元宇宙大熱，“虛擬數字人”先行，作為主角破圈而來。（虛擬數字人，是指存在于數字世界，通過動作捕捉、三維建模、語音合成等技術高度還原真實人類，再借助AR/MR/VR等終端呈現出來的立體“人”。）

在AI（人工智能）、VR（虛擬現實）等新技術浪潮的帶動下，以虛擬主播、虛擬歌手、虛擬員工等為代表的數字人開始進入大眾的視野，并以多元的姿態在影視、游戲、傳媒、文旅、金融等眾多領域大放光彩。隨著虛擬數字人普及度以及被接受度的提升，虛擬市場不斷擴張。

虛擬數字人的發展與其制作技術的進步密不可分。自1982年世界上第一位虛擬歌姬——林明美誕生以來，虛擬數字人行業經歷了萌芽、探索、初級和成長四個階段。隨著技術的逐年突破，虛擬數字人的制作得到有效簡化，從最早的手工繪制發展到了現在的 CG、人工智能合成。

虛擬數字人市場逐步進入成熟期，智能驅動的數字人開始嶄露頭角。

“2018年，新華社與搜狗聯合發布的“AI合成主播”可在用戶輸入新聞文本后，在屏幕展現虛擬數字人的形象并進行新聞播報，且唇形動作能與播報聲音實時同步。

2019 年，浦發銀行和百度共同發布的數字員工“小浦”，有逼真的外形、表情、肢體動作；可感知環境并做出實時反應，能用逼真的語氣、語調進行多輪自然對話，可通過移動設備為用戶提供“面對面”的銀行業務服務，完成用戶的指令。

至2020年，全球首位人工智能驅動的3D版AI合成主播正式亮相。她在立體感、靈活度、可塑性、交互能力和應用空間等方面，較前一代AI合成主播（2D形象）有了大幅躍升。

……”

由此我們可以看到，虛擬數字人正朝著智能化、便捷化、精細化、多樣化發展，現階段虛擬人更多的是與人工智能產生關聯。在“虛擬人”流行之前，其實行業內早已出現了“數字人”的概念。最早的“虛擬人”，或者說“數字人”的誕生，其實更多是為了適應影視娛樂需求，基于3D技術和CG動畫而產生的。

為了更好地適應市場，虛擬數字人各方面的性能逐漸被優化和提升，開始從外觀的數字化深入到行為的交互化和思想的智能化。“人”是虛擬數字人最核心的因素，高度擬人化為用戶帶來的親切感、關懷感與沉浸感是多數消費者的核心使用動力。能否提供足夠自然逼真的相處體驗，將成為虛擬數字人在各個場景中取代真人、完成語音交互方式升級的重要標準。

在實際應用中，虛擬數字人的優勢主要以下幾點：

第一，虛擬數字人可以模擬真實人體的反應，可以應用在臨床試驗、安全測試等特殊領域，無需真人即可得到接近真實的結果，且可重復多次使用；

第二，虛擬數字人的外形、性格、人設都能被完美打造，充分滿足溝通對象的心理需求，這在娛樂行業尤為重要；

第三，虛擬數字人具備規?；涂蓮椭苹芰?，且不受時間、地點的限制，可以根據需要隨時出現在指定的地點，且不會疲倦、無需休息，具有很高的商業價值；

第四，可以針對不同行業的各種應用場景，定制虛擬數字人的外形、技能，甚至出現在一些惡劣環境之中，令其具備廣泛的應用范圍。

那么，打造一個虛擬數字人的背后需要哪些技術來支撐呢？虛擬數字人的制作過程涉及建模、驅動以及渲染三大關鍵技術。

虛擬數字人技術架構：

▲建模

早期的人物建模技術以結構光掃描重建為主，這是一種靜態建模的方式。結構光掃描重建可以實現0.1毫米級的掃描重建精度，但其掃描時間長，一般在1秒以上，甚至達到分鐘級，對于人體這類運動目標在友好度和適應性方面都差強人意。因此其更多應用于工業生產、檢測等領域。

近年來，拍照式相機陣列掃描重建得到飛速發展，目前可實現毫秒級高速拍照掃描，這滿足了數字人掃描重建的需求，成為當前人物建模的主流方式，并成功應用于游戲、電影、傳媒等行業。

然而與靜態重建技術相比，動態光場重建是目前世界上最新的深度掃描技術。此技術不僅可以重建人物的幾何模型，還能一次性獲取動態的人物模型數據并直接采集三維世界的光線，高品質地重現不同視角下觀看人體的光影效果，然后實時渲染出真實的動態表演者模型。

▲驅動

從2D虛擬數字人發展到3D虛擬數字人，背后有著強大的技術所支撐。目前絕大部分“能動”的3D數字人，主要是靠真人驅動。

動作數據采集

將捕捉采集的動作遷移至數字人是目前3D數字人動作生成的主要方式，其核心技術是動作捕捉。動作捕捉技術按照實現方式的不同，可分為光學式、慣性式、電磁式及基于計算機視覺的動作捕捉等?，F階段，光學式和慣性式動作捕捉占據主導地位，基于計算機視覺的動作捕捉成為聚焦熱點。光學動作捕捉可通過對目標上特定光點的監視和跟蹤來完成運動捕捉的任務。

▲渲染

當通過不同的設備記錄下動作方案之后，還需通過渲染引擎對人物毛發、衣物等細節進行還原，目前PBR（Physically Based Rendering，基于物理的渲染技術）渲染技術以及重光照新型渲染技術的使用較為普遍，該類技術可以使數字人的皮膚紋理變得更加真實。

PBR 是基于真實物理世界的成像規律模擬的一類渲染技術的集合，它的關鍵在于微表面模型和能量守恒的計算，更真實地反映了模型表面反射光線和折射光線的強弱，可以使渲染效果突破塑料感。

重光照技術通過采集模擬多種光照條件的圖像數據，測算數字人表面光照反射的特性，并合成出數字人模型在新的光照下的渲染結果，使計算機中的虛擬數字人在任意虛擬環境下都可以呈現出近乎真實的效果，它改變了通過模擬皮膚復雜的透射反射來計算渲染時會出現誤差的局面。

未來，虛擬數字人會在各個層面得到進一步優化，人工智能與虛擬數字人的結合將成為趨勢，物理世界和數字世界也許會完美地連接在一起。當今時代，視覺呈現的技術革新從未止步，它以前所未有的方式一次次打破原有的感知，為用戶打造無與倫比的體驗。我們可以看到，三維智能視覺的虛擬數字人正向這個新時代緩緩走來。

 

合作洽談請聯系：

18217172515
0573-82808875-8038
zhangninghao@joec.ac.cn


獲取最新資訊敬請關注：

微信公眾號“嘉興超維VR3D”