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国内首次在移动端实现人体3D Mesh重建,上腾讯微视一键变身“圣斗士”

发布时间:2021-07-20 16:20:16  |  来源:中国网科学  |  作者: 张铭阳  |  责任编辑:科学频道

运动捕捉技术是借助惯性、光学传感器,重建精确的人体三维模型信息的一种特效技术,通常在影视剧及游戏特效制作、运动员动作分析、患者康复评估等专业领域被广泛应用。相比高技术门槛、高成本的专业操作,腾讯微视近期在手机上实现了运动捕捉技术,国内首次在移动端实现人体3D Mesh重建,用户只需拿起手机拍摄或上传一张全身照,即可体验黄金圣斗士的铠甲实时贴合在人物身上。

(图:腾讯微视“圣斗士集结”效果展示)

一键变身黄金圣斗士,集结最强战队燃烧小宇宙

腾讯微视联动《圣斗士星矢(腾讯)》手游推出圣斗士系列玩法。通过黄金圣斗士铠甲换装的玩法,在腾讯微视APP内落地。用户可参与“圣斗士集结”活动,即可一键穿上圣斗士们的黄金圣衣。用户可通过搜索“圣斗士集结”关键词进入活动页面,或者点击首页底部+号进入拍摄界面,也能找到活动入口。

(图:腾讯微视“圣斗士集结”活动主界面)

用户可上传或拍摄一张正面照片,系统即可自动识别照片姿势,给人物全身换装黄金圣斗士铠甲。或者在拍摄页面选择圣斗士相关特效,全身入镜即可变身圣斗士,即使在拍摄过程中处于运动状态,黄金盔甲特效也会实时计算跟踪。在拍摄特效界面,可召唤多个星座的圣斗士,如黄金射手座、双子座撒加、处女座沙加等。

(图:腾讯微视“圣斗士集结”体验步骤)

动捕技术移动端首秀,微视自研手机3D Mesh算法

现如今短视频领域的诸多玩法,背后的技术能力主要分为四种:人脸2D关键点检测、人体2D关键点检测、人脸/头3D Mesh重建、人体3D关键点检测。但想要实现上传一张照片,或拍摄运动状态下的人物都穿上黄金圣斗士铠甲的效果,则需要实现从普通图像中重建出人体3D Mesh,才能将人体的身材用铠甲包裹住,并且保证能够在手机上实时运行。

(图:人体3D Mesh重建效果展示)

腾讯微视为了获取到高质量的3D人体Mesh重建数据,独立搭建了一套全新的动捕系统,使用并基于这套系统开发了相应的Mesh重建算法,使其能更高效地进行训练数据的迭代,解决更多场景和姿态下的问题,增强模型的泛化性能。通过重建7千多个顶点和1.5万的面片,还原人体的基本动作,甚至预测出人体的高矮胖瘦。最终,渲染引擎根据这些信息给视频中的人物“穿上”盔甲。

在基础技术储备完成后,腾讯微视团队主要从数据集制作、算法流程改进、网络结构搜索、移动端工程优化以及算法细节打磨等几个方面对算法进行了优化。比如对上万个贴近手机端用户拍摄内容的视频数据进行采集、标注、清洗;对网络Backbone结构的设计与优化等。

(图:腾讯微视“圣斗士集结”效果演示)

算法渲染设计多部门协同配合,量身定制优化方案

从最开始的CV技术研发、到移动端的部署以及渲染,整个技术生产链条的打通离不开各部门团队间的多番协作。该项目调动了腾讯PCG内部多个技术团队,包括OVBU拍摄算法团队、应⽤研究中⼼、光流产品中⼼和MXD创意平台设计中⼼。技术是第一步,特效的渲染和设计打磨也是特效出街前的必然步骤。

在特效渲染层面,微视技术团队基于重建的人体3D Mesh量身定制了一套AttachToBody的渲染方案,确保高质量的渲染效果。此外,技术团队开发的自定义材质系统,也为玩法提供了更自由灵活的材质与光照解决方案。在性能方面,为了提升效果整体的覆盖率,在低端机上采取了Material Capture材质捕捉技术方案,用较小的计算成本拟合出近似PBR的真实感效果。同时在一些高频且量大的矩阵计算中启用了NEON加速方案,整体降低了数学计算耗时。

在视觉效果优化层面,设计团队通过对微视引擎的了解,设计出高标准且不超纲的设计,从研发、调整到打磨阶段都与技术团队强绑定,明确优化方向,给出优化建议;辅助优化引擎渲染能力,对特效的衣服贴合度与跟随性,身体比例协调性,衣服视效等方面进行了多轮打磨,最终达到较高标准的效果质量。

(图:腾讯微视“圣斗士集结”视觉优化过程)

一直以来,腾讯微视高度关注技术研发,未来也将持续围绕三维人体重建来进行创意特效设计与研发,不断提升3D重建精度,解决更多拍摄场景的需求。在人体形变、人体驱动虚拟角色等方面也将努力有进一步的突破,为用户提供更酷炫好玩的特效新体验。据了解,腾讯微视发布器团队正在大力招聘中,吸纳更多技术创新研发、创意视觉玩法等方面的专业人才进入,来发掘更优质的创意玩法,打造行业一流的短视频发布器一体化解决方案。