30年前提出的元宇宙现在才爆火,这些技术基础让我们对元宇宙充满想象

30年前提出的元宇宙现在才爆火,这些技术基础让我们对元宇宙充满想象

大白 / 2021-12-16 12:27276096

宇宙由尼尔•史蒂芬森在1992年出版的科幻小说《雪崩(Snow Crash)》中提出。在该小说中,现实中的人类通过虚拟现实(VR)设备,以虚拟人(avatar)的形态,生活在名为“元宇宙”(Metaverse)的虚拟空间中。人们可以在该虚拟空间中自由生活,不仅能够和别的虚拟人进行联系交互,也能够进行学习、工作、购物、逛街等各种场景,仿佛就是现实生活的另一个版本。

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虽然30多年前就提出,但元宇宙直到今年才火起来。今年3月,在线游戏创作平台Roblox将“元宇宙”概念写入招股书,上市首日市值突破400亿美元,引发资本、市场的狂热追逐。此后关于元宇宙的各种概念、文章内容迅速传播,成为一大社会现象。

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今年7月,扎克伯格在财报电话会议上宣布,Facebook将改名为Meta,公司旗下多个社交媒体、通讯平台进行逐步整合,打造一个全新的Meta平台,Facebook将在五年内转型成为“元宇宙”公司。12月。Meta虚拟空间“Horizon Worlds”正式向美国和加拿大18岁以上人群开放,用户可在该空间以化身形象,与其它化身用户进行互动。Facebook改名为Meta并推出虚拟空间,再次将元宇宙推上风口浪尖,也让人们对于元宇宙充满了更多想象力。

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维基百科对元宇宙的描述是:通过虚拟增强的物理现实,呈现收敛性和物理持久性特征的,基于未来互联网,具有链接感知和共享特征的 3D 虚拟空间。

元宇宙包含以下2个特征:现实用户通过虚拟设备,在虚拟世界和别的虚拟用户产生互动关系,可在元宇宙中获得各种情景体验,并且各种互动能够获得保存和重现。用户在虚拟世界中的产品和服务有明确价值,可永久保存。

这里面涉及到虚拟设备将人从现实带进虚拟世界、虚拟世界的各种情景体验,各种信息的保存和重现。需要设备将现实世界的用户,在虚拟世界创建虚拟人角色,并且实时收集和反馈其互动内容,让用户能够更真实的感受元宇宙里面的情景体验,产生更高的情感联系。

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用户进入虚拟世界后的情景体验内容,包括超级体量的绚丽而又丰富的3D图形,以及和丰富画面相匹配的情景剧情,同时在海量用户互动过程,实时对用户的行为进行计算和反馈。有了丰富的内容和互动数据,就需要传输内容的网络,对于网络的速度、稳定性、低延迟的要求都非常高。

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元宇宙的技术基础,就是要满足以上几个基本需求。涉及的技术包括虚拟连接、虚拟显示和反馈体系、内容体系、高性能计算和传输体系以及存储体系。

1、 虚拟连接、虚拟显示和反馈:包括虚拟现实VR、增强现实AR以及扩展现实XR。

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其中虚拟现实VR也被称为计算机模拟现实,VR是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,使用户沉浸到该环境中。利用现实生活中的数据,通过计算机技术产生的电子信号,将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象,通过三维模型显示出来。目前虚拟现实以及广泛应用多个行业,和我们最接近的莫过于各种VR游戏体验,通过VR能够模拟真实的游戏场景,让人身临其境体验更加深入。

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其次是AR,增强现实(Augmented Reality,简称AR)也被称为扩增现实,AR增强现实技术是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的较新的技术内容。运用多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段,将计算机生成的文字、图像、三维模型视频等信息模拟仿真后,应用到真实世界中。

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扩展现实(Extended Reality,简称XR)将真实与虚拟相结合,打造可人机交互的虚拟环境。XR包含了AR、VR、MR等多种技术,更加完善而且强大,将3种技术的显示、交互技术融合,利用硬件设备结合多种技术手段,将虚拟的内容和真实场景融合,带来现实和虚拟世界之间的无缝沉浸感体验。

XR技术的发展,能够实现现实用户的虚拟化和虚拟世界产生连接,将现实和虚拟世界的画面融合沉浸式显示,同时配合很多的穿戴传感器设备,采集用户和场景之间的交互行为,将交互行为转化为数字信息,通过计算来及时做出反馈调节,给用户带来更加多维和丰富的体验。 

2、内容体系:构建一个什么样的虚拟世界,真实用户在虚拟世界以何种形态存在,这就形成了元宇宙的内容体系。要将虚拟世界做到媲美真实世界一样的充满细节,而且色彩比真实世界更加丰富多变,在内容场景和剧情的设计上需要付出巨大的努力。这里面会大量用到各种电子游戏渲染引擎技术,通过精细的设计和高效的3D渲染创造一个丰富的内容生态。当然要想实现高效渲染,还需要高性能的图形计算处理能力,甚至可能通过将平台渲染能力和用户传感器设备的整合,能够让用户自己创建新的场景,可以构建专属于用户自己的空间,而且还能丰富整个虚拟场景。

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3、高性能计算和传输:高性能计算除了内容体系建设时需要,在虚拟场景和现实世界的拟合,以及用户行为交互的实时反馈时,都需要高性能计算能力对数据进行计算处理,这需要高速发展的计算机和云计算来提供巨大的算力支持。计算处理的数据,则需要快速的网络,将数据在用户和场景之间实时传输进行反馈。目前的5G高速网络,可以一定程度满足网络传输需求,而10年后的6G网络,相信可以更进一步满足高速网络传输的需求。

4、存储:用户在虚拟世界中的产品和服务就像现实生活中的有明确价值,以及其互动行为都需要保存和复现。区块链去中心化、不可篡改、集体维护、公开透明等特点就比较适合元宇宙对于存储的需求。区块链技术去中心化的清结算平台和价值传递机制,实现价值的归属与流转,让元宇宙里经济系统运行透明而稳定,将用户在虚拟世界的互动行为和价值得到保存和复现。

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元宇宙不仅需要多种技术的发展和应用,同时也需要各行各业的共同建设和参与,丰富其内容生态和体验,才有可能实现。其中5G网络、虚拟现实和游戏渲染能力已经有了很好的发展,元宇宙具有了初步发展的基础。但是要想真正实现,依然困难重重,除了技术方面,可能还会面临不同国家和地区的政策约束;最终能不能成为未来的发展趋势,也充满不确定性。



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