《流浪地球 2》 Deepfake 小试牛刀，45+ 吴京「被」年轻，变身 21 岁小鲜肉
内容一览：在春节档科幻电影「流浪地球 2」中，主演吴京、刘德华、沙溢等人饰演的角色，跨越 14 年之久，视效团队正是借助 Deepfake de-aging 技术，呈现出了演员不同年龄段的容貌。
关键词：De-aging Deepfake 流浪地球
「流浪地球 2」上映 8 天，总票房就已经突破了 24 亿，打破 36 项纪录，获得 91 项里程碑成就。其中，21 岁小鲜肉刘培强（吴京饰），以及年轻帅气图恒宇（刘德华饰），给观众留下了深刻的印象。
流浪地球官方微博发布的一段视频中，讲述了换脸特效背后繁复的工程难度。
变！变！变！20 岁吴京变身小鲜肉
在知乎提问「《流浪地球 2》幕后有哪些不为人知的制作难题」中，《流浪地球 2》视效总监、MOREVFX 创始人徐建，坦言技术上第一难点就是「De-aging」数字换龄。
查看徐建完整回答，请访问：
https://www.zhihu.com/question/579613527
数字换龄，45+ 吴京变身 21 岁小鲜肉
de-aging 是一种应用于影视作品的视觉特效技术，是指利用数字编辑 (digitally editing) 或计算机绘图 (computer graphics，简称 CG) 技术，实现演员在特定场景下的年轻化。
在电影「流浪地球 2」中，演员吴京、刘德华、王智等多人饰演的角色，都涉及到了角色年轻化，即 de-aging。
用吴京年轻时的 2D 素材训练 AI 模型进行 de-aging
为实拍素材完成换脸
一个小番外：根据电影剧情推算，刘培强出生年份正是 2023 年。
以吴京为例，现实中吴京在拍摄这部电影时，年龄 45+（根据百度百科资料推算），但是电影中 2044 年时的刘培强只有 21 岁，45+ 的演员挑战饰演 21 岁的「小鲜肉」，着实需要点技术加持。
3 大主流 de-aging 方法梳理
实际上，当时全世界主流的 de-aging 方法共分为 3 类。
方法 1：完全电脑生成
代表公司：Wētā FX
代表作品：「双子杀手」
上映日期：2019 年
主要演员：威尔史密斯
年龄跨度：51 岁→23 岁
该方法分为两个主要步骤：
* 制作数字人并进行 de-aging
通过演员佩戴的表情捕捉设备，扫描演员并生成数据库，制作目标演员的数字人，然后根据演员早期职业生涯剧照及视频素材，对数字人进行 de-aging。
* 基于演员佩戴的动作捕捉设备，对数字人进行动画制作
根据「流浪地球 2」视效总监徐建在知乎的分享，此方法预算高、国内相关人才不足，且身上的设备可能会影响打斗场景拍摄及演员表演情绪的传达。
威尔史密斯佩戴设备进行动作及表情捕捉
方法 2：仅电脑生成脸部
代表公司：工业光魔
代表作品：「爱尔兰人」
上映日期：2019 年
主要演员：罗伯特·德尼罗
年龄跨度：75+ 岁→40 岁左右
在电影「爱尔兰人」中，工业光魔开发了一种无需佩戴物理设备或在面部做标记的 de-aging 技术，演员被三台摄像机设备环绕拍摄，一台为正常拍摄机位，另外两台负责记录 de-aging 需要的数据，通过拍摄红外镜头收集必要数据，以数字方式再现表演。
摄像机记录的数据结合光线影响
对角色进行 de-aging
方法 3：基于 Deepfake 算法生成
代表公司：Lola VFX
代表作品：「美国队长 3：内战」
上映日期：2016 年
主要演员：小罗伯特唐尼
年龄跨度：50 岁左右→20 岁左右
在电影「美国队长 3：内战」中，视效团队利用小罗伯特唐尼早期的影视作品、视觉素材，训练基于 Deepfake 算法的 AI 模型并完成换脸。
Deepfake 年轻版钢铁侠 Tony Stark
据「流浪地球 2」视效总监徐建介绍，早在电影开拍一年半之前，视效团队就开始了技术实验，测试了 5、6 种换脸方法后，视效团队最终决定采用 de-aging 方法三，基于 Deepfake 算法用演员年轻时的 2D 素材训练 AI 模型，最终迭代 500 多万次后，替换实拍素材。
人脸年轻化及增龄的论文梳理
《Production-Ready Face Re-Aging for Visual Effects》
DisneyResearch 团队提出了一个 Face Re-Aging Network，简称 FRAN，可以在不丢失身份的前提下，自动重塑视频中的人脸图像，实现目标人脸年轻化或增龄效果。
输入人像年龄 35 岁
上下排分别为 re-aging 为 65 岁和 18 岁
阅读原文：
https://studios.disneyresearch.com/app/uploads/2022/10/Production-Ready-Face-Re-Aging-for-Visual-Effects.pdf
《High Resolution Face Age Editing》
本篇论文提出了一个用于面部年龄编辑的 encoder-decoder 架构，使用一种简单的方法实现了高分辨率人脸年龄编辑，可以输出 1024*1024 分辨率的图像。
依据输入人脸（黄色框）
输出不同年龄段的高质量人脸图像
阅读原文：
https://arxiv.org/pdf/2005.04410.pdf
《Only a Matter of Style: Age Transformation Using a Style-Based Regression Model》
本篇论文提出了一种图像到图像的转换方法，直接将真实的面部图像编码到预先训练好的无条件 GAN 的 latent space 中，进行老化转变。可以仅凭试验者的一张照片就生成全年龄阶段的容貌，精确到每一条皱纹。
使用论文提出的 SAM 架构生成的老化结果
阅读原文：
https://arxiv.org/pdf/2102.02754.pdf
像素级换脸技术任重道远，仍需行业规范
「流浪地球 2」中，年轻刘培强和图恒宇的呈现，虽然是基于 Deepfake 算法实现，然而通过考察众多相关论文，结合视效总监徐建的介绍，我们得知在电影制作的后期，仍需专业后期人员对换脸后的角色进行繁复的完善和修复。
这是因为换脸技术在一些细节处理上仍存在不足，如表情生硬、眼神表情不自然，这些「不协调」在电影大荧幕上无疑会被放大，给观众带来不适。
减龄及增龄算法的发展，要实现与影视作品中的角色「完美适配」，恐怕还有很长的路要走，而如何监控 Deepfake 这项技术不被滥用，也是工业界、科技界乃至普通用户不得不面临的一个潜在风险和挑战。
参考链接：
[1] https://www.zhihu.com/question/579613527
[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/oli.12302
[3] https://www.respeecher.com/blog/de-aging-technology-changing-hollywood-future-film-making