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不要小看Animoji!其中的黑科技简直不敢想象

不要小看Animoji!其中的黑科技简直不敢想象

发布时间:2017-10-27

几年前,苹果开始了“买买买”的狂潮,它收购了全球最好的3D传感器制造商PrimeSense,以及Perceptio、Metaio和Faceshift这三个分别研发图像识别,增强现实和运动捕捉技术的公司。

库比蒂诺(苹果公司所在地)收购其他技术公司以增强自身实力的行为并不罕见,但是,当时很难知道苹果打算如何处理这些技术,直到上个月,在苹果的年度新品发布会上,多年的收购和研究终于显现出了它的真面目:苹果发布了iPhone X手机

也许新旗舰手机中最重要的功能就是脸部识别技术,用户可以用面部解锁手机,还可以将自己的表情和Animoji的十几个表情符号结合在一起。

苹果认为iPhone X代表了移动技术的未来,对许多人来说,确实是如此。但是,如果你追溯一下那些令人印象深刻的消费技术的起源,往往会发现背后值得深入研究。在Animoji这个案例中,其使用的面部识别技术确实经历了一段长达十多年的技术探索和积累。

面部识别算法

在2000年代中期,动作捕捉仍然是一个艰巨的过程。例如,为《阿凡达》中的角色创造细致入微的表情,需要在演员们的脸上涂上有颜色的圆点,并将塑料球贴到演员身上,这些点被称为标记点,能够被光学系统追踪以测量面部和身体的运动数据,以便构造出角色如何改变的近似值。

“标记有助于简化通信计算。”瑞士洛桑一所学校的EPFL计算机图形和几何实验室的负责人Mark Pauly这么说。

标记技术的效果和运行都很不错,但它需要大量投入——工作室、运动捕捉套装,此外还需要演员在身上做出标记点。南加州大学视觉和图形实验室主任Hao Li说:“无论你想要创造什么,都需要花很多钱和时间,我们想让动作捕捉变得更加容易。”

因此,Pauly、Hao Li、Thibaut Weise,Brian Amberg和Sofien Bouaziz(现在都任职于苹果公司)这些研究人员开始探索如何使用可行的算法来替代标记和mo-cap套装,通过深度传感摄像头捕捉的画面来追踪面部表情。他们的目标是创建动态的虚拟化身,可以实时模拟人类表情。

然而,有一个问题不得不面对:面部跟踪算法极其困难。Hao Li称人类面部是“计算机图形学中的圣杯”,因为它很难操作,与静态物体不同的是,脸部不断在变化,而且不会遵循简单的规则。

一个机器要理解面部运动的前提是先了解足够丰富的面部表情。Visage Technologies公司的销售总监Dino Paic表示:“这些算法必须能对各种光照,遮挡,转动情况下的面部进行识别,以及分辨不同种族、不同年龄人群的脸部差异。”

到2000年代中期,3D深度传感摄像头已经比较成熟,足以将脸部五官和轮廓识别出来,但更大的挑战是教电脑了解这些数据。Hao Li说:“问题是,即使你能捕捉到所有的点,它们对电脑也没有任何意义。”

为了解决这个难题,Hao Li和他的团队像对待几何问题一样对待这张脸。他们在一组面部和表情上训练了他们的算法,使它们能够建立统计三维模型,可以描述不同人群和不同环境中的面孔。有了这种计算模型,该算法可以更容易地与面部的3D点云相匹配,并创建一个可以实时反映面部表情的图形化身。

未来:令人兴奋,也让人警惕

到目前为止,视觉效果公司大多使用这种技术来简化其产生流程。但是,主流人群将很快能够体验到它,比如,苹果的Animoji和英特尔的Pocket Avatars,它们能使用面部识别软件将你的脸变成数字化身。

Hao Li表示,面部模仿表情只是一个开始,他现在在经营Pinscreen,这是一家创业公司,旨在自动创建逼真的计算机图形,他的团队正在研发一种技术,该技术可以让算法基于单一的源照片构建一个超现实的3D化身。

去年美国总统大选之后,Pinscreen以跳舞的特朗普为原型创建了一系列的GIF动图,演示了这种技术。效果图并不是很精致——特朗普的脸上仍然看得出CGI痕迹,但它们却为未来指明了方向,可以想像,到时候任何人都可以创造出栩栩如生的头像,做任何想做的事。Pinscreen的技术仍然处于测试阶段,但它对受众的广泛影响既令人兴奋,也让人警惕。

技术在进步,科技能够操控的范围也越来越大。今天,在真实和虚拟之间还存在明显的视觉鸿沟,但总有一天,人们会难辨真假。这就是警惕所在。

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