虚拟人是怎么制作出来的？

什么是数字虚拟人

数字虚拟人的广义定义为数字化外形的虚拟人物，是“虚拟”（存在于非物理世界中）+“数字”（由计算机图形学、图形染、动作捕捉、深度学习、语音合成等计算机手段创造及使用）+“人”（具有多重人类特征，如外貌、人类表演/交互能力等）的综合产物。像现在大家熟知的初音未来、央视小C、洛天依、柳夜熙等等，都是很经典的虚拟人形象。那虚拟人是怎么制作出来的呢？让我们一起来了解下吧！

现阶段虚拟人制作主要涉及建模、驱动和渲染三大技术

3D建模：为构建虚拟人形象的基础，重点在于实现细节的精细还原

目前的建模方式主要可以分为三种：

1、手工建模，这是最初采用的建模手段，目前虽然还在广泛应用，但人工制作周期比较长。

2、图像采集模型，通过几张照片还原人脸 3D 结构，但是精度不足以建立高质量模型。

3、仪器采集模型，是目前发展的重点，精度可达到 0.1 毫米，但是成本比较高。仪器采集模型现阶段以静态扫描模型为主，其中结构光扫描重建系统是由投影仪投射特定光、摄像头采集信息，最后再复原整个三维模型，设备要求相对较低，是一种相对经济的扫描方案。而相机阵列扫描重建技术，目前正替代结构光成为主流的人物建模方式，原理是通过相机阵列拍摄图片间的相同特征点进行匹配校准，然后重建人物模型，这项技术在国际上已成功商业化，并被应用于电影、游戏制作当中。

驱动技术：动作捕捉为虚拟人主流动作生产方式

通过将捕捉采集的动作迁移至虚拟人是目前3D虚拟人动作生成的主要方式，核心技术是动作捕捉。可以通过光学式、惯性式、电磁式及基于计算机视觉的动作捕捉来实现。现阶段以光学式和惯性式动作捕捉占据主导。计算机视觉动作捕捉目前精度较低，但对环境要求低，可移动范围大，使用场景想象力也比较大，目前已有消费级应用，比如部分学校采用的AI摄像头应用。

渲染技术：核心环节决定呈现效果

渲染技术用于提升虚拟人的逼真程度，实时互动亦需要实现实时渲染，渲染决定了最终作品的质量与风格。每一次技术提升对数字人皮肤纹理、3D 效果、质感和细节等方面提升巨大。

渲染技术分为两类，离线渲染技术（预渲染技术）和实时渲染技术，其本质区别在于当前发展形势下，在及时性和图形质量之间进行选择。离线渲染技术不关心完成速度，这种渲染技术主要用于电影和电视动画。它对真实性和精细度有很高的要求，需要使用更多的计算资源。实时渲染技术侧重于交互和及时性，适用于游戏、虚拟客服、虚拟主播等用户频繁交互的场景。这种场景需要快速创建图像。目前，图形生产硬件和可用信息的预编译提高了实时渲染的性能，但其质量仍受渲染时间和计算资源的限制。随着硬件和算法的改进，实时渲染技术具有较强的综合性能实力，有望逐步普及。 

总结

虚拟人自20世纪80年代以来一直在发展，当时技术主要是手绘；随后，传统的手绘逐渐被使用CG动作捕捉等技术来取代，深度学习算法得到突破，虚拟人的生产过程被简化，并朝着智能、方便、精细、多样化的方向发展。如今，虚拟人产业已进入增长阶段，技术不再是行业的重要壁垒，应用场景逐渐扩大，厂商蜂拥而至，黄金时代即将来临。