AI修復(fù)黑白老照片，再現(xiàn)歷史風(fēng)貌

近兩年人工智能一詞的出鏡率頗高，即便是之前對(duì)此并不了解也并不感興趣的人如今也都有所耳聞。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于人工智能技術(shù)的研究也越發(fā)深入，同時(shí)也有很多人工智能技術(shù)的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。像是在新冠肺炎疫情的這段期間人工智能技術(shù)的應(yīng)用也幫助了人們更好的去進(jìn)行疫情的防控工作。但是其實(shí)人工智能技術(shù)也能夠幫助我們?nèi)?fù)原那些在歲月當(dāng)中留下的老照片。

近日，一段被人工智能修復(fù)的100年前北京街景影像片段在網(wǎng)絡(luò)上“刷屏”。有了AI的幫助，那些原本卡頓、清晰度差的黑白畫面被還原了色彩，1920年的北京城變得流暢而生動(dòng)，頗有生活氣息。有人感嘆：時(shí)間兩頭的我們，被這段影片連了起來(lái)，好像“穿越”了一樣。百年前的影像中我們看到了什么？AI修復(fù)，如何讓歷史“重生”？

AI再現(xiàn)歷史風(fēng)貌

100年前的北京城和中國(guó)人，究竟是什么模樣？

從大全景來(lái)看，百年前的北京街景，充滿了年代感。馬路上人來(lái)人往，人流、馬車、人力車交錯(cuò)而行，集市、食肆、儀仗、禮儀、買賣等，就這樣呈現(xiàn)在我們眼前。不少網(wǎng)友在微博邊看邊討論今昔的不同：“駱駝出現(xiàn)在大街上，是當(dāng)時(shí)的運(yùn)輸工具；現(xiàn)在要去沙漠里尋找駱駝”“100年前出來(lái)逛街的都是男人，現(xiàn)在女人比較多”……

這段影像由加拿大攝影師拍攝而成，而給它重新上色修復(fù)的是中國(guó)一位年輕的獨(dú)立游戲開(kāi)發(fā)者大谷。原本色彩單調(diào)、輪廓模糊的人影，變得面目清晰、動(dòng)作流暢，再加上后期逼真的音效，生動(dòng)再現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的歷史風(fēng)貌。

記者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系到了人在美國(guó)紐約的大谷，他說(shuō)，自己一直在B站做繪畫、作曲等科普視頻，這是第一次利用人工智能修復(fù)歷史影像?！拔覐男≡诒本╅L(zhǎng)大，對(duì)老北京的風(fēng)貌情有獨(dú)鐘?！贝蠊日f(shuō)，由于當(dāng)年拍攝設(shè)備的限制，我們看到的黑白影像損失了重要的色彩信息，AI可通過(guò)算法和大量的訓(xùn)練打造成“火眼金睛”，先對(duì)照片進(jìn)行圖像分割，區(qū)分出標(biāo)志性物體，如樹(shù)木、天空、人臉、服裝等，對(duì)黑白影像場(chǎng)景進(jìn)行彩色化處理。

“傳統(tǒng)的影像修復(fù)，是由藝術(shù)家們手繪，一幀幀影像重新上色，比較耗時(shí)費(fèi)力，一段影片往往需要幾十到數(shù)百人同時(shí)奮戰(zhàn)幾十天?！彼f(shuō)，而人工智能做的是同樣的步驟，不過(guò)運(yùn)算效率更快。他截取了10分鐘視頻，一個(gè)人用了7天時(shí)間，嘗鮮使用AI技術(shù)相繼完成上色、修復(fù)幀率、擴(kuò)大分辨率，最終呈現(xiàn)出流暢的彩色畫面。

大谷同時(shí)表達(dá)了自己的遺憾?！斑@段影像的色彩，是AI自我學(xué)習(xí)的結(jié)果，不一定是歷史的原色?！彼f(shuō)，這次AI修復(fù)所采用的模型是從國(guó)外老電影中“學(xué)習(xí)”的，影片整體色彩比較淡，如果更好地了解歷史，能做得更準(zhǔn)確。他表示人工智能不足的地方，也要通過(guò)訓(xùn)練不斷加強(qiáng)。他準(zhǔn)備讓AI程序加強(qiáng)“學(xué)習(xí)”，多“看”一些中國(guó)年代影片，在未來(lái)進(jìn)行修復(fù)著色時(shí)將更有中國(guó)味道。

年代感的看點(diǎn)不少

這段“重生”的歷史影像，雖然只有短短幾分鐘，卻留下了許多有年代感的看點(diǎn)。

一段畫面中出現(xiàn)了多人互相行禮的片段，細(xì)細(xì)看來(lái)，包含了三種禮儀。比如“打千禮”，這是滿族男子下對(duì)上通行的一種禮節(jié)，流行于清代。禮儀姿勢(shì)為屈左膝、垂右手、上體稍向前俯，在清宮戲中常能看到這類禮儀。第二個(gè)禮儀是“作揖”，是漢人男子之間的見(jiàn)面禮——兩手抱掌前推，身子略彎，表示向人敬禮?？鬃酉裰械目鬃?，也是作揖的姿態(tài)。第三個(gè)是“萬(wàn)福禮”，這是漢人女子的見(jiàn)面禮。右手放在左手上兩手握拳，位于腹部正中央，右腳向后撤一小步，兩膝微曲，頷首低眉，微微伏身而起?！叭f(wàn)?！倍?，出自《詩(shī)經(jīng)》，最早是表示祝福的吉祥語(yǔ)，意為福氣滿滿。比如1987年版電視劇《紅樓夢(mèng)》中，林黛玉初見(jiàn)賈寶玉時(shí)，賈寶玉行的是作揖禮，林黛玉行的就是萬(wàn)福禮。

這段影像還閃過(guò)了一個(gè)鏡頭，是見(jiàn)證歷史的白色牌坊“克林德碑”。當(dāng)年，京城老百姓對(duì)這個(gè)名字很“硌硬”，大家都叫它“石頭牌坊”。

1900年6月2日，德國(guó)公使克林德在此處被人開(kāi)槍打死，以此事件為導(dǎo)火索最終引發(fā)了八國(guó)聯(lián)軍侵華和簽訂《辛丑條約》。根據(jù)德國(guó)要求，1901年6月25日，清政府在克林德殞命處開(kāi)工建造一座紀(jì)念牌坊并祭祀謝罪。直到1918年11月第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束，德國(guó)成為戰(zhàn)敗國(guó)，這座象征著屈辱的牌坊立刻成為眾矢之的，于1919年被拆除。拆除后，主體的散件被運(yùn)至中央公園（今中山公園）重新組裝，題頭被換成了“公理戰(zhàn)勝”，在1952年召開(kāi)的亞洲及太平洋區(qū)域和平會(huì)議上，為表彰中國(guó)人民保衛(wèi)世界和平所做的貢獻(xiàn)，決定將“公理戰(zhàn)勝”牌改為“保衛(wèi)和平”碑。

影視作品“修舊如舊”

“歷史影像一上色，好像拉近了和我們之間的距離，看完十分親切?！贝蠊缺硎?，許多網(wǎng)友和他交流中都談到這一體會(huì)。其實(shí)，去年新中國(guó)成立70周年時(shí)，《開(kāi)國(guó)大典》等經(jīng)過(guò)AI和人工修復(fù)的獻(xiàn)禮片就驚艷了公眾，許多觀眾看后熱淚盈眶。

修復(fù)版的電影《開(kāi)國(guó)大典》讓人們目睹三次戰(zhàn)役勝利到開(kāi)國(guó)大典的歷史過(guò)程。通過(guò)人工智能深度學(xué)習(xí)的方式，老片中常見(jiàn)的噪點(diǎn)、色偏、模糊、抖動(dòng)、劃痕等“小傷小痛”得以被批量化修復(fù)。但是，一些老片畫面由于損失嚴(yán)重或存在大片污漬，人工智能無(wú)法通過(guò)時(shí)間、空間信息“腦補(bǔ)”，在這種情況下，必須依靠有經(jīng)驗(yàn)的修復(fù)專家來(lái)完成。因此，專業(yè)修復(fù)師對(duì)影片《開(kāi)國(guó)大典》進(jìn)行了修補(bǔ)，總共修復(fù)了1082個(gè)鏡頭。雖然修復(fù)歷時(shí)僅40天，但這是600人每天工作20小時(shí)之后的結(jié)果。可見(jiàn)，人工智能實(shí)際上不能完全代替手工勞動(dòng)，人機(jī)共同協(xié)作才能產(chǎn)生最好的結(jié)果。

為高科技裝上“指南針”

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)在人工智能和深度學(xué)習(xí)的大背景下變得流行起來(lái)，越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景被挖掘，圖像處理技術(shù)成為最熱門的應(yīng)用之一。而深受公眾喜愛(ài)的是圖像修復(fù)功能，一鍵修復(fù)老照片等App應(yīng)用，在社交網(wǎng)絡(luò)上掀起傳播潮流。

大谷告訴記者，AI圖像修復(fù)有許多神奇的玩法。比如人臉生成，用新婚夫婦的照片通過(guò)AI程序可以制作一張未來(lái)孩子的照片；再比如，一些人沒(méi)有童年照片，這樣的遺憾也可以通過(guò)人工智能來(lái)彌補(bǔ)，AI通過(guò)對(duì)其現(xiàn)有照片的學(xué)習(xí)和判斷，生成童年照?！澳阋部梢酝ㄟ^(guò)人工智能看看自己變老的樣子?！彼f(shuō)。

許多科學(xué)家開(kāi)始關(guān)注人工智能的注意力機(jī)制。注意力機(jī)制來(lái)源于人類的視覺(jué)注意力，即人類在進(jìn)化過(guò)程中形成的一種處理視覺(jué)信息的機(jī)制。對(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，它是機(jī)器學(xué)習(xí)中的一種數(shù)據(jù)處理方法，主要功能是減少對(duì)無(wú)用線索的關(guān)注。

目前，AI注意力和真正的人類注意力差距仍然很大。在科學(xué)家們看來(lái)，在未經(jīng)充分訓(xùn)練的情況下，讓AI關(guān)注人是容易的，但關(guān)注某個(gè)特定的人是困難的。目前來(lái)說(shuō)，AI注意力機(jī)制更接近直覺(jué)，科學(xué)家也在研究增加模型的知識(shí)儲(chǔ)備，提升模型的推理能力，這樣AI才能在復(fù)雜的圖像等語(yǔ)境下運(yùn)用注意力完成更為復(fù)雜的操作。

人工智能修復(fù)，為公眾呈現(xiàn)了一次遇見(jiàn)古人的時(shí)空穿梭之旅。然而，技術(shù)不僅僅是應(yīng)用工具。對(duì)于創(chuàng)造和應(yīng)用技術(shù)的人類而言，在法律規(guī)范和道德約束下讓技術(shù)“為我所用”，才能真正為技術(shù)裝上“指南針”，實(shí)現(xiàn)人類和科技的促進(jìn)發(fā)展。
責(zé)編AJX