند، یک شبیهساز پارچه مبتنی بر بهینهسازی که انرژی کل سیستم را به حداقل میرساند تا راحتترین وضعیت استراحت را برای پارچه پیدا کند.
چارچوب ریاضی CIPC شامل عباراتی است که پارچه را در موقعیت مورد نظر خود نگه میدارد، کشش و خمش مناسب را تضمین میکند و یک عبارت مانع که از نفوذ لباس به بدن جلوگیری میکند.
مدل فیزیک به طور کامل قابل تمایز است، که به هوش مصنوعی این امکان را میدهد تا عدم دقتها را «حس» کند و یاد بگیرد چگونه هر درز را بکشد یا بکشد تا تنظیمات فوری انجام دهد، شبیه به خیاطان که پارچه را حس میکنند.
انتشار چندنمایی سیستم را در مورد ظاهر بصری مطلوب مطلع میکند، در حالی که CIPC نحوه رفتار فیزیکی لباس را دیکته میکند، که با هم ترکیب میشوند تا لباسهای دیجیتال آماده شبیهسازی را از تصاویر واحد ایجاد کنند.
این روش با مد «خارج از توزیع» مانند لباسهای عجیب و غریب یا غیرمعمول مثل کاپشن پر یا لباس عروس دریایی، مشکل دارد و اغلب نتایج کمتر دقیقی تولید میکند.
این کار به کارشناسان برجسته گرافیک کامپیوتری، از جمله کسانی که پشت مدل تماس پتانسیل افزایشی (IPC) هستند، نسبت داده میشود، مدلی که از عبور پارچههای دیجیتال از بدن جلوگیری میکند و پویانمایی پایدار مبتنی بر فیزیک را تضمین میکند.
این سیستم میتواند در حین فرآیند، مشکلات لباس را دوباره بدوزد و اصلاح کند، به طور خودکار شبکههای پارچه درهمپیچیده را به عقب بکشد، آنها را صاف کند و دوباره روی بدن دیجیتال نصب کند و از انفجارهای شبیهسازی رایج جلوگیری کند.
کل فرآیند بازسازی تقریباً دو ساعت طول میکشد، که یک پیشرفت قابل توجه نسبت به غیرممکنهای قبلی است، و میتواند روی یک GPU RTX 3090 بدون از کار افتادن سیستم اجرا شود.
از یک عکس واحد، لباسهای از نظر فیزیکی دقیق و آماده شبیهسازی، که جدا و آماده حرکت هستند، قابل بازسازی است و یک چالش بزرگ در مدلسازی انسان مجازی را برطرف میکند.
| keyInsight | details |
|---|---|
| محدودیت قبلی | مدلهای تصویر به سهبعدی لباس را به بدن میچسباندند و از شبیهسازی فیزیکی واقعگرایانه و حرکت جداگانه لباس جلوگیری میکردند. |
| نوآوری اصلی | لباسهای سهبعدی از نظر فیزیکی دقیق، آماده شبیهسازی و قابل جداسازی را از یک عکس واحد بازسازی میکند. |
| جزء هوش مصنوعی | راهنمایی انتشار چندنمایی، نماها را از تمام زوایا ترکیب میکند تا شکل سهبعدی ثابتی ایجاد کند. |
| جزء فیزیک | تماس پتانسیل افزایشی کدیمنشنال (CIPC) با حداقل کردن انرژی کل سیستم و جلوگیری از نفوذ به بدن، رفتار پارچه را بهینه میکند. |
| مکانیسم اصلاح | فیزیک قابل تمایز به هوش مصنوعی اجازه میدهد تا عدم دقتهای درز و شکل را فوراً یاد گرفته و تنظیم کند. |
| ویژگی خوددرمانی | سیستم میتواند شبکههای پارچه درهمپیچیده را در میانه شبیهسازی دوباره بدوزد و نصب کند و از خرابیهای فاجعهبار رایج جلوگیری کند. |
| زمان فرآیند و سختافزار | بازسازی کامل حدود دو ساعت طول میکشد و روی یک GPU RTX 3090 قابل انجام است. |
| نقطه ضعف فعلی | این روش با طرحهای مد «خارج از توزیع» یا عجیب و غریب مشکل دارد. |
