這幾天社群網站中大量的討論與轉發各種「性別轉換」的圖片。使用者用一款名為faceApp的「換臉」手機應用程式，將圖片中人物的臉部特徵做了性別的變換。除了性別的轉換以外，甚至連髮型、表情、妝容....等等都能夠改變。而許多名人的換臉照片因為娛樂性，也被大量轉發。




網友玩得開心，但是同時也好奇faceapp究竟是使用了什麼黑魔法，產生的照片居然如此無違和且真實呢？其實，faceapp是使用了AI的技術產生令人如此驚艷的效果。我們將揭密其背後之AI演算法原理。

Faceapp背後的AI技術
Faceapp使用了AI的技術，這個技術的基底是被稱為「GAN」的深度學習演算法。GAN的中文譯名為「生成對抗網絡」，顧名思義可以用來「生成」資料。搭配大量的訓練資料，GAN能夠學習到資料中的特性，並用來產生看似真實的「假資料」。例如：提供大量的人物肖像作為訓練資料，GAN可以學習到人物的圖片特徵，並能夠產生栩栩如生的假人物肖像。

以下用用直觀的方式來理解基礎的GAN：

GAN的架構是由一個學徒，與一個導師所組成，學徒負責畫出圖片，而導師負責評論學徒所畫出的圖片是否足夠真實到令人信服


一開始，學徒畫出的結果可能不夠真實，但是隨著繪畫經驗越來越多，結果也會逐漸變好



讓畫家看過大量的人物圖片並且持續畫出，直到導師覺得足夠「真實」為止



最後，學徒所畫出的人物肖像已經能夠以假亂真

以上是GAN的簡略介紹。然而，Facebapp的目的則有所不同。Faceapp對使用者提供的人物圖片，針對人物的五官等特徵稍加改變，讓其看起來性別有所不同。例如：將男性的五官特徵修改到看起來像女性，而女性圖片則修改其五官特徵到像男性。





faceapp將輸入的人臉線條進行調整，使人物變成異性


原本的五官線條差異不大，但在人物眼睛的部分加上一點改變(眼線)，原本的男性看起來就像女性了



看到這裡，是否對這樣的技術大為驚嘆呢？其實，GAN在近年來所受到的關注越來越熱烈，也被應用在很多不同的層面上，以下將舉出GAN的其他有趣應用。

其他GAN的應用:
除了faceapp的年齡轉換、性別轉換，這種圖片轉換的應用，GAN還可以很廣泛的應用在各個領域，以下是一些實例：

圖像超解析
隨著時代的演進，大家越來越講究圖片的畫質，也因此在超解析度上有了新的作法，目標是把低畫質的圖片變成高畫質的圖片。
bicubic
SRGAN
original 



模糊的圖片(左圖)，經過超解析後成為中間的樣貌，比對於原圖(右圖)
《Photo-Realistic Single Image Super-Resolution Using a Generative Adversarial Network》

文本生成圖像
除了圖像上的轉換，甚至可以給一段文字描述，讓GAN畫出相對應的圖像。








This bird is white with some black on its head and wings, and has a long orange beak
This bird has a yellow belly and tarsus, grey back, wings, and brown throat, nape with a black face 
This flower has overlapping pink pointed petals surrounding a ring of short yellow filaments 



《StackGAN: Text to Photo-realistic Image Synthesis with Stacked Generative Adversarial Networks》


去除圖像中的物件
gan在多媒體製作產業的重要性正在提升，過去在網路上很紅的「幫我把後面的人去掉」，透過AI技術的演進也變成許多影像編修軟體的內建功能，成為影像工作人員的一大助力。

使用gan將圖片中的人物去除，並且填補背景
《AI image video generation through GANish algorithms》


音訊產生
除了圖像以外，gan也被用來產生音訊，過去在知名卡通柯南中出現的「變聲領結」，也能透過gan真實呈現。

gan應用於聲音轉換
《台灣人工智慧學校-我想當柯南》






結語
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