没想到吧，让你一秒变身纸片人的爆火AI特效，背后还有这么多知识点

Posted 2021-09-09 QbitAl

鱼羊 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

要说现在什么AI技术跟大家伙儿走得最近，那真是非AI特效玩法莫属。

想整张手绘头像，无需点亮绘画技能，拿起手机打开APP拍张照，AI“秒秒钟”帮你自动搞定。

△快手“手绘封面”特效

并且早已不仅仅局限于单张照片，短视频的每一帧都能用这样的麻瓜“魔法”丝滑覆盖。

各种艺术风格，只有你想不到，没有AI做不到。

不过，别看这些特效滤镜层出不穷，动不动掀起一波网络狂欢，从一个模型的诞生到它真正走进你的手机，那背后的故事还真不是三言两语就能轻松说完的。

特效是怎么进到手机里的？

不妨以快手爆火的手绘特效为例，详细唠唠这件事。

首先，自然还是算法层面的一系列操作。

从用户拍摄视频/照片，到AI的“手绘作品”输出，在AI看来大致是这样一个流程：

ISP将处理好的视频/照片发送给App，AI接收到需要处理的画面，就会预先对每一帧画面进行预处理，统一格式和尺寸。

接下来，就可以开始侦测并剪切画面中的人脸，运用已经定制好风格的“艺术家”神经网络（如U-Net等）对其进行加工。

这一步生成的手绘效果与输入帧进一步融合之后，手绘特效就初步完成了。

当然，在正式输出之前，每一帧画面还得经过一道化妆和美颜的步骤，来提升整体图像的质量。

这时候可能有盆友会问了，现在各种开源生成算法都很成熟，直接搬到手机里，何难之有啊？

非也非也。

且不说为了最大程度保留用户本人的五官和外形特征，同时兼顾手绘风格的美学和艺术效果，需要在整体风格和局部细节上对AI模型进行更加严苛的调教，对于快手这样的App来说，训练出一个稳定好用的模型往往还只是第一步。

更大的困难其实在于手机这个载体本身。

手机作为移动端设备，本身算力有限。也就是说，AI的手绘能力越强大、技术越复杂，对于手机来说，想要流畅不卡顿地运行它，就越困难。

而对于咱用户来说，如果一开特效就是一顿卡卡卡卡卡，电量哐哐掉，那也就没有什么乐趣可言了。

另外，像手绘滤镜这样的算法，默认是在手机CPU上运行的。CPU是一个通用计算单元，本身也并非运行AI工作负载的最佳选择。

怎么解决？大体上有如下三种思路。

第一种思路，还是从算法上着手，对模型进行压缩。以快手为例，AI滤镜背后就都有定制化模型压缩算法的加持，使其可以在考量各种边界条件、有限的计算和内存资源条件下，把模型计算量降到最低。

不过再怎么在算法上优化，硬件层面的限制仍然是无法绕开的问题。

于是就有了第二种思路，上云。许多App提供商都会选择在云端进行复杂的AI处理，以解决移动端算力不足带来的挑战。

但这又引发了新的问题——在云端计算，就会受到网络环境的影响，导致额外的时延和其他变化，也没有办法满足离线需要。

所以第三种思路，就是直接从SoC硬件厂商这一侧解决问题。

以最常见的高通骁龙移动平台为例，其搭载的高通AI引擎，就在硬件这一侧，实现了AI计算的加速。

高通AI引擎有啥不一样？

高通AI引擎，其实就是内置于骁龙移动平台的一套完整软硬件AI解决方案。

在硬件方面，高通AI引擎采用多核异构计算方案，包含：

• Hexagon向量处理器

• Adreno GPU

• Kryo CPU

因此，通过智能调度CPU、GPU和向量处理器来进行AI运算，高通AI引擎能充分发挥出不同架构处理器的优点，在实现高算力的同时，最大限度保证能效。

而在软件方面，高通AI引擎的软件工具包括：骁龙神经处理SDK、android NN和Hexagon NN。利用这些软件工具，像视频平台这样的算法开发方，就能够快速接入高通AI引擎，充分探索AI算法的性能边界。

事实上，快手和高通早在骁龙765移动平台推出时就展开了合作。针对App在移动平台的性能、功耗、扩展性和兼容性等方面的需求，高通神经处理SDK能够以软件的方式提供支持，并释放CPU工作负载，通过Hexagon处理器来实现AI加速。并且，双方还在模型量化压缩方面开展了合作，在提升模型性能和能效的同时，确保AI处理的精确度。

由此带来的效果可以直接用一组数据体现：手绘滤镜帧率（FPS）提升56%，功耗降低32%。

而在今年，随着新一代骁龙778G移动平台的推出，双方的合作还在进一步加深。核心围绕的，就是第6代高通AI引擎。

骁龙778G支持的第6代高通AI引擎包含高通Hexagon 770处理器，算力可达12TOPS，性能较前代平台实现翻番。为便于大家参照：苹果A14为11TOPS。

此外，骁龙778G采用的全新Qualcomm Spectra ISP，支持每秒处理20亿像素，能够为高通AI引擎运行特效算法提供额外加持。

快手Y-tech AI工程组负责人边红昌针对这项合作，还表示：

与高通技术公司的出色合作帮助快手突破了AI算法的性能边界。我们很高兴能够与高通继续协作，充分发挥骁龙高端芯片的强大异构计算能力。通过增强神经网络性能并提升输出质量，我们将能为用户提供更具吸引力的应用和更高价值。”

“AI大厂”高通？

说起高通，或许你的印象还停留在“一家手机芯片厂”，长于游戏和图形。

但从手绘滤镜这个案例中，就不难看出，其实高通早已是一家AI大厂，还是App开发商们乐于携手合作的那种。

事实上，早在AI方兴未艾之时，高通就已经将AI视为技术发展的重点。

在2007年，高通旗下的Qualcomm Research就启动了首个人工智能项目，并于2018年正式成立Qualcomm AI Research。

2015年，搭载第一代高通AI引擎的骁龙820发布，正式引入高通Hexagon向量扩展内核，以支持更强大的AI处理能力。

在历经6年的逐年迭代之后，今年同样搭载第6代高通AI引擎的骁龙888 Plus，已经实现了高达32 TOPS的强大算力。

并且，高通的AI能力或许也比你想象的更深入日常生活。

虽然不像App里的AI特效算法那样让人感知强烈，但你的手机、手机应用越来越智能背后，或多或少都有高通AI引擎的影子。

最近就有新例子——

搭载了骁龙888系列的荣耀Magic 3，通过场景元素识别和智能匹配、推荐，实现AI影调推荐功能，让用户在手机上也能拍出电影大片的质感。

而同样搭载了骁龙888 Plus的小米MIX4，惊艳的屏下摄像头落地背后，少不了AI图像增强算法的加持；更有全景AI翻译新玩法，带来同声传译、屏幕翻译、拍照翻译、AI字幕等实用AI功能，让用户能在刷视频、线上会议等诸多场景中，都方便体验到AI“翻译大师”的服务……

黑科技有多复杂？那不是大多数用户需要考虑的。

但在高通与其合作厂商的碰撞中，更多的黑科技正在成为生活的常态。

拿来就完事了，你说呢（手动狗头）？