iPhone X Face ID臉部辨識厲害?這可是蘋果綜合 AI 與影像辨識技術力的精彩演出呢~

iPhone X 推出了全新的蘋果解鎖技術「Face ID 臉部辨識」,用以取代已問世四年的 Touch ID 指紋辨識解鎖。從字面規格上來看,臉部辨識解鎖其實了無新意,因為老早就有不少電腦、智慧型手機支援類似的技術。但如果從 iPhone X 的功能介紹來看,這次 Face ID 臉部辨識可謂下足了本錢,為了能讓 iPhone X 擁有完美不出錯的臉部辨識功能,蘋果顯然用上了可用的所有技術與資源,才得以做出這次在發表會上花了大量時間介紹的臉部辨識功能。

當然你一定會問:不就是個臉部辨識嗎?幹嘛說得好像很了不起的樣子呢?

是的,如果從字面上來看,臉部辨識確實就是用長相來解鎖的機制。然而這次蘋果的 Face ID 臉部辨識實際真正運行機制與未來的發展重點,是在立體影像辨識、AR 擴增實境、以及 AI 人工智慧的未來發展之上,臉部辨識只是整個環節中一小部分的技術實力展現而已。何以見得呢?我將從這次 iPhone 推出的其中一項新功能「燈光模擬」來探討,為大家揭開蘋果影像辨識發展的真面目

貨真價實的 3D 影像辨識演算應用

去年 iPhone 7 Plus 將雙鏡頭運用得淋漓盡致,利用雙鏡頭測距成像所模擬出來的虛擬散景更是成為今年智慧型手機市場的必備選項。不過從今天發表會的內容來看,去年 iPhone 7 Plus 虛擬散景只是小試牛刀而已。在 iPhone 8 與 iPhone X 上,蘋果展示了一項非常驚人的技術:虛擬燈光。過去我們可以利用 Photoshop 等修圖軟體的工具來調整相片人物的光影,但除非是真正的修圖大師,否則我們不管是套用濾鏡、或是自己手動修圖,都很難任意更動一張照片的打光效果,因為這牽涉到非常細微的光影變化,除非有很高深的美學藝術涵養與技術,否則都是很難做到的修圖成果。

然而蘋果在新 iPhone 上加強了 3D 立體辨識的能力,當你使用人像模式拍照時,iPhone 拍到的不只是偵測背景與主體間距離的照片,而是真正將整個被攝人像的 3D 輪廓都掃瞄出來的立體模型。因此 iPhone 能任意地為被攝人像加上不同形式的打光效果,就是因為 iPhone 拍到的畫面是立體模型,因此能輕易地用立體模型模擬打光的技術加上如同攝影棚一般的燈光效果。這不僅證明了 iPhone 的 3D 辨識掃描能力,同時也展現了新 iPhone 的影像處理能力。

那麼這技術跟臉部辨識有何關聯?我在前一篇文章中提到,iPhone X 的臉部辨識 Face ID 無法用照片、假人頭來騙過,它必須是真正活體人類的臉才能通過 3D 辨識。那麼請試想一下,臉部辨識 Face ID 不正是利用了剛剛提到的 3D 掃描才能如此精確地辨識出人臉間的差異嗎?看到這裡,你還覺得臉部辨識就真的只是為了解鎖手機而生的嗎?

快速建立 3D 動畫模型

iPhone X 提供了一個非常可愛的功能:將你的臉部表情模擬套用到可愛動物的圖示上,讓 iPhone 上那些本來不會動的可愛動物圖是 Emoji,能模仿你的講話嘴形、表情並錄製成影片傳給朋友。這項技術其實我們並不陌生,我們平常看到的蘋果日報動新聞、或是電影魔戒中的妖怪角色等,都是利用類似的技術捕捉真人的表情與動作,再套上 3D 動畫模型之後演繹出來的畫面。但如果各位有看過那些電影的幕後花絮,應該都有注意到在捕捉這些真人動作時,都必須穿著特殊的服裝並在身上黏滿白色小球,好讓捕捉動作的特殊色影機能快速建構出 3D 動畫的骨架。

但 iPhone X 卻不需這麼麻煩,過去拍攝魔戒咕嚕、神鬼奇航深海閻王時,必須在演員臉上貼滿小白珠並用特殊設備拍攝,而 iPhone X 卻只要用自己的前置鏡頭自拍,就能快速建構出 3D 模型骨架,並將內建的可愛動物圖示套用上來做出與你一模一樣的表情。雖說現在只有小動物圖示可以玩,但既然 iPhone X 已經有如此精密的 3D 即時辨識掃描能力,那麼未來是否能有更多不可思議的應用呢

強大的 3D 掃描

在這次的發表會中,蘋果有別於過往只是給自己設計的新 CPU 處理器一個 AXX(XX 是數字)的代號,而是特別將新的晶片加上 Bionic 的字樣並不斷強調一個新名詞「neural」。這個詞彙代表的是目前智慧型手機非常重要的新設計理念:神經網路引擎。過去由於手持裝置的運算能力有限,對於過於複雜的運算,例如影像辨識等都得靠雲端運算來協助處理。但建置雲端運算中心需要投入很大的成本與心力,而換來的卻可能只是讓你手機裡的小動物能模仿你動作或表情之類的休閒娛樂,這樣的做法其實非常沒有意義也很浪費資源。

在 iPhone X 發表以前,Intel 就曾提出利用神經網路引擎的概念,將複雜演算用新架構的晶片直接在手持裝置中進行演算,不再仰賴雲運算的協助。而這次新 iPhone 中所搭載的 A11 Bionic 晶片,就是在類似概念下所誕生的產物。前面提到的 3D 掃描辨識中,除了 iPhone X 那些精密感測器所得到的掃描數據之外,背後仍需要強大的演算能力才能分析掃描得來的數據並加以演算成我們要的結果。舉例來說,當 iPhone 掃描人臉之後,還必須定義出哪個位置是鼻子、眼睛、嘴巴、眉毛,才能在將小動物圖示套上時,能精確地讓小動物圖示完美模仿你的表情,而不會出現明明挑了眉,小動物卻只是張大眼睛的錯誤模擬。這類應用要正確判斷出人臉五官,倚靠的不僅止於影像辨識,同時也會用到 AI 人工智慧來協助 iPhone X 在任何人臉形式下都不會誤判。

在 Face ID 的解說之中,蘋果特別提到人臉會隨著時間而改變,例如變老、變胖變瘦長鬍子等問題。而為了避免因為你臉型改變而無法被 Face ID 臉部辨識誤判,iPhone X 也利用長期機器學習的方式演算你的臉型變化。影像辨識最難的,就是影像並不是「非黑即白」,而是在許多界線邊緣都有模糊地帶,例如有的人眼睛大、有的人眼睛小,這就無法用準確的座標來告訴 iPhone X 哪些地方一定是眼睛,而是得靠系統自己學習判斷什麼樣的物件是眼睛。因此 A11 Bionic 晶片最大的革新,就是針對影像判斷與 AI 學習進行優化,這也是為何蘋果敢稱 iPhone X 是新世代手機的原因。

Face ID 臉部辨識看起來就是個簡單的手機解鎖功能,但實際上卻是蘋果在影像辨識與 AI 人工智慧上小試啼聲之作,背後所隱含的技術力才是這次 iPhone X 的真正關鍵所在。不過今天公布售價,256GB iPhone X 要價 41500,創下 iPhone 有史以來最高價,也並非一筆小數字。我們真有必要為了這種更新買新 iPhone X 嗎?以影像辨識技術來說,iPhone X 除了 Face ID 以外,其他 iPhone 8 都能做到,甚至有些功能如 AR 擴增實境等連 iPhone 7 都能勝任。因此從換新手機來說,iPhone X 主要還是在於你是否真想要那很漂亮的全版螢幕與臉部辨識衍生的功能了,否則換相對低價許多的 iPhone 8 也是非常好的選擇喔~

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