一、概述 1.1 数字人类的概要
数字人类（Digital Human）是利用计算机模拟真实人类的一种综合性的渲染技术。也被称为虚拟人类、超真实人类、照片级人类。
它是一种技术和艺术相结合的综合性模拟渲染，涵盖计算机图形渲染、模型扫描、3D建模、肢体驱动、AI算法等领域。
数字人类概念图
1.1.1 数字人类的历史和现状随着计算机渲染技术的发展，数字人类在电影领域早有应用。在上世纪80年代的《星球大战》系列、《异形》系列等电影，到后来的《终结者》系列、《黑客帝国》系列、《指环王》系列等，再到近期的漫威、DC动画电影，都存在着虚拟角色的身影，他们或是天赋异禀的人类，或是奇形怪状的怪物。
《星球大战I》中的虚拟角色：尤达大师（Master Yoda）
《黑客帝国》的主角很多镜头是采用计算机渲染而成的虚拟数字人
电影《战斗天使》的画面。主角阿丽塔也是虚拟角色。
由于近些年计算机硬件性能和渲染技术的提升，除了在离线渲染领域的电影和动漫的广泛应用之外，实时领域的应用也得到长足的进步。例如，次世代游戏、3A大作、VR游戏以及泛娱乐领域的直播领域。
《孤岛惊魂5》中的虚拟游戏角色
R&D和暴雪在GDC2013展示的次世代虚拟角色
Unreal Engine在GDC2018展示的虚拟角色Siren，可由演员实时驱动动作、表情、肢体等信息。
1.1.2 数字人类的制作流程数字人类的步骤多，工序繁琐。但总结起来，通常有以下几个步骤：
模型扫描。通常借助光学扫描仪或由单反相机组成的360度的摄影包围盒，对扫描对象进行全方位的扫描，从而获得原始的模型数据。
上图展示了模型扫描仪，由很多摄影和灯光设备组成的球形矩阵。
模型调整。由扫描阶段获取的初始模型通常有瑕疵，无法直接投入渲染。需要美术人员利用3D建模工具（如Maya、3DMax等）进行调整、优化、重新拓扑，最终调整成合适的可用模型。
左：扫描的初始模型；中：调整后的中间模型；右：优化了细节的可用模型。
制作贴图。在此阶段，用建模软件或材质制作软件（如Substance）采纳高精度模型烘焙或制作出漫反射、法线、粗糙度、AO、散射、高光等等贴图，为最后的渲染做准备。这些贴图的原始尺寸通常都非常大，4K、8K甚至16K，目的是高精度还原虚拟人类的细节。
漫反射贴图
法线贴图
导入引擎。在此阶段，将之前制作的模型和贴图导入到渲染引擎（如UE4、Unity等），加入光照、材质、场景等元素，结合角色的综合性PBR渲染技术，获得最终成像。
Unreal Engine渲染出的虚拟角色
1.2 Unreal Engine的数字人类 1.2.1 Unreal Engine数字人的历史Unreal Engine作为商业渲染引擎的巨头，在实时领域渲染数字人类做了很多尝试，关键节点有：