что такое 3д моделирование лица
3D моделирование лица или «Новое лицо за час!»
Наталья Юрьевна, расскажите о данной процедуре, как ее можно охарактеризовать?
Это, так называемое, моделирование лица, основанное на воссоздании необходимого или утраченного объема и перемещении тканей, с использованием филлеров. Известный факт, что при старении, под действием гравитации и ослабленных структур кожи, ткани опускаются вниз, в результате чего мы получаем носослёзные бороды, носогубные складки и брыли.
Можно ли назвать это Софтлифтингом? Это одно и то же?
Нет, Софтлифтинг – это техника, которая подразумевает использование канюлей. Существует еще одна, применимая к 3D моделированию, техника – прокол с помощью простых игл. Однако, этот способ наиболее травматичен для пациента, на лице появляются синяки и отечность. Поэтому, лучшим вариантом является канюля. Процесс восстановления проходит в несколько раз быстрее, да и результат будет ярче выражен.
Чем процедура отличается от контурной пластики?
Контурная пластика – это коррекция контура лица, восстановление утраченного объема. Для заполнения подкожной полости используются препараты на основе гиалуроновой кислоты. Мы прибегаем к такому методу, когда, например, не хватает объема скулам или имеются глубокие носогубные складки. Таким образом, контурная пластика подразумевает лишь заполнение пустот, но не перемещение тканей.
Видео процедуры:
Какие препараты используются при проведении процедуры?
Чаще всего используются препараты на основе гиалуроновой кислоты, а так же филлеры на базе гидроксиапатита кальция (Радиесс, например). В своей практике я предпочитаю работать с первыми, потому как он достаточно хорошо переносим, не имеет побочных эффектов и длительного реабилитационного периода. Гиалуроновая кислота – естественный наполнитель для ткани, она не токсична и совершенно безопасна.
Какова длительность процедуры, и нужна ли при этом анестезия?
Все зависит от того, какое количество препарата мы вводим. Не меньшую значимость играет и степень птоза. В среднем, продолжительность 3D моделирования составляет от получаса до часа максимум. Что касается анестезии, то, как правило, достаточно апликационной, местной анестезии.
Нужно ли повторять процедуру? Сколько «держится» эффекта?
Процедуру проводят раз в полгода или раз в год, по показаниям. У некоторых процесс старения происходит очень быстро. У женщин в возрасте, со сниженным гормональным статусом, конечно, препарат гиалуроновой кислоты расщепляется и выводится из организма быстрее. В этом случае, процедуры делаются чаще. Помимо сказанного, многое зависит от того, как пациентка ухаживает за своим лицом. При правильном питании, отсутствии вредных привычек и регулярном уходе эффект сохранится на год. Но иногда нужна легкая коррекция. Ведь бывает так, что человек после процедуры поехал отдыхать, и ультрафиолет «съел» весь результат. На самом деле, все индивидуально, и причин, которые влияют на скорость разрушения гиалуроновой кислоты, очень много.
Какие ограничения, кроме ультрафиолета, в первые дни?
Обычно, после процедуры не рекомендуется загорать, посещать бани и сауны в течение нескольких дней. От массажа лица стоит воздержаться до второго месяца. В остальном, пациент ведет привычный образ жизни.
Какие области лица чаще всего подвергаются коррекции?
Пожалуй, наиболее востребованная область – скуловая, то есть верхняя часть. Самый первый признак старения – это эффект усталого лица, характеризующийся появлением носослезной бороды, опущением жировой ткани, пальпируемой орбитой глаза. Но коррекцию мы начинаем не с носогубных складок, как того хотят пациенты, а с параорбитальной области. Потому как, если мы займемся на первом этапе проблемой носогубных складок, лицо все равно не станет моложе. А во втором случае, кожа сразу натягивается и никаких дополнительных инъекций делать не нужно.
Опишите «идеального» пациента 3D моделирования лица?
Как правило, это женщины от 40 лет, с ярко выраженными морщинами, когда мы видим четкое смещение треугольника. Если у молодого лица основание треугольника расположено наверху, то у пожилого, наоборот, внизу. Типичное лицо не имеет избытка ткани, есть четкие показания для оперативного вмешательства и косметологической коррекции. Что касается пациентов моложе, то, разумеется, мы можем сместить ткани, но эффект не будет так ярко выражен, как в 45. Иногда обращаются и молодые, в 25, например. Так бывает, что генетически лицо плоское и в полупрофиль не видно красивых очертаний, поэтому на первом плане здесь исключительно эстетическая цель.
Если мы работаем по технологии софтлифтинга, то реабилитация очень короткая. Пациент покидает клинику в этот же день, и может идти хоть на банкет с коллегами. Синяки и отечность – большая редкость. Тем не менее, на следующий день могут быть болевые ощущения, что нормально, так как лицо было подвержено воздействию. Окончательный результат наблюдается ко 2 недели.
С какими процедурами можно сочетать 3D моделирование?
В один день – ни с какими. Спустя какое-то время, естественно, разрешено совмещать с любыми процедурами. Таким образом, с помощью моделирования женщины могут стать моложе без хирургического вмешательства!
3D-моделирование – современная магия. Моделируем новое лицо и тело
Желая сделать пластическую операцию, мы все как-то представляем конечный результат и хотим понять, на что можем рассчитывать в реальности. Раньше приходилось довольствоваться обещаниями врачей и хирургов, а также словесным описанием результата. Однако сейчас существует просто таки фантастический способ понять, как именно будет выглядеть результат и в точности увидеть все изменения еще до проведения операции. Магия? Нет – 3D-моделирование. Эта функция позволяет сформировать компьютерную модель будущих изменений, рассмотреть во всех деталях, что именно даст процедура. Самое главное достоинство такого процесса – возможность точно отобразить все коррекции на модели, которая повторяет именно тело или лицо пациента. И в процессе формирования модели принимает участие не только хирург, но и сам пациент. Поэтому результат всегда предсказуем и полностью отвечает ожиданиям.
Где и как применяется 3D-моделирование
Дилемма между ожиданиями и реальностью – самое страшное в пластике для каждого пациента. И решить ее можно очень легко, просто посмотрев модель, которую разработает врач на основании ваших пожеланий, возможностей организма и выбранного типа операции. Естественно, данная процедура применяется пока не повсеместно, но некоторые виды операций вообще не рекомендуется проводить без предварительного создания модели. 3D-моделирование является обязательным этапом подготовки к следующим пластическим операциям:
В этих случаях изменения внешности довольно радикальны, поэтому лучше заранее представлять, каков будет результат и привыкнуть к своему будущему. Так и у хирурга меньше проблем, и у пациента меньше претензий.
Однако и в других случаях пластики 3Д-моделирование может оказаться очень полезным. Например, рекомендуется сделать модель изменений при следующих процедурах:
Так вы получите общее представление о результатах предстоящей процедуры, а также сможете заранее визуально откорректировать то, что вы хотите изменить, чтобы после операции результат был максимально схожим с вашей мечтой.
Также данную методику можно применить в некоторых других случаях, например при липосакции, особенно в случае больших изменений. Также очень полезна модель при абдоминопластике, чтобы представить результат максимально точно. В целом, моделирование незаменимо во всех пластических операциях, где используются импланты. Это поможет правильно подобрать их форму и размер.
Процесс 3D-моделирования
У каждой клиники собственное оборудование и свои секреты максимально точного и реалистичного моделирования. Однако, в общем процесс довольно похож и состоит из нескольких этапов. Последовательность действий следующая:
Процесс занимает около получаса и после моделирования результат ее проведения пациент может получить на руки для дальнейшего изучения. Многие современные клиники предлагают данную процедуру бесплатно, при подписании договора на предоставление услуг.
Нюансы 3D-моделирования
Эффективность 3D-моделирования невозможно переоценить, это современный и безопасный взгляд на пластику, возможность избежать ошибок и недовольства результатом, особенно в случае кардинальных изменений внешности. Главные преимущества этой методики:
Однако стоит помнить, что 3Д-модель – это всего лишь модель и на 100% она не может отображать финальный результат, особенно с учетом определенных особенностей кожи и тела. Так сниженный тургор, птоз груди, нехватка эластана может привести к тому, что результаты процедуры будут не полностью соответствовать модели.
Делать 3Д-моделирование или нет – решать только вам и вашему специалисту. Однако наличие такой модели помогает определиться с будущим результатом, предугадать возможные нюансы. К слову, модель помогает не только пациенту понять, как будет выглядеть результат, но и хирургу. На визуализации видны все нюансы, которые просто на словах можно не учесть или не заметить. У вас есть вопросы или хотите поделиться мнением? Тогда эта тема на форуме для вас.
3D реконструкция лица, или как получить своего цифрового двойника (Часть 1)
Поговорим об одном интересном методе восстановления 3D лица человека, которое почти не отличить от фотографий.
На Хабре уже 2 года не появлялись статьи про лицевую 3D реконструкцию, и в Twin3D мы хотим постепенно заполнять этот пробел и регулярно выкладывать обзоры интересных статей, методов и наших собственных результатов на тему 3D digital human в целом.
Сначала пара слов о том, кому и зачем эти 3D лица и тела нужны (вообще об этом можно отдельную статью написать). Изначально 3D сканирование человека использовалось в кино для спецэффектов, где с лицом героя должно произойти что-то мало желаемое в реальности (например, взрыв) или невозможное. С увеличением требований к графике в компьютерных играх появилась потребность создавать всё более реалистичных персонажей — и гораздо проще отсканировать живого человека, чем лепить/рисовать с нуля по фотографиям. Теперь же к этому прибавляется желание людей оказаться в виртуальном мире или самим быть персонажами игр — и для этого, естественно, тоже нужны 3D модели.
Стоит отметить, что предыдущие статьи на Хабре фокусировались на методах легкого создания 3D моделей лиц. Как обычно, тут есть trade-off между качеством и простотой получения 3D модели. В нашем цикле статей мы расскажем про 3 метода в порядке убывания сложности процесса сканирования: от специального сетапа с 24 камерами и 6 вспышками (об этом методе поговорим сейчас) до фотографии со смартфона.
Исторически реконструкция лица начиналась со стандартных методов multi-view stereo (об этом можно почитать в википедии, а также есть классная брошюра от Google), и понятно, что для таких методов требуется большое число фотографий с разных ракурсов. Эти методы основаны на математической оптимизации.
Терминология
Результатом базовой 3D реконструкции лица является следующее сочетание: геометрия + текстура альбедо + отражаемость и нормали (картинки будут ниже).
Геометрия — это просто меш, т.е. упорядоченный набор связанных между собой точек в 3D.
Текстура альбедо — это по сути набор пикселей, которые покрывают этот меш, настоящий цвет кожи.
Отражаемость и карта нормалей — информация про каждый пиксель о том, как он отражает падающий свет (как сильно и в каком направлении).
Только при наличии всех эти трех компонент можно получить качественную фотореалистичную 3D модель лица.
Пара слов о методе
Метод реконструкции лица, о котором мы сейчас поговорим, описан в статье «Near-Instant Capture of High-Resolution Facial Geometry and Reflection», которая написана G. Fyffe, P. Graham, B. Tunwattanapong, A. Ghosh, P. Debevec и представлена на Eurographics 2016. Ее можно почитать здесь (дальше все картинки взяты оттуда). Эта работа примечательна тем, что авторам впервые удалось получить качество восстановления с точностью до пор кожи при почти мгновенном сканировании (66 мс). На заставке вы увидели результаты именно этой статьи. Статье уже 5 лет, но она стала своего рода классикой, да и авторы у нее широко известны в узких кругах (тот же Дебевек из Google). Статья написана довольно специфичным языком и с опусканием многих неочевидных деталей, так что пришлось немного поломать голову, чтобы ее понять и написать этот текст.
Как это работает
Для начала, авторы собрали весьма интересный риг из камер и вспышек. В нем 24 DSLR камеры Canon EOS 600D и 6 профессиональных вспышек Sigma EM-140. Вспышки эти включаются последовательно, а вместе с ними одновременно фотографируют какое-то подмножество камер, так что в итоге каждая камера фотографирует ровно один раз. Камеры установлены и разбиты на группы так, чтобы оптимально покрыть всю область лица и для каждой точки увидеть хотя бы 3 разных отражения (дальше увидим, зачем). Реализована съемка с помощью микроконтроллера 80MHz Microchip PIC32. Авторы отдельно продумали, что весь этот процесс должен занимать меньше скорости моргания человека (
100 мс), так что от первой до последней фотографии проходит 66 мс, согласно статье.
Риг для съемки лица
Алгоритм на вход получает 24 фотографии и информацию про вспышки, на основе этого создает базовый меш, а далее — с помощью небольшой магии и математики делает по две карты альбедо и нормалей (диффузную и спекулярную), на основе чего получается детализированный меш с точностью до пор и морщинок.
Пайплайн алгоритма
Исходный меш получается через обычный multiview stereo (например, Metashape). Но его качество довольно низкое (+- 2 мм), так что на основе карты нормалей этот меш в конце уточняется.
Поэтапное улучшение исходного меша
В основе алгоритма лежит photometric stereo — набор методов компьютерного зрения, при котором используются не только сами фотографии, но и информация о падающем свете: интенсивность и направление света. Этот подход позволяет понять, как конкретный пиксель текстуры отражает свет в разных условиях, что для кожи человека особенно важно. Как я упомянул выше, алгоритм выдает две карты нормалей. Первая — диффузная — соответствует матовому отражению лица, то есть отражениям от глубинных слоев кожи. Вторая — спекулярная — нужна для рендеринга мельчайших деталей поверхности кожи.
Диффузная и спекулярная карты нормалей
А получаются эти нормали для каждого пикселя по сути через решение систем линейных уравнений
где L — матрица направлений света для всех видов камер, \beta — искомая нормаль (3-мерный вектор), P — условные значения пикселей для этих точек и видов камер. После пристального взгляда на эту систему становится понятным, зачем нужно видеть точку хотя бы с трех ракурсов — в противном случае систему однозначно не решить. Если хочется иметь карту разрешения 4096×4096, то соответственно нужно решить 16 млн таких систем, так что эффективное использование GPU здесь must have. Параллелизация таких вычислений — отдельная нетривиальная задача.
Эти уравнения решаются в рамках ламбертового приближения для диффузных нормалей, потому что как раз это нужно для описания матового отражения кожи от ее глубинных слоев. Для спекулярных нормалей решаются более сложные уравнения в приближении Blinn-Phong, чтобы учесть возможность зеркальных отражений кожи, но суть остается той же.
Результаты
При наличии уточненного меша, альбедо, освещаемости и карт нормали можно зарендерить 3D модель лица под произвольным ракурсом и освещением.
Для начала сравним кусок щеки фотографии и рендеринга под тем же ракурсом и освещением. Как видим на картинке ниже, результаты очень точные вплоть до мельчайших пор и отражений света.
Сравнение фотографии (слева) и рендеринга 3D модели под тем же углом и освещением (справа)
Если же мы посмотрим на рендеринг под новым ракурсом и освещением, то тут тоже всё весьма прилично.
Уточненный меш и рендеринг под новым ракурсом и освещением
Итоги
При всей крутости результата и метода, конечно, в результате не получается супер-идеальный аватар человека. Тут никак не обрабатываются несколько ключевых элементов:
Волосы — на всех результатах люди просто в шапочках, ни у кого нет щетины
Отдельные артефакты — уши, ноздри носа и другие слабо видимые места никаким специальным образом не процессятся
Глаза — они, конечно, не подойдут для игр или кино
Что такое 3D-моделирование лица и кому необходима эта процедура?
З аполонившие косметический рынок филлеры на основе гиалуроновой кислоты перевернули профессиональную индустрию и изменили каноны красоты. Пухлые губы, отсутствие морщин и ровный тон кожи – это лишь часть результатов, которых можно добиться «уколами красоты». Наверняка вы не раз замечали, как одним днем лицо девушки преображается в лучшую сторону без явных изменений. И здесь речь не о кардинальных результатах от пластических операций, а скорее об эффекте «просто выспалась». Такого мягкого, но при этом заметного эффекта удается достичь благодаря набирающей популярности процедуре – 3D моделированию лица.
Истоки и принципы
Как уже было сказано выше, происхождением этой процедуры мы обязаны переходу косметологической индустрии с препаратов на основе геля на гиалуроновые филлеры. В основе 3D-моделирования лежит принцип «золотого сечения» Леонардо да Винчи. На его основе выведены идеальные пропорции лица, которые отличаются идеальной симметрией и гармонией. Например, самые простые и известные правила «золото о сечения» довольно известны и вне индустрии: расстояние между глазами должно быть равно длине глаза, а расстояние от носа до подбородка – ⅓ всего лица. Ориентируясь на эти правила и индивидуальные особенности лица, косметологи исправляют такие проблемы, как тяжелый подбородок, одутловатые контуры, отсутствие объема и нависшее веко. То есть, если контуринг в макияже называют игрой тени и света, то 3D-моделирование можно описать по тому же принципу, но только здесь основную роль играет объем.
Кстати, лучшими примерами удачного 3D-моделирования можно считать голливудских актрис, которые за последние несколько лет заметно преобразились, но при этом отрицают любое хирургическое вмешательство. Например, крайне обсуждаемый в таблоидах случай с Рене Зеллвегер и Мэри-Кейт Олсен. Если внимательно рассмотреть лица девушек, можно заметить явно изменившиеся линии подбородка, ставший более открытым взгляд и заметно увеличившийся объем в области скул.
Какие проблемы можно решить
Гармония черт лица – главная цель, которую преследуют врачи-косметологи, когда берутся за 3D-моделирование лица. Врач в этом случае выступает в роли скульптора, который добавляет, поднимает и увеличивает в тех зонах, где это необходимо. Эта инъекционная методика позволяет, во-первых, воссоздать объем там, где его не хватает, что также помогает достичь эффекта натяжения и создать точеные контуры. То есть, вводя филлер для объема в верхней части лица косметолог также прорабатывает и нижние его очертания. Если же говорить про русских девушек, в рамках процедуры 3D-моделирования им обычно добавляют объем в области скул, подбородка, бровей, что позволяет опять же устранить провисание тканей. При этом нельзя забывать, что гиалуроновая кислота также отвечает за регенерацию новых тканей. Поэтому помимо лифтинга и скульптурирования на выходе пациент получает не только новый «каркас» лица, но и более ровную, посвежевшую кожу.
3D-моделирование лица: что это такое и кому надо
Гении индустрии красоты придумали, как бережно, но быстро и эффективно вернуть красоту и молодость нашей коже.
Сегодня никого не удивишь уколами красоты и филлерами на основе гиалуроновой кислоты. Ради чувственных губ, ровного тона кожи или гладкого лица многие женщины готовы потерпеть несколько неприятных и болезненных минут. Но есть методика, благодаря которой коррекция проходит практически незаметно ни для пациента, ни для окружающих, создавая ощущение свежести лица. Именно так, бережно и эффективно, работает 3D-моделировние.
Что это такое
3D-моделирование – современный вид контурной пластики. Врач-косметолог с помощью гиалуроновых филлеров корректирует овал лица, добавляя (где это необходимо – в область подбородка, скул или бровей) объемы и формируя четкие правильные линии. Работа по принципу «золотого сечения», придуманного Леонардо Да Винчи. В итоге вы получаете идеально симметричные, гармоничные пропорции лица и можете распрощаться с излишне тяжелым или сильно зауженным подбородком, нависшим веком и глубокими мимическими морщинами.
Проще говоря, с помощью 3D-моделирования врач, подобно скульптору, «лепит» ваше идеальное лицо. Идеальное молодое лицо. Ведь не секрет, что гиалуроновая кислота помогает регенерации тканей. А значит, включает процессы самоомоложения кожи. Отсюда ровный тон и заметно посвежевший цвет лица.
Чудо-материал
На самом деле никакого волшебства в 3D-моделировании нет. Все зависит от квалификации врача-косметолога и его рук. Если вы попали к мастеру, то процедура будет для вас практически безболезненна и максимально эффективна. Обычно ее результатов хватает на год. Но иногда и больше, все зависит от особенностей кожи
Предварительно врач намечает место работы: где нужно добавить объема, подтянуть и обозначает места ввода препарата под кожу. «Эстетический эффект достигается с помощью инъекционного введения под кожу специальных гиалуроновых гелей-филлеров, которые заполняют морщины и сглаживают неровности кожи, придавая лицу более совершенные и четкие очертания», – комментриует Мавджуда Тохирова, врач-косметолог, дерматовенеролог клиники немецких медицинских технологий GMTClinic.
Первые изменения вы увидите уже спустя несколько минут после процедуры – контуры лица станут более четкими и подтянутыми, а носогубные складки разгладятся. Несколько дней может сохраняться небольшой отек. Но конечный результат того стоит: на ближайший год ваша кожа ровная, подтянутая, лицо скульптурированное, четко очерченное, а вы выглядите на несколько лет моложе.