「硬核」实操如何拥有一个自己的数字人模型

作者：京东健康陈刚

一、前言

近年来，随着人工智能技术，VR，元宇宙等技术的发展，数字人（Digital Human）逐渐成为研究的热点之一，数字人是指通过计算机技术模拟出的具有人类外表，动作和语言能力的虚拟人物，具体可以应用到电影、游戏、虚拟现实、智能客服、带货主播等多个领域。

本文大致分为三个章节：

第一部分会介绍常用技术以及简介，以及自己用到构建一个自己虚拟数字人用到的3D引擎和三维软件
第二部分会详细描述生成细节，通过照片建模，创建模型，添加细节，添加表情，优化效果，接入场景，最终效果
第三部分总结本篇内容

从预见未来到遇见未来，让我们开始，向上吧技术人！！！

二、虚拟数字人技术

要聊需要那些技术，先聊需要那些步骤？

• 收集数据：首先需要收集自己的数据，包括照片、视频、声音等，这些数据将成为数字人的基础。

• 人脸检测：利用计算机视觉技术对照片进行处理，检测出其中的人脸。可以使用已有的人脸检测算法，例如OpenCV、Dlib等。

• 人脸识别：对于检测出来的人脸，需要利用人脸识别技术对其进行识别和分析，从而获取人脸的各种特征和信息。可以使用已有的人脸识别算法，例如FaceNet、VGGFace等。

• 3D建模技术：数字人是一种三维模型，因此需要掌握3D建模技术。这包括了掌握3D建模软件的使用，如Blender、Maya、ZBrush等。

• 优化细节：优化数字人的各种细节，包括皮肤纹理、发型、服装等，让数字人更加真实、生动。

• 材质和纹理制作技术：数字人需要具有逼真的材质和纹理，因此需要掌握材质和纹理制作技术。这包括了掌握材质和纹理制作软件的使用，如Substance Painter、Photoshop等。

• 动画制作技术：数字人需要具有动态的动作和表情，因此需要掌握动画制作技术。这包括了掌握动画制作软件的使用，如Unity、Unreal Engine等。

以下文字内容较多，先放一个自己建好的模型

1、收集数据或者生成图片

• Photoshop、相机：这部分忽略一下，哈哈哈

• Stable Diffusion：AI图像生成工具，一个基于Latent Diffusion Models（潜在扩散模型，LDMs）的文图生成（text-to-image）模型，生成图片的原理是通过模拟稳定扩散过程并生成相应的数据，然后将数据可视化展示为图片，以帮助用户更好地理解实验结果和数据特征

• ChatGPT：OpenAI团队ChatGPT-4O开发了一种新的技术，使ChatGPT也可以生成图片。这种技术被称为DALL·E（即“Drawing Artificially with a Learned Language Model and a Encoder”），它结合了语言模型和图像编码器的能力，能够根据给定的文本描述生成对应的图片。

2、人脸检测和识别

• OpenCV：是一个用于计算机视觉的开源库，它提供了许多常用的计算机视觉算法和工具，如图像处理、特征提取、物体检测、人脸识别、跟踪等。OpenCV支持多种编程语言，包括C++、Python等。

• Dlib：是一个C++库，它提供了用于机器学习、图像处理、计算机视觉等领域的算法和工具。其中最知名的功能是人脸识别，它基于深度学习和传统的计算机视觉技术，并提供了人脸对齐、人脸特征提取等功能。

• FaceNet：是由Google开发的一个深度学习算法，用于将人脸图像转换为高维向量表示，从而实现人脸识别。FaceNet使用了三个主要组件：卷积神经网络、三元组损失函数和在线学习方法，这些组件使得FaceNet能够在大规模人脸识别任务中达到很高的准确率。

• VGGFace：是由牛津大学的研究团队开发的人脸识别算法，它基于深度卷积神经网络，并使用了许多卷积层和池化层来提取人脸图像的特征。VGGFace包含了两个模型：VGGFace和VGGFace2，其中VGGFace是一个较早的模型，而VGGFace2是一个新的模型，它在大规模人脸识别任务中具有更好的性能。

3、3D建模技术

• Blender：是一个用于三维建模、动画、渲染和交互式应用程序开发的开源软件。它支持多种三维对象的创建和编辑，包括多边形网格、NURBS曲线、体积网格等，并提供了丰富的材质和纹理编辑器，可以帮助用户创建出逼真的场景和角色。

• Metashape：前身为PhotoScan）是一个用于三维重建和地形建模的商业软件。它可以根据照片生成高精度的数字模型，并提供了多种渲染选项和工具，如纹理映射、贴图、相机校准等。Metashape还可以将生成的模型导出到其他软件中进行后续处理和应用。

• Maya：是一款专业级的三维建模和动画软件，广泛用于电影、电视、游戏等领域。它提供了丰富的建模和动画工具，包括多边形网格、NURBS曲线、动力学仿真、粒子系统等，并支持多种渲染引擎，如Arnold、V-Ray等。

• ZBrush：是一款专业级的数字雕刻软件，用于创建高精度的三维模型和角色。它提供了多种绘画和雕刻工具，包括多边形建模、纹理映射、雕刻笔刷等，并支持实时预览和交互式渲染。

• LayaAir：是一个用于Web、移动和小游戏开发的HTML5引擎。它提供了多种功能和工具，如3D渲染、物理引擎、GUI编辑器等，可以帮助用户创建出高效、高质量的Web应用和游戏。LayaAir还支持多种开发语言，包括JavaScript、TypeScript等。

4、动画制作技术

• Unity3D：Unity3D是一款实时3D互动内容创作和运营平台，支持多种平台和设备，包括PC、移动设备、虚拟现实和增强现实等。Unity3D提供了强大的编辑器和工具，支持C#和UnityScript等多种编程语言，可用于游戏开发、AR/VR应用开发等。

• Unreal Engine: Unreal Engine是一款由Epic Games开发的3D游戏引擎，同样支持多种平台和设备，包括PC、主机、移动设备、VR和AR等。Unreal Engine提供了强大的编辑器和工具，支持C++和蓝图等多种编程方式，可用于游戏开发、建筑可视化、虚拟展览等。

• CryEngine：CryEngine是一款由Crytek开发的3D游戏引擎，同样支持多种平台和设备，包括PC、主机、移动设备、VR和AR等。CryEngine提供了强大的编辑器和工具，支持C++和Lua等多种编程方式，可用于游戏开发、建筑可视化、虚拟展览等。

• Godot：Godot是一款免费、开源的3D游戏引擎，支持多种平台和设备，包括PC、移动设备、Web和VR等。Godot提供了强大的编辑器和工具，支持GDScript和C#等多种编程语言，可用于游戏开发、AR/VR应用开发等。

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