Paper/Neural rendering

Cafca: High-quality Novel View Synthesis of Expressive Faces from Casual Few-shot Captures

침닦는수건 2024. 12. 23. 16:19
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내 맘대로 Introduction

 

이 논문은 Preface ++이라고 봐도 무방하다. 저자 라인도 똑같고 데이터도 똑같으며, 약간의 차이는 learnable latent가 함축해야 되는 정보량을 줄이고 decouple해서 성능을 조금 더 올리고 animatable하게 바꿨다는 점이다. 

 

많은 사람 이미지로 학습시킨 NeRF prior model을 기반으로 few shot neural rendering을 잘하자는 논문.

 

메모

그림만 봐도 preface와 거의 동일하다는 걸 볼 수 있음

기존 preface에서 per-subject latent code W 하나만 conditional으로 제공해서 prior NeRF를 학습시켰다면

caface에서는 per-suject identity code, expression code, latent code W 총 3 분류를 conditional으로 제공한다.

직관적으로도, 전반적인 생김새와 표정 정보가 추가로 주어진 것이기 때문에 학습 난이도가 많이 낮아질 것처럼 보인다. 

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핵심 전제는 개쩌는 수준의 3DMM fitting이 있어야 된다는 것인데, 놀랍게도 애초에 데이터 자체를 3DMM에다 graphic을 입혀서 만든 것이라 오차 0이다. 

inference 시에는 약간의 오차가 있을 수 있는데 이 마저도 dense keypoint 500여개로 피팅해서 거의 없다.



설명이 길지만 위 그림에서 identity, expression code가 concat되었다는 점 말고는 정확히 preface와 같다.



오히려 핵심은 개쩌는 데이터를 만들었다는 점에 있다.

3DMM template mesh를 random generation한 다음,

직접 피부를 입히고, 안경을 입히고, 머리를 입혀서 위와 같이 만들었다.... 실사인 줄...



이정도 퀄되면 이렇게 된다고 한다.

3DMM code들은 이미 완벽하다고 보기 때문에 freeze 한다.

안경, 헤어같은 개인 외모를 담는 W 하나만 (preface에서 쓰던) 업데이트 한다. 

NeRF니까 photometric loss가 기본이고 prop은 mip-nerf에서 쓰는 일종의 regularization loss임.

이렇게 GT로 모델을 만들어두면 나중에 inference할 때 noisy한 3DMM 들어왔을 때 망가지는 것 아니냐고 걱정할 수 있다. ->실제로 망가질 것.



하지만 구글은 이미 500개가 넘는 dense keypoint를 정확하게 뽑는 keypoint detector가 준비 되어있어서 이걸로 피팅하면 사실 상 무시 가능하다고 함.

이를 이용해 fitting을 최소 3뷰에 대해서 하면, 

카메라 파라미터를 역추정할 수 있는데 이게 꽤나 정확해서 뒤에 fine tuning에 바로 쓰인다고 한다.
few shot 입력이 들어와서 tuning을 할 때는

1) code W만 초반에 먼저 좀 업데이트해주고
2) code W랑 model 파라미터 둘 다 업데이트

-> 초기에 prior model 내에 어느 subject에 가까운지 찾아가도록 조금 기다려준 뒤, 
-> 주어진 입력에 더 맞도록 튜닝하는 방식.


튜닝 과정에서 few shot이다보니 artifact 들이 생길 수 밖에 없음



그래서 normal 크기 1로 억제하고, view direction을 encoding하는 파라미터 크기도 억제하고

마지막으로 한 ray 안에서 변화가 스무스하도록 (급격한 변화가 있으면 구름 같은게 껴있다는 소리니까) 강제해준다.
application 단에서 약간의 팁은

실제로 few shot을 찍는다 해도 싱크가 맞는 카메라로 찍지 않는 한, 약간의 표정 변화가 있을 수 있다.

따라서 few shot 간에 expression 파라미터는 interpolation해서 쓰는 방식이 좋다고 함.
성능 좋다~


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