虚幻引擎助力全球首个AI数字航天员登陆月球
2021年4月24日是中国航天日，中央广播电视总台运用计算机图形和人工智能技术打造的全球首位 “数字航天员”，在4K超高清科学纪录片《飞向月球》（第二季）中登陆月球。中央广播电视总台以其深厚的前沿数字技术能力，以及在与国家航天局等权威机构合作中获得的技术支持，出色地完成了创作任务。
在两年前的中国航天日，《飞向月球》（第一季）震撼推出。纪录片回顾人类探月历程，讲述中国探月故事，解析嫦娥四号亮点，展现科学技术成就。在创作中依托全球首个原创混合现实（IMR）超高清电视制作平台，为观众带来了沉浸式的视觉体验。值得一提的是，纪录片《飞向月球》（第一季）于2019年虚幻引擎年度颁奖典礼的最佳行业应用奖项，该奖项也是对央视数码团队在虚拟制片技术上敢于尝试、勇于创新的认可与褒奖。
在《飞向月球》（第二季）的创作中，为深化总台“5G+4K/8K+AI”战略格局，实现技术落地，质量创优，占领视效创作制高点。《飞向月球》（第二季）在视觉呈现上进行全面升级，让先进的技术手段为节目内容服务。依托原创混合现实（IMR）超高清电视制作平台，通过对主持人进行测量摄影，完成人物数字资产采集；通过AI深度学习、逻辑绑定、技术美术以及现场实时驱动等一系列技术流程，实现全球首次将AI超写实“数字航天员”应用在4K科学纪录片中。
而与第一季不同的是，随着央视数码团队近年来在包括春晚等各类重大项目中使用虚幻引擎,积累了丰富的实战经验，再加上与虚幻引擎中国官方技术团队的不断技术交流与合作，可谓如虎添翼，为观众在第二季中带来了不少新亮点！
不知你是否注意到，节目中的宇航员主持人其实是全虚拟的数字人。一般来说，数字人通常要么会做得很唯美，要么会做得很风格化，很少有团队会愿意去尝试用数字人来“克隆”一个“普通人”，这往往会带来更大的技术挑战。但为了能更逼真的重现某些场景和动作（比如主持人在太空漫步），节目组这次选择了这条更难走的路。而令人高兴的是他们成功了！成片中绝大多数观众并没发现主持人是虚拟渲染出来的。
制作组应用虚幻引擎灵活开放的扩展编程接口，将数字人物FACS面部行为编码系统，动作捕捉系统，手部捕捉系统整合到统一视觉呈现环境中。通过基于深度学习的神经网络技术对主持人的表情进行数学模型的构造、训练以及推理学习，将结果进行权重特征绑定，从而实现现场实时驱动AI超写实“数字航天员”进行表演，完成AI技术的视觉化呈现效果。
制作一个科学题材的太空场景建模所用到的数据和资产较传统制作呈几何倍增长，在长时间的研发和制作周期中，需要不同团队和专业人员的深度协同合作。制作组基于PBRMAX数字资产标准及其技术，构建整体项目的核心数字资产，并将其应用到虚幻引擎及各制作环节的DCC软件中，从而实现各制作端高度协同工作的同时，真实模拟数字航天员、月球表面以及探测器“绕落回”飞行的效果，将受众带入到沉浸式的宇宙环境中，在视觉呈现上实现全面的飞跃式升级。
也许你看过很多月球表面的呈现，但这一次你看到的绝对是最真实准确的一次。为保证客观真实的还原，制作组采用了数字资产的孪生应用技术，将数字高程模型转换为可视化地形模型，并通过虚幻引擎实现高质量的实时呈现，从而达到国家科研成果的视觉转换，权威科学信息的准确传达以及科普宣传效果的大幅提升。
由于节目内容篇幅很长，为了提高拍摄效率，缩短制作周期，制作组开发了一套可以灵活控制虚拟相机的虚拟拍摄系统，通过外部控制设备来操控虚幻引擎中的相机，极大地满足了导演的创作自由。这一套自主研发的4K沉浸式拍摄系统，将现场控制逻辑、运动控制算法、控制设备接口以及控制协议接口集成到嵌入式系统中，将人机交互系统、4K视频系统与基于虚幻引擎 的Ross Video Voyager 4K实时渲染系统实现高度整合，完成4K交互式实时现场拍摄，实现了创作层面的集中控制。
为了真实且高品质地重现月球的画面，制作组努力挖掘虚幻引擎的潜能，深度应用实时光线追踪的技术。在画面中呈现出更加柔和的阴影、准确的环境光以及交互式的全局照明效果的同时，基于广色域线性工艺流程，通过ACEScg 线性中间片模式在虚幻引擎中的应用，建立视效母版多平台分发机制，让光影细节在超高清分辨率下的高动态范围（HDR）画面中展现的淋漓尽致，让先进的技术手段成为节目内容有力的基础支撑。
未来的日子里，虚幻引擎中国官方团队将继续与CCTV深化合作，将未来引擎最新版本的实时渲染技术，MetaHuman数字人技术以及基于LED的虚拟拍摄技术应用到项目中去，助力央视数码及众多虚幻引擎用户，为广大观众带来更多更优秀的作品。
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