AI数字人制作流程和所用技术详解

一、AI数字人制作流程

AI数字人的制作过程是一个高度集成的技术流程，涵盖了多个关键步骤，每个步骤都有其特定的任务和涉及的技术。主要步骤如下：

1. 虚拟形象设计： 这一步是创建AI数字人的基础，涉及到设计虚拟人物的外观和特征。设计可以是手工完成的，由艺术家或设计师根据特定需求创造人物形象；也可以是自动生成的，利用计算机图形学和机器学习算法来设计人物形象。设计过程中可能还会包括对人物形象的细节调整，如面部特征、服装和配饰等。
2. 驱动/动作捕捉： 在虚拟形象设计完成后，需要赋予这个形象动作和表情。这通常涉及到动作捕捉技术，使用特殊的设备和软件记录真实演员的动作，然后将这些动作数据应用到虚拟人物模型上。驱动技术则通过编程或动作库来控制虚拟人物的动作，使其动作更加自然。
3. **语音生成： **为了让虚拟人物能够“说话”，需要进行语音生成。这涉及到语音合成技术，将文本信息转换为语音，或者通过录制和编辑声音来生成虚拟人物的语音。语音生成还包括语音的情感和语调的调整，以确保表达更加自然和富有表现力。
4. **动画生成： **动画生成是根据虚拟人物的动作和表情制作动画，这可能包括面部表情、身体动作等。动画生成过程中还会对虚拟人物的微表情和身体语言进行细致设计，以增强其表现力和交互的真实感。
5. 音视频合成显示： 这一步是将语音、动画以及其他视觉元素（如背景、道具）合成在一起，形成视听效果。这需要音视频合成技术，确保所有元素同步且质量高。合成显示还可能涉及到对音频进行后期处理，如混响、音量调整等，以及视频的剪辑和特效添加。
6. **交互： **最后一步是实现用户与虚拟人物的交互。这包括设计交互界面和交互逻辑，使用户能够与虚拟人物进行交流和互动。交互技术可能包括语音识别、自然语言处理、手势识别等。交互设计不仅包括技术实现，还涉及到用户体验的设计，确保虚拟人物能够以一种直观和友好的方式与用户进行交流。 整个AI数字人的制作过程涉及到计算机图形学、人工智能、机器学习、动作捕捉、语音合成等多个领域的技术和知识。通过这些步骤，可以创建出既具有视觉吸引力又能够智能交互的虚拟数字人物，满足服务型或身份型的应用需求。

二、AI数字人制作流程主要技术和知识

本小节进一步细化了AI数字人制作过程中使用的关键技术和方法。

虚拟形象设计

• 基于物理的渲染(PBR): 使用Substance Painter、Marvelous Designer等工具制作材质和服装，通过HDRP或Unreal Engine的PBR流程进行渲染。

驱动/动作捕捉

• 标记点追踪: 利用Vicon或OptiTrack系统捕捉和记录标记点数据。
• 无标记捕捉: 结合MotionBuilder软件和Microsoft Kinect、Intel RealSense等深度相机进行动作分析和重建。

语音生成

• 单元选择法: 可能使用HTS (HMM-based Speech Synthesis System)等技术。
• 参数合成法: 应用Harmonix或基于梅尔频谱的参数调整技术。

动画生成

• 骨骼绑定: 在Maya或Blender等3D建模软件中进行。
• 反向动力学: 在动画软件中应用，如Maya的ikSolver节点。

音视频合成显示

• 颜色校正: 使用DaVinci Resolve或Adobe Premiere Pro进行。
• 音频压缩: 使用LAME或FAAC进行编码。

交互

• 手势识别

  • 二维手势识别: 使用OpenCV库进行图像处理。
  • 三维手势识别: 结合传感器数据和TensorFlow、PyTorch等机器学习框架。
  • 卷积神经网络(CNN): 如AlexNet或VGGNet进行手势形状识别。
  • 循环神经网络(RNN): 如LSTM (Long Short-Term Memory)网络处理连续手势。

• 情感分析

  • 文本分析: 使用NLTK或SpaCy进行情感倾向分析。
  • 声音分析: 使用Librosa进行音调、音量和节奏分析。

• 自然语言处理(NLP)

  • 意图识别: 使用scikit-learn或Keras进行分类任务。
  • 实体识别: 使用SpaCy的命名实体识别(NER)模型。

• 语音识别

  • 声学模型: 使用深度学习框架训练，如CTC (Connectionist Temporal Classification)损失函数。
  • 语言模型: 使用n-gram模型或基于RNN的序列到序列模型。

这些技术和方法的具体实现可能因项目需求和开发团队的技术栈而有所不同，但它们为AI数字人的高真实感和自然交互提供了坚实的技术基础。

三、VR和AR技术在AI数字人的制作的具体应用

（一）VR和AR技术在AI数字人制作各环节中的具体应用

• 虚拟形象设计: 使用Gravity Sketch等VR建模软件进行三维建模。

• 驱动/动作捕捉: 使用Vicon或OptiTrack等光学动作捕捉系统。

• 交互:

  • VR交互设备: 如Oculus Touch或HTC Vive控制器。
  • AR交互框架: 如ARKit和ARCore。

• 动画生成: 利用Unity和Unreal Engine等游戏引擎的AR/VR模式预览动画效果。

• 音视频合成显示:

  • 360度视频技术: 提供全方位的视觉体验。
  • 空间音频技术: 如Ambisonics，提供三维音效。

• 手势识别: AR手势识别，通过ARKit和ARCore实现。

• 情感分析: 使用Microsoft Azure的Face API在AR环境中分析面部表情。

• 多模态交互: 使用HaptX Gloves等触觉反馈技术。

（二）AR/VR关键工具和平台

• AR/VR开发平台: Unity和Unreal Engine提供创建AR应用的工具和插件，同样适用于VR开发。
• AR/VR内容分发:
  • VR内容平台: 如SteamVR、Oculus Store。
  • AR内容平台: 如Apple App Store和Google Play Store。

这些技术名称代表了当前VR和AR领域的一些关键工具和平台，它们在AI数字人的制作和交互体验中扮演着重要角色。