2021年被称为元宇宙元年。经过一年多的发展，元宇宙相关技术在不同参与者的解读下日趋丰富。近日，在中国主办的MetaCon元界技术大会上，中国首位博士生黄石。中国传媒大学游戏设计博士、副教授，发表主旨演讲《未来已来：元宇宙游戏技术展望》，向公众展示了一个新的视角。黄石认为，元宇宙是人类历史演进的必然；今天的技术是未来的艺术；科技发展的速度会越来越快，未来很可能迎来“奇点”。此外，黄石还详细介绍了元界游戏中的相关技术。本文整理了演讲的精彩内容，希望对大家有所帮助。什么是元宇宙？元宇宙究竟是什么？我的回答是元宇宙是一种信仰。我认为元宇宙是人类历史演进的必然。纵观人类发展史，人类从原始人进化到使用工具的人用了200万年；从石器时代到农业社会10万年；8000年从农业社会到工业社会；社会用了200年才进入电气时代；进入现在的互联网时代只用了30年。可见，人类文明的进化是一个明显加速的过程，文明发展的速度越来越快。现在所有的技术都在以难以想象的速度发展。元宇宙的历史相对较短。1978年第一款网络游戏的推出，可以算是最早元宇宙的雏形。那时候还是很简单的基于命令行的游戏方式；1992年，科幻《雪崩》首次提出并提出“元宇宙”一词；2003年，游戏《第二人生》拉开了元宇宙游戏的序幕；2006年，游戏Roblox问世，直接带动了metaverse游戏概念的流行；2021年可以称为元宇宙。宇宙元年，因为这一年Facebook更名为Meta。Metaverse的发展分为三个阶段。第一个是原始阶段，也就是我们现在所处的阶段。现阶段元宇宙的主要内容以游戏和社交为主，主要载体为VR、AR和桌面显示。现在还是很原始的阶段，跟真正的元界还是有很大区别的。Metaverse已经发展到第二阶段，可以称之为萌芽阶段。届时，元界将成为提高社会生产力、提高生产效率的工具。主要内容包括数字孪生和万物互联，硬件主要是MR。第三阶段是Metaverse真正成熟的阶段。届时，90%以上的人类可能生活在元宇宙的虚拟社会中，会有自己的法律和经济体系。很难想象它现在用的是什么硬件，很有可能用的是脑机接口或者更先进的设备。现在是元宇宙万里长征的第一步。这个时候元界的入口应该以社交和游戏为主。Roblox的CEO提出了元宇宙游戏的八个特征：身份、好友、沉浸、低延迟、多样性、无处不在、经济体系和文明。另一位知名学者JonRadoff提出了Metaverse的七个层次：1.基础设施：5G、WIFI6、6G、云计算、7nm到1.4nm工艺、微机电、GPU、材料科学；2、人机交互：手机、可穿戴设备、手势、语音、神经网络；3、去中心化计算：边缘计算、AI代理、微服务、区块链；4、虚拟空间：3D引擎、VR/AR/XR、界面、空间可视化；5.众创经济：众创工具、资产市场、工作流、商业；6.发现：广告网络、社交网络、策划、评级、商店、代理；7.体验：游戏、社交、电竞、会展、购物。元界游戏中的渲染技术接下来介绍一下元界中最常用的技术之一——渲染。众所周知，游戏是用游戏引擎渲染的，常用的游戏引擎有Unity、UNREAL、WebGPU等。但是我们现在看到的技术还远远没有达到我们所能达到的最高水平。上图采用UE5虚幻引擎最新技术制作，同一张画面最多可渲染160亿个多边形，接近电影画质。人工智能技术的引入可以将渲染技术提升到另一个层次。使用人工智能技术进行降噪，可以加快渲染时间。由于采样点较少，可以使用人工智能来填充剩余的细节。目前，AI降噪技术已经比较成熟。今天我们要重点介绍一种称为NeRF的渲染技术。2020年，加州大学伯克利分校和谷歌的研究人员提出了NeRF渲染模型，可以用几张图片生成多视图3D场景，开创了神经辐射场的渲染技术。随后，这条技术线又出现了很多分支，比如mip-NeRF，可以在360度渲染一个无边界的空间，非常接近现实世界。另一个例子是另一个新分支Plenoxels，其特点是训练速度更快。最早版本的传统神经辐射场渲染需要大约1.6天的训练时间，但在新技术中，只需要8.8分钟。又如基于点的神经辐射场的渲染——Point-NeRF，训练速度可提升30倍，细节更好。还有微软FastNeRF的改进版，最大的特点是实时渲染速度可以达到200FPS，有望用在游戏中。因为游戏一般只需要最低30FPS就可以实现基本的交互，所以FastNeRF的速度在VR中也能满足要求。元界游戏中的面部捕捉技术元界有一个非常重要的数字人技术领域，其中面部表情捕捉非常关键。人与人交流时，面部表情占据很大比重，微表情的细微变化会给我们带来相应的情感体验。该技术的传统方式是利用这种标记点，在演员的脸上贴上许多小标记，以获得准确的捕捉数据。比如科幻电影《阿凡达》就采用了这条路线。随着人工智能技术的发展，我们可以利用人工智能算法以无标注的方式获取演员面部的微表情。迪士尼也开发了类似的面部捕捉方法，其特点是优化了人体下颌骨的数据，因此捕捉到的数据更加准确。动作捕捉公司DI4D的技术特点是直接用程序驱动模特脸部的运动。表情的变化不是骨骼动画，而是用人工智能驱动人脸的效果。元界游戏中的动画技术目前，在元界游戏中，NPC、主角等大部分虚拟角色都有骨骼动画。而且骨头的捆绑是非常费力的。现在利用人工智能技术，可以自动预测角色骨骼，自动计算皮肤重量，生成角色动画。此外，游戏中还有很多动作，比如走、跑、跳、射等，这些动作之间的穿插以前是通过动画混合（Blending）技术实现的，但这种混合是基于线性算法的。表演不是很自然。使用人工智能技术后，动画转场显得更加自然。同时，人工智能技术也为游戏动画提供了非常方便的工具。比如Nekki最近开源了一款动画软件，可以大大简化动画师的工作量。ZivaDynamics用于增强肌肉系统的基于人工智能的物理动画系统与此类似。该系统使用人工智能算法来计算动物骨骼和肌肉的运动。制作动画时，外层皮肤会根据真实的骨骼和肌肉运动发生形变，从而使皮肤在运动时产生褶皱，肌肉扩张、伸展、收缩。所有呈现逼真的动画效果。目前，该技术大部分仍在电影中使用。随着元宇宙技术的发展，相信未来这项技术也可以应用在游戏中。人工智能在特效领域也提供了非常好的应用。在游戏中，流体是一个计算量非常大的过程，通过人工智能可以大大缩短计算过程，提高计算效率。在传统算法中，流体碰撞会消耗大量计算机CPU或GPU资源。通过神经网络的方法，将训练库中的真实数据用人工智能的方法进行简化。虽然在视觉效果上没有大的变化，但是其效率和计算速度都有了明显的提升。总的来说，人工智能将带来行业的彻底变革：游戏美术的工作流程将大大简化，例如手动拓扑、LOD、环境道具放置、Mocap数据清理、展开UV贴图、程序场景生成等。它将更快、更智能。同时，AI驱动的沉浸式体验将成为新的游戏平台和媒介。今天的技术是未来的艺术。公元前150世纪，人类还处于石器时代。届时，人类已经开始为自己创造身临其境的环境。比如下图中的壁画就是法国的拉斯科洞穴。洞壁上绘有大量动物形象。人类祖先用原始的方法创造了人工环境，可以说是最早的虚拟现实。在15世纪的拉斯科壁画之后，出现了沉浸式绘画。通过油画，直观地再现了环境和人物。这种沉浸感是基于影像的沉浸感，所表现的是光影环境。阿尔诺菲尼夫妇肖像（1434）第二次工业革命发生在19世纪，人类通过化学和光学的方法实现了摄影。这时候沉浸感进入了一个新的高度，人类可以用科学的方法更加客观地记录外部世界。巴黎街景（1838）20世纪，影像活跃起来，运动影像带来了一种流行的形式——电影。这个阶段可以称为影像的沉浸。2001太空漫游（1968）人类的历史发展，随着媒体的进步和技术的演进，经历了不同的阶段，每个历史阶段都有相应的艺术形式和相应的沉浸式平台。从石器时代的壁画到中世纪青铜时代的艺术，再到文艺复兴时期的油画，再到20世纪的电影，人类文明在不断创造新的环境。现在进入信息时代，人类不可避免地需要一种更新的方式来表达对幻想、未知和想象的呈现。技术随时间发展的速度不是平均曲线，而是指数曲线。科技发展的速度会越来越快，很有可能在未来的某个时刻，我们能够在极短的时间内爆发出无穷无尽的智能。这种状态现在看来是那么的不可思议，我们称之为“奇点”。奇点是否会到来，我们拭目以待。科技的发展不以人的主观意志为转移——未来已来，元宇宙还会远吗？在本次MetaCon元界技术大会上，多位专家学者也做了相关主题演讲。点击进入官网，了解更多元界科技精彩内容！(https://metacon.51cto.com/)
