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技术架构:建模、驱动、渲染三大关键技术构成底层架构
虚拟数字人基础技术架构包括“五横两纵” 。
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1. 建模:主流技术仍为静态扫描 , 动态光场成为未来重点发展方向
建模技术分为静态扫描建模和动态光场重建 , 目前主流技术仍为静态扫描 , 而具有高视觉保真度的动态光场三维重建技术不仅可以重建人物的几何模型 , 还可一次性获取动态的人物模型数据 , 成为数字人建模重点发展方向 。
静态扫描建模技术可分为结构光扫描重建和相机阵列扫描重建 , 相机阵列扫描重建可实现毫秒级高速拍照扫描 。
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国际上IR、Ten24等公司将静态重建技术完全商业化 , 服务于好莱坞大型影视数字人制作 。
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动态光场重建是目前世界上最新的深度扫描技术 , 包含人体动态三维重建和光场成像两部分:
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2. 驱动:智能合成 , 动作捕捉迁移成为主流动作生产方式
通过将捕捉采集的动作迁移至数字人是3D数字人动作生成的主要方式 , 核心技术是动作捕捉 。
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动作捕捉是指通过数字手段记录现实人们的运动过程 , 根据实现原理的不同 , 分为以下四种:
光学动作捕捉是指摄像机通过反光来捕捉马克点(反射红外光)的位置变化 , 从而完成对演员的动作捕捉 。
惯性动作捕捉即把集成了加速度计、陀螺仪和磁力计的IMU绑在人体的特定骨骼节点上 , 通过算法对测量数值进行计算 , 从而完成动作捕捉 。
常见的动作捕捉服、手套等设备都是属于这类捕捉 。
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视觉动作捕捉主要有两种:
- Track设备+IK算法的动作捕捉方案 , 主要通过Track设备以及IK算法相结合 , 模拟出一定的动作姿态 。
- 以人工智能为核心的动作捕捉方案 , 借助设备上自带的摄像头 。
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3. 渲染:主打 Unreal 和 Unity 渲染引擎 , 真实性和实时性均大幅提升
当通过不同的设备记录下动作方案之后 , 还需通过渲染引擎 , 对毛发、衣物等细节尽量还原 。
PBR是基于真实物理世界的成像规律模拟的一类渲染技术的集合 , 通过更真实的反映模型表面反射光线和折射光线的强弱 , 使得渲染效果突破了塑料感 , 数字人皮肤纹理变得真实 。
重光照技术通过采集模拟多种光照条件的图像数据 , 测算数字人表面光照反射特性 , 并合成出数字人模型在新的光照下的渲染结果 。
渲染技术也可分为实时渲染技术和离线渲染技术 。
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应用场景:虚拟数字人落地场景丰富 , 偶像营销或为先发赛道
天风证券指出 , 虚拟人及数字人应用领域多元 , 落地场景日渐丰富 , 主力文娱及服务行业 。
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