MagicArticulate – 南洋理工和字節(jié)推出的靜態(tài) 3D 模型轉(zhuǎn)骨架生成框架

MagicArticulate是什么

MagicArticulate是由南洋理工大學(xué)與字節(jié)跳動(dòng)Seed實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)的一個(gè)創(chuàng)新框架，旨在將靜態(tài)3D模型自動(dòng)轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行動(dòng)畫制作的資產(chǎn)。該系統(tǒng)基于自回歸生成骨架的方法，能夠預(yù)測(cè)蒙皮權(quán)重，使得模型能夠呈現(xiàn)出真實(shí)感的動(dòng)畫效果。MagicArticulate引入了Articulation-XL數(shù)據(jù)集，其中包含超過(guò)33,000個(gè)高質(zhì)量的關(guān)節(jié)注釋3D模型，并采用自回歸Transformer技術(shù)生成骨架，從而自然地處理不同模型中的骨骼數(shù)量及其依賴關(guān)系。MagicArticulate在多樣化的對(duì)象類別中表現(xiàn)出色，顯著提升了3D模型動(dòng)畫化的效率與質(zhì)量。

MagicArticulate的主要功能

• 自動(dòng)化骨架生成：可以自動(dòng)為模型生成適宜的骨架結(jié)構(gòu)，支持多種模型的骨骼數(shù)量與關(guān)節(jié)依賴關(guān)系。
• 蒙皮權(quán)重預(yù)測(cè)：通過(guò)預(yù)測(cè)頂點(diǎn)與關(guān)節(jié)之間的蒙皮權(quán)重，實(shí)現(xiàn)模型表面與骨架的緊密綁定。
• 高質(zhì)量動(dòng)畫支持：生成的骨架和蒙皮權(quán)重使得模型能夠?qū)崿F(xiàn)生動(dòng)的動(dòng)畫效果，適用于多種3D模型及其應(yīng)用場(chǎng)景。
• 大規(guī)模數(shù)據(jù)集支撐：推出的Articulation-XL數(shù)據(jù)集包含超過(guò)33,000個(gè)帶有高質(zhì)量注釋的3D模型，推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與驗(yàn)證。

MagicArticulate的技術(shù)原理

• 自回歸骨架生成：
  • 點(diǎn)云采樣與編碼：從輸入的3D模型表面采樣點(diǎn)云，將這些點(diǎn)編碼為固定長(zhǎng)度的形狀標(biāo)記，捕捉模型的幾何特征及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
  • 骨架序列建模：將形狀標(biāo)記附加到骨架標(biāo)記前，利用自回歸Transformer逐步生成骨架序列。自回歸模型在每一步生成一個(gè)骨骼或關(guān)節(jié)，并利用之前生成的信息作為上下文，靈活處理不同模型中骨骼數(shù)量的變化及其依賴關(guān)系。
  • Transformer的優(yōu)勢(shì)：Transformer的并行處理特性和注意力機(jī)制有效捕捉全局依賴關(guān)系，同時(shí)自回歸的生成方式也能靈活適應(yīng)不同復(fù)雜度的骨架結(jié)構(gòu)。
• 蒙皮權(quán)重預(yù)測(cè)：基于擴(kuò)散模型逐步優(yōu)化蒙皮權(quán)重的分布。擴(kuò)散過(guò)程從噪聲開始，逐步恢復(fù)出頂點(diǎn)與關(guān)節(jié)間的權(quán)重關(guān)系，類似于去噪過(guò)程。在預(yù)測(cè)蒙皮權(quán)重時(shí)，運(yùn)用頂點(diǎn)與關(guān)節(jié)之間的體積測(cè)地線距離作為先驗(yàn)信息。通過(guò)大量標(biāo)注數(shù)據(jù)（如Articulation-XL數(shù)據(jù)集）訓(xùn)練擴(kuò)散模型，學(xué)習(xí)不同3D模型的蒙皮權(quán)重分布規(guī)律。
• 大規(guī)模數(shù)據(jù)集支持：該數(shù)據(jù)集包含超過(guò)33,000個(gè)帶有高質(zhì)量關(guān)節(jié)注釋的3D模型，為模型訓(xùn)練提供了豐富的監(jiān)督信息，使骨架生成與蒙皮權(quán)重預(yù)測(cè)模塊能夠?qū)W習(xí)到不同模型的通用規(guī)律，在多樣化場(chǎng)景中表現(xiàn)出色。

MagicArticulate的項(xiàng)目地址

• 項(xiàng)目官網(wǎng)：https://chaoyuesong.github.io/MagicArticulate/
• GitHub倉(cāng)庫(kù)：https://github.com/Seed3D/MagicArticulate
• arXiv技術(shù)論文：https://arxiv.org/pdf/2502.12135

MagicArticulate的應(yīng)用場(chǎng)景

• 3D動(dòng)畫制作：快速將靜態(tài)模型轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行動(dòng)畫制作的資產(chǎn)，大幅減少手動(dòng)綁定骨骼與蒙皮的工作量，提升動(dòng)畫制作效率。
• 游戲開發(fā)：為游戲角色和道具生成骨架與蒙皮權(quán)重，支持實(shí)時(shí)動(dòng)畫渲染，提高游戲開發(fā)效率與動(dòng)畫效果。
• 虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)：生成可互動(dòng)的動(dòng)態(tài)3D模型，增強(qiáng)虛擬環(huán)境中的沉浸感與交互體驗(yàn)。
• 工業(yè)設(shè)計(jì)與3D打印：幫助設(shè)計(jì)師快速生成可活動(dòng)的關(guān)節(jié)模型，優(yōu)化產(chǎn)品功能，降低設(shè)計(jì)成本。
• 人工智能與機(jī)器人技術(shù)：用于機(jī)器人仿真及AI模型訓(xùn)練，優(yōu)化關(guān)節(jié)與算法開發(fā)。