我們對歷史的了解主要來自文物，但如果我們能看到遠古人類臉上的表情，那會怎么樣？如果我們能夠切實看到他通過移動面部肌肉表達驚訝、憤怒或恐懼，甚至是對你的笑意呢？這些問題是由貝爾格萊德大學考古學系的體質人類學教授Sofija Stefanovi?和她的團隊提出來的，當時，他們面對著塞爾維亞著名的萊潘斯基維爾考古遺址中的一具一萬年前的薩滿骸骨，打算展開開拓性的面部重建工作。

恰好同樣位于塞爾維亞的3Lateral就該項目與與Stefanovi?展開了合作。這家公司是行業領先的數字人類技術開發商，現已隸屬于Epic Games。3Lateral的團隊一直在與Cubic Motion（Epic Games家族的另一成員）以及虛幻引擎團隊的同事合作開發MetaHuman框架，并于去年免費開放了基于該框架的云端應用MetaHuman Creator的搶先體驗版。MetaHuman Creator允許任何人在幾分鐘內創造出衍生自其數據庫中掃描數據的獨特高保真數字人類。

然而，全新版MetaHuman框架不僅為MetaHuman Creator帶來了新功能，也新推出了適用于虛幻引擎的MetaHuman插件。該插件最主要的功能是網格體轉MetaHuman，它提供了用于復活薩滿的核心技術。這項振奮人心的開發成果現已免費開放給所有人使用，你可以根據自己的定制模型創建MetaHuman，不需要具備專門的知識即可完成類似的項目。

使用傳統技術對面部進行物理重建

20世紀60年代，位于塞爾維亞東部多瑙河畔的萊潘斯基維爾聚居地被首次發現。該遺址具有重大歷史意義，它展示了歐洲史前文化的早期發展階段。遺址出土了約500副骨架，其中一副被認為是“薩滿”的骨架，因為當人們發現他時，他是以不同尋常的盤腿蓮花坐姿出現的。據估計，薩滿生活在公元前8000年左右。專家小組能夠根據這副骨架確定他的身高、體重，甚至判斷他主要以海鮮為食。

為了啟動重建工作，團隊需要為史前頭骨制作精確的物理復制品，以保持原物的完整性。在塞爾維亞諾維薩德生物傳感研究所的考古學家和3D掃描專家Jugoslav Pendi?的指導下，團隊開始使用Peel 2CAD-S掃描儀捕捉數百張2D圖像，重現薩滿的史前面部特征。隨后，他們使用RealityCapture將這些圖像拼接起來，形成一個3D虛擬模型，這樣就可以3D打印出物理模型。

接下來，頭骨復制品被交給了瑞典的法醫藝術家和考古學家Oscar Nilsson，他是為世界各地博物館重建古代人類面部模型的專家。Nilsson開始進行法醫面部重建工作。他會使用粘土添加肌肉層和皮膚層，其厚度由對象的性別、年齡、種族和估計體重決定。

將靜態網格體轉換為可動模型

為了使實際的薩滿模型栩栩如生，他們再次使用Peel掃描儀掃描了尚未添加皮膚紋理和頭發的粘土重建模型，然后通過RealityCapture進行重建，用于創作數字模型。應用基本的皮膚和眼睛紋理后（下一步的先決條件），就可以為網格體執行網格體轉MetaHuman流程了。

使用虛幻引擎5中的自動地標追蹤，網格體轉MetaHuman功能會調整MetaHuman拓撲模板，以適應薩滿的掃描數據。接下來，這個新網格體會被提交到云端，并匹配到一個與薩滿面部幾何形狀和比例相似的MetaHuman，然后自動采用該MetaHuman的面部綁定。這項技術使用MetaHuman Creator龐大的真人表情掃描數據庫，為這張古代人臉生成了“統計學上的估計表情”，同時保留了差異，以維持原始的面相。

這個過程結束后，就可以在MetaHuman Creator中打開該角色了。團隊可以立即按下播放按鈕，使用應用內置的幾種預設動畫讓薩滿復活過來。

使用MetaHuman Creator完善肖像

接下來，在與考古學家、法醫以及一名MetaHuman角色美術師的合作會議中，團隊可以在MetaHuman Creator中縮小薩滿外貌中面部毛發和皮膚屬性的范圍。對現有DNA的分析表明，他應該有著“中等黑”的皮膚、黑發和棕色眼睛。“我們可以估計出皮膚、頭發和眼睛的顏色，準確率超過90%。”Stefanovi?說。

皺紋和白發是依據他的估計年齡添加的；牙齒按照頭骨形狀進行過調整；他的發型和胡須樣式是根據公元前8000年應該合理存在的修剪工具（如貝殼）設計的。

設計完薩滿的數字外貌后，Nilsson接下來可以將同樣的造型應用到物理模型上，完成傳統的3D重建。

“MetaHuman Creator中的所有這些來回工作都做得非常出色，因為我通常需要手工完成這些工作，代價高昂，非常耗時。”Nilsson說，“但現在能通過數字方式完成這些任務，這是一項革命性的突破。”

與古代人類實時互動

然后，團隊將數字模型導入到虛幻引擎中，創建了具有逼真光照的虛擬環境。他們可以使用MetaHuman面部綁定為薩滿手動制作動畫，也可以使用免費的Live Link Face應用程序，通過iPhone或iPad捕捉面部動畫，實時流送給虛幻引擎中的角色。

虛擬模型和物理模型是并行制作的。最后，在2020年的迪拜世博會上，為實現該項目提供了支持的國家平臺“塞爾維亞創造”公開了該模型。在展示會上，參觀者能夠通過iPhone捕捉自己的表情，然后在屏幕上看到數字薩滿通過實時動畫做出相同的表情。

“當沒有人與他互動時，我們就讓他打哈欠，借用同類MetaHuman的一些動畫拉伸他的臉。”3Lateral解決方案專家Adam Kova?說，“看他微笑是一種純粹的快樂。”

Stefanovi?表示同意。“在此之前，我們從來沒有機會目睹古代人類表達情感時的樣子。”她說。

現在，在貝爾格萊德的塞爾維亞國家博物館中，這個互動裝置與該機構收藏的萊潘斯基維爾文物一起展出。

雖然在游戲和電影行業中，MetaHuman框架引起了眾人的興趣，但萊潘斯基維爾的薩滿讓人們粗略地看到，這項技術將如何為傳統領域（如考古學和法醫學）中的創新項目提供支持。該團隊希望這一突破性的重建工作能夠激發其他開拓者的想象力，在不同領域中進行實驗。“我們看到有團隊在醫學、汽車，甚至是心理學研究領域探索它的用途，”Kova?說，“所以，這一技術在未來的發展方向完全取決于用戶。”

本文轉自虛幻引擎官網~