NVIDIA AIテクノロジーにより、2Dビデオを3Dモデルに素早く変換可能

2023年6月10日、Antarctic Bearは、アメリカのGPUメーカーNvidiaが、2Dビデオを詳細な3Dモデルに素早く変換できる新しい人工知能（AI）モデルNeuralangeloの概要を説明する研究論文を発表したことを知りました。

△AI技術を活用し、動画から3Dモデルのデモ動画を素早く作成可能（ポータル）
最新の研究によると、既存の生成 AI モデルでは、複雑なテクスチャ、均一な色、強い色の変化など、オブジェクトの細部をリアルに捉えることが困難であることがわかりました。しかし、Nvidiaの次世代人工知能技術「Neuralangelo」は、これらの問題を解決できると言われています。この技術は、高忠実度のモデルを提供するだけでなく、2D ビデオを 3D モデルに正確に変換して、素材の質感の微妙なニュアンスを表現することもできます。これにより、3D プリント業界にさらなる可能性がもたらされます。

△Neuralangelo: 高精度神経表面再構成論文（ポータル）
3D プリントツールとしての Nvidia の AI はどのように発展するのでしょうか?

Nvidia は、スマートフォンのカメラを使用して仮想オブジェクトを迅速かつ簡単に作成できるクリエイティブプロフェッショナルの間での Neuralangelo テクノロジーの潜在的なメリットを特に強調し、アート、仮想現実、ビデオゲーム開発、ロボット工学、産業用デジタルツイン製造における幅広いアプリケーションを紹介しました。

さらに同社は、ミケランジェロのダビデ像の再現やフラットベッドトラックの再構築を通じて、Neuralangelo の新技術の幅広い可能性を実証することに成功しました。この技術は、ドローンで撮影した空中ビデオ映像を使用して公園の3Dモデルを作成するなど、大規模な環境を再構築することもできます。

「Neuralangelo が提供する 3D 再構築機能は、クリエイターにとって大きなメリットとなり、現実世界をデジタル世界で再現するのに役立ちます」と、Nvidia の研究担当シニアディレクターで、この研究論文の共著者でもある Ming-Yu Liu 氏は説明します。「このツールにより、開発者は最終的に、小さな彫像から大きな建物まで、詳細なオブジェクトをビデオゲームや産業用デジタルツインの仮想環境にインポートできるようになります。」

同氏はさらにこう付け加えた。「さらに、Neuralangelo のパフォーマンスと精度は、製造業や建設業がモデルや設計をより迅速かつ正確に作成するのに大いに役立つでしょう。」

Neuralangelo プロジェクトはまだ 3D プリントアプリケーションと統合されていないものの、Nvidia は、この技術が将来的に積層造形の開発方向の 1 つになる可能性が高いと述べています。現在、このプロジェクトのモデルはまだ 3D プリントに利用できません。

その未来は予想よりも早く到来するのでしょうか? Nvidia は Magic3D と呼ばれる AI 3D モデル生成ツールを発表しました。同社によれば、Magic3D は 3D オブジェクトを 40 分で生成し、DreamFusion の 2 倍の速さだという。

AIを使用して2Dビデオを3Dモデルに変換する

Neuralangelo は、オンザフライのニューラルグラフィックスプリミティブ (NGP) と信号距離関数 (SDF) の組み合わせを使用して、高品質のビデオ変換を実現します。 NGP は、マルチ解像度ハッシュエンコーディングを備えたハイブリッド 3D メッシュ構造を提供し、より細かい詳細をキャプチャしながらニューラルドメインの表現力を大幅に向上させます。この方法は 3D プリント業界に非常に適しています。

具体的には、Neuralangelo はまず、オブジェクトまたは環境の 2D ビデオを取得し、さまざまな視点を強調する複数のフレームを選択します。次に、フレームごとにカメラの位置が決定され、予備的な 3D モデルが作成されます。その後、モデルは細かいレンダリングと細部のシャープ化によって改良され、高品質の表面と精度を備えた完成品が生成されます。

高次導関数を計算するための数値勾配の使用は、このアプローチの重要な要素であり、最適化プロセスの安定化を可能にします。さらに、さまざまな詳細レベルで構造を復元するには、段階的な最適化スキームが不可欠であり、これにより包括的かつ正確な 3D モデルの再構築が可能になります。

Nvidia の Neuralangelo プロジェクトは、6 月 18 日から 22 日までカナダのバンクーバーで開催されるコンピュータービジョンおよびパターン認識 (CVPR) カンファレンスでデモされる予定であると報じられています。このショーケースは、ポーズ推定、3D 再構築、ビデオ生成などのトピックをカバーする約 30 の他のプロジェクトとともに展示されます。

△Nvidia本社公園のビデオでは、Neuralangeloを使用して3Dモデルに素早く変換しています。Antarctic Bearは、将来、AIツールと3Dプリント技術を組み合わせることで、メーカーはより簡単に生産し、高度に複雑な部品を素早く生産し、時間の経過とともに生産プロセスを継続的に最適化できると考えています。したがって、3D プリント技術の柔軟性と迅速な製造能力と、高品質の 3D モデルを迅速に生成する AI の能力を組み合わせると、大きな利点がもたらされます。これは非常に有望な応用分野であり、注目に値します。

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