科技領域，既有用元宇宙開發布會的公司，也有All in元宇宙的公司，很多虛擬世界已經建立起來，人們面臨的問題正在變成：真實世界中，人類創造了億萬種物品豐富著我們的生活，那么如何才能快速復制這些物品到全新的元宇宙世界中呢？
3D內容對于元宇宙至關重要，很多科技公司正在推出用于構建虛擬世界的工具，隨著計算機圖形技術、元宇宙和AI之間的交集越來越多，這些技術也在不斷升級。
最近，華為HMS Core 3D建模服務發布了人形角色自動建模和骨骼綁定的功能，引起了我們的注意。
看到一個可愛的手辦，在想能不能擁有它的3D虛擬形象？只用手機圍繞手辦拍攝一圈，就能構建一個造型精準的3D模型并為其自動綁定骨骼。
在導入動作數據后，它不僅可以隨你走動、向你招手，還可以完成跳舞等復雜動作。
在開放的Demo App中，我們只需要用普通手機攝像頭圍繞目標物體進行一通360度拍攝，清晰的3D模型即可生成。除了Q版的動漫手辦以外，毛絨玩具或者機器人等人形角色也可以被掃描成模型并賦予骨骼。
那么它的能力到底如何呢？我們也實際操作了一把，我們用華為的技術給機器之心的毛絨玩偶構建了3D模型并綁定好骨骼。
只需使用視頻中的同款動作數據驅動模型，就可以跳同款舞蹈啦：
如果四肢短小的玩偶都可以搞定的話，看起來絕大多數人形角色都是沒問題的！
通過AI能力用2D照片生成3D模型，是人工智能學術會議中的一個熱門領域，剛剛過去的國際頂會CVPR上就有數十篇這個方向的論文。通過對物體的不同角度進行拍攝，將2D圖像轉換為三角網格模型，生成的3D模型可供建筑師、設計師、藝術家和游戲開發者導入圖形引擎，并可以在此基礎上修改比例、更改材料或嘗試不同的照明效果。而如今，前沿技術的一部分已經成為了手機上的應用，不禁讓人感嘆科技發展的速度。
3D建模，手機也行
快速構建3D模型的能力來自華為終端云服務開放能力合集HMS Core，其擁有3D建模、3D引擎、AR Engine等多個圖形領域的開放服務。其中，3D建模服務可以給我們帶來很多想象空間，可以用在商品展示、教學、虛擬人物，甚至動畫制作上。
華為HMS Core 3D建模服務，不需要用TOF、深度攝像頭或LiDAR激光雷達等特殊硬件，只需要一個普通手機的RGB攝像頭即可完成建模。
這個過程在使用者看來是「一鍵生成」的，背后經歷的卻是一系列復雜的處理過程。
高精度的幾何重建需要先進行物體分割，將目標物與背景分離，并進行圖像匹配、特征提取和深度估計，AI算法通過分析不同角度的圖像來判斷位置關系，生成點云構建3D模型，再計算出紋理材質對模型表面進行貼圖。
在這個過程中，華為利用自研的高低模技術，通過計算剔除冗余的面片，可以用更低的面片數（5萬以下）達成高面片數（10萬及以上）模型的效果，在中低端手機上也能實現精細的視覺效果。
自動生成3D虛擬形象的「筋骨」
為了讓模型動起來，我們還需要對模型進行「骨骼綁定」：
傳統流程中，骨骼綁定也需要動畫師手工來完成，HMS Core的能力大幅提升了動畫制作的效率：通過自動的骨骼綁定和蒙皮權重估計，HMS Core可以讓你剛剛掃描出來的3D模型在導入動作數據后活動起來。
值得一提的是，在這個領域，此前少數實現自動關節估計的方法都需要目標模型擺好標準姿態。華為利用AI算法減少了人為規則的需求，可以支持非對稱的多種姿態。
面對模型的各種姿態，AI算法需要大量數據進行訓練，但在3D模型重建任務上，業內其實并沒有這樣的數據集。
對此，華為自研了一套3D人形角色自動生成框架，可以基于千百個模型數據，生成數十萬甚至是上百萬的角色模型和骨骼。通過數據增強，HMS Core支持了非對稱姿態、不同體型和類別的人形角色的自動骨骼綁定。
投射到現實世界
最后，若想將構建好的3D模型呈現在真實的世界中，實現真人與3D虛擬物體交互的效果，還需要準確高效的AR能力。
華為HMS Core的AR Engine通過整合算法實現了厘米級的精準定位，開發者可以通過這些能力讓虛擬世界與現實世界自然地融合在一起。
例如，AR Engine提供了光照估計和環境Mesh能力，使得3D虛擬形象的影子會隨著燈光變化，并可被現實世界中的物體擋住，帶來更自然的視覺交互體驗。
圖形領域能力全面開放，加速元宇宙時代到來
隨著業界虛實融合步伐加快，華為HMS Core全面開放圖形領域的相關能力，助力開發者高效構建虛實融合的數字世界。
圖片來自2022年7月HUAWEI Developer Day（簡稱HDD）杭州站
開發者可以通過直接調用軟件接口獲得華為圖形領域的核心能力，節省大量時間和精力，高效完成應用開發。
相信有了這種能力的加持，或許下一個爆款的App已在路上，元宇宙時代也將加速到來。
（文章來源于公眾號：機器之心）
