阿凡達 元宇宙(“炫技”的阿凡達與漸近的元宇宙)
好萊塢技術狂魔詹姆斯·卡梅隆的最新力作《阿凡達：水之道》在全國各大IMAX影院如火如荼地熱映中，讓一眾“卡迷”興奮不已。13年前，《阿凡達1》首次用“表演捕捉”“虛擬制作”“實時渲染”等先進的影視制作技術，為觀眾打造了一個令人震撼的潘多拉星球，使其成為電影史上的經典之作。據報道，《阿凡達2》的制作成本超過4.5億美元，如果按照影片時長192分鐘來算，每分鐘的制作費高達233萬美元。如此高額的投入也意味著《阿凡達2》的視覺特效將再一次刷新觀眾對3D電影的認知。
憑借豐富的想象力加上炫酷特效打造的平行世界，《阿凡達》一直被認為是元宇宙的一個非常優質的影視版本。影片中用到的動作捕捉、CG特效、3D攝像等虛擬數字技術，也正是元宇宙產業中應用的關鍵技術。當然，打造元宇宙要遠比制作一部視聽效果絕佳的電影難得多。科幻電影的制作就像是元宇宙技術應用的預演，隨著開發技術逐漸成熟，元宇宙也正在向我們慢慢靠近。
阿凡達2如何炫技？
圖：《阿凡達2》海報；圖源：AVATAR官方推特
《阿凡達1》的開創性在于用高端的3D技術和視覺設計將影片的視覺效果帶到了空前的高度，也使其成為電影史上一個革命性的歷史節點。自那之后，世界電影正式從2D跨入真人實拍的3D時代。在影片后期制作中用到的數字技術也快速普及，在后來的多部影視作品中得到應用。
時隔13年，卡梅隆帶著《阿凡達2》再次刷屏，這也是相關數字技術發展迭代的第13年。動作捕捉、表情捕捉、CG特效、3D攝像等技術的應用，讓《阿凡達2》除了呈現出非常逼真的環境模擬外，人物動作和表情的表現力也有了質的飛躍。
其中的動作捕捉技術就是從實景演出中提取演員身上真實的動作數據，將其傳輸給電腦并填充到虛擬角色身上，如此生成的虛擬角色就達到真實演出的效果。這一過程需要演員穿上定制的服裝，其上覆蓋著若干個LED燈制成的跟蹤點向外發射紅外線光譜，以便攝影機將捕獲的運動數據傳輸給計算機以生成最終效果。
另一項值得關注的技術是人物和場景的CG造型設計，阿凡達中層次分明的環境以及各種觸手可及的生物都是基于這項技術產生。此外，影片還運用了圖像渲染、實景3D攝影系統、虛擬攝影系統和協同工作攝影系統等技術。
圖：《阿凡達2》拍攝現場；圖源：AVATAR官方推特
而動作捕捉、CG特效、3D攝像等這些也是眼下火熱的元宇宙產業涉及的關鍵技術，它們在元宇宙里被用于制作數字虛擬人、虛擬空間以及數字資產等。元宇宙概念在2021年風靡全球，而虛擬數字人也在2022年遍地開花，成為元宇宙產業與其他產業之間最直觀的一個連接，率先與人們的生活產生互動。從柳夜熙、洛天依到華智冰，多個虛擬數字人頻繁出圈。而虛擬數字人的制作就涵蓋了AI技術、實時渲染技術、3D建模技術以及動作捕捉技術等。
圖：柳夜熙；圖源：柳夜熙抖音賬號
此外，在目前被認為是元宇宙入口的各類元宇宙游戲中，也需要應用到多項相關技術來提供逼真效果并打造沉浸感。其中，“3D建模”是元宇宙空間中高速、高質量搭建各種素材的技術支撐；“實時渲染”也使得在元宇宙空間逼真展現各種數字場景得以實現。
進擊的虛擬數字技術
事實上，《阿凡達》在制作中所涉及的虛擬數字技術，早已是科學界、商界關注的重點，除了影視制作領域，游戲制作、智慧城市建設等領域也廣泛使用這些技術。
在過去的20多年里，《麻省理工科技評論》就對多項與構建虛擬世界相關的數字技術的發展趨勢做過預判，重點關注了“混合現實/3D虛擬現實”（2015年）、“Oculus Rift頭顯設備”（2014年）和“腦機接口”（2001年）等技術。
其中，2015年美國創業公司Magic Leap提出的“混合現實/3D虛擬現實”技術入選了《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術”。Magic Leap要做的是將游戲中的怪獸等角色以及周邊真實的事物一同呈現在玩家的視界里。而要達到這樣的效果，Magic Leap必須采用一種與之前不同的立體3D技術。
以往的立體3D技術本質上是通過“欺騙”雙眼來達到目的，即通過在不同角度向每只眼睛展示同一物體的單獨圖像來產生深度感。但是，這種方法會迫使用戶同時盯著遠處的平板屏幕和在面前移動的圖像，從而導致產生頭暈、頭痛和惡心等負面情況發生，這些都是阻礙虛擬現實設備發展的關鍵因素。
而Magic Leap采用的3D立體技術，并不會改變人用雙眼看事物的方式。該款產品將借助一個微型投影儀把光線投射到透明透鏡上，然后再將其折射到視網膜上，這些光線將與投入用戶眼睛的自然光完美融合。如此一來，虛擬事物與實際事物看起來就渾然一體。
新的3D立體技術讓人充滿期待，因此盡管當時Magic Leap的產品還未成型，但《麻省理工科技評論》依然果斷地將Magic Leap所代表的混合現實/3D虛擬現實技術收錄到該年的榜單中，而市場的反應也與《麻省理工科技評論》的判斷一致。早在2014年的10月，谷歌就給Magic Leap投了5.42億美元；2016年初，包括阿里巴巴在內，谷歌和華納兄弟等公司又對Magic Leap進行了總額約8億美元的C輪融資。
在Magic Leap之前，Oculus Rift（頭戴顯示器）于2014年入選《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術”，盡管彼時元宇宙熱潮還沒有任何的跡象。
事實上，VR、AR等技術設備與元宇宙的發展是緊密相關的，提出元宇宙概念的科幻作家尼爾·斯蒂芬森就曾表示：元宇宙其實就是VR的另一種說法。可以說，如果沒有VR技術和相應設備的發明，元宇宙的發展將比現在預想的要緩慢得多。
VR的潛力早在2014年Facebook（現Meta）以20億美元收購虛擬現實頭顯設備制造商Oculus的時候就已經被預見。與VR的發展相伴隨，AR、MR等作為人們實現與虛擬世界互動的技術，也被進一步開發并應用到游戲、社交等領域。
從阿凡達到元宇宙
誠然，阿凡達系列電影在影視特效上已經取得了很高的水平，但電影只是從影音角度上打造了一個平行世界，與真正的元宇宙其實并不一樣。隨著《阿凡達2》的全球熱播，相關技術也會在影視制作等行業普及開來，市場的關注也將推動技術加速進化，這些都是元宇宙到來的序曲，各類虛擬數字技術正帶著人類社會一步步向元宇宙靠近。
圖源：pixabay
自2021 年3 月“元宇宙第一股”——世界上最大的多人在線創作沙盒游戲平臺Roblox
在美國紐約證券交易所上市以來，元宇宙之風席卷全球，與之相應的元宇宙經濟也得以快速發展。包括VR、AR、腦機接口等產業都迎來了發展的新拐點。
其中，在2015、2016年曾經讓資本瘋狂的VR和AR也再次回到聚光燈下。VR/AR 設備被視為連接元宇宙世界的接口，正如電影《頭號玩家》中展示的那樣，主人公穿戴相應設備就可以進入另一個世界。雖然元宇宙還是個離我們非常遙遠的世界，但 VR/AR設備的應用場景卻日漸豐富，從電影、游戲到社交，VR/AR設備正在我們的生活中快速普及。
IDC 數據顯示，2021 年全球 AR/VR 頭戴顯示器出貨量 1123 萬臺 , 同比增長 92.1%。其 中 VR 頭戴顯示器的出貨量高達 1095 萬臺，突破年出貨量 1000 萬臺的重要行業拐點。市場融資方面，2021 年共有融資并購事件 340 起，規模達556億元。2022年上半年，全球VR/AR產業融資并購規模總額為 312.6 億元，較 2021 年上半年同比增長了 37% ；融資并購事件數量為 172起，較2021年增長了17%。
目前，元宇宙產業相關技術大部分處于探索、研發與完善階段，但可以肯定的是，在不久的將來，它們將融入我們的生活中，盡管其中有一些“先驅者”會因為過于超前而無疾而終。不論結果如何，這些前沿技術都代表著人類不斷拓展科技邊界的最新成就。
自2001年以來，《麻省理工科技評論》每年都會發布“全球十大突破性技術”，并預測其大規模商業化的潛力以及對人類生活和社會的重大影響。時值“全球十大突破性技術”發布20周年之際，DeepTech攜手《麻省理工科技評論》推出《科技之巔（20周年珍藏版）：全球突破性技術創新與未來趨勢》，該書對過去二十年（2001年—2021年）《麻省理工科技評論》發布的“全球十大突破性技術”進行系統性總結，按照“生命科學、信息技術、資源與能源、工程制造、智慧生活”五大領域，深度解讀和梳理了200余項全球突破性技術，同時邀請學術、產業、資本界權威人士對關鍵領域技術的特點、產業應用現狀、未來發展趨勢及投資潛力進行點評，為業界提供把控趨勢的參考。