30年前提出的元宇宙現(xiàn)在才爆火,這些技術(shù)基礎(chǔ)讓我們對(duì)元宇宙充滿想象
大白 / 2021-12-16 12:27302997元宇宙由尼爾?史蒂芬森在1992年出版的科幻小說《雪崩(Snow Crash)》中提出。在該小說中,現(xiàn)實(shí)中的人類通過虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)設(shè)備,以虛擬人(avatar)的形態(tài),生活在名為“元宇宙”(Metaverse)的虛擬空間中。人們可以在該虛擬空間中自由生活,不僅能夠和別的虛擬人進(jìn)行聯(lián)系交互,也能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)、工作、購物、逛街等各種場(chǎng)景,仿佛就是現(xiàn)實(shí)生活的另一個(gè)版本。

雖然30多年前就提出,但元宇宙直到今年才火起來。今年3月,在線游戲創(chuàng)作平臺(tái)Roblox將“元宇宙”概念寫入招股書,上市首日市值突破400億美元,引發(fā)資本、市場(chǎng)的狂熱追逐。此后關(guān)于元宇宙的各種概念、文章內(nèi)容迅速傳播,成為一大社會(huì)現(xiàn)象。

今年7月,扎克伯格在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上宣布,F(xiàn)acebook將改名為Meta,公司旗下多個(gè)社交媒體、通訊平臺(tái)進(jìn)行逐步整合,打造一個(gè)全新的Meta平臺(tái),F(xiàn)acebook將在五年內(nèi)轉(zhuǎn)型成為“元宇宙”公司。12月。Meta虛擬空間“Horizon Worlds”正式向美國和加拿大18歲以上人群開放,用戶可在該空間以化身形象,與其它化身用戶進(jìn)行互動(dòng)。Facebook改名為Meta并推出虛擬空間,再次將元宇宙推上風(fēng)口浪尖,也讓人們對(duì)于元宇宙充滿了更多想象力。

維基百科對(duì)元宇宙的描述是:通過虛擬增強(qiáng)的物理現(xiàn)實(shí),呈現(xiàn)收斂性和物理持久性特征的,基于未來互聯(lián)網(wǎng),具有鏈接感知和共享特征的 3D 虛擬空間。
元宇宙包含以下2個(gè)特征:現(xiàn)實(shí)用戶通過虛擬設(shè)備,在虛擬世界和別的虛擬用戶產(chǎn)生互動(dòng)關(guān)系,可在元宇宙中獲得各種情景體驗(yàn),并且各種互動(dòng)能夠獲得保存和重現(xiàn)。用戶在虛擬世界中的產(chǎn)品和服務(wù)有明確價(jià)值,可永久保存。
這里面涉及到虛擬設(shè)備將人從現(xiàn)實(shí)帶進(jìn)虛擬世界、虛擬世界的各種情景體驗(yàn),各種信息的保存和重現(xiàn)。需要設(shè)備將現(xiàn)實(shí)世界的用戶,在虛擬世界創(chuàng)建虛擬人角色,并且實(shí)時(shí)收集和反饋其互動(dòng)內(nèi)容,讓用戶能夠更真實(shí)的感受元宇宙里面的情景體驗(yàn),產(chǎn)生更高的情感聯(lián)系。

用戶進(jìn)入虛擬世界后的情景體驗(yàn)內(nèi)容,包括超級(jí)體量的絢麗而又豐富的3D圖形,以及和豐富畫面相匹配的情景劇情,同時(shí)在海量用戶互動(dòng)過程,實(shí)時(shí)對(duì)用戶的行為進(jìn)行計(jì)算和反饋。有了豐富的內(nèi)容和互動(dòng)數(shù)據(jù),就需要傳輸內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò),對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的速度、穩(wěn)定性、低延遲的要求都非常高。

元宇宙的技術(shù)基礎(chǔ),就是要滿足以上幾個(gè)基本需求。涉及的技術(shù)包括虛擬連接、虛擬顯示和反饋體系、內(nèi)容體系、高性能計(jì)算和傳輸體系以及存儲(chǔ)體系。
1、 虛擬連接、虛擬顯示和反饋:包括虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR以及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)XR。

其中虛擬現(xiàn)實(shí)VR也被稱為計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí),VR是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng),它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境,使用戶沉浸到該環(huán)境中。利用現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù),通過計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的電子信號(hào),將其與各種輸出設(shè)備結(jié)合使其轉(zhuǎn)化為能夠讓人們感受到的現(xiàn)象,通過三維模型顯示出來。目前虛擬現(xiàn)實(shí)以及廣泛應(yīng)用多個(gè)行業(yè),和我們最接近的莫過于各種VR游戲體驗(yàn),通過VR能夠模擬真實(shí)的游戲場(chǎng)景,讓人身臨其境體驗(yàn)更加深入。

其次是AR,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,簡(jiǎn)稱AR)也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實(shí),AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是促使真實(shí)世界信息和虛擬世界信息內(nèi)容之間綜合在一起的較新的技術(shù)內(nèi)容。運(yùn)用多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段,將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型視頻等信息模擬仿真后,應(yīng)用到真實(shí)世界中。

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(Extended Reality,簡(jiǎn)稱XR)將真實(shí)與虛擬相結(jié)合,打造可人機(jī)交互的虛擬環(huán)境。XR包含了AR、VR、MR等多種技術(shù),更加完善而且強(qiáng)大,將3種技術(shù)的顯示、交互技術(shù)融合,利用硬件設(shè)備結(jié)合多種技術(shù)手段,將虛擬的內(nèi)容和真實(shí)場(chǎng)景融合,帶來現(xiàn)實(shí)和虛擬世界之間的無縫沉浸感體驗(yàn)。
XR技術(shù)的發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)用戶的虛擬化和虛擬世界產(chǎn)生連接,將現(xiàn)實(shí)和虛擬世界的畫面融合沉浸式顯示,同時(shí)配合很多的穿戴傳感器設(shè)備,采集用戶和場(chǎng)景之間的交互行為,將交互行為轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息,通過計(jì)算來及時(shí)做出反饋調(diào)節(jié),給用戶帶來更加多維和豐富的體驗(yàn)。
2、內(nèi)容體系:構(gòu)建一個(gè)什么樣的虛擬世界,真實(shí)用戶在虛擬世界以何種形態(tài)存在,這就形成了元宇宙的內(nèi)容體系。要將虛擬世界做到媲美真實(shí)世界一樣的充滿細(xì)節(jié),而且色彩比真實(shí)世界更加豐富多變,在內(nèi)容場(chǎng)景和劇情的設(shè)計(jì)上需要付出巨大的努力。這里面會(huì)大量用到各種電子游戲渲染引擎技術(shù),通過精細(xì)的設(shè)計(jì)和高效的3D渲染創(chuàng)造一個(gè)豐富的內(nèi)容生態(tài)。當(dāng)然要想實(shí)現(xiàn)高效渲染,還需要高性能的圖形計(jì)算處理能力,甚至可能通過將平臺(tái)渲染能力和用戶傳感器設(shè)備的整合,能夠讓用戶自己創(chuàng)建新的場(chǎng)景,可以構(gòu)建專屬于用戶自己的空間,而且還能豐富整個(gè)虛擬場(chǎng)景。

3、高性能計(jì)算和傳輸:高性能計(jì)算除了內(nèi)容體系建設(shè)時(shí)需要,在虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)世界的擬合,以及用戶行為交互的實(shí)時(shí)反饋時(shí),都需要高性能計(jì)算能力對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理,這需要高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)和云計(jì)算來提供巨大的算力支持。計(jì)算處理的數(shù)據(jù),則需要快速的網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)在用戶和場(chǎng)景之間實(shí)時(shí)傳輸進(jìn)行反饋。目前的5G高速網(wǎng)絡(luò),可以一定程度滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸需求,而10年后的6G網(wǎng)絡(luò),相信可以更進(jìn)一步滿足高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨蟆?/p>
4、存儲(chǔ):用戶在虛擬世界中的產(chǎn)品和服務(wù)就像現(xiàn)實(shí)生活中的有明確價(jià)值,以及其互動(dòng)行為都需要保存和復(fù)現(xiàn)。區(qū)塊鏈去中心化、不可篡改、集體維護(hù)、公開透明等特點(diǎn)就比較適合元宇宙對(duì)于存儲(chǔ)的需求。區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化的清結(jié)算平臺(tái)和價(jià)值傳遞機(jī)制,實(shí)現(xiàn)價(jià)值的歸屬與流轉(zhuǎn),讓元宇宙里經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)運(yùn)行透明而穩(wěn)定,將用戶在虛擬世界的互動(dòng)行為和價(jià)值得到保存和復(fù)現(xiàn)。

元宇宙不僅需要多種技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,同時(shí)也需要各行各業(yè)的共同建設(shè)和參與,豐富其內(nèi)容生態(tài)和體驗(yàn),才有可能實(shí)現(xiàn)。其中5G網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲渲染能力已經(jīng)有了很好的發(fā)展,元宇宙具有了初步發(fā)展的基礎(chǔ)。但是要想真正實(shí)現(xiàn),依然困難重重,除了技術(shù)方面,可能還會(huì)面臨不同國家和地區(qū)的政策約束;最終能不能成為未來的發(fā)展趨勢(shì),也充滿不確定性。
30年前提出的元宇宙現(xiàn)在才爆火,這些技術(shù)基礎(chǔ)讓我們對(duì)元宇宙充滿想象














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