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瞬時の顔変形や言葉で描くペイントツールまで。進化を続ける新世代GAN
2021.12.17先端技術
実在しない人物のフォトリアルな顔画像を生成するGAN（Generative Adversarial Network：敵対的生成ネットワーク）の登場は、「写真は現実にあるものを撮影する」という一般常識を大きく揺さぶりました。GANが登場して数年が経過した現在、同技術はCGアーティストが求めるような複雑な画像処理にも対応できるように進化しています。この記事では、こうした新世代GANを3つほど紹介します。
カートゥーン調にも瞬時に変化
イスラエルのテルアビブ大学は11月30日、フォトリアルな顔画像を生成するStyleGANを発展させたHyperStyleを発表しました。GANの代表的モデルであるStyleGANは、フォトリアルな顔画像を生成するのに時間を要していました。HyperStyleは生成時間の大幅な短縮に成功し、StyleGANが生成するような高画質な画像をおおむね1～2秒以内に生成します。さらに入力された顔画像の髪形を変えたり、老化させたりすることもほぼ瞬時にできます。
従来のGANではフォトリアルな画像を生成するのに、30億を超えるパラメーターが必要でした。HyperStyleはネットワーク設計を見直したことにより、パラメーターを劇的に減らすことに成功しました。パラメーターが削減された結果、演算処理が軽減されて生成時間が短縮されたのです。
HyperStyleはフォトリアルな変形だけではなく、入力された顔画像をPixerアニメ調、Disneyアニメ調、さらにはカートゥーン調にも変換できます。下の画像は、こうしたアニメ調への変形を従来のGANモデルと比較した表です。いちばん左の列が入力画像、いちばん右の列がHyperStyleの生成画像、中央の3列が従来のGANの生成画像です。比較するとHyperStyleの生成画像が従来のGANモデルのそれと遜色ないことがわかります。
テルアビブ大学研究チームは、HyperStyleのさらなる改良としてさまざまな変形に対応することを掲げています。つまり、従来であれば（髪型の変形や老化といった）特定の変形に特化したGANで実行していた変形を、単一のGANで実行できるようにするのが目標なのです。この目標のためには、学習画像データのさらなる充実が求められます。
3DキャプチャとGANを組み合わせる
Disneyリサーチの研究チームは11月30日、3Dキャラクターの顔を造形する新手法を発表しました。「Rendering with Style」と名付けられたその新手法は、従来のレンダリング技術とGANを組み合わせたものです。
ハイエンドなゲームやSF映画で見られる3Dキャラクターの顔は、実在する人間の顔をキャプチャしたデジタルデータを活用して制作されます。こうした従来の方法では顔の形状や皮膚の質感の再現が重視される一方で、髪の毛や目元、口元のような顔のパーツにはあまり関心が向けられていませんでした。それゆえ、顔のパーツに関してはCGアーティストが手作業で仕上げていました。
Disneyリサーチの研究チームが提案する新手法は、CGアーティストが手作業で行っていた仕事をGANによって完成させる、というものです。具体的には、従来通りにキャプチャした顔のデジタルデータをGANの入力データとして与えます。そして、GANを使って髪の毛のような顔のパーツをフォトリアルに生成して顔に付加するのです。
この動画で解説されているようにRendering with Styleを使えば、デジタルな顔の造形におけるCGアーティストが費やす労力を大きく節約できる可能性があります。しかしながら、同手法によって熟練したCGアーティストの仕事に匹敵する結果を得るには、GAN自体のさらなる性能向上が不可欠となります。
また、Rendering with Styleを進化させる方向性として、ひげや眼鏡といった顔に対して周辺的なパーツに関してもGANによってフォトリアルに生成することを目指す、とDisneyリサーチのチームは述べています。
アウトラインは言葉でOK
大手GPUメーカーであり近年ではAI研究でも有名なNVIDIAは2019年中ごろ、GANの一種「GauGAN」を利用したペイントツールを発表しました。同ツールは描線でアウトラインを引いた後、「山」や「川」といった描画オブジェクトを指定すると、アウトラインに沿ってフォトリアルなオブジェクトを生成するというものでした。2021年11月、同ツールにテキストの内容に沿ってフォトリアルな画像を生成する新機能が追加されました（以下の動画参照）。この新機能には、テキストを画像に変換するGANである「GauGAN2」が活用されています。
以上のようなペイントツールを使えば、「湖に隣接した山々」のように言葉でおおまかなアウトラインを指定してからAIを使ってフォトリアルな山や湖を生成後、最終調整を手作業で行う、というような作業フローが可能となります。さらにはいわゆる「絵心」がないユーザーがCGアーティストと共同作業する場合にも、同ツールはその威力を発揮するでしょう。
同ツールに実装されたGauGAN2は、「冬」「霧」などの単語に対応する1,000万枚の画像学習データを使って訓練されました。こうした入力テキストからその内容に合致する画像を生成するAIモデルは、今年1月にOpenAIがDALL-Eを発表したことで注目を集めるようになりました。こうしたAIモデルは最近では「画像言語表現モデル（Image Language Representation model）」と総称されるようになり、このジャンルのAIモデルとして今年5月にはGoogleが開発した「ALIGN」、11月にはMicrosoftの「Turing Bletchley」が発表されています。
以上のように新世代のGANは、CGアーティストが利用するグラフィックツールに実装されると便利そうな実践的な機能を実現しています。こうした新しいGANはCGアーティストの労力を削減すると同時に、CG制作の訓練を受けていない一般ユーザーがCG制作にチャレンジするのを後押ししてくれるのではないでしょうか。
Writer：吉本幸記、Image by NVIDIA
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