听说Siggraph Asia大会上又爆出了新科技，仅用一张照片就能实时生成3D数字头像模型。真的可以吗？今天CG世界带着小伙伴们来了解一番。
全球领先软件开发商Reallusion的副总裁上周三在Siggraph Asia大会的Real-Time Live为现场观众介绍了新科技Headshot背后的技术。
这是一款基于AI驱动的角色3D头部生成插件（适用于Character Creator），只需要一张头像照片，就能实时生成3D数字人类角色，整个过程从Jpeg头像照片到动态模型只需要9分钟的时间，听上去好像很厉害的。
借助智能纹理混合和头部网格创建的功能，新工具可生成带有头发和衣服的面部表情，同步声音口型，带有面部表情和全身动画。操作界面使用起来非常方面，极大地提高了艺术家对于电脑的控制感。系统还提供预览和高级建模工具，方便艺术家进行调整和修改。
Headshot为用户提供了两种AI模式。一种是包含1000+种雕刻变形、图像映射和纹理重投影工具的Pro Mode（专业模式），适用于高级别制作、高分辨率纹理（4096x4096）处理和面部细化的工作；另一种是Auto Mode（自动模式），可生成带有3D头发的低分辨率虚拟头部，整个过程是自动进行的。接下来为大家详细介绍一下两个模式各自的使用功能。
▲自动模式vs专业模式
▲4k纹理、图像匹配、照片重投影、定制遮罩
先来说Pro Mode，这种模式利用对输入Jpeg图像进行机器学习的方式来创建面部，对高分辨率的面部细节有着相当全面的把控。
Reallusion的CEO解释说，面部细节的微调过程依赖于经过系统设计的500-600个脸部变形，用户可以对每一个细节进行微调。
即使是刚开始使用Headshot也能通过照片获得很高相似度的效果，再利用雕刻变形工具进行调整和精炼，得到的数字头像带有完全绑定效果，可利用iClone制作动画，也可以导出到UE4等实施引擎中。
通过使用高分辨率的源图像和Headshot1000+种变形效果，用户可以获得具有4D纹理细节的扫面质量数字人脸，还包括法线、AO、粗糙度、金属质感、SSS材质、“微法线”等，可用于写实数字人物的渲染。
可编辑的变形形状和重投影效果结合起来能够生成多种相机扫描级别的输出效果，这个过程可以和“Image Matching Layer”（图像匹配层，即作为参考平面用于高级头部形状细化的图层）一起使用。
对Jpeg进行相机分析，基于分析结果将3D模型锁定在图像层，艺术家就能轻松将场景相机对准到照片原始方向，接着使用界面的“Sculpt Morph”或“Headshot Morph Sliders”来调整3D头部网格。
用户可以改变层的不透明度来验证照片和网格之间是否很好的对齐在一起，用到的原理非常简单，用户通过覆盖层来检查AI结果，并使用智能UI对新模型进行调整。
Headshot有一组专门为匹配照片而创建的变形效果，不需要大幅度的手动调节，仅通过变形调节就可以清晰准确的实现。例如，可以在对周围面部产生最小影响的状态下，对眼睑进行细调，动态效果也很真实。
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用于因纹理生成、镜头校正和面部形变变化而产生的纹理和网格之间的错位问题，将“UV Reprojection”应用到已经对齐的烘焙纹理上。迭代头部、耳朵、眼睛、鼻子和嘴唇的渐进式照片重投影工作流程，从而获得完美的图像匹配效果。
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Headshot提供了“面部/眼睑遮罩”选项，来处理部分被头发遮盖的地方，或者是不需要阴影效果的部位，也可以帮助修复在闭眼状态的眼睑纹理。用户可以根据充分利用原始照片自定义绘制遮罩，或手动修复缺失的纹理。
▲1k纹理、全自动、创建3D头发、智能纹理混合
经过特殊训练的Auto Mode也能根据照片生成3D头部，不但可以设计实时3D头部模型，还可以分离头发网格，智能过程自动将头发从照片图像中分离出来，并提供自然的侧面纹理。
由Headshot生成的3D头发与Character Creator中的头发格式（.ccHair）完全兼容，用户可创建自己的Hair Library，或是将其应用到其他CC角色上。
这种模式存在面部阴影，适用于电影中等分辨率的人群和3D游戏中的NPC角色。但它本身也存在一个缺点，分辨率没有Pro Mode高，根源差在了原始训练数据的分辨率上。 接下来咱们看看Headshot的“通用设计”和“变形系统”。
通用设计包括两部分，“身形选项”和“纹理选项”。
Headshot为用户提供了男性、女性和中性的不同选择方式，选择不同身形来创建角色。诶，好像也跑不出什么其他的情况了哈。
为了满足用户创建不同年龄、性别、头发和胡须等虚拟人物样貌的要求，Headshot提供了很多皮肤预设和遮罩选项。
“Scalp”（头皮纹理）适用于男士寸头或是光头的样貌，用户可以编辑纹理来实现自定义外观效果。
“Beard”（胡须皮肤图案）有不用长度和颜色的样式，适合于不同年龄的人物。
“Eye Color”（眼睛颜色）包括通用眼睛颜色的选项，也可以访问Gallery库，或是使用“Digital Human Eye Shader”（数字人物眼部着色器）进行自定义编辑。
如果你不希望采用特殊变形滑块，而是直接修改头部模型，那也可以，Headshot提供了一种轻松的方法来调整角色面部轮廓和精修细节。
将鼠标停在图像的控制区域上，然后拖拽就能调整网格形状；基于Headshot Morph 1000+的写实人体变形范围，雕刻时选中的部分就会出现相应的变形滑块名称；可以基于角色视角自动转换正面和侧面，而且正向变形不会影响到侧面变形的深度值，反之亦然。
Headshot的变形系统拥有6个层次的变形细节，从完整的头部/面部雕刻到个人特征，如头部轮廓、面部、眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵，用户可以轻松快捷地在不同部位切换，快速而且有针对性的调整形状。
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此外还有三种可选择功能：“对称性”“显示控制区域”“缩放到控制区域”。
目前这款用于Character Creator的插件Headshot已经开放了线上购买服务，价格是149美刀，大概是1千多块RMB吧。官网也提供了30天的免费试用服务，可供小伙伴们尝鲜体验，但是相关功能应该是大打折扣的，感兴趣的话，大家可以到下面的链接体验一下。https://www.reallusion.com/store/product.html?l=1&p=cc#Headshot
说到这里，小编突然想到了去年我们介绍过的一款由KeenTools公司开发的Nuke面部建模节点FaceBuilder（可以点击下方的demo回顾一下），和这个Headshot插件类似，也是通过照片生成头部模型，只不过需要几张不同角度的人物面部照片，用给定网格进行对齐后才能得到模型。
如果想生成面部替身的话，还需要配合使用GeoTraker和FaceTacker进行位置和面部动作跟踪，在我们当时看来使用起来确实挺方便的。
现在比较这两款工具，如果想要从价格角度比较的话，用户们应该是占不到便宜了，两款工具都是149美刀，请问两家巴巴是商量好的吗；从源照片这个角度来说，Headshot还是以单一源照片更为便捷；从操作过程来说，Headshot实时生成，工作时间相对来说较短一些；不知道哪个工具最终得到模型真实度更胜一筹，如果有小伙伴亲测之后，可以把结果给我们大家分享分享。
好啦，今天的内容就先分享到这吧！
部分内容来源于Headshot官网：https://www.reallusion.com/character-creator/headshot/default.html#morph-system
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