VASA-1 – 微软推出的照片对口型视频生成工具

一、VASA – 1的定义

VASA – 1是由微软亚洲研究院开发的一种实时音频驱动的数字人面部视频生成技术 。它能够将静态图像或绘画与音频文件相结合，生成具有动态面部表情和头部动作的面孔，所生成面孔的嘴唇动作能与语音或歌曲完美匹配，仿佛是一个真实存在的人物形象 。例如，仅需提供一张图片和一段声音，就能创造出令人惊叹的视觉效果 。

二、VASA – 1的作用

（一）提升视觉体验

VASA – 1为我们打开了全新的视觉体验世界。在传统的媒体内容创作中，静态图像和音频往往是分离的，而VASA – 1能够将二者有机融合，让静态的画面“活”起来。例如在制作故事性的内容时，一张历史照片搭配相应的解说音频，通过VASA – 1就可以生成一个带有生动表情和自然头部动作的人物形象，使故事更加生动有趣，让观众更容易沉浸其中 。

（二）拓展交流方式

1. 对于那些因各种原因无法直接交流的人，VASA – 1提供了一种新的表达情感和思想的方式。比如一些患有严重疾病导致无法正常说话和做表情的患者，他们可以通过预先录制的声音和自己的照片，利用VASA – 1生成能够表达自己想法的视频内容，与家人、朋友进行沟通 。
2. 在社交领域，它也能为用户提供更加丰富的互动体验。例如在社交软件中，用户可以上传自己的照片，然后输入一段语音或者选择一首歌曲，生成带有自己形象且表情和嘴唇动作与音频匹配的视频分享给朋友，增强社交的趣味性和个性化 。

（三）提供陪伴和治疗支持

VASA – 1可以为需要陪伴或治疗支持的人提供虚拟的伙伴，带来心灵上的慰藉。例如对于孤独的老年人或者心理疾病患者，一个根据他们熟悉的形象（如亲人的照片）和声音生成的虚拟伙伴，可以在一定程度上缓解他们的孤独感，辅助心理治疗过程 。

（四）助力内容创作

1. 在影视娱乐行业，VASA – 1可用于创建虚拟角色的面部动画。与传统的动画制作方式相比，它能够节省大量的制作成本和时间。传统动画制作中，制作一个逼真的角色面部动画需要动画师逐帧绘制表情和动作，而VASA – 1仅需输入音频和一张图像就能快速生成，大大提高了制作效率 。
2. 在在线教育领域，数字教师可以通过VASA – 1以更加亲切和自然的形象进行教学。教师可以使用自己的照片或者卡通形象，结合讲解的音频，生成带有丰富面部表情和动作的教学视频，提高学生的学习兴趣和参与度 。
3. 对于虚拟主播领域，它可以让虚拟主播根据实时的音频内容展现出丰富的面部表情和动作，与观众进行更加生动有趣的互动。例如在直播带货过程中，虚拟主播可以根据产品介绍的语音内容实时做出相应的表情和动作，吸引观众的注意力，提升销售效果 。

三、VASA – 1的应用领域

（一）娱乐产业

1. 影视制作
   • 在影视制作中，VASA – 1可用于快速生成虚拟角色的面部动画。例如在科幻电影中，需要创建外星生物或者超自然角色的面部表情和对话场景时，利用VASA – 1可以根据设计好的音频内容，结合想象中的生物形象草图，快速生成符合剧情需求的面部动画。这不仅节省了制作成本，还能够提高制作效率，让导演和制作团队能够更快速地对角色进行调整和优化 。
   • 对于一些需要对历史人物进行再现或者对经典作品进行改编的影视作品，VASA – 1也能发挥重要作用。比如在一部关于历史名人的传记电影中，通过收集该名人的照片和相关的音频资料，利用VASA – 1可以生成更加逼真的角色形象，让观众仿佛看到历史人物“复活”，增强影片的历史感和真实感。
2. 游戏开发
   • 在游戏中，VASA – 1可以实现高级唇语同步，提升游戏的沉浸感。例如在角色扮演游戏中，角色之间的对话场景可以通过VASA – 1根据对话音频和角色形象生成更加逼真的唇部动作和面部表情，使玩家感觉游戏中的角色更加真实生动，仿佛置身于一个真实的世界中。
   • 对于游戏中的虚拟角色创建，VASA – 1也可以提供帮助。玩家可以上传自己的照片或者选择游戏中预设的形象，然后结合自己录制的语音，利用VASA – 1生成具有独特个性的游戏角色，增加游戏的趣味性和个性化。

（二）教育领域

1. 在线学习
   • 在在线学习平台上，VASA – 1可以被广泛应用于课程内容的制作。例如，在语言学习课程中，教师可以使用VASA – 1为单词、句子等配上带有表情和口型的虚拟人物讲解视频，让学生更直观地学习发音。对于一些抽象的概念讲解，也可以通过VASA – 1创建形象生动的虚拟教师来进行解释，提高学生的理解能力 。
   • 对于特殊教育，如针对自闭症儿童的教育，VASA – 1可以创建具有亲和力和互动性的虚拟教师或者学习伙伴。这些虚拟角色可以根据课程内容的音频做出相应的表情和动作，吸引自闭症儿童的注意力，提高他们的学习积极性。
2. 学校教育
   • 在学校内部的教学资源制作中，教师可以利用VASA – 1将教材中的静态图片转化为带有讲解音频和相应表情动作的视频内容。例如在历史、地理等学科的教学中，将历史人物的画像或者地理景观的图片转化为生动的讲解视频，丰富教学资源，提高教学效果。

（三）社交领域

1. 社交软件
   • 在社交软件中，VASA – 1可以为用户提供一种全新的社交互动方式。用户可以使用自己的照片或者选择系统提供的形象，结合自己录制的语音或者喜欢的歌曲，生成有趣的视频内容分享到社交平台上。例如在生日祝福时，用户可以用朋友的照片和自己录制的生日祝福语音，通过VASA – 1生成一个带有朋友形象且表情丰富的生日祝福视频，让祝福更加个性化和生动。
   • 对于社交平台上的直播功能，VASA – 1也可以被应用于虚拟主播的创建。普通用户可以轻松创建自己的虚拟主播形象，进行直播互动，增加直播的趣味性和多样性。
2. 虚拟现实（VR）社交
   • 在VR社交环境中，VASA – 1可以为用户创建更加逼真的虚拟化身。当用户在VR社交场景中与他人进行交流时，其虚拟化身的面部表情和嘴唇动作能够根据用户的语音实时变化，提供更加真实的社交体验，就像在现实生活中面对面交流一样。

（四）商业领域

1. 电商直播
   • 在电商直播中，商家可以利用VASA – 1创建虚拟主播来进行产品的推销。虚拟主播可以根据产品介绍的音频内容做出相应的表情和动作，吸引观众的注意力，提高产品的销售量。而且，虚拟主播可以24小时不间断直播，不需要休息，降低了人力成本 。
   • 对于一些品牌推广活动，也可以利用VASA – 1创建带有品牌形象或者代言人形象的虚拟角色，通过制作有趣的视频内容进行品牌宣传，扩大品牌影响力。
2. 企业培训
   • 在企业内部培训中，VASA – 1可以用于创建培训视频。例如，将培训讲师的照片和讲解音频结合，生成带有讲师形象和丰富表情动作的培训视频，方便员工随时随地学习。同时，对于一些跨国企业，还可以利用VASA – 1创建多语言版本的培训视频，提高培训的效率和覆盖面。

四、VASA – 1的研究进展

（一）技术创新

1. 面部动态和头部运动生成
   • VASA – 1利用扩散Transformer模型在整体面部动态和头部运动方面进行训练，将所有可能的面部动态，包括嘴唇动作、表情、眼睛注视和眨眼等行为均视为单一潜在变量，并统一建模其机率分布。这种创新的训练方式使得VASA – 1能够生成更加自然和逼真的面部表情和头部动作 。
   • 微软研究人员还利用了3D技术辅助标记人物面部特征，并额外设计了损失函数，这使得VASA – 1不仅能够生成高品质人物面部形象，还能够有效地捕捉和重现面部3D结构，进一步提高了生成视频的真实感 。
2. 音频与视频的匹配
   • VASA – 1在音频与视频的匹配方面取得了显著进展。它能够根据输入音频精准生成匹配的面部表情，实现了高度精确的音唇同步。其核心算法能够对音频信息进行深入分析和理解，提取出关键特征，并将这些特征转化为数字人面部的动作和表情，从而确保在生成的视频中，嘴唇动作与语音内容完美匹配 。
   • 此外，VASA – 1还具有实时性的特点，能够在音频输入的同时几乎同步生成面部视频，这一特性为实时交互应用提供了有力支持，如在虚拟主播与观众互动过程中，能够实时根据主播的语音生成相应的面部表情和动作，给观众带来流畅的观看体验 。

（二）性能提升

1. 适应能力增强
   • VASA – 1具有强大的适应能力，即使面对与训练数据不同的音频或图像，如不同的语言或非常规的艺术照片，也能够有效工作。例如，它可以处理不同风格的绘画作品或者不同文化背景下的人物照片，并结合相应的音频生成合适的视频内容。这一特性使得VASA – 1的应用范围更加广泛，不受限于特定的图像和音频类型 。
2. 运行效率提高
   • 在硬件支持下，VASA – 1的运行效率得到了显著提升。借助NVIDIARTX4090，VASA – 1能够实现高性能的视频生成，并支持在离线模式下以45fps的速度生成512×512分辨率的视频，以及在线流模式下的40fps生成速度，前置延迟仅为170毫秒，更适合实时应用。这意味着在实际应用中，无论是在本地制作视频还是在网络直播等实时场景下，VASA – 1都能够快速生成高质量的视频内容，满足用户的需求 。

（三）应对潜在风险的研究

1. 深度伪造风险
   • VASA – 1的强大能力带来了潜在的风险，其中最显著的是可能被滥用于创建深度伪造视频。这些深度伪造视频可以逼真地模仿真实人物，让人难以分辨真伪。如果不良行为者利用VASA – 1制作恶意内容或进行错误信息活动，将对社会造成极大的危害 。
   • 微软亚洲研究院已经意识到了这一风险，因此在发布VASA – 1之前，采取了谨慎的态度。目前，他们并未公开任何在线演示、API、产品或相关实施细节，以确保技术不会被滥用。同时，他们也在积极研究如何防止不良行为者利用VASA – 1进行不正当活动，例如探索技术手段来识别深度伪造视频或者在生成的视频中添加不可篡改的标识来区分真伪等，但目前还没有明确的成果公布 。
2. 隐私和伦理问题
   • 在使用VASA – 1过程中，还可能涉及到隐私和伦理问题。例如，如果使用他人的照片和声音来生成视频内容，可能会侵犯他人的肖像权和隐私权。此外，在一些特殊领域如医疗和心理咨询领域，使用VASA – 1创建虚拟伙伴时，也需要遵循相关的伦理规范，确保不会对患者或者咨询者造成不良影响。目前，关于这方面的研究还处于起步阶段，需要进一步深入探讨如何在技术应用过程中保障隐私和遵循伦理道德。

五、VASA – 1相关的实验案例

（一）技术验证实验

1. 与名人音频和照片的结合实验
   • 研究人员利用VASA – 1将安妮·海瑟薇病毒式传播的李尔·韦恩《狗仔队》的音频文件与相关的照片进行了结合实验。结果显示，VASA – 1能够根据音频内容生成与安妮·海瑟薇形象匹配的面部表情、头部动作，并且嘴唇动作与歌曲的节奏和歌词高度匹配，成功展示了VASA – 1的独特魅力和技术能力 。
   • 这一实验验证了VASA – 1在处理真实人物的照片和音频时的有效性，同时也表明VASA – 1可以用于娱乐产业中的创意内容制作，如制作明星的趣味视频或者用于音乐视频的创意制作等。
2. 不同角度图像的处理实验
   • 微软进行了关于VASA – 1处理不同角度拍摄图像的实验。实验结果表明，VASA – 1能够处理面向正面的人像图像，还能应对不同方向拍摄的图像，表现出强大的控制能力，包括眼睛注视的方向、头部距离甚至情绪等方面。这一实验结果体现了VASA – 1在实际应用中的灵活性，无论是在影视制作中对于不同拍摄角度的素材处理，还是在游戏开发中对于不同视角下角色形象的创建，都具有重要意义 。

（二）性能对比实验

1. 与同类技术在面部表情和动作生成方面的对比实验
   • 在研究过程中，微软团队通过一系列的广泛实验和新指标的性能评估展示，VASA – 1在多个维度上显著的超越了以往的同类技术和方法。在面部表情的丰富度、头部动作的自然度以及音唇同步的精准度等方面，VASA – 1都表现出了更优的性能。例如，在生成同样场景的数字人视频时，VASA – 1生成的视频中人物的表情更加细腻、自然，头部动作更加符合人类的行为习惯，而传统技术生成的视频可能会出现表情僵硬、动作不连贯等问题 。
   • 这一对比实验结果表明了VASA – 1在数字人面部视频生成技术领域的先进性，为其在影视娱乐、在线教育、社交等众多领域的广泛应用提供了有力的技术支撑。
2. 在不同硬件设备上的性能测试实验
   • 微软对VASA – 1在不同硬件设备上进行了性能测试实验。其中，在NvidiaRTX4090GPU台式机上的评估显示，线上流媒体模式512×512分辨率可达40FPS，延迟时间仅有170ms。这一实验结果表明了VASA – 1在高性能硬件设备上的运行效率，同时也为硬件厂商和开发者在选择合适的硬件来支持VASA – 1的应用提供了参考依据。此外，这也有助于进一步优化VASA – 1在不同硬件环境下的性能，以满足更多用户的需求 。