PS5发布，现实与虚拟的差距到底有多远？许多人说，每一代游戏机设备都在向现实世界的幻想迈出了一大步。
从最早的横向卷轴《魂斗罗》到现代令人惊叹的《最后生还者2》，幻想与现实之间的界限正在慢慢模糊。
光影之间，游戏电影、CG电影在不知不觉中逐渐增多。
特效和动作捕捉不仅广泛应用于电影中，也让游戏变得更加真实。
科技的发展让我们迷失在幻想与现实之间。
第九代产品问世 40 周年，索尼 PS5 的推出将我们带入了新一代的开始。
70和50这两个数字都源自计算史上的两个标志性事件：70年前，在麻省理工学院的实验室里，杰·福雷斯特和博士按下了第一台图形计算机的电源按钮。
它有一个响亮的名字“旋风”； 50年前，在犹他州立大学的一堂计算科学课上，Edwin·卡特莫尔·博士使用贝塞尔曲线算法为这门课提交了一个大型算法。
这部完全通过计算模拟人手的作品被后人称为世界上最早的CG动画。
从此，计算机的虚幻世界向我们敞开了大门。
在才华横溢的艺术工作者的带领下，无数人涌入，寻找新的精神慰藉。
在那里，人们移山填海，无所不能。
只要他们想象，就可以展现在他们的眼前。
这也是计算图形学的开始。
计算机图形学能够与我们进行交互的本质原理是通过计算生成逼真的图像。
事实上，当前的虚拟世界虽然自由度很高，但计算生成的动画也有其自身的局限性，即硬件的计算能力和软件的模拟能力，两者相辅相成。
PS5在硬件能力上有了很大的提升，包括定制的AMD 8核3.5GHz Zen 2 CPU、定制的RDNA 2 GPU和SSD，这实际上意味着索尼在硬件能力上有了很大的提升。
Epic Games副总裁Nick Penwarden近日表示，必须重写Unreal 5引擎中的一些代码，才能充分利用PS5的硬件性能。
这也让我们越来越确信，一个新的虚幻世界正在慢慢向我们走来。
人类首先通过眼睛了解世界。
人类五种感官中，视觉是收集信息最丰富的器官。
当我们观察周围的事物时，首先需要依靠我们的眼睛来观察事物的表象。
至于语言、符号、文字，则需要数千万年的时间才逐渐形成新的抽象知识。
视觉对人类来说非常重要，以至于婴儿在出生几个月后就能认出母亲，但要学会做数学 1=2 往往需要数年之后。
计算机则恰恰相反。
笔记本电脑可以轻松地在一秒钟内完成数亿次计算，但它无法主动思考。
如果没有干预，它甚至无法识别任何视频数据。
从这一点来看，人脑擅长形象思维，而计算机擅长逻辑。
这也意味着在计算机发展的早期，两者是明显不同的。
计算图形比要求计算机计算 1=2 困难得多。
甚至可以说，如何让计算机生成、显示和处理图像，已经落后于计算机系统本身很多年了。
如果我们回顾硬件生成图像和计算机图形学的发展历史，一个里程碑是无论如何都无法绕过的一年。
同年，工业光魔的计算机图形部门正式出售给乔布斯，并更名为皮克斯。
在接下来的几年里，这个由当时顶尖的计算机图形探索者组成的部门正式找到了盈利的方向。
谁能想到接下来会发生什么？几十年后，这家价值 10,000 美元的收购变成了价值 76 亿美元的产业。
皮克斯拯救了濒临破产的迪士尼，甚至带动了计算机科学的一个重要分支的蓬勃发展和商业落地。
在皮克斯之前，早期的计算机动画制作主要受到传统卡通的启发：多个图像通过“关键帧”连接起来，因此产生动画的方式多种多样。
然而，基于“关键帧”的屏幕并不灵活。
这也是皮克斯和迪士尼等公司的区别之一。
计算图形学的本质是利用一些物理模型，通过建模和计算来实时生成图像，尽可能少地使用或不使用人类已经绘制的材料。
但这样做很困难。
在20世纪90年代，一切都还很初级的时候，即使在当时最先进的计算设备中，硬件和算法之间也存在不同程度的妥协。
该模型限制了生成图像的表面、光照、阴影、头发等的细节水平。
硬件限制了相应模型生成的计算时间，使创建者的试错空间较小。
但回过头来看，这些相互妥协也代表着一种独特性。
早期皮克斯的独特风格——简单流畅的几何形状甚至形成了独特的时代潮流和文化符号。
就像我们想到工业时代的英国一样，我们可以想象维多利亚风格的蒸汽朋克建筑。
这样的妥协在当时的游戏行业也很普遍。
为了充分利用卡带内有限的存储空间和早期游戏机的性能，游戏设计师不得不将材料的重复利用发挥到极致。
这种风格被后人命名为“像素风格”，甚至现在还有不少怀旧游戏采用这种设计风格来勾起玩家的回忆。
简单的几何图案和像素风格形成了早期计算机图形学相关行业的独特标签。
近年来，计算机图形学蓬勃发展，伴随着显示技术的重大代际飞跃。
随机扫描、光栅扫描到光线追踪自20世纪80年代左右阴极射线管图形显示器诞生以来，图像显示终端蓬勃发展。
因为对于阴极射线管的荧光屏来说，屏幕荧光品质的余辉时间很短，射线管发射的电子束必须反复刷新图案才能保证屏幕上的画面稳定，所以称为随机扫描。
复习一下。
这种随机扫描需要电子束在屏幕上连续绘制直线或曲线，只能绘制线框图，制造复杂且昂贵。
此外，随机扫描刷新器中还需要一个模数转换器，将离散的数字输入转换为连续的模拟输出。
这个问题对于计算图形科学家和用户来说很难接受。
因此，大约几年后，光栅显示器的市场一出现就迅速被占领。
与随机扫描不同，光栅扫描电子束有规律地逐行扫描，在每个像素中呈现可见光的颜色和亮度。
更重要的是，光栅扫描还可以用于成熟的彩电技术，采用三束电子束同时逐行扫描。
每个电子束使用一种颜色并单独渲染以形成彩色图像。
图像终端从随机扫描到光栅扫描的发展是质的飞跃，也促进了计算机图形学的繁荣和普及。
但计算机科学家并没有停止追求让虚拟世界变得真实的目标。
这就是持有N卡的老黄一直提到的光线追踪。
那么什么是光线追踪呢？ Minecraft 中光线追踪示例的问题很难回答，因为光线追踪有许多不同类型。
目前的共识是光线追踪与现有的光栅渲染完全不同（注意这不是前面提到的光栅扫描）。
在光栅渲染中，我们会将物体拆解成许多三角形，通过几何变换将这些三角形映射到屏幕的某些区域，然后将这些三角形覆盖的区域一一转换为像素。
这个过程称为软件渲染。
中的光栅化。
然而，光栅化也存在相应的问题。
通过计算照明很难获得完美的结果。
近年来出现了各种全局光照渲染算法，如环境光遮挡、漫反射等，而且多种多样。
与光栅渲染不同，光线追踪将场景的渲染任务分割成从相机出发的各个光线，并利用这些光线和物体的焦点来计算光源信息，这样很容易获得更好的渲染结果。
但相应的问题是，如何在有限的计算能力下实现良好的实时光线追踪？ PS5或者次世代游戏机或许能够给我们答案。
地球与双胞胎——虚拟与现实之间的联系使我们能够将视角从光线追踪转向虚拟与现实之间的边界。
在2016年地球信息系统年会上，美国副总统戈尔提出了一个异想天开的计划。
他希望基于地球坐标来收集和应用地球表面的各种综合信息。
他想象着几年后，一名小学生可以来到当地的博物馆，戴上具有立体视觉的头盔式显示镜，观看漂浮在浩瀚星空中的数字地球。
通过数据手套的引导，地球呈现出海洋、大陆、国家、城市、街道、建筑……他可以驻足观看，通过语音系统了解当地风土人情、历史古迹、资源分布，还可以去进入现场享受内容。
收集。
从我们现在的角度来看，戈尔的愿望无疑是雄心勃勃且难以实现的。
因为这里需要采集和处理的数据量，即使是十年后的“大数据”时代，也足以堪称“爆炸”级别。
但当时之所以让人们感到震惊，是因为计算机图形学软硬件的发展让我们看到了实现这一愿景的可能性。
可以说，戈尔的愿望已经成为现实。
然而，戈尔可能没有想到的是，几十年后，NASA提出了另一个更加雄心勃勃的虚拟世界创造计划，再次引起了工业界和科研界的高度关注。
这项技术被称为“数字双胞胎”。
。
这是计算机图形学和光线追踪的最新应用，也是虚拟世界的最新研究进展之一。
据说数字双胞胎起源于美国宇航局的阿波罗计划。
通过在虚拟世界中建立相应的模型，管理者可以实时看到相应物理实体或流程操作的动态反馈，从而使管理者可以更简单直观地根据获得的信息进行实时反馈。
例如，可以调整良品率较低的产品加工工艺。
或许，我们可以认为，数字孪生的关键点是在物理世界和虚拟世界之间建立实时、准确的连接，让虚拟世界和现实世界能够交互和反馈。
虽然现在，这种联系只依赖于某个物理物体或实体，但如果有一天我们完全有能力制作大多数物体对应的虚拟世界图像呢？就像我们有《魂斗罗》、《黑与白》一样，那年夏天，《小恶霸》也相继出现；就像皮克斯有《玩具总动员》，当年在美国一票难求；正如戈尔提出数字地球，那一年，地理遥感和世界各国政府纷纷效仿；正如NASA提出的数字孪生一样，多年后我们回过头来看，那些年数字世界和现实世界的界限正在逐渐模糊；徘徊在光与影之间，这或许就是我们可以期待的未来。
现实与虚幻并不遥远。