实时音频驱动头部动作生成框架 —— SyncAnimation：南科大团队的创新成果

SyncAnimation指的是同步动画。

SyncAnimation是一款实时端对端音频驱动系统，旨在创建人物的姿态及说话时头部的动画效果。该系统能够根据声音信号即时产生与之同步的身体上半部分姿态以及面部表情，特别是唇部动作，从而达到高度精准且同步性良好的动画表现。它采用NeRF技术，并融合了从音源到姿态、表情转化的同步机制，可以从单一图像或随机数据生成充满细腻细节的人物头像动画。该系统能够在维持流畅动效的同时，呈现出真实的面部特征和自然的表情变化。

SyncAnimation的核心作用

• 基于声音驱动的即时渲染技术利用NeRF技术构建的全栈式架构能够依据声音数据即时创建讲话人的面部图像及上半身动作，并提供两种推断模式：“连续镜头”与“无缝切换”。
• 精准的姿态及表情创造借助于AudioPose Syncer及AudioEmotion Syncer组件，能够精准且有控制地将声音信号转化为稳定的头姿与面庞情绪变化，并连续创建出同音轨保持一致的躯干以上部分、面部姿态以及口型变动。
• 完美集成与实时渲染High-Synchronization Human Renderer组件保证了头部与上半身能够完美结合，并实现了声音同步的嘴部动作，整个过程不需要额外的后处理步骤。
• 维持个人信息及具体详情的保密性于无声时刻，确保脸部表情与上半身的动作协调一致，并且维持角色的个人特征及脸庞的具体细节。
• 卓越的即时表现力使用NVIDIA RTX 4090 GPU时，SyncAnimation能够实现每秒处理41帧的速度，这标志着首次有技术可以即时创造与声音同步的上半身及头部动态。

同步动画的运作机制

• 声音姿态协同器（从音频到姿势的同步工具）负责将声音信号转化为相应的动态头姿变化。借助于音频特征分析和姿势预测模型，AudioPose Syncer能够创造出与声波节奏同步的头部移动偏差，并利用逆归一化技术将其转换为适用于原始空间的姿态数据。该过程确保了在有声段落中及静音间隙内，头部动作与声音信号的高度一致性和自然流畅性。
• 声情同步器（声音情绪与表情协调工具）情感音同步器致力于创建与声音文件协调一致的脸部表情动画。该技术利用声音特性引导面部的各种情绪反应，涵盖如眉毛挑动及眼睛眨动等细微动作，以传达更加自然的情绪状态。它整合了音频信号的特点和预估的调整参数来操纵这些表情的变化，并运用隐式算法生成高度真实的头部动态效果。
• Human Body Renderer with High Synchronization承担着整合头部及上半身动态，并使其流畅对接的任务，以达成声音与口唇动作的高度一致。通过对渲染过程进行改进，保证了所创建的人物形象能够精准地配合音频变化，在视觉呈现上达到音画同步的效果，同时也保留了人物的身份特征和面部细微之处。

SyncAnimation的工程链接

• 官方网站ของโปรเจกต์：访问此链接以查看相关内容 – https://syncanimation.github.io/
• Git代码库：在GitHub上的用户主页为syncanimation
• arXiv科技文章访问该链接可以获得论文的PDF版本：https://arxiv.org/pdf/2501.14646，其中包含了研究的详细内容。

SyncAnimation的使用情境

• 网络虚拟主持及在线直播活动SyncAnimation能够即时创建与声音精确匹配的虚拟角色动画，在如新闻报道和在线授课等领域有着广泛应用。该技术能直接呈现人物上半身及面部的动作，从而消除了以往需要手动将脸部动作与身体融合时可能出现的人工痕迹。
• 在线会议及远端合作在召开视频会议时，借助SyncAnimation技术能够利用声音驱动生成高度真实的虚拟人物面部图像，并且即使在网络带宽有限的前提下，依然可以维持出色的视觉质量。
• 动画创作及电影视觉效果此技术适用于动画创作，能够依据声音信号迅速创建人物的表情与动作动画，从而提升了生产效能。此外，在电影特技领域也可运用这项技术来创造角色的动作画面，以达成更为逼真的动感表现。
• 制作电子游戏在游戏中运用SyncAnimation技术能够创造出生动鲜活的NPC（非玩家控制角色）动作与表情效果，极大地增强了游戏的真实感受，并优化了玩家们的游戏经历。
• 人工智能客户支持与数字助理SyncAnimation能够创建用于虚拟客户服务员或助理的动画角色，使其在与用户的交互过程中展现更为逼真的表情和姿势。