元宇宙场景技术实践｜实现“虚拟人”自由

2022-11-08
广东
本文字数：5938 字
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虚拟形象是虚拟世界的核心资产，也是打造元宇宙社交的数字名片，从虚拟形象为切入点，ZEGO Avatar 基于强大的 AI 算法能力，可以为企业提供多元化风格虚拟形象制作及智能互动服务，助力企业打造虚拟形象数字资产，创造多样的玩法体验，支持客户以相对较低的门槛快速进入元宇宙赛道。

上期内容中我们介绍了元宇宙场景下的虚拟直播实践流程，本期内容我们以 iOS 版本为例来讲一讲如何捏出千人千面的虚拟形象，助力开发者快速实现虚拟形象！

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前提条件

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在实现基本的 Avatar 功能之前，请确保：

已在项目中集成了 Avatar SDK，详情请参考集成 SDK；
已开启摄像头权限。

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使用步骤

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本节介绍如何使用 ZegoAvatar SDK 实现基本的图像处理功能，API 调用时序如下图：

申请鉴权

ZEGO Avatar 目前使用在线鉴权的方式获取 License 授权文件。

1.1 开通 ZegoAvatar 权限

请先在 ZEGO 控制台创建项目，并申请有效的 AppID 和 AppSign，详情请参考控制台 - 项目管理中的“项目信息”。
请联系 ZEGO 商务人员，提供自己项目的 Bundle Id，开通相关权限。

1.2 获取参考代码

请将从下载获取到的示例源码中的 LicenseHelper 文件夹中的代码，拷贝到自己的项目下。

修改 ZegoAvatarConfig.h 文件，请使用已获取的 AppID 和 AppSign 正确填写，否则示例源码无法正常运行。


// 鉴权服务器的地址static NSString *AVATAR_BASE_URL = @"https://aieffects-api.zego.im?Action=DescribeAvatarLicense";
// 向 ZEGO 申请的 AppID, APPID 跟 Bundle Id 有绑定关系，“Bundle Identifier” 设置为申请 AppID 时所提供的 Bundle Idstatic NSUInteger AVATAR_APPID = YOUR_APP_ID;
// 向 ZEGO 申请的得到的 AppSignstatic NSString *AVATAR_APP_SIGN = YOUR_APP_SIGN;

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在项目中，选择 “TARGETS > Signing & Capabilities” 菜单，将 “Bundle Identifier” 设置为申请权限时所提供的 Bundle Id。

1.3 安装依赖库

打开终端，进入项目根目录，执行 pod 'YTKNetwork'引入依赖库；
执行 pod install 命令安装依赖库。

1.4 获取 License

通过 ZGAvatarLicenseHelper 中的 requestLicense 接口，发起网络请求，获取鉴权 License 字符串。

// 发起网络请求获取 License[ZGAvatarLicenseHelper requestLicense:^(NSString * _Nonnull license) {    if (license.length > 0) {
        // 初始化 avatar Service        [self initAvatarService: license];    }}];

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初始化 AvatarService

2.1 初始化 AvatarService 之前，请先导入以下相关的头文件，准备基础工作。

// 引入 头文件#import <ZegoAvatar/ZegoAvatarService.h>

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2.2 导入头文件后，调用 initWithConfig 接口，传入之前获取到的鉴权 License 字符串，初始化 AvatarService。

// 初始化 AvatarService- (void) initAvatarService: (NSString*) license{    // 创建 config    ZegoServiceConfig *config = [[ZegoServiceConfig alloc] init];    // 将获取到的 License 文件传入    config.license = license;    // 指定 AI 模型的路径    config.AIPath = [[[NSBundle mainBundle] bundlePath] stringByAppendingString:@"/assets/AIModel.bundle"];    // 监听初始化状态，addServiceObserver 需要在 "主线程" 执行！！！    [[ZegoAvatarService sharedInstance] addServiceObserver:self];
    // 初始化 AvatarService    [[ZegoAvatarService sharedInstance] initWithConfig:config];}

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2.3 注册 onStateChange 回调，接收初始化状态的相关回调通知。


// avatarService初始化状态回调- (void)onStateChange:(ZegoAvatarServiceState)state {    // SDK初始化成功    if (state == ZegoAvatarServiceState_InitSucceed) {        // 初始化虚拟形象        [self initAvatar];    }}

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创建虚拟形象

注意：在创建虚拟人物形象时，为了简化 Character（虚拟人物形象）的初始化、序列化、数据缓存、路径拼接等功能的接入流程，ZEGO Avatar SDK 提供了 ZegoCharacterHelper 类（开源），帮助开发者快速创建人物虚拟形象，详情请参考 ZegoCharacterHelper 使用说明。

初始化 AvatarService 后，通过创建 ZegoCharacterHelper 对象，传入虚拟人物形象的外观数据（捏脸、换装、妆容等），设置视图参数（宽、高、位置等），创建一个虚拟形象。


- (void) initAvatar{    // 创建 Helper，传入基础资源的路径    NSString *resourcePath = [[[NSBundle mainBundle] bundlePath] stringByAppendingString:@"/assets/base.bundle"];    _characterHelper = [[ZegoCharacterHelper alloc] init:resourcePath];
    // 设置素材资源包地址，如果是动态下载，则传入下载的目标目录    NSString *packagesPath = [[[NSBundle mainBundle] bundlePath] stringByAppendingString:@"/assets/Packages"];    [_characterHelper setExtendPackagesPath:packagesPath];
    // 使用默认形象，以男性角色为例    [_characterHelper setDefaultAvatar:MODEL_ID_MALE];
    // 创建 AvatarView    _avatarView = [[ZegoAvatarService sharedInstance] createAvatarView:CGRectMake(0, 0, 200, 200)];    [self.view addSubview:_avatarView];
    //角色上屏，请保证上屏之前设置过正确的 AvatarJson 数据，即调用过 setDefaultAvatar 或 setAvatarJson 方法。    [_characterHelper setCharacterView:_avatarView];}

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说明：如果用户不使用默认形象，想要根据图片自动生成定制化的虚拟形象，请参考 AI 捏脸。

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Avatar 功能拓展

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我们已经知道，图像由像素组成，而像素通过记录色彩空间各分量呈现各种各样的色彩。对于 RGB 色彩空间，其三个分量 R（红）、G（绿）、B（蓝），它们之间具有相关性，对于色彩的表示来说缺一不可。

虚拟形象创建完成后，可体验 Avatar 相关功能：

表情随动

ZEGO Avatar SDK 提供了表情随动功能，基于领先的人脸关键点精准识别，结合面部、舌头、眼球在内的 52 种基础面部表情维度，实时捕获用户脸部的表情动作，在虚拟形象上进行实时的还原渲染。可广泛应用于社交互动、语聊直播等场景中。

开发者请参考以下步骤，实现 “表情随动” 功能：

1.1 开始表情检测

开启表情检测前，请确认已开启摄像头权限；
开发者如果使用了 ZegoCharacterHelper，则无需再调用 IZegoCharacter 的任何相关接口。

搭建出基本的虚拟人物形象后，调用 startDetectExpression 接口，设置驱动模式为 ZegoExpressionDetectModeCamera，通过前置摄像头，开始检测表情；然后可以直接通过 ZegoCharacterHelper 的 setExpression 接口设置表情，驱动当前虚拟人物的面部表情变化。


// 开始表情检测___weak typeof(self) weakSelf = self;BOOL ret = [[[ZegoAvatarService sharedInstance] getInteractEngine] startDetectExpression:ZegoExpressionDetectModeCamera callback:^(ZegoExpression *expression) {    // 驱动虚拟人物的脸部变化    __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;    [strongSelf.characterHelper setExpression: expression];}];

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1.2 停止表情检测

将应用切换到后台运行、或退出当前页面时，需要调用 stopDetectExpression 接口，停止表情检测。


// 停止表情检测[[[ZegoAvatarService sharedInstance] getInteractEngine] stopDetectExpression];

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语音驱动

ZEGO Avatar SDK 提供了语音驱动功能，通过声音的声波信息，实时驱动当前虚拟人物的嘴形变化，使得虚拟形象能够和真人一样进行自然的情绪表达。

可广泛应用于社交互动、语聊直播等场景中。

开发者请参考以下步骤，实现 “语音驱动” 功能：

2.1 开始语音检测

开始语音检测前，请确认已开启麦克风权限；
开发者如果使用了 ZegoCharacterHelper，则无需再调用 IZegoCharacter 的任何相关接口。

搭建出基本的虚拟人物形象后，调用 startDetectExpression 接口，设置驱动模式为 ZegoExpressionDetectModeAudio，通过麦克风，开始检测声音波动；然后可以直接通过 ZegoCharacterHelper 的 setExpression 接口设置表情，驱动当前虚拟人物的嘴形变化。

// 开始语音检测___weak typeof(self) weakSelf = self;BOOL ret = [[[ZegoAvatarService sharedInstance] getInteractEngine] startDetectExpression:ZegoExpressionDetectModeAudio callback:^(ZegoExpression *expression) {    // 驱动虚拟人物的嘴形变化    __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;    [strongSelf.characterHelper setExpression: expression];}];

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2.2 自定义音频采集

开发者可以调用 setCustomAudioDelegate 接口，设置自定义的音频数据采集代理（需要继承 AudioDataDelegate 实现 onStart 和 onStop 方法）。采集到音频数据后，调用 sendAudioData 接口，发送数据。


@interface ExpressAudioCaptureDelegate()<ZegoEventHandler, ZegoCustomAudioProcessHandler>{    BOOL _isRunning;}@end
@implementation ExpressAudioCaptureDelegate
- (void)onStart{    // 启动音频采集    _isRunning = YES;}
- (void)onStop{    // 停止音频采集    _isRunning = NO;}
// 这是 Express 的自定义声音的前处理回调, 把数据发送给 Avatar SDK- (void)onProcessCapturedAudioData:(unsigned char * _Nonnull)data dataLength:(unsigned int)dataLength param:(ZegoAudioFrameParam *)param timestamp:(double)timestamp; {    if(_isRunning){        // data: pcm的原始数据        // length: data的长度        // dataType: data采集的位数  0表示16位，1表示8位        // timeStamp: 时间戳, 从启动采集到现在经过的时间        // sendAudioData 是父类方法, 数据透传给 Avatar SDK, RTC 的数据是 8位的, dataType 是 1        [super sendAudioData: (void*)data  size:dataLength dataType: 1 /* RTC 给的 8bit*/ timeStamp: [super getDurationMs]/*这个方法是父类的，直接调用*/];    }}@end

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2.3 停止语音检测

将应用切换到后台运行、或退出当前页面时，需要调用 stopDetectExpression 接口，停止语音检测。

// 停止语音检测``[[[ZegoAvatarService sharedInstance] getInteractEngine] stopDetectExpression];

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手动捏脸

ZEGO Avatar SDK 提供了手动捏脸功能，支持用户根据自己的审美偏好，对虚拟人物形象脸部的各个部位进行细微调节（如眼睛大小、鼻子宽窄、嘴巴大小等），融合成自定义的虚拟人物形象人脸，自由定义，打造独一无二的专属形象，可广泛应用于各类游戏场景中。

开发者请参考以下步骤，实现 “手动捏脸” 功能：

搭建出基本的虚拟人物形象后调用 setFaceShape 接口，传入 faceshapeID（可调整的脸部维度，请参考下表）和 value（捏脸系数）等参数，设置或修改脸部相关位置的形状。我们在 helper/ZegoCharacterHelper.h 中，同样声明了所有可支持调整的脸部维度 faceshapeID。

// 停止语音检测[[[ZegoAvatarService sharedInstance] getInteractEngine] stopDetectExpression];

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  /** 设置捏脸系数，faceshapeID 值参考下表，并且 ZegoCharacterHelper 内有定义好的常量，可以直接使用。*/[_characterHelper setFaceShape:FACESHAPE_BROW_SIZE_Y value:0.3];

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目前，支持调整的脸部维度可以点击链接查看详情：https://doc-zh.zego.im/article/14959

AI 捏脸

ZEGO Avatar SDK 提供了 AI 捏脸功能，支持通过“摄像头”或者“上传图像”的方式，结合对人脸进行海量分析和训练后的 AI 算法，识别人脸特征，再以美术设计提供的虚拟形象人模为基础，生成与真人高度还原的虚拟形象。可广泛应用于各类游戏场景中。

开发者请参考以下步骤，实现 “AI 捏脸” 功能。

4.1 初始化 AvatarService

请参考创建虚拟形象文档，获取鉴权 License 文件；并传入正确的 AIPath，初始化 AvatarService。

4.2 创建虚拟人物形象

准备需要用来创建虚拟人物形象的 UIImage 图片。

推荐使用摄像头拍摄图片。

准备好图片后，调用 detectFaceFeature 接口，传入 UIImage，即可生成该图片对应的虚拟人物形象。

/ 根据传入的图片，提取人脸特征ZegoFaceFeature *feature = [[[ZegoAvatarService sharedInstance] getInteractEngine] detectFaceFeature:image];

复制代码

如果 UIImage 中检测不到人脸，调用 detectFaceFeature 接口会直接返回 nil。

4.3 设置捏脸数据

创建出虚拟人物形象后，调用 ZegoCharacterHelper 的 applyFaceFeature 接口，传入 feature（设置的脸部维度，可设置的维度请参考下表），设置脸部相关位置的形状。

// 根据人脸特征，设置人物外形[_characterHelper applyFaceFeature:feature];

复制代码

目前，支持调整的脸部维度可以点击链接查看详情：https://doc-zh.zego.im/article/14972

妆容换装

ZEGO Avatar SDK 提供了多种妆容配饰（如美瞳、口红、眼镜、胡子、服装等）等美术素材，支持在虚拟形象上实时渲染、自然替换，打造符合自己品味的专属形象。

开发者请参考以下步骤，实现 “换妆容、换服装” 功能。

目前，支持调整的维度有：眉毛、刺青、嘴唇、胡子、美瞳、眼镜、耳机、耳饰、头发、服装等。具体的支持维度和资源类型，请咨询 ZEGO 商务人员。

开发者如果使用了 ZegoCharacterHelper，则无需再调用 IZegoCharacter 的任何相关接口。虽然 IZegoCharacter 也有同名的 setPackage 接口，但请不要直接调用。如果跳过 ZegoCharacterHelper 直接调用 IZegoCharacter 的接口，ZegoCharacterHelper 层的缓存将不再可信。

搭建出基本的虚拟人物形象后：

如果开发者把 Packages 资源包做成动态下载，则需要在使用 Packages 前，调用 ZegoCharacterHelper 的 setExtendPackagesPath 接口设置 Packages 的下载目录到参数 downloadPath，以便资源索引。

downloadPath 需指到 Packages 文件夹，例如：/Documents/downloads/Package/。

调用 setPackage 接口，传入 packageID，调整虚拟人物相关位置的外观。

//确保换装调用前已经设置的外部 Packages 的目录[_characterHelper setExtendPackagesPath:downloadPath]/** 调用换装接口*/NSString *packageID = @"earphone7";  //earphone7 是一款耳机资源的目录名称，使用 Zego 提供的 Pacakges 下的目录名称即可。[_characterHelper setPackage:packageID];

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demo 展示

元宇宙是人类对于未来社会的美好想象，而虚拟人则是人类对于未来“Better me”的美好寄托。ZEGO 即构科技为用户定制个性化的虚拟形象，从技术底层为开发者赋能，与元宇宙生态里的所有成员一起，让元宇宙的理想进程推进得再快、再稳一些。

下方是 ZEGO 即构科技的 Avatar 展示！

ZEGOAvatar demo 展示

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