从技术原理看元宇宙的可能性

2022-07-26 17:49:00   编辑:李元
导读 自从元宇宙成为热词后,外界的态度也逐渐从好奇转为猜疑。 似乎出现了一个新的泡沫,一个用来提高估值的概念。 这背后的原因可能是每个人

自从元宇宙成为热词后,外界的态度也逐渐从好奇转为猜疑。 似乎出现了一个新的泡沫,一个用来“提高估值”的概念。 这背后的原因可能是每个人都在谈论元节,但似乎没有人能够真正说出元节是什么。

对于这种现状,科幻作家陈秋凡认为,目前没有必要过多讨论定义本身,“因为对于一个进行时的概念,定义意味着限制。当 元宇宙还没有完全成型的时候,千人眼中就会有一千个元宇宙,身处其中的每个人都会像盲人摸象,角度、诉求和感知完全不同 .”

关于元宇宙也有很多学术讨论。中央民族大学文学院副教授晶晶在中国中文学会第十九届年会的论文中写道 和外国文艺理论,“从奥卡姆的威廉和中世纪唯名论的哲学家们开始,世界的本体论至少有两层,一层是我们能感知的物质世界,一层是我们能感知的物质世界。 由各种符号构成的无数可能世界。 在符号的世界里,一直存在着两​​个基本的划分,即自然科学和人文科学。”

景认为,进入元界世界,符号指定的内外之分消失,在唯名论语境中回归中立状态,指向一个建构的平行世界,也指向 人的观念意识,也意味着符号本身与人自身的关系无限缩小。

好像很抽象,简单把握一个通俗易懂的关键词“平行世界”,某种程度上可以理解为“创造世界”,用符号构造出无数的数字 有很大不同的物理世界体验类似的虚拟现实世界。 “就是把现实中的东西数字化,复制到一个平行世界。我们每个人都可以有一个数字虚拟分身——阿凡达。这个分身可以在数字场景中做任何事情,反过来又会影响现实。这个世界,俗称 就像打破次元墙。但这只是最粗略的描述,其中的每一个名词都可以延伸出无穷无尽的细节。 陈秋凡在一篇文章中写道。

本文希望从技术的角度,通过具体的案例来了解元宇宙背后“创造世界”的工作原理,从而合理想象元宇宙未来的可能性。

在开始之前,我们可以问问自己一个问题——我们怎么知道火星的样子?

我们从来没有亲眼见过,也没有积累过天文学和天体物理学的知识。 我们是如何建立对火星的理解的?

如何“建造”火星?

一个重要的来源可能是各种相关的科学纪录片。 那么科学纪录片中的这种模拟图像是如何产生的呢? 要知道,太空中的很多场景是无法全程拍摄的。 比如科普纪录片《你好!火星》,制作组需要准确还原当时的探火过程,而这个过程无法从各个角度进行拍摄。那么这个过程具体是怎么构建的呢?

“在这种情况下,每一个镜头、每一个点都要准确分析,客观真实地反映科学数据。”央视《你好!》《火星》纪录片技术总监王子健告诉记者

据王子健介绍,这个精准还原过程是通过Omniverse完成的,“我们使用USD模型,其优点是完全基于科学计算,可以一对一比较。 一种具有真实世界场景的场景,例如火星探测器和探测器。 我们使用美元模型。 火星车脱敏数据来自科工局。 当时,数据只是点云数据。 Omniverse基于点云数据形成具有拓扑结构的多边形模型,然后将其存储为美元,成为数字资产,在纪录片制作中非常方便。 可以直接使用。”

Omniverse 是 NVIDIA 于 2019 年推出的实时 3D 设计协作工具。黄仁勋曾在 2021 GTC 大会上介绍,“Omniverse 允许个人模拟和创建共享 3D 遵循物理定律的虚拟世界。 ”。USD(Universal Scene Description)是Omniverse的基础。

USD最初来自动画公司Pixel。在动画制作过程中,不同的部门涉及不同的设计软件工具,所以在协同工作时,格式等繁琐的工作 需要转换,后来皮克斯在2016年提出统一场景格式USD并开源,让不同软件制作的3D内容可以统一使用USD格式。 驯龙高手3:隐秘的世界”就是用这种方法生产的。

“以PPT为例,可能5个人打开同一个PPT,共享数据流,一个人的变化马上就能被另一个人看到。基于USD格式,在3D场景中,一个人 一个人的变化,别人都能看到,一个人瞬间就能看到,方便沟通协作。” 英伟达高级解决方案架构师宋一鸣告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn)。

王子健以自己的实际作品为例,“前期需要用3D软件来做,做完还需要给模型贴图,最后变成场景 , 并且渲染的时候就变成了照片输出,比如3ds Max的存储格式。就是3DS。但是每个软件只能通过自己的项目文件形成assets。assets的意思就是能够交互。如果每个 公司有自己的文件格式,很难交互,这会是什么结果呢?嗯,打开软件B后要修改,打开软件A后又要修改。

USD模型基于标准化的数据结构,可以保证呈现的质量是一致的,即整个模型本身的Lighting、Color、Material性能都是统一的,所以协同创作 可以在此基础上实现。

“如果数字资产不能标准化,其实是没有办法实现数字化协作的。 所谓协同工作是一句空话。”王子健继续说道。

这里怎么理解“数字资产”,为什么数字协同这么重要?

为什么数字资产,数字化 协同和实时光线追踪重要吗?

按照王子健的解释,如果保存成美元格式,可以被多个软件重复使用,所以这种格式的文件被称为数字资产。 还有第二个函数可以迭代,这个迭代不会被破坏。”比如我造一个月球车,这个月球车就是第一个版本。 如果我构建第二个版本,至少必须保存一个,然后进行破坏性修改。 但是USD可以避免这个问题,就是在原有的基础上,这样数字资产的保存会被重复使用,也有可追溯的可能。”

那么在这个基础上,就有了 数字协作成为可能。

在原有的传统模式下,在整个线性工作流程下,视觉导演直到最后一刻才能看到完整的电影。 如果有任何变化,那么一切都必须相应地调整,甚至从头开始改变。 这样一来,损失非常大,直接的结果就是生产周期明显拉长,人员和设备的成本也伴随着整个成本的急剧增加。

基于实时迭代模式,最重要的改变是实现了“所见即所得”。 也就是说,视觉导演可以观察每一步,看看模型、场景、氛围等各种元素是如何组合在一起的,同时针对现有的实时渲染依次修改脚本。 这不仅仅是一种简单的制作和上传的任务模式,而是一种相互依赖的迭代创建模式。

再者,有了这样的技术支持,创意的实时变化和变化可以直接被相关工种直接反应、迭代和实时呈现,这也是数字化协作的意义所在。

另一个重要的技术进步是实时光线追踪。 2018年,英伟达发布实时光线技术,将实时光线追踪与AI结合应用。

“光线追踪是一个理论,只有基于这个理论,才能完全模拟真实世界,才能模拟真实世界的渲染。2018年,英伟达推出了实时光线追踪技术,即 一定程度上逼迫了这个行业的过程,很多以前做不到的事情都可以做到。” 王子健说。

具体来说,假设一束光照射到一个瓶子上,这样的镜头可能需要五秒钟。 按照CCTV标准,一秒需要渲染50张照片,五秒就是250张照片,如果一张照片渲染八小时就是2000小时。 如果这个时候导演发现相机放错了地方,需要从头再来,那2000个小时就没有用了。

实时光线追踪技术后,2000小时将变为实时,一秒可直接渲染五十张图像。 这和之前传统的线性工作模式有关,“之前为什么是线性的?因为大家关心的是如何降低沟通成本。但是现在有实时渲染技术可以现场直接查看,所以我敢 谈实时协作,成本一下子就降下来了,以前拍一部电影可能要三四个工作室,经过半年的努力,导演在几个工作室之间来回奔波。 制作突然变得平淡,几十个人在一个环境中度过。一两个月的电影做好了。 王子健说。

“实时光线追踪技术让我们看到了一种新的可能性,它可能会为创意市场增加 200-3000 亿美元,并推动设计师使用这项技术来制作他的作品。用图形可视化 还有AI,后来发现可以把之前做的物理引擎和XR技术结合起来,然后进一步衍生出把这个技术变成平台的想法,后来Omniverse的发布就是包含了各种渲染技术的结果 英伟达中国Omniverse业务发展经理何展表示。

对于最新的技术进步,王子健表示,“在此基础上,现在进一步增强,使得实时渲染的高品质照片级效果越来越高,无缝 多个渲染器之间的连接,每个场景一个按钮,比如将Real-time改为Penetrating。最后是物理模拟和机械单元组的模拟,相当于通过虚拟数字世界控制现实世界。”

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