好莱坞技术狂魔詹姆斯·卡梅隆的最新力作《阿凡达：水之道》在全国各大IMAX影院如火如荼地热映中，让一众“卡迷”兴奋不已。13年前，《阿凡达1》首次用“表演捕捉”“虚拟制作”“实时渲染”等先进的影视制作技术，为观众打造了一个令人震撼的潘多拉星球，使其成为电影史上的经典之作。据报道，《阿凡达2》的制作成本超过4.5亿美元，如果按照影片时长192分钟来算，每分钟的制作费高达233万美元。如此高额的投入也意味着《阿凡达2》的视觉特效将再一次刷新观众对3D电影的认知。
凭借丰富的想象力加上炫酷特效打造的平行世界，《阿凡达》一直被认为是元宇宙的一个非常优质的影视版本。影片中用到的动作捕捉、CG特效、3D摄像等虚拟数字技术，也正是元宇宙产业中应用的关键技术。当然，打造元宇宙要远比制作一部视听效果绝佳的电影难得多。科幻电影的制作就像是元宇宙技术应用的预演，随着开发技术逐渐成熟，元宇宙也正在向我们慢慢靠近。
阿凡达2如何炫技？
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图：《阿凡达2》海报；图源：AVATAR官方推特
《阿凡达1》的开创性在于用高端的3D技术和视觉设计将影片的视觉效果带到了空前的高度，也使其成为电影史上一个革命性的历史节点。自那之后，世界电影正式从2D跨入真人实拍的3D时代。在影片后期制作中用到的数字技术也快速普及，在后来的多部影视作品中得到应用。
时隔13年，卡梅隆带着《阿凡达2》再次刷屏，这也是相关数字技术发展迭代的第13年。动作捕捉、表情捕捉、CG特效、3D摄像等技术的应用，让《阿凡达2》除了呈现出非常逼真的环境模拟外，人物动作和表情的表现力也有了质的飞跃。
其中的动作捕捉技术就是从实景演出中提取演员身上真实的动作数据，将其传输给电脑并填充到虚拟角色身上，如此生成的虚拟角色就达到真实演出的效果。这一过程需要演员穿上定制的服装，其上覆盖着若干个LED灯制成的跟踪点向外发射红外线光谱，以便摄影机将捕获的运动数据传输给计算机以生成最终效果。
另一项值得关注的技术是人物和场景的CG造型设计，阿凡达中层次分明的环境以及各种触手可及的生物都是基于这项技术产生。此外，影片还运用了图像渲染、实景3D摄影系统、虚拟摄影系统和协同工作摄影系统等技术。
图：《阿凡达2》拍摄现场；图源：AVATAR官方推特
而动作捕捉、CG特效、3D摄像等这些也是眼下火热的元宇宙产业涉及的关键技术，它们在元宇宙里被用于制作数字虚拟人、虚拟空间以及数字资产等。元宇宙概念在2021年风靡全球，而虚拟数字人也在2022年遍地开花，成为元宇宙产业与其他产业之间最直观的一个连接，率先与人们的生活产生互动。从柳夜熙、洛天依到华智冰，多个虚拟数字人频繁出圈。而虚拟数字人的制作就涵盖了AI技术、实时渲染技术、3D建模技术以及动作捕捉技术等。
图：柳夜熙；图源：柳夜熙抖音账号
此外，在目前被认为是元宇宙入口的各类元宇宙游戏中，也需要应用到多项相关技术来提供逼真效果并打造沉浸感。其中，“3D建模”是元宇宙空间中高速、高质量搭建各种素材的技术支撑；“实时渲染”也使得在元宇宙空间逼真展现各种数字场景得以实现。
进击的虚拟数字技术
事实上，《阿凡达》在制作中所涉及的虚拟数字技术，早已是科学界、商界关注的重点，除了影视制作领域，游戏制作、智慧城市建设等领域也广泛使用这些技术。
在过去的20多年里，《麻省理工科技评论》就对多项与构建虚拟世界相关的数字技术的发展趋势做过预判，重点关注了“混合现实/3D虚拟现实”（2015年）、“Oculus Rift头显设备”（2014年）和“脑机接口”（2001年）等技术。
其中，2015年美国创业公司Magic Leap提出的“混合现实/3D虚拟现实”技术入选了《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”。Magic Leap要做的是将游戏中的怪兽等角色以及周边真实的事物一同呈现在玩家的视界里。而要达到这样的效果，Magic Leap必须采用一种与之前不同的立体3D技术。
以往的立体3D技术本质上是通过“欺骗”双眼来达到目的，即通过在不同角度向每只眼睛展示同一物体的单独图像来产生深度感。但是，这种方法会迫使用户同时盯着远处的平板屏幕和在面前移动的图像，从而导致产生头晕、头痛和恶心等负面情况发生，这些都是阻碍虚拟现实设备发展的关键因素。
而Magic Leap采用的3D立体技术，并不会改变人用双眼看事物的方式。该款产品将借助一个微型投影仪把光线投射到透明透镜上，然后再将其折射到视网膜上，这些光线将与投入用户眼睛的自然光完美融合。如此一来，虚拟事物与实际事物看起来就浑然一体。
新的3D立体技术让人充满期待，因此尽管当时Magic Leap的产品还未成型，但《麻省理工科技评论》依然果断地将Magic Leap所代表的混合现实/3D虚拟现实技术收录到该年的榜单中，而市场的反应也与《麻省理工科技评论》的判断一致。早在2014年的10月，谷歌就给Magic Leap投了5.42亿美元；2016年初，包括阿里巴巴在内，谷歌和华纳兄弟等公司又对Magic Leap进行了总额约8亿美元的C轮融资。
在Magic Leap之前，Oculus Rift（头戴显示器）于2014年入选《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”，尽管彼时元宇宙热潮还没有任何的迹象。
事实上，VR、AR等技术设备与元宇宙的发展是紧密相关的，提出元宇宙概念的科幻作家尼尔·斯蒂芬森就曾表示：元宇宙其实就是VR的另一种说法。可以说，如果没有VR技术和相应设备的发明，元宇宙的发展将比现在预想的要缓慢得多。
VR的潜力早在2014年Facebook（现Meta）以20亿美元收购虚拟现实头显设备制造商Oculus的时候就已经被预见。与VR的发展相伴随，AR、MR等作为人们实现与虚拟世界互动的技术，也被进一步开发并应用到游戏、社交等领域。
从阿凡达到元宇宙
诚然，阿凡达系列电影在影视特效上已经取得了很高的水平，但电影只是从影音角度上打造了一个平行世界，与真正的元宇宙其实并不一样。随着《阿凡达2》的全球热播，相关技术也会在影视制作等行业普及开来，市场的关注也将推动技术加速进化，这些都是元宇宙到来的序曲，各类虚拟数字技术正带着人类社会一步步向元宇宙靠近。
图源：pixabay
自2021 年3 月“元宇宙第一股”——世界上最大的多人在线创作沙盒游戏平台Roblox
在美国纽约证券交易所上市以来，元宇宙之风席卷全球，与之相应的元宇宙经济也得以快速发展。包括VR、AR、脑机接口等产业都迎来了发展的新拐点。
其中，在2015、2016年曾经让资本疯狂的VR和AR也再次回到聚光灯下。VR/AR 设备被视为连接元宇宙世界的接口，正如电影《头号玩家》中展示的那样，主人公穿戴相应设备就可以进入另一个世界。虽然元宇宙还是个离我们非常遥远的世界，但 VR/AR设备的应用场景却日渐丰富，从电影、游戏到社交，VR/AR设备正在我们的生活中快速普及。
IDC 数据显示，2021 年全球 AR/VR 头戴显示器出货量 1123 万台 , 同比增长 92.1%。其 中 VR 头戴显示器的出货量高达 1095 万台，突破年出货量 1000 万台的重要行业拐点。市场融资方面，2021 年共有融资并购事件 340 起，规模达556亿元。2022年上半年，全球VR/AR产业融资并购规模总额为 312.6 亿元，较 2021 年上半年同比增长了 37% ；融资并购事件数量为 172起，较2021年增长了17%。
目前，元宇宙产业相关技术大部分处于探索、研发与完善阶段，但可以肯定的是，在不久的将来，它们将融入我们的生活中，尽管其中有一些“先驱者”会因为过于超前而无疾而终。不论结果如何，这些前沿技术都代表着人类不断拓展科技边界的最新成就。
自2001年以来，《麻省理工科技评论》每年都会发布“全球十大突破性技术”，并预测其大规模商业化的潜力以及对人类生活和社会的重大影响。时值“全球十大突破性技术”发布20周年之际，DeepTech携手《麻省理工科技评论》推出《科技之巅（20周年珍藏版）：全球突破性技术创新与未来趋势》，该书对过去二十年（2001年—2021年）《麻省理工科技评论》发布的“全球十大突破性技术”进行系统性总结，按照“生命科学、信息技术、资源与能源、工程制造、智慧生活”五大领域，深度解读和梳理了200余项全球突破性技术，同时邀请学术、产业、资本界权威人士对关键领域技术的特点、产业应用现状、未来发展趋势及投资潜力进行点评，为业界提供把控趋势的参考。
