一文读懂元宇宙主角：虚拟数字人

王潇雨

元宇宙大热，“虚拟数字人”先行，作为主角破圈而来。

2022年伊始，虚拟数字人竞相亮相，吸引着大众的眼球。从获得2021年万科总部最佳新人奖的数字化员工“崔筱盼”，到江苏卫视2022跨年演唱会的虚拟人“邓丽君”，以及湖南卫视全新综艺《你好，星期六》启用的数字主持人“小漾”......

目前，虚拟数字人正以各种职业身份渗透到各个行业，海内外厂商也在加速布局虚拟数字人赛道。

天风证券从虚拟数字人的定义分类、行业情况、技术架构、应用场景等四方面进行了详尽的剖析。

计算机技术打造虚拟数字人
虚拟人、数字人、虚拟数字人是通过计算机图形学技术（Computer Graphic，CG）创造出与人类形象接近的数字化形象，并赋予其特定的人物身份设定。

按照各定义特征的要求，数字人的范畴包含虚拟人，虚拟人的范畴包含虚拟数字人。对于不要求必须具备交流互动能力时，三者可以认为是等同的，但在严格意义下又有细微的差别。



根据人格象征，虚拟数字人可分为虚拟IP和虚拟世界第二分身。



根据人物图形维度，虚拟数字人可分为2D和3D两大类，从外形上可分为卡通、写实等风格，综合来看可分为二次元、3D卡通、3D超写实、真人形象四种类型。



天风证券报告指出，五大模块构成了虚拟数字人通用系统框架。



行业情况：虚拟数字人市场广阔，应用领域不断拓展
虚拟数字人从最早的手工绘制到现在的CG、人工智能合成，虚拟数字人大致经历了萌芽、探索、初级和成长四个阶段。



当前虚拟数字人技术日益成熟，应用范围不断扩大，其产业链主要分为上游基础层、中游平台层、下游应用层。



基础层为虚拟数字人提供基础软硬件支撑，硬件包括显示设备、光学器件、传感器、芯片等，基础软件包括建模软件、渲染引擎。处于基础层的厂商深耕行业多年，形成了深厚的技术壁垒。



平台层包括软硬件系统、生产技术服务平台、AI能力平台，为虚拟数字人的制作及开发提供技术能力，赋予其真实及灵动感。



应用层是指虚拟数字人技术结合实际应用场景领域，切入各类，形成行业应用解决方案，赋能行业领域。



此外，近期多项政策推动虚拟数字人新兴科技产业发展。

天风证券分析师文浩认为，虚拟数字人产业生产及运营成本高，优劣差异化显著，受众群体不断拓展，因而虚拟数字人价值凸显，应用领域不断拓展，未来有望加速商业化进程。



技术架构：建模、驱动、渲染三大关键技术构成底层架构
虚拟数字人基础技术架构包括“五横两纵”。



1. 建模：主流技术仍为静态扫描，动态光场成为未来重点发展方向

建模技术分为静态扫描建模和动态光场重建，目前主流技术仍为静态扫描，而具有高视觉保真度的动态光场三维重建技术不仅可以重建人物的几何模型，还可一次性获取动态的人物模型数据，成为数字人建模重点发展方向。

静态扫描建模技术可分为结构光扫描重建和相机阵列扫描重建，相机阵列扫描重建可实现毫秒级高速拍照扫描。



国际上IR、Ten24等公司将静态重建技术完全商业化，服务于好莱坞大型影视数字人制作。



动态光场重建是目前世界上最新的深度扫描技术，包含人体动态三维重建和光场成像两部分:



2. 驱动：智能合成，动作捕捉迁移成为主流动作生产方式

通过将捕捉采集的动作迁移至数字人是3D数字人动作生成的主要方式，核心技术是动作捕捉。



动作捕捉是指通过数字手段记录现实人们的运动过程，根据实现原理的不同，分为以下四种：

光学动作捕捉是指摄像机通过反光来捕捉马克点（反射红外光）的位置变化，从而完成对演员的动作捕捉。

惯性动作捕捉即把集成了加速度计、陀螺仪和磁力计的IMU绑在人体的特定骨骼节点上，通过算法对测量数值进行计算，从而完成动作捕捉。

常见的动作捕捉服、手套等设备都是属于这类捕捉。



视觉动作捕捉主要有两种：

Track设备+IK算法的动作捕捉方案，主要通过Track设备以及IK算法相结合，模拟出一定的动作姿态。
以人工智能为核心的动作捕捉方案，借助设备上自带的摄像头。


3. 渲染：主打 Unreal 和 Unity 渲染引擎，真实性和实时性均大幅提升

当通过不同的设备记录下动作方案之后，还需通过渲染引擎，对毛发、衣物等细节尽量还原。

PBR是基于真实物理世界的成像规律模拟的一类渲染技术的集合，通过更真实的反映模型表面反射光线和折射光线的强弱，使得渲染效果突破了塑料感，数字人皮肤纹理变得真实。

重光照技术通过采集模拟多种光照条件的图像数据，测算数字人表面光照反射特性，并合成出数字人模型在新的光照下的渲染结果。

渲染技术也可分为实时渲染技术和离线渲染技术。



应用场景：虚拟数字人落地场景丰富，偶像营销或为先发赛道
天风证券指出，虚拟人及数字人应用领域多元，落地场景日渐丰富，主力文娱及服务行业。

1. 游戏

中国游戏产业处存量博弈阶段，角色扮演类游戏在市场收入方面居于首位。





角色扮演类（RPG）游戏重视角色机制设定，开放世界概念拉升数字人需求。



游戏引擎作为虚拟世界的卖水人，有望破圈助力多行业数字人打造。以Unity，Unreal两大游戏引擎为首，游戏引擎的强大性能使得数字人形象拟真度进一步提升。



2. 偶像造星

首先，虚拟偶像市场高速增长，带动衍生产业空间广阔。

其次，用户对虚拟偶像付费意愿较强，周边产品丰富带动变现能力。

虚拟偶像早期随二次元文化渗透，国产VUP直播崛起。



互联网大厂青睐虚拟艺人领域，破圈走向主流文化已是大势所趋。大厂布局分为两类，推出技术平台和搭建虚拟艺人的商业场景。



3. 品牌营销

当前，虚拟代言人市场空间充足，商业价值释放领域多元。

同时虚拟代言人深度洞察Z世代消费新需求、助力品牌破圈。

外部运营虚拟数字人更偏向流量引导，有效推进直播带货场景应用。虚拟数字人物柳夜熙于抖音上走红，标签“会捉妖的虚拟美妆达人”。



4. 社交

数字人为次世代（虚拟世界）社交重要象征，用户对个性化社交虚拟化身需求提升。

5. 影视

数字人于影视行业成熟运用，计算机化虚拟动捕已成为电影主流特效。

动捕技术为追求高品质影像的重要路径，助力动画数字形象从现实提取真实性。



接纳及使用虚拟形象创作等新技术，有助于放大科幻创作者想象力表现的空间。



国内厂商在产业链基础层、平台层和应用层发展较为均衡，虚拟数字人从开发到落地的体系逐渐趋于完整。基础层相关厂商科大讯飞、捷成股份、新华网等专注人工智能，云舶科技专研动作捕捉，环球墨非、亿真科技、Tatame等专注建模渲染，中科深智、魔珐科技和万像文化等负责虚拟数字人的技术服务。

平台层相关企业有上海禾念、乐华娱乐、动图宇宙、次世文化、创壹视频、虚拟影业、魔塔时空和世悦星承等。

应用层，包括腾讯音乐、芒果超媒、奥飞娱乐和哔哩哔哩、蓝色光标、浙文互联、引力传媒、星期六（遥望网络）等。

海外厂商主要聚焦于产业链基础层的建设，因起步较早，综合实力强于国内厂商。在技术领域方面，有一部分海外厂商如Intel、Microsoft、Google以及Meta(Facebook)这类综合型厂商提供全栈式的技术服务。也有一部分海外厂商从不同的技术细分上发力，主要有Soul-Machine、Oben以及Loom.ai、EpicGames、Unity以及NVIDIA等。

本文主要内容摘录自天风证券《虚拟数字人：元宇宙的主角破圈而来》