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從元宇宙成為熱詞至今，外界對(duì)其的態(tài)度逐漸從好奇轉(zhuǎn)向懷疑，似乎又多了一個(gè)新的泡沫，一個(gè)用來(lái)“漲估值”的概念。這背后的原因可能就在于人人都在討論元宇宙，但好像沒(méi)有人能真正說(shuō)清楚什么是元宇宙。
對(duì)于這種現(xiàn)狀，科幻作家陳楸帆認(rèn)為，當(dāng)下大可不必過(guò)多地探討定義本身，“因?yàn)閷?duì)于一個(gè)正處于進(jìn)行時(shí)態(tài)中的概念，定義便意味著局限。當(dāng)元宇宙還沒(méi)有完全成型的時(shí)候，一千個(gè)人眼中會(huì)有一千個(gè)元宇宙，而置身其中的每個(gè)人都會(huì)如盲人摸象般，有全然不同的角度、訴求和觀感?！?br/>對(duì)于元宇宙的學(xué)術(shù)討論也有很多，中央民族大學(xué)文學(xué)院副教授安靜在中國(guó)中外文藝?yán)碚搶W(xué)會(huì)第19屆年會(huì)論文中寫(xiě)道，“自從奧卡姆的威廉和中世紀(jì)唯名論的哲學(xué)家以來(lái)，世界的本體性就產(chǎn)生了至少兩個(gè)分層，一個(gè)是我們可以感知的物理世界，一個(gè)是由各種符號(hào)所構(gòu)造的無(wú)數(shù)個(gè)可能世界。在符號(hào)的世界中，一直以來(lái)有兩個(gè)基本的分野，那就是自然科學(xué)與人文科學(xué)?！?br/>安靜認(rèn)為，進(jìn)入元宇宙的世界，符號(hào)指稱(chēng)的內(nèi)外之別從此消失，它重新回到唯名論語(yǔ)境下的中立狀況，它指向一個(gè)構(gòu)造的平行世界，也指向人的觀念意識(shí)，還意味著符號(hào)本身和人本身無(wú)限縮小的關(guān)系。
似乎非常抽象，簡(jiǎn)單抓住一個(gè)易理解的關(guān)鍵詞“平行世界”，某種程度上可以將元宇宙理解為“造世界”，用符號(hào)構(gòu)造出無(wú)數(shù)個(gè)與物理世界體驗(yàn)非常相似的虛擬現(xiàn)實(shí)世界?！耙馑季褪前熏F(xiàn)實(shí)中的事物進(jìn)行數(shù)字化并復(fù)制出一個(gè)平行世界，我們每個(gè)人都可以擁有一個(gè)數(shù)字化的虛擬替身——阿凡達(dá)。這個(gè)替身可以在數(shù)字化場(chǎng)景中做任何事情，同時(shí)又會(huì)反過(guò)來(lái)影響現(xiàn)實(shí)世界，俗稱(chēng)打破次元壁。但這只是最為粗疏的描述，其中每一個(gè)名詞都能分岔出無(wú)窮無(wú)盡的細(xì)枝末節(jié)?！标愰狈谝黄恼轮袑?xiě)道。
本篇文章希望從技術(shù)的角度，通過(guò)具體案例認(rèn)識(shí)元宇宙背后“造世界”的工作原理，以此去合理設(shè)想元宇宙的未來(lái)可能。
在開(kāi)始之前，我們可以先自問(wèn)一個(gè)問(wèn)題——我們是如何知道火星是什么樣？
從沒(méi)有親眼見(jiàn)過(guò)，沒(méi)有天文學(xué)、天體物理學(xué)知識(shí)積累，我們是如何建立起對(duì)火星的認(rèn)識(shí)的？
如何“造”火星？
一個(gè)重要的來(lái)源可能就是各種相關(guān)的科學(xué)紀(jì)錄片。那么科學(xué)紀(jì)錄片中如此仿真的影像是怎么來(lái)的呢？要知道，太空中的很多畫(huà)面不可能全程錄像拍攝。比如科學(xué)紀(jì)錄片《你好！火星》，制作團(tuán)隊(duì)需要精確還原當(dāng)時(shí)的探火過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程是不可能被由各個(gè)角度拍攝出來(lái)的。那要如何準(zhǔn)確構(gòu)建這個(gè)過(guò)程？
“在這種情況下，每個(gè)鏡頭、每個(gè)點(diǎn)都要進(jìn)行精確剖析，客觀地、真實(shí)地反映科學(xué)數(shù)據(jù)?！敝醒霃V播電視總臺(tái)《你好！火星》紀(jì)錄片技術(shù)負(fù)責(zé)人王子健對(duì)澎湃新聞（www.thepaper.cn）表示。據(jù)王子健介紹，這個(gè)精確還原的過(guò)程通過(guò)Omniverse完成，“我們使用了USD模型，其優(yōu)點(diǎn)就在于完全基于科學(xué)計(jì)算，能夠一比一對(duì)照真實(shí)世界的場(chǎng)景，比如火星車(chē)和探測(cè)器。我們從科工局拿到火星探測(cè)器的脫敏數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)資料只有點(diǎn)云數(shù)據(jù)，Omniverse基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)形成帶有拓?fù)涞亩噙呅文Ｐ停缓蟠鎯?chǔ)成USD變成數(shù)字資產(chǎn)，在紀(jì)錄片制作中就很方便可以直接使用?！?br/>Omniverse是英偉達(dá)在2019年推出的實(shí)時(shí)3D設(shè)計(jì)協(xié)作工具，黃仁勛曾在2021GTC大會(huì)上介紹道，“Omniverse可以讓個(gè)人模擬制造出遵從物理規(guī)律的共享3D虛擬世界”。 USD（Universal Scene Description，通用場(chǎng)景描述）則是Omniverse的基礎(chǔ)。
USD最早來(lái)自動(dòng)畫(huà)公司皮克斯（Pixel）。在動(dòng)畫(huà)的制作流程中，不同的分工會(huì)涉及不同的設(shè)計(jì)軟件工具，那么在協(xié)同工作時(shí)，就需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換等繁瑣工作。后來(lái)，皮克斯提出統(tǒng)一場(chǎng)景的格式USD并在2016年對(duì)其開(kāi)源，不同軟件制作的3D內(nèi)容由此可以統(tǒng)一使用USD格式，《馴龍高手3：隱秘的世界》就是用此方法制作出來(lái)。
“以PPT舉例，可能5個(gè)人打開(kāi)同一個(gè)PPT，公用數(shù)據(jù)流，一個(gè)人的更改另一個(gè)人可以馬上看到?；赨SD格式，則是在三維場(chǎng)景，一個(gè)人的更改另一個(gè)人可以即時(shí)看到，方便溝通和協(xié)作?！庇ミ_(dá)高級(jí)解決方案架構(gòu)師宋毅明對(duì)澎湃新聞（www.thepaper.cn）表示。
王子健則以自己的實(shí)際工作內(nèi)容舉例，“最早期要拿三維軟件做，做完一個(gè)模型要貼圖，最后成為一個(gè)場(chǎng)景，渲染出來(lái)就變成照片輸出，如3ds Max存儲(chǔ)格式是3DS。但各個(gè)軟件形成資產(chǎn)只能是自己的工程文件，資產(chǎn)的意思即能夠交互，各家如果是自己的文件格式交互起來(lái)非常困難。這會(huì)造成什么結(jié)果呢？就是A軟件模型做得挺好，B軟件打開(kāi)之后還得再去修改，修改之后的東西A軟件再打開(kāi)又需要再修改?！?br/>USD的模式就基于標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)的質(zhì)量可以保證一致，即光照、色彩、整個(gè)模型本身材質(zhì)表現(xiàn)都是統(tǒng)一的，所以在此基礎(chǔ)上就可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)作。
“如果數(shù)字資產(chǎn)不能標(biāo)準(zhǔn)化，其實(shí)數(shù)字協(xié)同是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的，所謂的協(xié)同工作就是空談?！蓖踝咏±^續(xù)說(shuō)道。
怎么理解這里的“數(shù)字資產(chǎn)”，為什么數(shù)字協(xié)同如此重要？
數(shù)字資產(chǎn)、數(shù)字協(xié)同與實(shí)時(shí)光線追蹤技術(shù)為什么重要？
據(jù)王子健解釋?zhuān)绻且訳SD作為格式進(jìn)行保存就可以被多個(gè)軟件復(fù)用，從而這個(gè)格式的文件就被叫做數(shù)字資產(chǎn)。數(shù)字資產(chǎn)還有第二個(gè)功能即可迭代，這個(gè)迭代不被破壞。“比如我造了一個(gè)月球車(chē)，這個(gè)月球車(chē)是第一個(gè)版本，如果我造第二個(gè)版本起碼得另存一個(gè)，然后就得破壞性地改。但USD可以避免這個(gè)問(wèn)題，即在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行版本控制‘小修小改’。這樣的話(huà)對(duì)數(shù)字資產(chǎn)的保存就會(huì)形成復(fù)用，也有了可追溯的可能性?！?br/>那么在此基礎(chǔ)上，才有了數(shù)字協(xié)同的可能。
在原來(lái)傳統(tǒng)的模式下，整個(gè)線性的工作流程下，視覺(jué)導(dǎo)演到最后一刻才能看到完整的成片，如果有改變那么一切都要相適應(yīng)調(diào)整，甚至從頭改。這樣損耗就非常大，造成的直接結(jié)果就是制作周期顯著拉長(zhǎng)，伴隨的還有人員以及設(shè)備的開(kāi)銷(xiāo)，整個(gè)花費(fèi)就會(huì)劇增。
而基于實(shí)時(shí)的迭代模式，最重要的改變就是實(shí)現(xiàn)了“所見(jiàn)即所得”。也就是說(shuō)，視覺(jué)導(dǎo)演能夠觀察到每一步，看到模型、場(chǎng)景，包括氣氛等各種各樣的元素?cái)[在一起呈現(xiàn)的樣貌，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的畫(huà)面反過(guò)來(lái)即時(shí)修改臺(tái)本。這就不只是單純制作上傳下達(dá)的任務(wù)模式，而是一個(gè)互相依托的迭代創(chuàng)作模式。
更進(jìn)一步說(shuō)，這樣的技術(shù)支持下，創(chuàng)作思路實(shí)時(shí)的更改和變化可以直接被相關(guān)工種實(shí)時(shí)反應(yīng)、迭代和呈現(xiàn)，這也是數(shù)字協(xié)同的意義。
另一個(gè)重要的技術(shù)進(jìn)步則是實(shí)時(shí)光線追蹤。2018年，英偉達(dá)發(fā)布了實(shí)時(shí)光線技術(shù)，將實(shí)時(shí)光線追蹤與AI結(jié)合起來(lái)落地應(yīng)用。
“光線追蹤是一個(gè)理論，基于光線追蹤這套理論才能完全模擬現(xiàn)實(shí)世界，做到模擬現(xiàn)實(shí)世界的渲染。2018年英偉達(dá)推出實(shí)時(shí)光線追蹤技術(shù)，某種程度上算是倒逼工業(yè)流程，以前很多做不了的事情都可以做了?！蓖踝咏≌f(shuō)道。
具體而言，比如一束光打到瓶子上，這樣一個(gè)鏡頭可能有五秒鐘。按照央視的標(biāo)準(zhǔn)一秒鐘要渲染五十張照片，五秒鐘就是二百五十張照片，以一張照片渲染八個(gè)小時(shí)計(jì)算就是2000小時(shí)。如果這個(gè)時(shí)候?qū)а莅l(fā)現(xiàn)機(jī)位錯(cuò)了，需要重新再來(lái)一遍，那么2000小時(shí)就沒(méi)用了。
實(shí)時(shí)光線追蹤技術(shù)以后，2000小時(shí)就變成實(shí)時(shí)了，一秒鐘能直接渲染五十張。這又關(guān)聯(lián)到之前傳統(tǒng)的線性工作模式，“為什么之前是線性的？因?yàn)榇蠹叶缄P(guān)注怎么減少溝通成本。但現(xiàn)在有實(shí)時(shí)渲染技術(shù)可以直接在現(xiàn)場(chǎng)看，所以才敢談實(shí)時(shí)協(xié)同，成本一下子降低了。以前做一個(gè)片子可能需要三四個(gè)工作室，苦干半年，導(dǎo)演在幾個(gè)工作室之間跑來(lái)跑去?，F(xiàn)在一下子把制作變成扁平化了，幾十個(gè)人在一個(gè)環(huán)境下花一兩個(gè)月就把片子做出來(lái)了。”王子健談道。
“實(shí)時(shí)光線追蹤技術(shù)讓我們看到一個(gè)新的可能，它可能會(huì)給創(chuàng)意市場(chǎng)增加2000-3000億美金市場(chǎng)，促進(jìn)設(shè)計(jì)師用這樣的技術(shù)做出他的作品。有了圖形可視化與AI之后，后來(lái)發(fā)現(xiàn)還可以結(jié)合以前做的物理學(xué)引擎、XR技術(shù)，之后就進(jìn)一步衍生出把這個(gè)技術(shù)打造成一個(gè)平臺(tái)的想法。后來(lái)發(fā)布的Omniverse就是包含各種渲染技術(shù)提升的結(jié)果。”英偉達(dá)中國(guó)區(qū) Omniverse 業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理何展表示。
對(duì)于最新的技術(shù)進(jìn)展，王子健則表示，“在此基礎(chǔ)上現(xiàn)在又在進(jìn)一步增強(qiáng)，使得實(shí)時(shí)渲染高質(zhì)量照片級(jí)的結(jié)果越來(lái)越高，多個(gè)渲染器之間可以無(wú)縫銜接，一個(gè)場(chǎng)景一個(gè)按鈕，比如把Real-time改成Penetrating。最后就是物理模擬、機(jī)械單元組的模擬，等于是可以通過(guò)虛擬的數(shù)字世界控制現(xiàn)實(shí)世界。”