2D、3D虚拟数字人技术详解：从建模到语音同步
2D、3D虚拟数字人技术详解：从建模到语音同步
虚拟数字人技术是近年来快速发展的前沿技术领域，涉及2D和3D数字人的建模、渲染、语音同步等多个方面。本文将详细介绍2D和3D虚拟数字人的技术实现方案，包括Unity 2D、Live 2D、亚马逊2D数字人实现方案、3D数字人建模软件、语音同步口型动画等技术细节。
虚拟数字人技术架构
虚拟数字人基础技术架构包括“五横两纵”。“五横”是指用于数字人制作、交互的五大技术模块，即人物生成、人物表达、合成显示、识别感知、分析决策等模块。其中，人物生成，即人物建模方面 2D 数字人较为简单，3D 数字人需要额外使用三维建模技术。人物表达包括语音生成和动画生成。动画生成则包含驱动和渲染两大部分。“两纵”是指 2D、3D 数字人，2D 数字人和 3D 数字人在技术架构方面基本一致。3D 数字人需要额外使用三维建模技术生成数字形象，信息维度增加，所需的计算量更大。
2D数字人技术实现
Unity 2D
Unity 是一个广泛使用的跨平台游戏引擎，超过一半的游戏都是使用Unity创作的。Unity 2D模块提供了强大的2D游戏开发功能，可以用于创建2D虚拟数字人。
Live 2D
Live 2D 是一款专业的2D建模软件，能够以一张原画实现“2D立体表现”。它通过将原画拆分并使用弯曲和旋转变形器来实现动态效果。
Live 2D在多个领域都有应用，例如《原神》中的《雪霁逢椿》片段就使用了Live 2D技术。
亚马逊近实时智能应答 2D 数字人
亚马逊的2D数字人解决方案结合了Amazon Transcribe、Amazon Polly和D-ID.com的技术。通过这些服务，可以实现语音输入、应答内容生成、文字转语音以及2D数字人视频生成等功能。
3D数字人技术实现
3D数字人需要使用专业的3D建模软件，如Blender、Cinema 4D、3ds Max等。主流的渲染引擎包括Unity 3D和Unreal Engine。
Unreal Engine
Unreal Engine 是Epic Games开发的游戏引擎，广泛应用于游戏、影视、建筑等领域。其MetaHuman Creator工具可以轻松制作高保真数字人类。
Unity 3D
Unity 3D是一个支持多种平台和设备的实时3D开发平台，可以用于创建游戏、VR、AR、移动和桌面应用。对于前端开发者来说，可以通过WebGL和Three.js等技术在浏览器中实现3D效果。
语音同步口型动画技术
虚拟数字人的语音同步效果主要包括以下几个步骤：
- 语音识别和文本转换（STT）
- 文本到语音参数的转换（TTS）
- 生成口型动画
- 同步和优化
在实现方法上，可以采用语音驱动口型方法或音素驱动口型方法。音素驱动方法又可以分为规则方法和深度模型方法。
参考资源
- Microsoft Speech SDK：提供语音转文字和文字转语音功能
- Amazon Transcribe、Amazon Polly：亚马逊的语音转文字和文字转语音服务