HRAvatar – 开启单目视频生成3D头像的新时代

HRAvatar是什么

HRAvatar（High-Quality and Relightable Gaussian Head Avatar）是由清华大学深圳国际研究生院与国际数字经济学院（IDEA）联合开发的高质量、可重光照的3D头像生成工具。它基于单目视频输入，能够生成细节丰富、可动画化且支持真实光照变化的3D头像，为数字人、虚拟主播、AR/VR等领域提供了高效的技术解决方案。

核心功能

HRAvatar的核心功能包括：

• 高质量重建：从普通单目视频中生成高保真、细节丰富的3D头像。
• 实时性：支持约155 FPS的实时渲染，满足实时交互需求。
• 可重光照：支持在不同光照条件下对头像进行重光照渲染。
• 动画化：驱动头像进行表情和动作的动画化。
• 材质编辑：允许用户调整头像的材质属性，如反照率、粗糙度和反射率。
• 跨视角渲染：支持从不同视角渲染头像，确保3D一致性和多视角支持。

技术原理

HRAvatar的技术原理基于以下创新：

• 精确表情追踪：通过端到端的表情编码器，联合优化提取更准确的表情参数，减少预追踪参数误差。
• 几何变形建模：采用可学习的线性形变基（LBS）和线性蒙皮技术，实现高斯点从标准姿态到各种表情和姿态的灵活变形。
• 外观建模：将头像外观分解为反照率、粗糙度和菲涅尔反射率等材质属性，结合BRDF物理渲染模型进行着色。
• 法线估计与材质先验：通过深度导数获得的法线图监督渲染的法线图，确保几何一致性。

支持平台

HRAvatar支持多种平台，包括但不限于：

• 桌面端：支持Windows、Linux和MacOS操作系统。
• 移动端：支持iOS和Android平台。
• 游戏引擎：兼容Unity和Unreal Engine。
• WebGL：支持在Web环境中使用。

团队介绍

HRAvatar由清华大学深圳国际研究生院与国际数字经济学院（IDEA）联合开发。团队成员包括计算机视觉、图形学和机器学习领域的专家，他们在3D重建、虚拟现实和数字人技术方面拥有深厚的研究背景。该团队的研究成果已被国际计算机视觉与模式识别会议CVPR 2025录用。

项目资源

• 项目官网：https://eastbeanzhang.github.io/HRAvatar/
• GitHub仓库：https://github.com/Pixel-Talk/HRAvatar
• 技术论文：https://arxiv.org/pdf/2503.08224

业务场景

HRAvatar在多个业务场景中具有广泛的应用潜力：

• 数字人与虚拟主播：生成高质量的虚拟形象，用于直播、新闻播报等。
• AR/VR：在虚拟现实和增强现实应用中提供逼真的3D头像。
• 影视特效：替代传统面部捕捉系统，降低制作成本。
• 沉浸式会议：通过普通摄像头实现眼神接触与微表情传递。
• 元宇宙社交：用户自拍生成个性化化身，保持材质物理真实性。