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      2. 虛擬數字人的過去、現在和未來

        慧聰廣電網 2022-05-07 18:31 來源:品牌市場相對論

        【慧聰廣電網】元宇宙將虛擬現實融合在一起,將給我們的工作生活帶來全新的體驗和革命性的變化,其中,作為人類本我的映射的虛擬數字人發揮著至關重要的作用。虛擬數字人是什么,Ta將帶來怎樣的影響呢?我們一起來看看。

        l什么是虛擬數字人?

        虛擬數字人,是存在于數字世界的“人”, 利用信息技術與人工智能技術實現人體從微觀到宏觀的結構和機能的數字化、可視化,最終達到將現實生活中的人精確的在數字世界中模擬構建出來。

        近年來,通過計算機圖形學(CG)、動作捕捉、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”,配合人工智能技術賦予其一定的“思考”、“學習”能力可以幾乎復刻真實的人,其外形,表情、動作形態逼真,語調、語氣、說話風格自然流暢,還能通過多感官實時關注和識別用戶的情緒、表情、語氣,根據對話內容及時作出反應。

        “虛擬數字人”需要經歷4個發展階段,即“虛擬數字可視人”、“虛擬數字物理人”、“虛擬數字生理人”和“虛擬數字智能人”,這4個階段不一定截然分開,各階段的內容也可能交叉重疊。其原理是通過先進的信息技術與生物技術相結合的方式,在計算機上操作可視的模型,包括人體的各器官和細胞等,最終建成生物網絡化的流程,即從由幾何圖型的數字化“可視人”到真切實感的數字化“物理人”,再到隨心所欲的數字化“生物人”。

        目前,超寫實“虛擬數字人”、仿真“虛擬數字人”、卡通“虛擬數字人”等多種形態的“虛擬數字人”花樣百出。從技術角度出發,這些多形態“虛擬數字人”主要應用了動態三維重建、CG結合動作捕捉、仿真人體模型、卡通建模結合語音合成等AI技術。其背后,是機器學習新算法(深度學習)的出現、運算力的提升、數據量的上漲、計算機圖形學的發展和計算機視覺“基礎設施”的日益精進等,這些都為“虛擬數字人”不斷就“進化”提供了充分的“養料”。

        l 虛擬數字人是近幾年的產物嗎?

        其實,“虛擬數字人”概念最早起源于1989年美國國立醫學圖書館發起的“可視人計劃”(Visible?Human?Project,?YHP);2000年,韓國開始了可視人研究的5年計劃。當時“數字人”主要用于醫療領域,以VHP數據集為基礎,全世界的科研工作者在圖像處理、三維建模、可視化軟件開發等很多領域取得重大成果。

        在國內,2001年,以“中國數字化虛擬人體的科技問題”為主題的香山科學會議第174次學術討論會首次提出了“數字化虛擬人體”的概念,所以“虛擬數字人”其實并不是一個新鮮的概念。

        隨著5G萬物互聯時代的到來和深度學習和卷積神經網絡(CNN)利用大量的視覺推動基于人工智能(AI)的計算機視覺迅速改進,虛擬數字人在人們的日常生活中有了更實際、廣泛、深度的應用,例如影視動漫、數字營銷、文化旅游、通訊會議、教育教學等領域,并逐漸打破現實世界和虛擬世界的邊界。

        l虛擬數字人的優勢和價值?

        在實際應用中,虛擬數字人的優勢主要以下幾點:

        第一,虛擬數字人或者說人的數字化身,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、人設都能夠被完美打造,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,虛擬數字人具備規模化和可復制化能力,而且不受時間、地點的限制,可以根據需要任何時候出現在指定的地點,且不會疲倦、無需休息,所以有很高的商業價值;

        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;

        虛擬數字人應用可以創造巨大經濟價值:

        1、 較低的人力成本。人口老齡化導致勞動力供應滿足不了需求,加之通貨膨脹導致工資上漲等因素,人力成本只會一路攀升;虛擬數字人只需要早期的固定投入,后續工作過程中的邊際成本極低。

        2、 適用于任何工作環境。在高溫、低溫、電磁輻射等惡劣環境下,虛擬數字人仍可正常工作,且不會有任何抱怨;

        3、 易于招聘。人才招聘與崗位需求往往存在一定時差,虛擬數字人容易獲得,可以快速上崗滿足工作需要。

        4、 管理成本低。虛擬數字人不會與企業發生摩擦和矛盾,不會挑戰企業的管理規則,更容易管理。

        5、 培訓成本低。再熟練的員工仍需要培訓后方能勝任工作可根據實際的需求定制企業專屬的數字員工,省去或縮短了這一過程,降低了培訓成本。

        6、 24小時高效工作。7×24小時全天工作,不知疲倦,出錯率低,速度更快,帶來更可觀的工作產出。

        l目前,有哪些虛擬數字人的具體應用?

        目前,虛擬數字人已經在很多行業得到應用。關于虛擬數字人的應用,大眾首先會聯想到虛擬偶像、虛擬演員等影視、游戲產業的應用,但金融、教育、醫療等落地場景也是未來的重要發展方向。

        一、 娛樂行業(虛擬演員、虛擬歌姬、虛擬主播、虛擬模特、虛擬網紅)

        虛擬數字人研究中對人類的外表模仿很早就開始了,這與計算機圖形學的發展和商用密切相關。CGI,也即計算機生成圖像。它自誕生之際就被運用于視覺藝術創作,如今已在電影、繪畫等領域發展成熟。CGI技術的使用讓人們的想象被最大程度地賦予了真實性,次元壁的界限得以突破,進而創造出令人驚嘆的視覺奇觀。

        虛擬數字人已在影視作品和游戲作品中多次出現并引起轟動和關注,如《生化危機》、《阿凡達》、《頭號玩家》、《戰斗天使阿麗塔》等都是典型案例。CG技術的發展讓電影和游戲的真實感大大增加,人物角色仿佛就是存在于我們身邊的真實的人。

        虛擬數字人的過去、現在和未來

        《戰斗天使阿麗塔》中的阿麗塔這個角色,使用了超過2500張面部表情的定幀圖組成了她的各種表情;阿麗塔的一只眼睛由將近900萬個像素制作,而《指環王》整部才動用了15萬像素。眼睛的近景鏡頭也沒有用傳統的動態貼圖制作,而是完整的創建了包括虹膜內的絲模型在內的整個眼球結構。觀眾在銀幕上只能看到金屬質感的機械身軀,實際上,阿麗塔是由8000多件數字制作的模擬人偶合成,她的身體擁有大大小小800多個內部零件、狂戰士的身體更是運用了2700部件組裝,所有零件都隨著人物的每一個動作高速運轉。

        虛擬數字人在娛樂行業應用較為成熟的一個方式是虛擬歌姬。虛擬歌姬是指以卡通、CG形象角色展現,結合聲音由語音合成引擎(例如VOCALOID 2)為基礎開發販售的虛擬女性歌手,有名氣的比如有初音、洛天依等等

        運營公司創造出虛擬歌姬的外形,粉絲在語音合成引擎軟件上輸入自己的原創歌曲,初音便會將其演唱出來。可以說,虛擬歌姬是運營公司與粉絲共同創作的產物,優秀的原創曲目和海量的同人創作為虛擬歌姬這個“精美的容器”注入靈魂,粉絲們通過參與創作,強化了對虛擬形象的感情——參與本身即情感。

        虛擬數字人的過去、現在和未來

        洛天依與張韶涵合唱芒種

        虛擬主播是虛擬數字人在娛樂行業的另一個已廣泛應用的案例。虛擬主播的核心是 2.5 次元擬人外形、官方擬定的人設與相關企劃、以及中之人的演繹三個部分。一般來說,其原理是,運用動作捕捉、表情捕捉和音聲處理等技術將中之人的表演應用于 3D 動畫模型之上。虛擬主播最初以視頻形式與粉絲見面,之后直播形式迅速興起。

        虛擬主播往往具有相對確定的官方人設,以“接地氣”“反差萌”等特征為主。比如,第一虛擬主播絆愛的設定是人工智能、視頻中卻展現了“人工智障”的特點;排名第二的輝夜月外表陽光,視頻風格卻是被稱為 “假酒喝多了”的自由奔放;四大天王中的另外一位電腦少女小白外表是溫柔的白發軟妹,游戲視頻中變聲為“電音海豚 ”……

        虛擬數字人的過去、現在和未來

        虛擬主播“ 人工智障 ” 絆愛

        近年來,虛擬模特和虛擬網紅逐漸進入人們的視野。她們擁有高度仿真的外表、完美的身材比例與極為靈活的活動空間。通過拍攝廣告、參與活動和發布生活動態等方式,虛擬模特逐漸成為了社交網絡上被廣泛關注的意見領袖與網紅,吸引了大批粉絲并成為網絡造星模式的完美產品。

        虛擬網紅高度仿真人的外形下,其本質是 CGI 設計團隊、造型師的美學理念與社媒營銷團隊的營銷作品的結合體。虛擬網紅的個人身份、生活方式、外表,甚至思想和行為,都是背后團隊精心設計的產物,是為了滿足觀眾胃口而創造出的圈錢利器。

        虛擬數字人的過去、現在和未來

        虛擬模特Noonoouri

        虛擬數字人的過去、現在和未來

        虛擬網紅 Lil Miquela

        虛擬數字人的過去、現在和未來

        虛擬網紅 Lil Miquela和戚薇

        近年來,隨著視頻平臺的發展和實時CG、動作捕捉等技術的演進,虛擬數字人開始走進直播間,進一步打破次元壁限制,與用戶產生更深入的互動,實時趣味的體驗讓虛擬網紅、虛擬歌姬等虛擬數字人進一步破圈,走近更多人的生活。

        二、 廣電行業(AI虛擬主播)

        虛擬數字人很重要在廣電行業很重要的應用就是AI虛擬主播。AI虛擬主播定義是結合人工智能與三維虛擬形象技術,并可自主承擔策劃、編輯、主持、制作等一系列工作的主播。虛擬主播以其形象和聲音可定制、不易出錯、24H不間斷播報,得到了對內容的時效性、準確性和傳播力要求極高的廣電行業的關注。

        虛擬主播發展經歷了三個階段:

        1.0階段,探索階段。2001年,世界上第一個虛擬主持人阿娜諾娃(Ananova)在英國誕生,其后,中美日韓紛紛推出自己的虛擬主持人。但由于技術不成熟,這一階段的虛擬主持人與真人形象相差較大,語音、表情、肢體的仿真程度也一般,且制作內容效率較低、成本較高,導致這一批虛擬主持人相繼消失;

        2.0階段,真人驅動和AI引入。Vtuber興起帶動虛擬主播的發展,用真人驅動虛擬形象在一定程度上解決真實美觀的問題,但真人驅動也讓虛擬主播的效率不高、效果不能保證,AI技術的而引用大大解決了這一問題:只需輸入一段既有的新聞文本,主播就可實時進行播報,且發音與唇形、面部表情等也完全吻合,無論是看上去還是聽上去,似乎都與真人無二了;

        3.0階段,全面AI化的虛擬主播。由計算機虛擬合成的、高度逼真的三維動畫人物,一言一行都與真人一樣,并可以完成一切表演、播報,且不會有任何緋聞,妥妥的一枚“完美代言人”。

        目前來看,AI虛擬主播的實現方式大致可分為三種:

        一是上述提到的“真人操作”模式,這一模式靈感來源于影視業,實現方式也跟影視業差不多,都需要配套真人演繹,前期需要進行大量的數據采集,中期需要動捕設備來配合播報,后期需要對視頻制作進行再加工。從前期準備到后期制作,成本都不可謂不高,這大概也是該模式目前僅限于一些大媒體,難以大范圍推廣的原因所在。

        二是“AR+AI”模式,靈感來源于全息投影,實現方式依賴于增強現實技術。這一模式,需要提前設置好AI虛擬主播的回答、動作、表情等,并通過其與真人主播的互動,來制造真實感。且因為AI虛擬主播是后期做上去的,所以現場真人主持與其互動時,就需要靠“演”。但這種實現方式,對真人主持的要求極高,對后期制作的要求也很高,從應用層面來看,要大范圍推廣難度顯而易見。

        三是全AI化模式,靈感來源于早期主持人,實現方式和效果卻比早期主持人好很多。這一模式分成定制AI虛擬主播和使用視頻制作后臺兩步,其將上述兩種方式中“人”的成分大大剔除,專注于用AI來替代人力,將虛擬主播的語音、情緒、動作,乃至后期視頻制作需要的圖片、視頻等都集成到后臺編輯系統中。目前來看,它是更接近全自動化,也更節省制作成本、提升制作效率的方式。

        三、 虛擬數字人員工(虛擬助手)

        企業采用智能機器人作為員工,完成客服、銷售、營銷等工作,早已不屬實新鮮事,在銀行、保險、制造、零售、醫療、物流、電商甚至政府、公共機構等眾多行業和場景中得到了應用。

        虛擬數字人員工不僅可以提供智能機器人的全部功能,還具有人的外形,可智能識別問題和訴求、判斷用戶情緒、與用戶交互溝通,配合智能大屏、全息現實、AR/VR等技術,將帶來更高效、更智能、更人性化的服務體驗。

        1、 醫療行業

        為醫療APP、醫院導診機器人等智能醫療助手提供真人虛擬形象,結合醫療相關NLP,讓患者在就醫咨詢時感覺在與真正的醫生交談,獲得與線下問診近乎一致的體驗,大大緩解了個人用戶關于身體健康、就醫前咨詢等情形量級暴增的問題。

        虛擬數字人應用在智能醫療助手方面,有以下優勢:真人形象的醫療助手,可緩解患者的焦慮,營造可信賴的問診咨詢體驗;24小時在線,專業地解答用戶的問題;能夠更好地保護患者個人隱私;節省就醫過程中的醫療資源浪費,讓專業的醫護人員將更多的精力投入到病人的救治。

        另一方面,虛擬數字人可作為人類的數字化身應用在醫學教學和臨床治療之中,如用于醫學院人體解剖使用,模擬人體生理反應、在正式手術前模擬演練等,從而提高治療的效率、減少病人的痛苦。

        2、 金融行業

        當下,金融行業采用數字化技術提升風口水平、提高工作效率、改善服務質量的需求旺盛。虛擬數字人可應用在金融行業的業務導引、業務辦理、營銷及遠程虛擬客服等服務場景,為消費者提供個性化、智能化的服務。

        通過虛擬數字人進行服務導引,不僅能幫助工作人員分擔客流壓力,還能保證服務的標準規范,保證服務質量;在業務辦理環節,虛擬數字人可生動形象地指導用戶更便捷地完成操作,并結合機器視覺識別加強風控,較少電信詐騙、冒充身份等情況的出現;虛擬數字人還可提供更佳的人機交互體驗,在營銷過程中減少用戶的抵觸,更人性化地介紹產品和服務;遠程虛擬客服可以智能地幫助用戶解答問題、身份認證、加強風控,讓客戶享受到便捷人性的服務。

        3、 文旅行業

        在旅游景點、博物館等場景可采用虛擬數字人導游或打造專屬虛擬IP,不僅可解決導游人手不足問題、提供全面、準確、生動的講解服務,還可配合VR/AR/全息等技術增強旅游消費的沉浸感,虛擬與現實交融之中讓游客更好地感受人文、歷史和自然風景,獲得更好的文化消費體驗。

        4、 教育行業

        AI虛擬老師可提供在線教學,能與學生24小時在線交流,隨時隨地解答學生的問題,這一模式不僅可以更好地提升教學效率,還能更好地保護視頻教學中的個人隱私。運用計算機視覺進行情緒識別、手勢識別可為在線教學進一步賦能。例如,情緒識別幫助判斷孩子的聽課效果。比如兒童出現困惑的表情時,或許反映出老師講的內容孩子沒聽懂,那么這一情緒反饋給老師時,老師就可以再講一次知識點,以便幫助孩子更好地學習和理解。

        虛擬數字人在不同行業和不同場景的應用還有很多,不再一一詳舉。

        l未來,虛擬數字人將如何發展?

        未來,我們將迎來人機共存、人機互動的時代,虛擬數字人將更加高頻地出現在大眾身邊,虛擬數字人如何能更好地服務于人類將是發展的宗旨。未來,“真實”、 “互動”、“智能”將是虛擬數字人研究和發展的重點。

        要判別是否是“人”,外形的判別首當其沖。因此,在未來,虛擬數字人的“可視性”仍面臨巨大挑戰。基于生物解剖、計算機視覺、計算機圖形學等跨學科研究,對真實的人的外形解構,再在數字世界進行還原,構建模型并通過合適的顯示手段展示,無限逼近真實人類的外形是永遠存在的需求。

        虛擬數字人與人的交互,將開啟人類認識世界的新方式。虛擬數字人要像人類能對外界刺激給出回應,對肢體、語言、表情的研究仍需深入,才能保證真實自然的體驗;與VRAR、全息技術的結合,探索更真實、更舒服的交互方式,讓人機協同帶來更多可能。

        人工智能與虛擬數字人的結合將成為趨勢。人工智能為虛擬數字人注入靈魂、賦予大腦,讓虛擬數字人具備類似人類的“智能”,具備思考和學習的能力,將讓虛擬數字人適用于更多的場景,完成更復雜的任務,更好地服務于人類。

        現有的虛擬數字人的應用場景仍將繼續存在,但服務的方式會升級,更真實、更智能、互動性更強;還有更多場景將被開發出來,可以斷言,凡是目前由人類主動的活動未來都可以由虛擬數字人來完成,人將被進一步解放。

        未來,人類將創造出不止一個的數字虛擬世界,既可能是一比一對真實世界的還原重建,也可能是想象創造的新世界。人類將不僅在現實世界中以肉身存在,更將在這些虛擬世界中以數字化身的形式存在。人人將擁有至少一個數字化身,擁有創造數字化身的能力將成為對社會基礎設施的必然要求。目前,只有在好萊塢才具有的影院級的虛擬數字人的制造能力,未來,用戶只要擁有一臺電腦、一部手機就可以創造虛擬數字人,虛擬數字人將實現消費級的應用。

        就像頭號玩家中的場景一樣,我們可能不僅生活在現實世界,還可以在不同的虛擬世界中體驗不同的人生。甚至,我們可能肉身死亡,但記憶可以跟隨數字化身繼續存活,實現在數字世界的永生;更甚者,數字化身的記憶可以移植到生命體中,我們在物理世界的永生也將得以實現……

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