关于虚拟偶像的面部表情捕捉

虚拟数字人的表情丰富度得益于动作捕捉技术,尤其是面部表情捕捉相机的应用。通过真人驱动和智能驱动,结合深度学习指令,3D模型能做出精细化、真实化的表情。北京欧比邻·奥视动捕的HM面部表情捕捉相机,采用双目相机无标记点捕捉,适用于影视特效和游戏制作。该设备小巧便携,自带补光,电池续航3小时以上,并提供二次开发SDK,便于个性化设计。

虚拟数字人的表情动作这么丰富,是怎么实现的呢?

我们都知道虚拟数字人是通过3D建模实现的人物外观形象,而骨骼和肌肉的绑定情况决定了模型后去的肢体动作和面部表情的自然度和流畅性。目前基本都是采用骨骼绑定和混合变形绑定两种主流方式,而驱动分为真人驱动和智能驱动两种。真人驱动,我觉得是以苏小妹、AYAYI、Ling、柳夜熙为代表的的这类,他们都是通过动作捕捉技术采集真人演员的动作和面部表情数据在整合到3D模型上。

在这里,这些年,随着技术进步,虚拟数字人的面部表情也越来越精细化、微妙化、真实化。随着面部表情动作捕捉相机的引入使用了,真人演员的将虚拟数字人的人物进行演绎,然后采集数字信息,设计一定的深度学习指令,3D模型在识别到指令时候,会作出相应的表情动作。随着人工智能的发展,虚拟数字人会逐渐从识别指令到理解对话意思在进行指令判别再作出一定的反馈动作。比如笑这个动作,如果我们真人会有很多种,就算是微笑也有很多类型,那么虚拟数字人,在经过真人演员的面部表情信息采集以后,通过多次练习,将表情应用到不同的场景中去。比如尴尬的微笑,友好的陌生人微笑等等。

当然也存在实时捕捉的虚拟数字人,这种即时传输的动作在之前的影视表演中的动作捕捉中提到过。

关于面部表情动作捕捉相机,北京欧比邻·奥视动捕自主研发的HM面部表情动作捕捉相机可以了解一下。

HM1210-D3面部表情捕捉相机用于人脸表情的制作广泛应用于影视特效和AAA游戏制作。 采用双目相机采集图像可以全面精确的获取无标记点的面部表情数据,通过网络接口可以实时预 览图像釆集效果,表演完毕后可以快速将采集数据转移到工作站中进行后期处理。通过处理软件 可将表情数据导入Motion Builder. FaceRobot等三维制作软件中制作表情动画,让里面的模型 表情随动起来。

相机自带补光,小巧精致,相机重量不足30克,使用时有效提升舒适感。整个面部表情捕捉设 备重量不足1.5千克(含电池),携带方便。

产品特点

### 使用 C++ 开发虚拟偶像的技术实现方案 开发虚拟偶像涉及多个技术领域,包括图形渲染、动画生成、动作捕捉、语音合成以及实时交互等。以下是使用 C++ 开发虚拟偶像的主要技术实现方案: #### 1. 图形渲染与建模 - **选择图形库或引擎**:对于虚拟偶像的开发,推荐使用强大的图形渲染工具如 OpenGL[^1] 或 Unreal Engine 5 (UE5)[^3]。OpenGL 提供了底层的图形绘制能力,但较为复杂;而 UE5 则提供了更高级别的功能支持,适合快速构建高质量的虚拟角色。 - **模型加载与渲染**:可以使用第三方模型资源(如 Quixel Megascans)并确保其授权符合商用要求[^3]。通过 C++ 编写代码来加载和渲染这些模型。 ```cpp #include <glad/glad.h> #include <GLFW/glfw3.h> void renderModel() { // 假设已加载模型数据到 VBO 和 VAO glBindVertexArray(VAO); glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices.size(), GL_UNSIGNED_INT, 0); } ``` #### 2. 动作捕捉与动画生成 - **动作捕捉技术**:可采用基于摄像头的动作捕捉系统或穿戴式传感器设备。广州虚拟动力网络技术有限公司提供的动作捕捉技术支持能够帮助开发者获取精确的运动数据[^2]。 - **动画生成**:利用骨骼动画技术,将捕捉到的动作数据应用到虚拟偶像的模型上。 ```cpp struct Bone { glm::mat4 transform; }; std::vector<Bone> bones; void updateAnimation(float deltaTime) { for (auto& bone : bones) { // 更新骨骼变换矩阵 bone.transform = calculateNewTransform(bone, deltaTime); } } ``` #### 3. 面部捕捉表情驱动 - **面部捕捉技术**:同样可以通过摄像头或专用设备采集用户的面部特征点,并将其映射到虚拟偶像表情系统中。面部捕捉技术是虚拟偶像表现力的重要组成部分[^2]。 - **表情驱动**:基于机器学习算法,预测并生成对应的表情参数。 ```cpp cv::Mat frame; cv::VideoCapture cap(0); void captureFace() { cap >> frame; // 使用 OpenCV 或其他库进行面部关键点检测 std::vector<cv::Point2f> landmarks = detectLandmarks(frame); updateExpression(landmarks); } ``` #### 4. 语音合成与实时交互 - **语音合成技术**:借助开源项目如 eSpeak 或 Festival,或者商业 API 如 Google Text-to-Speech,为虚拟偶像提供自然语言输出能力。 - **实时交互**:结合 AI 智能交互技术,使虚拟偶像能够理解用户输入并作出适当反应[^2]。 ```cpp #include <espeak-ng/speak_lib.h> void speakText(const char* text) { espeak_Synth(text, strlen(text), 0, POS_CHARACTER, 0, espeakCHARS_AUTO, nullptr, nullptr); } ``` #### 5. 跨平台支持 - 如果希望虚拟偶像程序能够在多个操作系统上运行,则应考虑使用跨平台框架如 Qt[^1] 或 SDL 来构建应用程序界面。 ```cpp #include <QApplication> #include <QWidget> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication app(argc, argv); QWidget window; window.resize(800, 600); window.show(); return app.exec(); } ``` --- ### 注意事项 - 确保所有使用的素材和第三方库都具有合法授权。 - 对于性能敏感的应用场景,务必优化渲染管线,例如启用 LOD 系统以减少远处模型的面数[^3]。 ---
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