元宇宙虛擬人(轉載 虛擬人:在元宇宙打造你的第二分身)

元宇宙未至，虛擬人先行。虛擬人作為元宇宙的入場券，已成破圈式傳播引發熱議，不少文娛公司開發虛擬偶像進行粉絲氪金，也有虛擬人走進公司成為職員，虛擬人的應用場景正在逐步拓寬，未來的想象空間注定浩瀚。

虛擬人滿足著人類對元宇宙的初步想象，人類不僅能擁有專屬的數字孿生，又能延展自身在世界上的生存范圍，每一個應用場景的轉換，都在拓寬虛擬人的“成長”路徑。

而虛擬人既能1：1還原真人形象，再現世界上的另一個自己，也能換裝改形，搖身一變生成更精美的“人”。

建構3D虛擬人如何做到孿生再現？與之支撐的技術邏輯又如何實現？讓我們一起走進虛擬人實驗室一探究竟，揭開他的神秘面紗。

生成人體模型需要幾步？

首先，對一個真人進行虛擬人形象的建構，需要將其人體形象的所有部位和紋理細節都捕捉到位，相機陣列實時同步采集可以實現自動化建模，人體信息收集完成后會形成一個人體白模。“可以把人體白模想象成一尊雕塑，從頭部到軀干再到四肢都已還原了人的形象”，蘇研院數字虛擬人實驗室算法工程師劉佳麗解釋。

一副白模沒有色彩也沒有紋理，僅是一尊“粗糙”的雕塑。第二步，通過附上與白模同時生成的紋理圖，人體本身的紋理和膚色便得以顯現。此時生成的形象便是與真人逼近的虛擬人形象，如若相機陣列拍攝的條件和建模對象都處在理想狀態之中，這個虛擬人便是既能看到眼袋細紋，又能看到人體毛發的人，不過他生活在虛擬世界。

▲虛擬人模型清晰可見面部黑痣、胡茬等細節

相機陣列功用幾何？

科大訊飛AI研究院核心技術研究員李林博士表示：“使用相機陣列能捕捉瞬時的人體形態，并在可控的光照環境下精確實現人體表情、姿態和服飾的三維恢復。”

人體是一個凹凸不平的三維立體，加之著裝的材質款式也會有所差異，若想重建精確的三維立體，則需從多角度捕獲清晰的圖像數據，而相機陣列的瞬時同步采集，以及均勻的光照控制，能從源頭扼制人體輕微移動、光照不均勻帶來的圖像匹配誤差，從而提升三維模型重建精度，將人工介入的程度減輕。

▲模擬環境光下人體及服裝材質造成光的明暗差異

▲相機陣列均勻光下拍攝的人體圖

在相機陣列拍攝下，人體的三維特征能夠被準確記錄，諸如雀斑、皺紋等細節也會一覽無遺，這就給虛擬人生成接下來的工作奠定了良好的三維模型基礎。

▲老人面部的皺紋清晰可見

如何把誤差扼殺在搖籃里？

若希望建成的模型能避免誤差和瑕疵，在建模的過程中，對建模對象作初始約定，便是降低誤差的第一步。

李林和劉佳麗共同表示：對于發型和服裝，在建模之前會做一些規定。比如，長發盤成丸子頭，將劉海掀上去，短發即讓頭發盡可能的貼合頭皮。這么做是為了避免發絲亂飛或是遮住身體部位，這兩種都是誤差，一旦誤差產生，則需要后期介入將其修復，如此既會增加人工時，也會增高建模的成本。

▲頭發和皮膚相粘黏

而建模時，身穿較為貼身的衣褲，才能相對清晰地捕捉到人體，方便模型的成形，這也是為驅動人體做準備。劉佳麗解釋：“所見即所得”。相機陣列拍攝到了哪些人體信息，則虛擬人也會獲得這些信息。比如，如果建模對象穿了一條遮住雙腿的裙子，那么建模時便難以捕捉到裙子里的雙腿，故而建成的虛擬人實際上是沒有腿、空有一條裙子的不完整的人。

劉佳麗建議，建模時盡可能避免穿純黑或純白的衣服。模型師蔣寅迪解釋：“因為白黑兩色吸光屬性較強，那么它們反射出的光也會更強，便極易導致色塊的發白甚至出現空洞。”

▲純白色衣服反光導致出現空洞缺陷

李林則強調，建模時最好避免穿純色的衣服，這也是為后續的驅動工作考慮。因為純色的衣服不方便錨定標記點，從而難以對其進行驅動。這就好比一塊白墻置于眼前，沒有參照物，我們無從找尋支點去劃定左右。

自動化建模路徑建構的3D虛擬人，是為對真人進行1：1的復刻還原，真實度是對模型建成成果的一大關鍵考量。但是這并不代表，在建模的過程中人工不對其再次介入。如若未在理想建模條件之下，相機陣列所生成的模型便會有各異偏差，需要模型師對其進行修補調整。而假若建模對象希望瘦臉大眼、磨皮去皺、甚至是瘦肚子等美化操作，技術人員也能通過兩種路徑為其實現。除了對人體本身進行“p圖”美化，我們還能為其設計發型、服裝，滿足建模對象對美的追求，實現其在虛擬世界活得更美的心愿。

▲虛擬人經美化后在 Wonderland 的海報呈現

虛擬人怎么變美換裝？不理想的建模狀態又會導致哪些誤差的生成？下期同系列推文將為大家撥開迷霧，“見真容”。

本文內容轉載自微信公眾號，原作者：訊飛蘇州。

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