元宇宙大热,“虚拟数字人”先行,作为主角破圈而来。2022年伊始,虚拟数字人竞相亮相,吸引着大众的眼球。从获得2021年万科总部最佳新人奖的数字化员工“崔筱盼”,到江苏卫视2022跨年演唱会的虚拟人“邓丽君”,在国外,“韩国第一网红”Rozy在过去一年为制作公司Sidus Studio X创造了15亿韩元(约合人民币800万)的收益,日本虚拟偶像公司彩虹社则在去年6月成功登陆资本市场,成为VTuber(虚拟主播)界首家上市公司。

根据研究院发布的《2022虚拟人产业研究报告》显示,至2030年虚拟人整体市场规模将达到3095亿元。虚拟人技术不仅是元宇宙“数字化身”的基础,同时在人工智能等核心技术的融合之下,虚拟人正在向平台化、专业化等方面迭代,并正在成为未来“元宇宙”生态中自主运行、自我迭代的基础设施。

虚拟数字人应用三大场景主要有企业服务、文娱领域和品牌代言。企业服务场景下的虚拟数字人提供虚拟主播、金融服务和在线教育等服务,具有较强的服务性质和功能属性。文娱和品牌代言领域的虚拟数字人从事讯息播报、虚拟偶像等行业,具有较强的个性化特征和身份标签。

虚拟数字人的定义分类

计算机技术打造虚拟数字人。虚拟人、数字人、虚拟数字人是通过计算机图形学技术创造出与人类形象接近的数字化形象,并赋予其特定的人物身份设定。按照各定义特征的要求,数字人的范畴包含虚拟人,虚拟人的范畴包含虚拟数字人。 对于不要求必须具备交流互动能力时,三者可以认为是等同的,但在严格意义下又有细微的差别。

虚拟数字人的行业情况

虚拟数字人市场广阔,应用领域不断拓展。虚拟数字人从最早的手工绘制到现在的CG、人工智能合成,虚拟数字人大致经历了萌芽、探索、初级和成长四个阶段。

当前虚拟数字人技术日益成熟,应用范围不断扩大,其产业链主要分为上游基础层、中游平台层、下游应用层。基础层为虚拟数字人提供基础软硬件支撑,硬件包括显示设备、光学器件、传感器、芯片等,基础软件包括建模软件、渲染引擎。处于基础层的厂商深耕行业多年,形成了深厚的技术壁垒。平台层包括软硬件系统、生产技术服务平台、AI能力平台,为虚拟数字人的制作及开发提供技术能力,赋予其真实及灵动感。应用层是指虚拟数字人技术结合实际应用场景领域,切入各类,形成行业应用解决方案,赋能行业领域。

虚拟数字人的技术架构

建模、驱动、渲染三大关键技术构成底层架构

建模技术分为静态扫描建模和动态光场重建,目前主流技术仍为静态扫描,而具有高视觉保真度的动态光场三维重建技术不仅可以重建人物的几何模型,还可一次性获取动态的人物模型数据, 成为数字人建模重点发展方向。静态扫描建模技术可分为结构光扫描重建和相机阵列扫描重建,相机阵列扫描重建可实现毫秒级高速拍照扫描。国际上IR、Ten24等公司将静态重建技术完全商业化,服务于好莱坞大型影视数字人制作。动态光场重建是目前世界上最新的深度扫描技术,包含人体动态三维重建和光场成像两部分。

驱动:智能合成,动作捕捉迁移成为主流动作生产方式

通过将捕捉采集的动作迁移至数字人是3D数字人动作生成的主要方式, 核心技术是动作捕捉。动作捕捉是指通过数字手段记录现实人们的运动过程, 据实现原理的不同,分为以下四种:光学动作捕捉是指摄像机通过反光来捕捉马克点(反射红外光)的位置变化,从而完成对演员的动作捕捉。惯性动作捕捉即把集成了加速度计、陀螺仪和磁力计的IMU绑在人体的特定骨骼节点上,通过算法对测量数值进行计算,从而完成动作捕捉。常见的动作捕捉服、手套等设备都是属于这类捕捉。

渲染:主打 Unreal 和 Unity 渲染引擎,真实性和实时性均大幅提升

当通过不同的设备记录下动作方案之后, 还需通过渲染引擎,对毛发、衣物等细节尽量还原。PBR是基于真实物理世界的成像规律模拟的一类渲染技术的集合,通过更真实的反映模型表面反射光线和折射光线的强弱,使得渲染效果突破了塑料感,数字人皮肤纹理变得真实。重光照技术通过采集模拟多种光照条件的图像数据,测算数字人表面光照反射特性,并合成出数字人模型在新的光照下的渲染结果。渲染技术也可分为实时渲染技术和离线渲染技术。

争相涌入市场

元宇宙雏形似乎已经显现,虚拟与现实的边界正在模糊。虚拟人作为元宇宙在当前阶段的重要分支应用场景。其带来的不仅是类似人与人交流的体验,而且是通往元宇宙的一个窗口,对用户交流互动模式以及品牌传播带来全新的变革,无论是在技术还是商业资本方面,虚拟数字人都迎来了一股发展热潮。

芯片巨头英伟达(NVDA.US)公布要打造足够逼真的、神态自然、能与人类流畅互动的虚拟人,对技术有较高的要求。而英伟达正在做的事,就是设法降低虚拟人、虚拟化身、3D虚拟头像的开发门槛。为此,英伟达为此发布了一个用于高效创建和部署3D虚拟形象的云原生AI模型和服务——Omniverse Avatar Cloud Engine(ACE)。ACE的模型和服务都在云端,因此企业不用担心算力问题,任何规模的企业都可以立即获得构建部署虚拟形象所需的大规模算力。这对游戏、聊天机器人、虚拟人、数字孪生和虚拟世界的大规模生产工作都会很有帮助。

虚拟人作为2022年热门的新风口,似乎也成为了微美全息(WIMI.US)的新突破口,视为未来增长的动力。微美全息大举挺进B端市场,在数字人B端领域的排兵布阵也迅速提上日程。根据当前用户对虚拟人的喜爱,从长远来看会有一部分群体在未来选择进入元宇宙,和虚拟人更加沉浸互动。微美全息继而投入了大量的时间和精力,从技术底层及核心算法上逐层突破,已经在虚拟人体的三维重建、真实感图形渲染等多个关键技术领域取得重大进展。目前,微美全息还打造出近5000项虚拟人IP,不断推陈出新,从外在到内在,从华丽的表演到实实在在的能力呈现,充分迎合了Z世代的审美和消费需求,商业应用场景越来越丰富。

B站(BILI.US)作为一家游戏公司,同时拥有大量可自循环的原创内容、分类社区板块及虚拟偶像业务。B站正在打造开放创新,包罗万象的数字原生社区,包含3大应用场景分别为数字藏品(NFT)、数字身份,以及版权。同时,能够为用户提供原创作品上链、NFT藏品展厅、虚拟宠物、偶像互动、数字身份及低调向他人展示自己身份这6个方向的服务。

对于虚拟人领域,百度(BIDU.US)积极参与,尽可能将数字人关联到用户高频场景,更好地服务用户生活、娱乐等需求。在 2021 年 12 月 7 日上线元宇宙产品“希壤”,打造平行于物理世界的沉浸式虚拟空间,每一个用户都可以创造一个专属的虚拟形象,在希壤上可以听会、逛街、交流、看展。

虚拟数字人从开发到落地的体系逐渐趋于完整。政策加持、产业链完善、用户人群增长、资本追逐,这四大因素正在加速虚拟人产业的进一步发展。相信,虚拟人技术日益成熟,有关产业正在逐步形成,整条产业链也在完善中不断开拓新的可能性。

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