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写在前面
这一次，咱们来个有点跨界的主题：分三篇评论一下虚拟人、虚幻引擎，以及两者将怎么影响独立影视发明。
三篇估量为:
一、虚拟人的手艺宿世和AI此生
二、虚幻Unreal怎么成了最适合做影视的3D引擎
三、虚拟人和虚幻引擎对独立影视发明的影响：或许的和不或许的
这儿的“独立”，指的是有驾驭才能的个人和独立作业室。
就像从前光辉一时的中小型核算机终究被微型个人核算机替代了干流商场位置，七两未必不能拨千斤。独立发明者，在新技能的加持下，是否有或许撬动现在的影视发明生态?
且就渐渐叙来。
作者比较喜爱先界说评论规划，这次也不破例：本篇评论的是什么虚拟人？
虚拟人是现在的抢手词汇，因而也成为了规范的箩筐概念：什么都能够往里面装，比方二次元主播，企业人工智能客服，元国际的NPC……都能够自称虚拟人。
而本系列实在重视的方针，是那些“相片级”超写实虚拟人。咱们等待这种以假乱真的虚拟人在某种程度替代真人艺人，在未来参加到影视发明中去。
虚拟人的几个年代
现在网上对虚拟人的开展前史有一个比较通用的四阶段区别，不知道是哪位大佬给界说的。咱们无妨遵从这个区别，先做一点简略的回忆。
第一阶段：八十年代 萌芽期 初代歌姬
让咱们从林明美初步：公认的初代虚拟歌姬，第一个虚拟偶像。
关于动漫迷而言，林明美有更让人了解的身份，那便是80年代日本经典动画片《超时空要塞》的女主角，她那首闻名的《可曾记住爱》，在浓缩动画剧集情节的84剧场版的完毕高潮时唱起。
《可曾记住爱》是在超时空要塞Macross向侵略的外星军团建议总攻的时分向整个战场唱起的。明美作为人类的头号歌姬，在人类文明面临着外星敌人毁灭性的冲击之时，唱出了这首歌，激发了一切人的斗志，更让部分外星戎行发生文明共识而起义，一举扭转了战局。男主角一条辉（也是前男友……）在明美的歌声中，驾驭变形战机终究闯入敌军内地，给予了外星大领袖丧命一击。
这首星际大战中6分钟的完好Live，烽火与歌声的交错，极致的绚丽和浪漫留下了动画史上永久无法逾越的经典一幕。能够说，明美一曲之后，动画片里再无虚拟歌姬，出道便是巅峰。
林明美是虚拟偶像的初步，动画公司以她的虚拟形象发行了唱片，虚拟人第一次进入了实践国际。而经过近40年的时刻，明美的形象仍家喻户晓。
从动画水准来看，当年巅峰之作的纯手绘动画现在已彻底被3D动画潮流所替代，但明美至今让人津津有味的原因和技能无关，朴实依据人物设定以及大气磅礴的故事布景所衬托出的“国际歌姬”符号。
所以用明美作为本系列的开端还挺适宜的：
林明美便是一个从影视中走出的虚拟偶像。能够这样说，明美给了咱们一个启示：成功的虚拟偶像，除了技能支撑，更重要的是，他/她有必要具有著作所赋予的魂灵。
第二阶段: 21世纪初 探究期 影视文娱的试水
时刻一下就跳到了2000年。
（从这个时刻跳跃上，咱们也能感觉到，初代歌姬林明美是多么牛的存在……）
在这个时期里，虚拟人总算摆脱了传统手绘的约束，第一代3D虚拟人偶像初步呈现， 比较有代表性的是2007年在日本呈现的初音未来。
在这个阶段，虚拟人偶像都是简略的二次元形象，也契合了其时3D的CG水平：杂乱的做欠好，做点简略的二次元形象正适宜。
风趣的是，初音未来其实是一款歌曲组成软件，其时的 CRYPTON FUTURE MEDIA 以雅马哈的 Vocaloid 系列语音组成程序为根底开发音源库，并以此制造出售了虚拟歌姬人物主唱系列，初音未来也由此走进群众视界。
而我国对标初音未来的虚拟歌姬洛天依则在2012年呈现。
值得一提的是，虚拟歌姬开展的要害，被实践证明是同人发明的UGC。
其时初音未来出售后，许多翻唱歌曲就被宣告在日本的论坛上；公司随后开放了二次发明权，鼓舞粉丝发明；加上其自身没有具体设定，日本UGC网站上呈现许多粉丝制造的美术人设/音频/视频内容，乃至还诞生了一些“大神”等级的同人发明者，极大丰满了初音的内容内在，更让初音未来扩展了粉丝圈层，并跟着粉丝发明的洗脑神曲多次出圈。
而我国的洛天依也走出了相似的路途， 阅历了几年PGC（专业内容发明）运营状况欠安后， 公司初步鼓舞UGC发明，许多同人著作呈现，洛天依这个虚拟偶像才实在站稳了脚跟。
这个时刻段里， 电影工业里一个闻名的虚拟人也呈现了， 这便是2001年电影《指环王》里的咕噜 （其实称之为虚拟怪物更恰当）。
咕噜彻底由动作捕捉技能和CG技能发生， 史无前例的动作捕捉加3D CG形象的组成作用冷艳了国际。 现在依据动作捕捉的3D银幕形象很往常， 但当年咕噜能够说在电影作业轰动一时。
而到了2008年，神作《阿凡达》又达到了另一个高度：全程运用动作捕捉技能完结扮演，CG技能发明整个虚拟国际，此乃后话。
让咱们深究一下，为什么虚拟人的第一次开展是从2000年左右初步的？那个时刻点发生了什么作业呢？
在1999年，NVIDIA发布了它标志性的产品GeForce256，这个系列产品初步正式支撑3D图形运算里特别重要的T&L功用（坐标转化和光源）。
要知道，3D图形的解算便是由各种杂乱的坐标转化和光源核算组成的。在GeForce256之前，一切的坐标处理和光源运算都靠CPU处理；而当图形芯片具有T&L功用后，CPU就彻底从深重的图形核算中解放出来。
从此，图形芯片能够实在被称为GPU，和CPU齐头并进了。
或许正由于个人核算机3D图形加快才能的日新月异，向群众遍及了3D图形加快的运用场景和才能， 带来了3D虚拟人的第一次开展。这个时期，商场规划还比较小，动捕、CG等要害技能还不行老练，也没有满意的资源支撑，能够说是文娱业关于虚拟人的试水阶段。
第三阶段：2016-2020 成长期 技能打破带来的运用遍及
2016年到2020年这几年一般被区别为虚拟人的第三个阶段。
这几年里有哪些虚拟人呈现呢？其实让人能记住的并不多。有必要提及的是，这个时刻里，诞生和开展了国际首位虚拟主播，即YouTube 上的“绊爱”。
2016年12月1日，YouTube频道“A.I.Channel”开设，“绊爱”成为国际上第一个自称虚拟主播的视频博主，从此确认了虚拟主播VTuber的概念，敞开了二次元风格的虚拟人年代。
出道 3 个月，“绊爱” YouTube 粉丝数就超越了 20 万；到了 2018 年 7 月 15 日，绊爱的主频道订阅人数打破 200 万人。到2022年，其YouTube主频道和游戏分频粉丝总数超 400 万。
不过，恰好在不久前的本年2月26日，“绊爱”在举行了线上演唱会“Hello World 2022”后，宣告进入“无限期休眠”。初代虚拟主播走完了完好的演艺生计周期。
和实在国际的明星比较，虚拟明星的兴衰背面也没有更多新鲜事。不外乎便是粉丝重视度的逝去，粉丝集体的分裂，公司的运营失误，如此这般。
虚拟偶像也走出了人格化的演艺圈路途。
而这几年间，技能上又发生了什么呢？
除了3D范畴的建模，烘托和动作捕捉技能日益老练；这几年仍是依据深度学习的人工智能技能爆发式添加的时期。
2016年3月，英国DeepMind公司依据深度学习的围棋程序ALphaGo以4:1打败顶尖的作业棋手李世石，成为了第一个打败作业九段的核算机围棋程序。作为标志性的作业，人工智能走进了群众的视界，引发了AI的全面炽热。
在这个阶段里， AI才能也初步运用在虚拟人身上，首要体现在AI语音的才能与虚拟人服务形象的结合，例如2018年搜狗和新华社推出的AI主持人，以及2019年浦发银行和百度合作开发的数字职工“小浦”等等。
第四阶段：2020至今 新时期 新的气候
近两年，“虚拟人”成了抢手论题。在当时语境下，咱们了解的“虚拟人”多数是指所谓“相片级”的超写实虚拟人。
或许有几方面原因让当时“虚拟人”的规范变得如此之高：
软硬件的开展总算足以支撑这一终极水平；
用户的口味更挑剔， 典型事例也进步了群众预期；
本钱也需求虚拟人工业讲出新的故事。
归根到底，最重要的仍是用户等待有这种以假乱真的虚拟人体会。超写实的虚拟人物有更好的代入感，也能更好的接入实践国际的商业信息。
虚拟人这股热潮到了2021年愈加显着，互联网不同范畴的公司都在卖力开展虚拟人事务：
2021年5月，AYAYI超写实数字人推出，现在小红书粉丝12.6w，抖音粉丝8.3w。
2021年6月，B站宣告在曩昔一年里共有超越3.2万名虚拟主播在B站开播。虚拟主播成为B站直播范畴添加最快的品类。新生代虚拟主播愈加多样化且更接地气。
2021年11月18日，NVIDIA推出全方位的虚拟化身渠道Omniverse Avatar，CEO黄仁勋现场演示了由这个渠道生成的能与人天然问答交流的“迷你玩具版黄仁勋”Toy-Me。
2021年12月31日的跨年晚会，不谋而合地，多个干流卫视渠道都引入了虚拟人元素，其中最出彩的当属周深和虚拟人“邓丽君”同台演唱的《小城故事》。
且不论各家节目终究作用怎么，多个虚拟偶像同一时刻登陆各家干流跨年晚会，这自身说明晰许多问题。
而要说现在国内最火的虚拟人偶像，当属柳夜熙。
2021年10月31日，抖音美妆虚拟主播柳夜熙，第一条视频发布即登上热搜，涨粉上百万；截止到现在，抖音粉丝数量打破了900万，且仍在显着添加中。
如此凶狠的粉丝添加着实让人眼红，另一方面，一片大好的局势下，柳夜熙有个小小的危险，那便是她的视频发布频率比较低。这是由超写实虚拟人的视频制造门槛和周期决议的。
柳夜熙背面的团队有一百多人，三分之二都是内容发明部分，这样强壮而专业的团队，每次3-4分钟的高素质视频内容，根本上一个月一条的速度。这差不多是当时极限水平了，超长的出产周期很简略让虚拟偶像失去流量宣扬节点。
试想一下，假如柳夜熙的视频产出速度进步十倍呢？
假如有一种技能能让团队每三天输出一条柳夜熙等级的短剧视频，影视作业或许就要被改写了。
虽然无法一夜之间做到这点，但核算机技能的开展正敏捷降低着虚拟人内容制造的门槛。这一天的到来或许比咱们幻想得更快。
接下来，咱们花点时刻，来回忆技能怎么推进虚拟人开展到了今日的水平。
虚拟人出产办法的演化
话接上一节，咱们先来看看当时虚拟人的出产本钱。
依据作业数据，当时打造一个Q版或许二次元形象的虚拟偶像，本钱在10万；
假如是美型偏写实的虚拟偶像，本钱就到了40万；
若想制造一个相似柳夜熙的超写实虚拟人，据称作业价格在百万；
而虚拟人动画的每分钟本钱，也对应的从几万一向到近百万。
这种本钱，不是独立内容发明所能承受的。这儿还有独立作业者的空间吗？假如每个人都能自在打造自己的超实在虚拟人，是多么酷的作业。
咱们无妨深化虚拟人的各个出产环节，来探究终究：
打造以假乱真的3D人像：3D雕琢刀、相机阵列和光场重建、捏脸游戏
3D雕琢刀
把一个虚拟人的姿态给打造出来，行话叫做虚拟人的建模。
最传统的3D建模办法便是手艺打造。
和实践国际相似，运用3D国际的雕琢东西比方ZBrush软件，一点点精摹细琢而成。本质上这是核算机3D艺术家的创造。
事实上，游戏国际里各种充满着想像力和张力细节的怪物人物，都是在做了原画设定后，经过手艺办法渐渐打磨而成。
3D艺术家的巧夺天工，把只存在幻想中的人物绘声绘色的带到了用户观众面前。
相机阵列扫描和动态光场重建
惋惜的是，只靠艺术家的双手，很难满意工业出产所需求的功率和量级；并且，人工打造高精度虚拟人模型，本钱十分昂扬。
为了遍及3D虚拟人的出产，一些聪明的人们持续探究更高效的模型产出办法。
最直接的思路便是3D扫描收集。
当时首要的3D扫描办法有两种：相机阵列扫描和动态光场重建。
两个有点生疏的词汇，咱们逐个看过来。
首先是相机阵列扫描，这是什么技能呢？
在2021年3月，Epic在官网宣告收买了一家叫做Capturing Reality的公司。
这是一家“拍照制图技能”公司。他们家开发了一个有点奇特的软件Reality Capture：只需用户拿手机对着物体拍一圈，一切的相片输入软件核算，就能生成一个物体的3D模型。
这个拍照制图法是现在作业里用于人脸建模的最干流计划，用户能够只用一台相机完结质量还OK的模型扫描，也能够花力气组成一个相机光源阵列来完结高精度的拍照重建。
不难了解，这个办法是运用了不同图片之间的相同特征点来进行3D空间的重建。因而，相片的分辨率，相机内外部参数的操控，人脸光线的均匀程度等要素都会影响到终究的模型质量，需求一个相对抱负的拍照环境来进行拍照，国内就呈现了一些专门的扫描技能供给商，承接了不少影视事务。
这种办法虽然相对简略，但有着建模细节上的局限性。最显着的一点是，拍照制图法在重建虚拟人的皮肤细节时，会有一种无能为力的感觉。
假如咱们把镜头怼到虚拟人脸上，扁平的人物皮肤就会马上露出马脚了。
假如虚拟人仅仅做做带货直播，或在游戏里互动也算了；若希望打造出影视等级的超写实虚拟人，脸部大特写是有必要的，皮肤实在感这一点不管怎么绕不曩昔。
那能否在拍照制图法重建的3D模型之上，依托艺术家的双手在模型上重实践在的皮肤细节呢？答案是否定的，虽然3D艺术家有着高明的技艺，但实在皮肤有如一座顶峰拦在面前，难以逾越。
为什么实在质感的皮肤难以手艺打造？
这是由于，人的皮肤在细节上有着特别杂乱的体现。和那些滑溜溜的虚拟人脸部皮肤彻底不同，人类实在皮肤具有着适当的杂乱性：
当日光进入人体后，不同波长的光会有不同的吸收，对应着不同的散射间隔和衰减速度；此外，进入皮肤的光线还遭到皮肤表层透光度，毛孔和皱纹结构乃至是皮下组织结构的影响。
因而，靠着艺术家的手艺一向无法复原出皮肤的相片级实在感，纯手艺打造具有毛孔结构纤细改动的皮肤太难了。
这个难题一向到了2008年才有了起色，技能宅发明晰一种黑科技，能对面部皮肤进行高精度三维重建，在精确的脸部几许模型之上，再精确生成外表的皱纹和每个毛孔的结构细节（慨叹一下， 太牛了……），一起还用物理学公式描绘了不同波长光线在皮下组织的衰减，终究才得到了“相片级”实在的皮肤质感。
这便是影视作业里大名鼎鼎的LightStage，或许是这个星球上最牛的人脸扫描技能，也是光场动态重建技能在工业界最有代表性的体系完结。
LightStage是由美国南加州大学ICT Graphic Lab的保罗·德贝维奇（Paul Debevec）所领导开发的三维收集重建渠道体系。第一代体系于2000年诞生，从诞生的第一天就遭到了广泛的重视，到现在现已开展到了LightStage6，最新一代体系被命名为 LightStageX。
LightStage所选用的光场扫描的技能出了好些尖端图形学论文。对一般读者来说，只需求了解一点：LightStage光场扫描经过收集人脸各种视点的明暗清楚的光照数据（如上所示）， 终究核算复原出超高精度的人脸外表信息。
这种技能能很好的重建人脸上每个毛孔的结构。经过LightStage扫描重建的美国前总统奥巴马人脸，上面的毛孔细节清晰可见，着实让人惊叹。
风趣的是，拍照制图法和大杀器LightStage都选用相似的球形相机阵列来拍照取得人脸不同视点的信息。但显着的区别是：前者用柔软均匀的灯火拍照，要防止高光和明暗不均匀；而后者则特别拍照明暗清楚的人脸。两种体系的用光理念南辕北辙。
因而，调查阵列拍照时的用光办法，读者能够一眼辨别出相机阵列背面所选用的是拍照制图技能，仍是动态光场重建技能。
当LightStage2成型之后，索尼影业旗下Imageworks的视觉作用主管Scott Stokdyk在Light Stage团队的合作下，用这个技能为电影《蜘蛛侠2》制造了艺人阿尔弗雷德·莫利纳(“欧克医师”Doc Ock)和托比·马奎尔(“蜘蛛侠”)的虚拟替身。这项技能在近40个镜头中运用，协助这部电影取得了2004年奥斯卡最佳视觉作用成就奖。
LightStage2在更多的电影制造中被运用，包含了2005年的电影《金刚》，以及2006年的电影《超人归来》，后者用LightStage2扫描制造了一个虚拟数字超人人物，在许多动作动作镜头里都有运用，这个虚拟数字超人协助这部电影赢得了奥斯卡最佳视觉作用提名。
虚拟人的手艺宿世和AI此生
本文来自微信群众号：元天空之城（ID：gh_a702b8d21cdf），作者：城主，原文标题：《虚拟人的手艺宿世和AI此生: （虚拟人， 虚幻引擎和独立影视发明系列之一 ）》，题图来自：作者写在前面这...
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