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科技專欄

從「元宇宙」興起看 XR 技術如何實現虛擬新世界

近期,「元宇宙」概念受各界熱議,作為支撐元宇宙的基礎技術之一,虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)等應用的「XR」技術,因此再次進入了公眾視野。當我們在談論 VR 或 AR 的時候,我們在談論的究竟是新概念、新技術抑或是新名詞?事實上,從技術人的視角來看,XR 技術近期所受到的高度關注,是技術累積的量變引發的質變。

沉浸感體驗的技術基礎之一,是對大量場景、物體、人物進行三維重建模型並渲染(Rendering),是屬於電腦視覺和電腦圖形學的交叉領域,曾經是一個相當小眾的研究範疇。得益於過去 20 多年的技術進步,讓 VR/AR、數碼分身等虛擬世界有了實現的基礎條件。

回顧過去多年來三維重建和渲染方向的進展,簡單地說,很多研究都是尋求「像照片般的真實感(photorealism)」。如今,遊戲、影視和 AR/VR 等數碼產業,不斷消化吸收關於「真實感」的研究成果,將其產品化、商業化。美國一家居領導地位的科技投資基金甚至預測,未來 10 年 VRAR 眼鏡的出貨量將大大超過智能電話。

下一代互聯網

隨著近期「元宇宙」的討論空前熱烈,對於未來虛擬世界的想像也眾說紛紜。筆者對未來虛擬世界的概念有一個比較簡單的理解,那就是「VR/AR 眼鏡上的互聯網」VR/AR 眼鏡將會推動互聯網更新換代今天的互聯網應用都會在 VR/AR 眼鏡上有新的呈現形式。從這個角度來看,過去受網絡影響非常深的通訊、社交、媒體、零售甚至支付,都很可能迎來一場革命。這場技術革命,可以類比歷史上的運算平台遷移帶來的巨變,為影視與遊戲公司工業製造、生物醫藥等諸多行業帶來全新發展格局

舉例來說,調研顯示在新冠疫情之後,70%至 80%的 B2B 交易都要透過遠端互動,如看到工廠和樣品的三維實景,来促进交易达成。但這面臨硬體設備的困局——一直以來,空間三維模型需要依賴專業掃描設備、專業操作人員投入極大的成本才可建構。由此科研人员正在探索一種更高效的三維重建體系:通过自研掃描機器,配合雲端三維重建演算法,實現快速、便捷地建構 VR 內容,而軟硬一體的設備,讓普通攝影師即可操作。透過新方法重塑的三維模型,精度高、細節豐富,結合高清全景圖的瀏覽方式,兼顧了虛擬沉浸感和視覺體驗,更可應用於對外貿工廠、城市街道的空間重現中。

XR 的「終局」是什麼?

不管是場景展示,還是結合機器人進行實地操作,都只是虛擬世界技術的一種形式。XR 的「終局」是什麼?筆者認為,可以把未來 XR 或「虛擬世界」的技術分為四個層次:

第一層就是用三角形網格建立出整個世界的外表,並在終端上顯示,製造一種沉浸式的體驗,目前,VR「睇樓」(虛擬導覽)就是這一層技術的應用。

第二層是全息模擬,要讓虛擬世界能夠無限逼近真實世界。虛擬世界裡,水要往低處流,扔一塊石頭要能打碎玻璃,虛擬角色對外界能做出合理反應,電影《Ready Player One》展現了這一場景。這一層的技術在遊戲、電影中已經有過比較多的應用,但還可以應用到更廣泛的領域,例如擴及工業設計等等,可以用來優化產品設計、城市治理、作業流程管理。

第三層是虛實融合,要讓虛擬世界和真實世界融合起來。到這一層,就能實現 AR 眼鏡中的虛擬世界。虛擬世界和真實世界的邊界從此被打破。而這裡建立的高精度地圖和定位也可以用於自動駕駛汽車、機器人,為下一個階段做好準備。

第四層是虛實聯動,虛擬世界的改變能夠被自動閉環到真實世界上去,換言之,是透過改變虛擬世界而改造對應的真實世界。要做到這一層,首先需要解決技術層面的問題,再透過我們前面所說的第二層全息模擬尋求問題的最優解決方案,然後透過第三層的虛實融合把方案映射到真實世界,再透過第四層的機器人技術在真實世界執行。

關於未來,人們總是有各種想像,未來研究者也將在這個方向不斷努力,不斷打破技術和想像力的邊界,加速一個更好、更新的互聯網時代的到來。

撰文:阿里巴巴達摩院 XR 實驗室負責人譚平

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