技术漫谈(6)| 元宇宙是什么

天际线

什么是元宇宙

What is Metaverse

导语

    2021年10月29日，在Facebook开发者大会上，CEO扎克伯格宣布为了迎接元宇宙，Facebook正式更名为Meta，并发布了公司的元宇宙规划蓝图和技术路线。而在过去一年里，诸如像微软、谷歌、英伟达等科技巨头纷纷表达了对元宇宙概念的重视。那么，元宇宙究竟是什么，本篇文章就来聊聊元宇宙。

Meta图标

元宇宙的起源

No.1

New Arrival

       元宇宙，英文为Metaverse，Facebook的新名字Meta就是取自这个单词。其中Meta表示“超越”，Verse表示“宇宙”，元宇宙一词诞生于1992年尼尔·斯蒂芬森的科幻小说《雪崩》（Snow Crash）当中，原著当中，元宇宙是一个由计算机所构建的虚拟世界，虚拟世界有着自己的社会经济规律，每个真实世界中的人都可以在虚拟世界中创建一个虚拟替身（Avatar）。



小说《雪崩》

        其实构建计算机虚拟世界的思想已经存在了很长一段时间，现如今比较认可的思想源头是美国数学家和计算机专业弗诺·文奇教授，在其1981年出版的小说《真名实姓》（True Names）中，构思了一个通过脑机接口进入并获得感官体验的虚拟世界。而在更早的1973年，改编自伽洛耶科幻小说《三重模拟》（Simulacron-3），的科幻电影《世界旦夕之间》（World on Wires）上映，其中就超越时代地描写了由计算机描写的真实世界，后续的一些文艺作品如《黑客帝国》（The Matrix），都受到了其思想的影响。

元宇宙的概念

No.2

New Arrival

        作为一个新兴技术，现在并没有一个统一的、官方的对元宇宙的定义。在这里只是对元宇宙的众多定义做了一个综合的总结。

        元宇宙主要包含两个属性，交互属性和社会属性。

        交互属性，即Meta verse中的Meta，人机交互作为计算机应用技术的重要组成部分，一直是各类硬件、软件设计时需要考虑的重要的属性，尤其是在游戏和电影行业中。元宇宙所憧憬的人机交互与游戏行业所追求的大体是相似的，除了追求媒体内容的沉浸感之外，还要求现实世界能够对虚拟世界产生影响，元宇宙中发生的任何事件，都是现实中人物行为的映射，而不是由程序设计好的。这一点在现代的很多开放世界游戏中已经有了体现。



人机交互

       交互属性的实现更多的需要硬件设备的支持，而虚拟现实技术是目前被认为最适合元宇宙的硬件交互方式，但是受限于硬件计算能力，现在的虚拟现实技术还无法实现规模较大的虚拟世界。



元宇宙游戏《ROBLOX》

        元宇宙的另一个重要组成部分是社会属性。社会属性包含两个方面，一个是人物系统，一个是经济系统，元宇宙的人与现实世界中的人一样，有自己的人物形象，年龄、职业等信息，在元宇宙中生活也需要通过某种“工作”来获取“货币”，如何借鉴现实世界来构建一个既能让普通人容易理解和适应，还符合虚拟世界交互的方式的社会系统，构建这样的一个系统除了技术问题外，还涉及很多社会、法律、经济等领域的问题，这同样也是现阶段元宇宙发展的重要研究课题。



    很多人可能会觉得，元宇宙就是一个使用了很多新技术的网络游戏，这样的理解是不全面的，元宇宙是一个并行于现实世界的生活空间，每个人可以在这个空间里娱乐、也可以学习或者工作，游戏只是元宇宙中的一个组成部分。

元宇宙相关技术

No.3

New Arrival

NFT非同质化货币

        我们常说一句话，“物以稀为贵”，有进行过车牌摇号的同学可能知道，车牌的价格一定的，但是由于车牌号的不同，在市场上，车牌的价格往往是不同，有一些在国人看来比较吉利的车牌，会有着更多的价值，因为它有着某种特殊的收藏价值，并且是独一无二的。车牌就可以视作一种非同质化的资产。



       我们在市场上购买东西的时候，使用不同的纸币所代表的价值是一样的，在虚拟世界也是一样，游戏币与游戏币之间价值也没有差别，这些货币或者代币被称为“同质化代币”，而每一枚非同质化代币间都是不同的，因为这种差异和独一无二的特性，NFT间也有着不同的价格。我更愿意将其称作“可以交易的，人为生成收藏品”。



一个NFT头像

       对于车牌而言，法律是不允许出现相同的车牌号的，买了“8888”车牌的车主也就不必担心路上会出现一辆相同车牌的车，对于NFT而言，也同样需要一个“法律”或者“规则“来保证NFT的独特性，这就需要使用区块链技术了。



虚拟货币

       其实NFT与诸如比特币、以太坊之类的加密虚拟货币是一样的原理，但是虚拟货币如同现实的纸币一样，不同的号码并不会导致货币币值不同，而每件NFT都拥有着不同的价值，这是因为NFT往往是人们熟知的，有观赏价值的事物，比如一只AI生成的、独一无二的猫头像、一副电子版的蒙娜丽莎画作等，游戏“CSGO”中枪械道具就是一种NFT。



CSGO中的游戏道具

MR混合现实技术

        在我们日常生活中可能听说过VR（虚拟现实技术）、AR（增强现实技术），其实在关系上，AR包括VR，MR范围最大包括了AR。



微软HoloLens AR头显

       MR混合现实技术是指将真实场景与计算机构建的虚拟场景融合，让人们通过显示设备，能够看到这一融合的画面，并可以通过某些手段与其交互的技术的总称。



VR、AR、MR

       AR是MR的一种，也是MR的简单实现，说它简单是因为AR只需要将虚拟画面与现实世界相互叠加，并不需要严谨的考虑透视、光源、材质等问题。而当视野中的所有画面都是计算机生成的画面时，就成为了的VR，VR也是元宇宙发展中的关键技术，在电影《头号玩家》中，就畅想了可以与人进行深度交互的VR设备。



oculus VR头显

       MR的终极目标是让用户看到真假难辨的场景，在这个场景中，虚拟图像需要考虑来自现实世界的光照、温度、透视关系等，让真实场景与虚拟场景融合在一个场景中。可以总结为：AR半真半假、VR全假、MR真假难辨。



MR

       现阶段，AR的发展最为迅速，军事、医疗、工业设计等行业都逐渐将AR设备作为学习、培训、工作的辅助设备；VR技术主要用于娱乐，VR电影、VR游戏成为多媒体发展的新方向，但是受限于运算能力、设备便携性、成本等因素，VR的使用范围和使用体验还并不能满足普通民众的需要；MR技术所需要的设备最多，成本最高，多数用在体育赛事、综艺节目、晚会的直播中。



MR直播

USD统一场景描述

        统一场景描述技术USD最初是皮克斯动画工作室用于动画电影制作的一种图形文件规范。其目的是为了在构建复杂的动画场景时，统一不同建模师、灯光师、场景设计师工作成果的一种文件格式。



电影《寻梦环游记》

       在动画或者游戏中，一个场景需要的模型数量是十分庞大的，场景设计需要根据导演的指示，将大量的模型导入到场景中，并对场景施加灯光和物理效果。这不仅拖慢了制作进度，制作出来的效果还不敢保证，尤其是在动画中展现现实中的物理运动。



英伟达OMNIVERSE场景设计工具

       USD格式出现，使得所有的建模师可以同时修改一个场景，共用一套灯光和物理规律，就如同多个人在一个在线文档编辑信息一样，USD格式的层级结构可以保证不同模型之间不互相影响。同时，USD格式还保证了不同开发引擎，不同系统中模型的一致性，一个一公斤的石头，在虚幻引擎和unity引擎中，不仅仅有同样的形状，还有着的同样质量、密度、材质等属性。这极大地减少了场景开发的复杂度。

USD的通用性

       在元宇宙和其他大型多人在线游戏中，USD格式为更加复杂的人与人互动、人与场景互动提供了技术基础。

        本篇文章简单介绍了元宇宙和其相关的一些技术，如有漏洞请在评论区指出，欢迎一同讨论交流。

西农信工

作者 : 赵一凡

编辑：赵一凡

指导老师：令阳

终审：刘桂玲

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