鱼羊发自凹非寺
量子位报道公众号 QbitAI
看，李焕英这亲切的笑容、明亮的眼眸，是否与银幕上那个她一样有感染力？
你的长辈年轻时，又是否像这张老照片里的人一样，剑眉星目，神采飞扬：
要说最近最火的 AI 玩法，那真是非腾讯微视“会动的老照片”这类特效莫属。
表情迁移技术与基于 GAN 的老照片修复技术强强联合，给人一种打开了时光机的感觉，仿佛真的能与老照片里的人隔空对话，追忆往昔。
△“我的女儿，我就要她健康快乐”
并且用户无需任何加工，只需在微视 APP 里上传一张照片，不到一分钟，都能亲自开启这样的“时间魔法”。
这不，一经上线，就吸引了 15 万用户体验，视频播放量高达 5800 万。
更有不少网友在看到这样特效后直接泪目：
麻瓜的魔法
说起来，让照片动起来的“魔法”，在 2019 年就曾带起一波时尚风潮，令网友直呼“哈利波特”。
比如，来自意大利特伦托大学的一篇 NeurIPS 2019 论文，就介绍了一种名为一阶运动模型（First Order Motion Model）的方法。
通过运动估计模块和图像生成模块，这个 AI 能让川建国和《冰与火之歌》里的史塔克们实现眨眼、摇头神同步。
除了“会动的老照片”，基于这类技术，腾讯微视上还能这样玩：
一键让清朝皇帝们齐唱画画的 baby。
而围绕图像生成，AI 这种麻瓜的魔法能实现的效果，当然还不止如此。
正如前文所提到的，要实现“会动的老照片”这一特效，除了动态的部分，在提升清晰度方面，也少不了 GAN 的功劳——这也是近年来人脸特效方面最热的课题之一。
单单基于 GAN，腾讯微视上就还有这样的玩法：
做人嘛，最重要就是开心。对着镜头笑不出来？AI 分分钟帮你打造完美笑容。
减龄 10 岁，也不在话下。
还能秒变欧美脸。
不过，虽然以上方法相关的开源代码不少，但想把它集成到一个手机 App 里，仍然需要在算法优化和工程实践上下功夫打磨。
具体腾讯微视是如何实现的呢？
首先，在生成模型方面，技术团队针对不同场景，先后研发迭代了三种大模型：
在非成对数据比较丰富的场景下，基于 CycleGAN 思想，打造能够实现有条件生成的 Cycle-StyleGAN 模型。
在只有少量非成对数据的真实人脸生成场景中，采用基于隐向量的属性编辑思想，利用如 StyleGAN 这样的预训练生成模型，在隐向量空间中找出代表目标属性的方向向量，以实现对眉毛、眼睛这样的面部属性的控制。
而在只有少量非成对数据的风格化场景中，技术团队提出了基于小样本的模型融合方法。主要思想是，在收集的少量数据上对预训练模型进行微调，然后，将微调后的模型与原始模型融合得到一个混合模型，这样，该模型既能生成目标风格的图片，又兼具原始预训练模型强大多样的生成能力。
而在动作迁移方面，技术团队实现了实时的轻量化人脸动作迁移。
具体而言，在大模型层面，技术人员借鉴 Monkey-Net 和一阶运动模型等所采用的基于关键点轨迹的反向光流预测方法，先以无监督形式估计每一对关键点的位置，得到稀疏动作光流，再预测加权掩膜得到稠密动作光流。
而为了实现更强的变形能力和动作建模能力，技术人员还引入了透视变换项，使得稀疏动作光流可以学习到更加复杂的变换类型。
而为了实现手机端的实时推断，技术团队还进行了小模型层面的优化：
- 网络结构优化。对于模型中的各个模块，借鉴 GhostNet 分别设计相应的小模型结构，从而将模型大小缩减 99.2%，GFLOPs 降低 97.7%。
- 分阶段蒸馏训练。如果直接从零开始训练小模块，模型将无法收敛，主要是因为模块之间为串行关系，前者的输出将作为后者的输入，因此需要采取分阶段训练的策略。同时，引入知识蒸馏的思想，使得小模型可以成功学习到大模型的能力。
- 工程优化。例如缓存模型当中，需要重复使用的一些常量、优化代码逻辑、节省推断时无需重复进行的步骤等。同时，手机端的部署和实时推理均借助腾讯自研的 TNN 推理框架实现，测试结果显示，对比其他框架，在大部分场景下 TNN 具有一定提速增效的优势。
相关技术人员还透露，针对不同配置的手机，他们进行了有针对性的分档优化。从效果上来看，即使是配置较低的千元机，也能以 15FPS 以上的帧率流畅运行老照片修复这样的特效。
最潮的 AI，也可以低门槛
以上算法实现，均来自腾讯微视拍摄算法团队和腾讯平台与内容事业群（PCG）应用研究中心共同研发。
腾讯微视拍摄算法团队致力于图像/视频方向的技术探索，并依托丰富的业务场景，一直在探索前沿 AI 和 CV 算法在内容生产和消费领域的应用和落地。应用研究中心则被称作腾讯 PCG 的“侦察兵”、“特种兵”，站在腾讯探索、挑战智能媒体相关前沿技术的第一线。
通常而言，特效算法的更新换代节奏很快，从研发到上线，周期大概在 1 到 1 个半月之间。团队成员也坦言：推动技术落地产出，让用户能够低成本、第一时间上手体验，是团队最看重的目标。
但这并不意味着快速迭代是这支技术团队唯一的节奏。
实际上，对前沿技术的主动出击、长期关注正是其技术底气的来源：
对于更加前沿、更有难度的算法，以及一些不常见的模型效果，我们会投入5-6 个月甚至更长的时间去攻坚克难。
在这个过程中，团队会把从算法到工程的框架全部搭好。而这些积累，也就是后续项目能够快速上线的基石。
而多种多样新 AI 玩法的灵感，同样来源于这样对学术前沿、热点的持续关注。
同时，也离不开这样的初衷：
让最潮的 AI 玩法，以最低的门槛跟用户见面。
— 完 —
