项目来了｜利用这项技术，这群人竟然要把现实世界“搬”进元宇宙
近日，《深圳商报》以《将现实“搬”进元宇宙》为题，对我院【元宇宙空间计算联合实验室】做了重点报道。
在美国林登实验室开发的“第二人生”（Second Life）游戏中，玩家可以在一个全三维的虚拟世界中旅行休闲、买卖交易甚至谈恋爱，通过换身份、角色体验不同的人生。
但游戏中的三维场景大多是“人造”虚构的，如果把现实世界原封不动地“搬进”元宇宙，会是什么样？由中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）联手深圳思为科技有限公司（以下简称“思为科技”）搭建的“元宇宙空间计算联合实验室”（以下简称“联合实验室”），正在努力实现这个“疯狂”的畅想。
“可视化+数字化”，加速三维技术变革
要把现实世界“复制”到元宇宙，构建现实物理世界的虚拟镜像 、实现现实场景的三维数字化（3D化）是基础和关键。
“我们的现实世界本身就是三维的，元宇宙中所需要的场景搭建、虚拟人物生成，都离不开3D建模技术。”联合实验室负责人、深圳先进院研究员程章林表示。
程章林回忆，他从2002年读研期间就开始了这项研究，早期主要研究植物的三维建模。“和建筑物不同，植物并不是规则的物体，它的枝叶繁多，建模起来要更复杂些。”长期与树“打交道”的程章林，积累了丰富的植物三维建模经验。
2008年加入深圳先进院后，程章林参与筹建了深圳市可视计算与可视分析重点实验室，该实验室致力于将物理世界及各种信息数字化，以形象直观的方式展现给用户，并进行交互、模拟、分析与理解，“不仅做植物建模，现实世界中的物体都可以3D化”。
但程章林意识到，光有技术是不够的。“市场上有哪些应用场景，迫切需要哪些技术我们还不太清楚，思为科技刚好对市场有成熟的经验和探索。”程章林说。
据思为科技创始人彭双全介绍，思为科技主要深耕房地产营销数字化领域，自研出了思为营销云、微沙盘、ipad端线上售楼部等系统产品。
“这些‘虚拟’楼盘都要用到3D建模技术，但如果全部由企业承担耗时耗力，深圳先进院的重点实验室团队可以通过技术赋能提高建模效率，双方‘一拍即合’。”彭双全告诉记者。
2022年8月，深圳先进院与思为科技共建“元宇宙空间计算联合实验室”。未来三年，双方将依托彼此资源优势，围绕泛房地产行业，结合三维建模、大数据、人工智能、区块链、遥感等技术在智慧孪生城市等可视化与数字化方向的应用，大力投入于对接国家发展元宇宙及数字孪生城市的产业需求和应用上。
“从文字到图片再到视频，现有的数字内容主要还是平面2D内容，但能够直观展现现实世界的3D新时代已经开始。”程章林认为。
如果说“第二人生”游戏中的场景仍停留在虚构层面，那么联合实验室要做的就是将游戏里的三维场景换成基于真实世界的数字城市，进行现实世界的一种数字化再现。
“人们可以在这个数字化的世界中体验真实的人生，我们称之为‘第一人生’。”程章林告诉记者，“第一人生”表现的是一个高度模仿人类现实世界的虚拟世界。比如在元宇宙中构建一个虚拟的城市，所有的城市静态场景、动态的人流车流都可以基于现实世界的真实数据进行模拟仿真。“它‘复制’了现实世界的场景和各种信息属性，可以说是现实世界的虚拟镜像。随着‘第一人生’与现实世界的分界越来越模糊，两个世界会融合在一起，形成一个新的生存空间。”
如何让虚拟世界更“真实”？背后离不开3D建模技术。其中，构建大场景和场景中各种物体的三维模型是基础，比如建筑物、植物的高精度三维模型等。
据程章林介绍，目前3D建模的方法主要包括3D软件手工建模、专业设备扫描三维点云建模、拍照建模等，业界普遍采用的城市建模方法大多存在制作成本高昂、生产周期长、自动化程度低等问题，而且基于航拍照片和激光扫描点云数据自动生成的场景三维模型存在模型复杂度高、数据规模大的问题，难以适用于实时渲染和可视化应用。
“联合实验室在前期城市大场景三维建模的工作基础上，探索了由复杂模型自动生成简化模型以及直接从无人机航拍照片重建轻量级模型的方法 。”程章林表示，未来希望基于少量照片，就能快速自动地生成高精度轻量级的城市三维模型。“相当于给几张图，就能‘秒变’3D。”
据悉，目前联合实验室已成功研发出基于单张照片、多张照片、三维点云、智能交互等不同类型输入数据的植物和建筑物三维建模、城市大场景三维点云配准和重建等成果。
“3D内容已成为元宇宙的重要基础设施。”在程章林看来，除了VR/AR头盔等三维显示硬件，3D内容生成更值得关注。
今年6月，深圳市发布《关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》，将数字创意产业集群作为重点细分领域之一，提出大力发展创意设计、数字文化装备、影视制作、动漫游戏等细分产业，打造全国数字创意产业创新发展标杆。《深圳市培育数字创意产业集群行动计划（2022-2025年）》也提出，加快推进数字技术在文化生产、传播、消费等各环节的全面赋能，推动产业升级，促进业态创新，激发消费潜力，加快融合发展，完善数字创意生态体系。到2025年，数字创意产业增加值突破1000亿元，成为全国数字创意产业创新发展高地。
彭双全表示，3D建模技术的发展，将为影视制作、动漫游戏、元宇宙产业等注入强大动力，最终赋能数字创意产业的发展。在他看来，深圳拥有强大的科研实力和创新基因，吸引了一批三维数字化领域的人才，同时多项重磅政策对数字化、数字经济的扶持，为3D建模技术的发展创造了良好的土壤。
“这次建立联合实验室，企业可以快速地接入非常先进的科研机构，并迅速找到产研合作的连接点，这是深圳这座城市的魅力所在。”彭双全说。
元宇宙空间计算联合实验室揭牌
