隨著近年來(lái)音視頻生成技術(shù)的不斷發(fā)展，“虛擬主播”逐漸走入人們視野，并以其在虛擬客服、遠(yuǎn)程會(huì)議、電影剪輯等現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的重要作用而獲得了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。該技術(shù)旨在對(duì)輸入的音頻預(yù)測(cè)相應(yīng)口型，從而生成指定或任意人物的自然而準(zhǔn)確的面部說(shuō)話視頻。近日，中科院自動(dòng)化所智能感知與計(jì)算研究中心為此提出了一種新穎的音視頻協(xié)同計(jì)算方法，并重點(diǎn)解決了此前難以達(dá)成的任意人物協(xié)同生成問(wèn)題。

該方法一方面實(shí)現(xiàn)了利用語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)任意對(duì)象的高清視頻生成，另一方面在正臉、側(cè)臉等多種場(chǎng)景下均顯著提升了生成視頻質(zhì)量。目前，該成果已被IJCAI 2020大會(huì)接收。

由于音視頻模態(tài)之間差異性等問(wèn)題，這項(xiàng)技術(shù)目前仍然存在著眾多挑戰(zhàn)。以往的研究方法往往將重點(diǎn)放在了模態(tài)內(nèi)之間，如只關(guān)注了視頻幀之間的損失約束，卻忽略了音視頻模態(tài)間最重要的問(wèn)題之一：如何將音頻信息高效充分地表達(dá)入視頻模態(tài)？同時(shí)由于人物與人物之間的個(gè)體差異，將同一模型應(yīng)用于任意人物視頻生成也存在較大的挑戰(zhàn)。

為解決上述問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)了一個(gè)非對(duì)稱(chēng)式互信息估計(jì)器（Asymmetric Mutual Information Estimator， AMIE），以構(gòu)建音視頻模態(tài)間的約束。如圖1示，輸入一對(duì)音頻與人臉圖像數(shù)據(jù)，互信息估計(jì)器輸出預(yù)測(cè)的互信息值。在這里，該方法使用Jensen-Shannon表示形式來(lái)改善互信息計(jì)算方式，使其更好地應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這樣的互信息估計(jì)方式，該方法最大化音頻與視頻模態(tài)之間的互信息，減少音頻向視頻模態(tài)表達(dá)的不確定性，并以此獲得音頻和視頻信息之間的跨模態(tài)一致性，使得生成視頻中人物的口型更加準(zhǔn)確自然。

該方法在LRW和GRID基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。圖2中的結(jié)果表明該方法生成的口型準(zhǔn)確度高，且能夠有效適應(yīng)不同膚色與嘴唇形狀差異。表1的量化結(jié)果顯示該方法在常用的對(duì)比指標(biāo)上的優(yōu)越性能。

該方法有能力對(duì)不存在于數(shù)據(jù)集中的任意人物進(jìn)行視頻合成，并能夠有效處理如姿態(tài)表情、性別差異等變化因素（見(jiàn)圖3）。例如，輸入一段女性語(yǔ)音（圖中第二行），該方法分別生成了現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的同性別人臉視頻（圖中第一行），和跨性別人臉視頻（圖中第三行）。

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