[发明专利]一种基于边缘计算实现客户端3D数字虚拟人实时行为渲染的方法

说明书

《一种基于边缘计算实现客户端3D数字虚拟人实时行为渲染的方法》发明涉及3D数字虚拟人实时渲染领域，通过边缘计算在客户端，特别是手机等移动设备，实现仿真、模拟和学习人类真实沟通与互动，大幅提升通用智能对话系统的效率和质量，从而解决3D数字虚拟人应用范围窄、部署成本高等问题，其核心技术特征如下：1)充分利用边缘计算让终端设备拥有强大的实时渲染能力；2)通过智能仿生算法真实模拟人类的表情与行为；3)不依赖云端服务器及网络带宽，可跨平台应用。本发明通过一系列技术实现方法，最大限度地提升3D数字虚拟人的应用范围和部署能力，并可仿真、模拟和还原人类真实的互动与对话，以达到使用3D人物角色与人类进行无接触沟通与互动的目的。

一、技术领域

本技术发明涉及3D建模、边缘计算客户端实时渲染、仿真学、神经网络与深度学习，以及NLP智能对话系统等多个领域，具体为实现在浏览器中对3D数字虚拟人的实时仿真、模拟和学习真实人类沟通与对话。

二、背景技术

当前3D数字虚拟人(又称“A.I数字人”、“3D数字人”、“虚拟形象”、“虚拟偶像”)技术一般通过3D扫描、动作捕捉、CG动画等脱胎于电影工业的技术实现，存在以下问题：

1.除在电影拍摄、动画片制作等领域应用外，由于制作成本过高，很难得到更普遍的商业化应用；

2.必须依赖动作捕捉、3D扫描、CG动画等专业设备和技术，制作门槛太高，普通人难以涉及；

3.无法与主流的应用技术有效结合，为大众用户提供应用。

三、发明内容

本技术发明旨在提供一种基于边缘计算实现客户端3D数字虚拟人实时行为渲染的方法，具备：

1)充分利用边缘计算让终端设备拥有强大的实时渲染能力；

2)通过智能仿生算法真实模拟人类的表情与行为；

3)不依赖云端服务器及网络带宽，可跨平台应用。

为实现上述目的，本技术发明提供如下技术方案：一种基于边缘计算实现客户端3D数字虚拟人实时行为渲染的方法，具体如下：

3.1边缘计算赋予终端实时渲染能力

利用边缘计算让终端设备拥有了强大的3D实时渲染能力，在提高资源加载效率的同时，降低了网络与带宽的消耗。经过严格的实际测试：

1)5～7％的CPU功耗，使用2小时以上设备无发热迹象，让最便宜的移动终端设备，也具备体验3D实时渲染的能力。

2)向下兼容至Android4.4、及iOS9.0等操作系统，涵盖了99.8％的人群，极大的提高了技术覆盖能力。

脱胎于电影工业的3D数字虚拟人(又称“A.I数字人”、“3D数字人”、“虚拟形象”、“虚拟偶像”)从此可以不再受专业设备和人才的限制，打开了大规模的商业化应用的窗口。

3.2通过智能仿生算法真实模拟人类的表情与行为通过智能仿生算法(Intelligent Bionic Algorithm)模拟人类在真实沟通与互动过程中，表现出的自然表情、嘴型及肢体动作，并借助各种终端硬件设备，实现“像真的人一样”的3D数字虚拟人与人类对话与沟通的视觉与交互效果。

3.3具备跨多平台的能力

通过客户端与边缘计算的有机结合，优化网络的数据驱动功能，降低对整个网络带宽的要求，充分利用终端硬件的图像计算性能，提高3D实时渲染能力，在数据产生源就近计算，相较把源数据传送到云计算中心处理，极大节省了数据通信带宽，减轻了服务器整体链路压力，具备强大的适用性。

通过标准的SDK输出，使基于边缘计算的客户端渲染能够满足iOS/android等移动应用，Windows/MacOS等客户端应用的需求，具备一定的跨平台能力。