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虛擬人是怎么制作出來(lái)的?

發(fā)布時(shí)間：2024-01-11 09:53:02 瀏覽量：215次

什么是數(shù)字虛擬人

數(shù)字虛擬人的廣義定義為數(shù)字化外形的虛擬人物，是“虛擬”（存在于非物理世界中）+“數(shù)字”（由計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖形染、動(dòng)作捕捉、深度學(xué)習(xí)、語(yǔ)音合成等計(jì)算機(jī)手段創(chuàng)造及使用）+“人”（具有多重人類特征，如外貌、人類表演/交互能力等）的綜合產(chǎn)物。像現(xiàn)在大家熟知的初音未來(lái)、央視小C、洛天依、柳夜熙等等，都是很經(jīng)典的虛擬人形象。那虛擬人是怎么制作出來(lái)的呢？讓我們一起來(lái)了解下吧！


現(xiàn)階段虛擬人制作主要涉及建模、驅(qū)動(dòng)和渲染三大技術(shù)


3D建模：為構(gòu)建虛擬人形象的基礎(chǔ)，重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的精細(xì)還原

目前的建模方式主要可以分為三種：

1、手工建模，這是最初采用的建模手段，目前雖然還在廣泛應(yīng)用，但人工制作周期比較長(zhǎng)。

2、圖像采集模型，通過(guò)幾張照片還原人臉 3D 結(jié)構(gòu)，但是精度不足以建立高質(zhì)量模型。

3、儀器采集模型，是目前發(fā)展的重點(diǎn)，精度可達(dá)到 0.1 毫米，但是成本比較高。儀器采集模型現(xiàn)階段以靜態(tài)掃描模型為主，其中結(jié)構(gòu)光掃描重建系統(tǒng)是由投影儀投射特定光、攝像頭采集信息，最后再?gòu)?fù)原整個(gè)三維模型，設(shè)備要求相對(duì)較低，是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)的掃描方案。而相機(jī)陣列掃描重建技術(shù)，目前正替代結(jié)構(gòu)光成為主流的人物建模方式，原理是通過(guò)相機(jī)陣列拍攝圖片間的相同特征點(diǎn)進(jìn)行匹配校準(zhǔn)，然后重建人物模型，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上已成功商業(yè)化，并被應(yīng)用于電影、游戲制作當(dāng)中。


驅(qū)動(dòng)技術(shù)：動(dòng)作捕捉為虛擬人主流動(dòng)作生產(chǎn)方式

通過(guò)將捕捉采集的動(dòng)作遷移至虛擬人是目前3D虛擬人動(dòng)作生成的主要方式，核心技術(shù)是動(dòng)作捕捉。可以通過(guò)光學(xué)式、慣性式、電磁式以及基于計(jì)算機(jī)視覺的動(dòng)作捕捉來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段以光學(xué)式和慣性式動(dòng)作捕捉占據(jù)主導(dǎo)。計(jì)算機(jī)視覺動(dòng)作捕捉目前精度較低，但對(duì)環(huán)境要求低，可移動(dòng)范圍大，使用場(chǎng)景想象力也比較大，目前已有消費(fèi)級(jí)應(yīng)用，比如部分學(xué)校采用的AI攝像頭應(yīng)用。

渲染技術(shù)：核心環(huán)節(jié)決定呈現(xiàn)效果

渲染技術(shù)用于提升虛擬人的逼真程度，實(shí)時(shí)互動(dòng)亦需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染，渲染決定了最終作品的質(zhì)量與風(fēng)格。每一次技術(shù)提升對(duì)數(shù)字人皮膚紋理、3D 效果、質(zhì)感和細(xì)節(jié)等方面提升巨大。

渲染技術(shù)分為兩類，離線渲染技術(shù)（預(yù)渲染技術(shù)）和實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，其本質(zhì)區(qū)別在于當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)下，在及時(shí)性和圖形質(zhì)量之間進(jìn)行選擇。離線渲染技術(shù)不關(guān)心完成速度，這種渲染技術(shù)主要用于電影和電視動(dòng)畫。它對(duì)真實(shí)性和精細(xì)度有很高的要求，需要使用更多的計(jì)算資源。實(shí)時(shí)渲染技術(shù)側(cè)重于交互和及時(shí)性，適用于游戲、虛擬客服、虛擬主播等用戶頻繁交互的場(chǎng)景。這種場(chǎng)景需要快速創(chuàng)建圖像。目前，圖形生產(chǎn)硬件和可用信息的預(yù)編譯提高了實(shí)時(shí)渲染的性能，但其質(zhì)量仍受渲染時(shí)間和計(jì)算資源的限制。隨著硬件和算法的改進(jìn)，實(shí)時(shí)渲染技術(shù)具有較強(qiáng)的綜合性能實(shí)力，有望逐步普及。


總結(jié)

虛擬人自20世紀(jì)80年代以來(lái)一直在發(fā)展，當(dāng)時(shí)技術(shù)主要是手繪；隨后，傳統(tǒng)的手繪逐漸被使用CG動(dòng)作捕捉等技術(shù)來(lái)取代，深度學(xué)習(xí)算法得到突破，虛擬人的生產(chǎn)過(guò)程被簡(jiǎn)化，并朝著智能、方便、精細(xì)、多樣化的方向發(fā)展。如今，虛擬人產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入增長(zhǎng)階段，技術(shù)不再是行業(yè)的重要壁壘，應(yīng)用場(chǎng)景逐漸擴(kuò)大，廠商蜂擁而至，黃金時(shí)代即將來(lái)臨。

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