التقاط حركة الوجه

تستخدم أنظمة العلامات التقليدية ما يصل إلى 350 علامة على وجه الممثل ، وتتتبع حركتها بكاميرات عالية الدقة . وقد استُخدمت هذه التقنية في أفلام مثل "قطار القطب الشمالي" و "بيوولف" لتمكين ممثلين مثل توم هانكس من التحكم بتعابير وجوه شخصيات متعددة. مع ذلك، تُعدّ هذه التقنية مُرهقة نسبيًا، وتجعل تعابير الممثلين مُبالغًا فيها بعد عمليات التنعيم والتصفية. أما أنظمة الجيل الجديد، مثل "كابتيف موشن"، فتستخدم تقنيات مُطوّرة من نظام العلامات التقليدي، مع مستويات أعلى من التفاصيل.

تُستخدم تقنية علامات LED النشطة حاليًا لتشغيل الرسوم المتحركة للوجه في الوقت الفعلي لتوفير ملاحظات المستخدم.

تستخدم التقنيات غير المعتمدة على العلامات ملامح الوجه، مثل فتحتي الأنف وزوايا الشفتين والعينين والتجاعيد، ثم تقوم بتتبعها. وقد نُوقشت هذه التقنية وعُرضت في جامعة كارنيجي ميلون ^{[ 2 ]} ، وشركة آي بي إم ^{[ 3 ]،} وجامعة مانشستر (حيث بدأ الكثير منها مع تيم كوتس ^{[ 4 ]} ، وغاريث إدواردز، وكريس تايلور)، وغيرها من المواقع، باستخدام نماذج المظهر النشطة ، وتحليل المكونات الرئيسية ، وتتبع القيم الذاتية ، ونماذج الأسطح القابلة للتشوه، وتقنيات أخرى لتتبع ملامح الوجه المطلوبة من إطار لآخر. تتميز هذه التقنية بسهولة استخدامها، وتتيح للممثل حرية تعبير أكبر.

تتميز هذه الأساليب القائمة على الرؤية بقدرتها على تتبع حركة بؤبؤ العين، والجفون، وإطباق الأسنان بالشفاه واللسان، وهي مشاكل شائعة في معظم الرسوم المتحركة الحاسوبية. وتتمثل القيود المعتادة لهذه الأساليب في دقة الصورة ومعدل الإطارات، وكلاهما آخذ في التناقص مع توفر كاميرات CMOS عالية السرعة والدقة من مصادر متعددة.

تتشابه تقنية تتبع الوجه بدون علامات مع تلك المستخدمة في أنظمة التعرف على الوجوه ، حيث يمكن تطبيق نظام التعرف على الوجوه بشكل متسلسل على كل إطار من الفيديو، مما يؤدي إلى تتبع الوجه. على سبيل المثال، سمح نظام Neven Vision ^{[ 5 ]} (المعروف سابقًا باسم Eyematics، والذي استحوذت عليه جوجل لاحقًا) بتتبع الوجه ثنائي الأبعاد في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى تدريب خاص بالشخص؛ وكان نظامهم أيضًا من بين أفضل أنظمة التعرف على الوجوه أداءً في اختبار موردي التعرف على الوجوه (FRVT) الذي أجرته الحكومة الأمريكية عام 2002. من ناحية أخرى، لا تتتبع بعض أنظمة التعرف تعابير الوجه بشكل صريح، أو حتى تفشل في التعرف على التعابير غير المحايدة، وبالتالي فهي غير مناسبة للتتبع. في المقابل، تجمع أنظمة مثل نماذج الأسطح القابلة للتشوه المعلومات الزمنية لإزالة الغموض والحصول على نتائج أكثر دقة، وبالتالي لا يمكن تطبيقها من صورة واحدة.

تطورت تقنية تتبع الوجه بدون علامات إلى أنظمة تجارية مثل Image Metrics ، والتي طُبقت في أفلام مثل سلسلة أفلام The Matrix ^{[ 6 ]} وفيلم The Curious Case of Benjamin Button . استخدم الفيلم الأخير نظام Mova لالتقاط نموذج وجه قابل للتشويه، ثم تم تحريكه باستخدام مزيج من التتبع اليدوي وتتبع الرؤية. ^{[ 7 ]} كان فيلم Avatar مثالًا بارزًا آخر على أفلام التقاط الحركة؛ إلا أنه استخدم علامات مرسومة بدلًا من التتبع بدون علامات. يُعد نظام Dynamixyz نظامًا تجاريًا آخر قيد الاستخدام حاليًا.

يمكن تصنيف الأنظمة التي لا تستخدم علامات مرجعية وفقًا لعدة معايير تمييزية:

• التتبع ثنائي الأبعاد مقابل التتبع ثلاثي الأبعاد
• سواء كان ذلك يتطلب تدريباً خاصاً بالشخص أو مساعدة بشرية أخرى
• الأداء في الوقت الفعلي (وهو أمر ممكن فقط في حالة عدم الحاجة إلى تدريب أو إشراف)
• سواء كانوا بحاجة إلى مصدر إضافي للمعلومات مثل الأنماط المتوقعة أو الطلاء غير المرئي المستخدم في نظام موفا.

حتى الآن، لا يوجد نظام مثالي يفي بجميع هذه المعايير. على سبيل المثال، كان نظام Neven Vision آليًا بالكامل ولا يتطلب أنماطًا مخفية أو تدريبًا لكل شخص، ولكنه كان ثنائي الأبعاد. أما نظام Face/Off ^{[ 8 ]} فهو ثلاثي الأبعاد وآلي ويعمل في الوقت الفعلي، ولكنه يتطلب أنماطًا مُسقطة.

أصبحت الطرق القائمة على الفيديو الرقمي مفضلة بشكل متزايد، حيث تميل الأنظمة الميكانيكية إلى أن تكون مرهقة ويصعب استخدامها.

باستخدام الكاميرات الرقمية ، تُعالج تعابير وجه المستخدم لتحديد وضعية الرأس ، مما يسمح للبرنامج بتحديد العينين والأنف والفم. يُعاير الوجه مبدئيًا باستخدام تعبير محايد. ثم، اعتمادًا على بنية الوجه، تُعالج الحواجب والجفون والخدين والفم كعناصر مميزة عن التعبير المحايد. يتم ذلك من خلال البحث عن حواف الشفاه، على سبيل المثال، والتعرف عليها كعنصر فريد. غالبًا ما تُستخدم مستحضرات تجميل أو أقلام تحديد لتحسين التباين، أو أي طريقة أخرى لتسريع عملية المعالجة. وكما هو الحال مع تقنية التعرف على الصوت، فإن أفضل التقنيات لا تُحقق دقة عالية إلا في 90% من الحالات، مما يتطلب تعديلات يدوية دقيقة، أو تحمل بعض الأخطاء.

بما أن الشخصيات المُولّدة حاسوبياً لا تمتلك عضلات حقيقية ، تُستخدم تقنيات مختلفة لتحقيق النتائج نفسها. يقوم بعض رسامي الرسوم المتحركة بإنشاء عظام أو عناصر يتحكم بها برنامج الالتقاط، ثم يحركونها وفقاً لذلك، مما يُعطي، عند تجهيز الشخصية بشكل صحيح، تقريباً جيداً. ولأن الوجوه تتمتع بمرونة عالية، غالباً ما تُدمج هذه التقنية مع تقنيات أخرى، مع تعديل الأوزان بشكل مختلف لمرونة الجلد وعوامل أخرى حسب التعبيرات المطلوبة.

تقوم العديد من الشركات التجارية بتطوير منتجات مستعملة، ولكنها باهظة الثمن نوعاً ما.

من المتوقع أن يصبح هذا جهاز إدخال رئيسي لألعاب الكمبيوتر بمجرد توفر البرنامج بتنسيق ميسور التكلفة، ولكن الأجهزة والبرامج غير موجودة حتى الآن، على الرغم من أن الأبحاث التي أجريت على مدى السنوات الـ 15 الماضية أسفرت عن نتائج قابلة للاستخدام تقريبًا.