鈦媒體註：本文來自於微信公眾號淺黑科技（ID： qianheikeji），作者為木子Yanni，鈦媒體經授權發布。
比「改編自真實事件」更震撼的，是直接站在真實面前。
前段時間，一位叫做大谷的 90 後北京小夥兒，無意中看到了一段拍攝於 1920 年左右的珍貴影像視頻，他靈光一閃，藉助科技的力量，用人工智慧對視頻進行了修復，讓我們有幸目睹了 100 年前北京城真實的煙火氣。
街道上，行人、車馬交錯而行，《駱駝祥子》裡的黃包車穿梭而過；如今要深入沙漠才尋得到的駱駝，正馱著貨物穩步走在大街上；小小的院兒門口，有催促孩童的動，也有挑擔賣貨的靜，甚至在 30 秒內，就上演了三種不同的問候方式；與現在不同，那時街上悠然閒逛的大多都是男性；一個轉頭，還能瞅見街邊興致盎然接力逗狗的老哥。
三種問候 ，截圖來源於YouTube:人民日報
沒想到，時隔月餘，大谷的「老北京 Vlog」第二彈又來了。
這一次修復的視頻，拍攝於 1928 年前後，與第一彈視頻僅相隔 10 年，卻能明顯看到變化：十年前，人們在街頭看到攝像機時，或盯住幾秒鐘後倉皇逃開，或原地看呆逐漸石化，或因好奇而一步三回頭，想看又不敢看。
眾人驚呆相，截圖來源於YouTube:人民日報
十年後，在小院兒裡剃頭的隨便一位路人小夥兒，都能神態自若的對著鏡頭，瀟灑的拍拍自己剛剃好的頭，用地道的老北京話反覆念叨著：「不錯、剃挺好，不錯、剃挺好...」
「不錯，剃挺好」，截圖來源於B站：大谷的遊戲創作小屋
街邊一擁而上打午飯的孩子們，眼睛盯著攝像頭，等著端飯的手卻絲毫沒受影響：吃飯最重要，害怕？不存在的。
「我也要、我也要」，截圖來源於B站：大谷的遊戲創作小屋
你再瞧這個舔碗的靚仔，是不是跟你小時候如出一轍？
「真香，還想要...」截圖來源於B站：大谷的遊戲創作小屋
此外，視頻中還有摩肩接踵的集市、街頭的民俗樂隊等場景，一個熟悉又陌生的年代，瞬間躍然於眼前。
古人不見今時月，今月曾經照古人。
你站在街上歪頭瞅攝像機，我在 100 年後隔著屏幕看你。視頻中的他們，見證了歷史，而我們正在回望，如果要說遺憾，大概是模糊的畫面，遍布歷史劃痕；黑白的色調，失了時代本色。
於是，大谷利用人工智慧，從三個方面對視頻進行了修復。值得一提的是，第一彈視頻中的聲音，是用素材後期配的，而這一次的修復，全部都是時代原聲，有興趣的話，各位可以去看完整版視頻（比如 B 站搜索「大谷的遊戲創作小屋」）。
接下來，我們一起來看看，當你在看修復版視頻的時候，視頻到底修復了些什麼。
（一）頓頓頓頓頓
如果你看過早期的影視作品，比如 83 版射鵰、86 版西遊記、94 版三國，大概率會有這樣的感受：明顯看到畫面在跳動，仿佛攝影師得了帕金森一般。
為什麼會這樣呢？
我們需要先弄清楚一個問題：當你在看視頻時，你看的到底是什麼？劇情、演技，還是中間插播的廣告？都不是。
其實是一連串圖片。
我們現在看到的電影，絕大多數都是 24 幀，意思是每秒由 24 張圖片組成。電影在播放時，24 幀既能保證你看到的畫面是流暢的，也能恰到好處地繼承優良傳統：最初，電影拍攝離不開膠捲，雖然幀數越多，細節表現就越好，但每一幀都是錢啊，經過認（扣）真（門）對比，優秀的電影人發現，24 幀是性價比最高的選擇，既不會浪費膠捲，畫面的流暢度也能達標。儘管如今已經是數碼時代，但 24 幀的傳統依然保留了下來。
如此看來，老舊視頻卡頓的問題就有答案了，因為幀數不夠。剛才有提到，要想畫面流暢，每秒就不能少於 24 幀，而老電影是低於這個數字的，比如大谷修復的那部 100 年前「老北京 Vlog」，幀數都在 10 以下，用我們已經嬌生慣養出的好萊塢大片觀感來審視，只能是囫圇吞水，「頓頓頓頓頓」。
幀數不夠，補幀來救。但要清楚一點：因為補出的幀，原本是不存在的，所以補幀需要依靠想像力。
傳統的補幀方法主要有三種：幀採樣、幀混合，以及光流法。看到這兒，有句話恐怕要應驗了：專有名詞一出現，吃瓜群眾走一半。其實，Duck 不必，我們逐一來看。
第一種，幀採樣。是指把前一幀複製到後一幀，簡單來說就是 112233。
第二種，幀混合。是指在前後兩幀中間合成一個新的幀，同時調整新合成幀的透明度，做出畫面過渡的感覺，也就是1、1.5、2、2.5、3。
第三種，光流法。什麼是光流呢？當一隻蝴蝶從你眼前飛過，蝴蝶的移動軌跡會在你的視網膜上形成一連串變化的圖像，仿佛光在流動，於是，你就看到了蝴蝶的飛舞路線。換句話說，光流有記錄物體位置移動信息的能力。光流法補幀，就可以簡單理解為，找到物體在相鄰兩幀之間的位移，在位移中補出中間幀。
舉個慄子，我們看下面這張圖，假設物體在幀 1 中的位置是 1，在幀 2 中的位置是 3，在幀 3 中的位置是 5，那麼，根據光流確定相鄰兩幀中物體的位移情況，就能在 1 和 3 中補出 2，在 3 和 5 中補出 4，這樣一來，原本 3 幀的視頻就補成了 5 幀，看起來，物體的運動就會流暢很多。
運動物體的光流
以上這三種補幀方法，在物體處於平移狀態的時候，效果比較好，但是，如果物體處於旋轉跳躍不停歇的狀態下，效果就要大打折扣了。比如一隻正在跳旋轉舞的小熊，上一幀你還只能看到臀部，下一幀它的小短尾巴就出現了，像這種上一幀沒有、下一幀突然出現的情況，傳統的補幀方法就不太好用了。
另外，在補幀的時候，還有一種非常難處理、但又非常常見的情況，就是有其他物體亂入，導致目標物體被遮擋。
比如你在海邊想給女朋友拍一段衝浪的視頻，但海裡都是人，不停有人擋在你女朋友面前，這種情況下，如果你後期想把視頻從 24 幀補到 30 幀，就非常難，你想，軟體正在專心腦補你女朋友的衝浪動作，一位路人甲突然出現，把軟體的預測給打斷了，畫面就會出現一種情況：疊影。
疊影大概就是這樣，你感受一下
針對這種複雜場景下的補幀，AI 的優勢就顯現出來了。
在修復 100 年前的「老北京 Vlog」時，大谷用到的 AI 工具是 DAIN (Depth-Aware Video Frame Interpolation)，中文名叫做「深度感知視頻幀插值」，這是一個開源的人工智慧補幀軟體。它的優秀之處在於兼顧了光流和深度，不但能準確追蹤物體的位置移動，還能檢測到物體遮擋。光流剛剛已經講過了，這裡再來說說物體遮擋檢測。
DAIN 的架構圖
你眼中的視頻是平面的沒錯，但視頻中的世界卻是立體的。DAIN 利用算法，可以猜測出每一幀中不同物體的深度信息，根據深度的不同，AI 就能知道是誰遮住了誰，接下來，根據「遮擋物近、被遮擋物遠」的原則，就能較為精準地確定畫面中物體的邊緣輪廓，避免出現疊影，從而產生更好的補幀效果。
深度圖中，不同顏色代表不同深度值
（二）糊糊糊糊糊
對於視頻來說，畫面流暢遠遠不夠，清晰也很重要。
如果畫面很朦朧，你連主演的表情都看不真切，就不能揪著 Ta 的演技口吐芬芳，從而失去一個閒談時的八卦談資，進而你會質疑當下的視頻製作水平，你的不信任就會阻礙視頻行業的健康發展，為了這一切不會發生，畫面必須要清楚。
提到清晰度，你肯定會想到 480P、720P、1080P、2K、4K，那麼問題來了，怎麼才能把 480P 的視頻提升到 720P 呢？重拍。
除了重拍呢？那就是超解析度重建。
超解析度，意思是用硬體或軟體提高原圖的解析度，這個處理過程，就叫做超解析度重建。
超解析度重建技術可以分為兩種，一種是多合一，多張低解析度圖片合成一張高解析度圖片，另一種是單重建，用單張低解析度圖片恢復一張高解析度圖片。大谷在修復 100 年前的「老北京 Vlog」 時，用的擴增解析度工具 ESRGAN，就屬於後者。
ESRGAN 全稱叫做「增強型超解析度生成對抗網絡」，是由 SRGAN (超解析度生成對抗網絡) 升級而來，它們都是基於生成對抗網絡的超解析度方案。
生成對抗網絡 (Gan) 可以看做是兩個小人在博弈，一個小人叫做生成模型，另一個小人叫做判別模型，生成模型小人的任務是以假亂真，用超解析度技術造出可媲美原圖的照片，而判別模型小人的任務則是明辨真假，判斷眼前的照片究竟是原圖還是對手生成的，兩個小人在長期的鬥智鬥勇中，水平越來越高，基於這個模型訓練出來的 AI，就能夠越來越精確的重建出高解析度圖片。
ESRGAN 不僅繼承了前身 SRGAN 優良的全局把控力，而且通過調整算法，彌補了之前的短板：容易丟失細節。如此重建出來的圖片，與原圖相差無幾。
從下圖中可以明顯看出，用 ESRGAN 重建的照片，細節 (鬍鬚) 呈現的更好。
SRGAN、ESRGAN 還原效果與實際畫面的對比
但不得不說，有時候，「畫至清、則有瑕」，畫質太過清晰，也難免會把「瑕疵」推到觀眾眼前，這一點在老電影修復的過程中，就常常會發生。比如在《亮劍》修復版中，就出現了無比醒目的穿幫鏡頭：
截圖來源於《亮劍》修復版
所以，在此友情提示：觀影重在沉浸感，你可以專注於看劇情、看演員、看特效，別的就算了，能過就過，千萬別較真，比如我就根本沒有注意到某部電影中精良的化妝技術。
截圖來自於某部忘了名字的電影
（三）給黑白加彩
1839 年，法國畫家達蓋爾成功做出了世界上第一臺照相機，人們驚奇的看著這個奇怪的木匣子，興奮又忐忑地圍觀著這門獨一無二的「新藝術」。然而，當照片呈現在眼前，人們的興奮卻變成了失望。
照片，記錄下了每一個精緻的細節，可是顏色去哪兒了呢？
本著「顧客就是上帝，上帝不能失望」的商業準則，一場聲勢浩大的色彩捕捉行動開始了。科學家、攝影師、藝術家都參與其中，拼命想找出能讓照片顯示出色彩的辦法，然而一圈下來，毫無進展。
情急之下，一個替代方案誕生了：上色。
值得一提的是，絕大多數情況下，攝影師和上色技師並不是同一個人，最後的呈現效果，極大依賴於技師的理解和審美。所以你瞧，照片上色這個事兒，從一開始就屬於二次主觀創作。
照片上色主要經歷了三個階段，首先是彩色膠捲問世之前，當時的照片上色純靠手工，也就是畫。鴉片戰爭打開了中國國門，讓攝影技術進入了人們的視線，也催熟了國內的照片上色行業，甚至在新中國成立之後，還專門舉辦了上色技師評比大賽，大家說好，才是真的好。
上世紀30年代，明星周璇17歲時的手工上色照片
手工上色從工藝上來看，分為水色和油色兩種，水色就是水彩類顏料，優點是畫面通透，油色則是油性顏料，優點是保存持久。相比之下，油色更受歡迎。
上色不是直接用筆在照片上畫，需要先給照片褪色：先用鐵氰化鉀，把照片上的黑色變成白色；再用硫化鈉，把照片整體調成棕色；接下來，就可以在這張棕色的「畫布」上進行填色了。
1935 年，柯達克羅姆彩色膠捲問世，彩色攝影成了主旋律，照片上色也走進了第二個階段：數碼調色。工具就是各位熟知的 Photoshop (PS)，可謂是「PS 在手，萬物皆可彩色」，不變的，依然是二次主觀創作的屬性。
時間再往後走，照片上色來到了第三個階段：AI 填色。
人工智慧本不認識顏色，看的多了，也就會猜了。修復 100 年前的「老北京 Vlog」時，大谷用的 AI 上色工具叫做 DeOldify，是由一位美國小哥首發在 Twitter 上的開源軟體，我們先來看幾個它過往的作品。
DeOldify 的工作步驟大概是這樣：對照片進行圖像分割，識別出圖像中的所有元素，接下來，學習大量包含這些元素的數據集，填鴨式記憶物體的常規顏色，比如海洋藍、樹木綠，最後，學以致用，給黑白照片填充上合理的顏色。
如果給人工智慧一個完美的數據集，它恐怕能給靈魂塗上顏色。
起初，DeOldify 只被用來做照片上色，鑑於它出色的表現，才開始讓它為老電影上色，從效果來看，依然驚豔，正如在「老北京 Vlog」中的表現一樣，DeOldify 帶我們穿越歷史，跳出曾經無數次背誦過的歷史考點，隔著百年時光，感受屬於小人物的平凡和精彩。
Jason Antic藉助DeOldify 為1936年的老電影上色
而在第二彈視頻中，大谷使用了 AI 新技術 DeepRemaster，在全局表現效果來看，更加優於 DeOldify，這就是 AI 後浪的力量。
不過，從實際效果來看，驚豔中仍有遺憾，比如視頻中的上色不是 100% 精確的，因為人工智慧學習使用的數據集，還不能涵蓋這一歷史時期的所有色彩樣本，所以只能說，這種上色效果是合乎常理的，是人工智慧基於現實所帶來的浪漫復現：給不了你真實，只能給你一種真實的可能性。
突然想起一句話：我們所謂的故鄉，不過是祖先流浪的最後一站。
回望視頻中的這些人，他們一生經歷了些什麼，我們不得而知，但在 AI 的修復下，時光突然被摺疊，我們有幸得以瞥見他們人生中的一瞬真實，已經是科技最好的饋贈了。
是路人，也該好好路過。