虚拟一个现实世界 | |||||||||
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| http://www.sina.com.cn 2006年07月05日15:24 新民周刊 | |||||||||
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如果你不能去德国看世界杯，那就去打一场世界杯的电脑游戏吧，你既可以是罗纳尔多，也可以是贝克汉姆，去接受 现场球迷对你的顶礼膜拜。你一定还玩过CS反恐精英，在虚拟战场上过了一把当英雄的瘾。 撰稿／黄 祺(记者)
克隆与决策 和所有这个年纪的人一样，20多岁的卢鸿飞第一次看到虚拟现实场景，是在电脑游戏中。重峦叠嶂的战场、危机四 伏的弹药库、隆隆作响的军用直升机、火光四溅的爆炸，甚至连子弹发射后弹壳掉落地面的声音都能听见——游戏玩家只要操 纵键盘，双眼紧盯屏幕，就可以把自己当作二战时期的一名盟军战士，置身战场，与敌人在机关密布的虚拟世界中周旋。 不同的是，卢鸿飞在大学里选择了电脑美术专业，现在，他是一位虚拟现实的研发人员，他不再惊叹越来越逼真和功 能丰富的虚拟现实技术，因为他可以自己动手，参与制作像CS这样的虚拟现实画面。不过，他的工作不是制作虚拟现实游戏 ，而是用虚拟现实技术帮助城市规划。 卢鸿飞在上海水晶石信息技术有限公司研发部的会议室里为记者展示豫园地区城市规划管理数字模拟系统项目。这是 这家公司在2003年完成的作品，仅仅过去3年时间，三维立体画面看上去已经不如最近的作品逼真了。对于虚拟现实这样 CG(电脑图像)领域里前沿的技术来说，3年时间足够让计算机硬件和策划水平大大进步，事实上，虚拟现实技术飞速发展 ，也是从2000年以后刚刚开始。 九曲桥、古戏台、点春堂……随着鼠标的移动，记者仿佛随着一个看不见的导游在观赏豫园，视野也随着位置的变化 而变化，不仅可以“爬”上古戏台的二楼，还可以像飞机航拍一样，俯视整个豫园环境。大概，电影中的超人在城市中上下翻 飞，看到的景象就是这样的吧。 虚拟的豫园中，每一处建筑都与真实的豫园一一对应，它们是按照豫园建筑真实测量数据，在计算机里“克隆”出来 的，一座假山、一个台阶都不会少，连南翔小龙包店面招牌上的字也惟妙惟肖。 问题是，如此精确地在电脑中“克隆”出一个豫园，有什么作用呢？卢鸿飞用鼠标点住一座古代建筑身后的塔状高楼 的楼顶，往上拉，建筑立刻长高，往下按，高楼缩了下去，直到被前方的古建筑遮挡。卢鸿飞告诉记者，这就是虚拟豫园的作 用：按照保护的要求，豫园周边的建筑不能影响豫园的风貌，如果游人在古色古香的景区一抬头满是高楼大厦，豫园的风貌将 受到影响，所以，周边建筑的限高是城市规划和历史遗迹风貌保护中的重要内容，而有了一个虚拟的豫园，再加上虚拟现实的 强大功能，就能在“克隆”的豫园里观察周边建筑对豫园的影响，为规划决策提供参考。 陆涛是这个公司研发部的主管他指着可以被任意拉伸的高楼说，比如开发商计划把高楼建设到200米高，但通过 虚拟现实的模拟，发现200米的高楼严重影响了豫园风貌，那么，规划部门就会要求开发商回去修改它的方案。 以前，这项工作是这样完成的：几个人到高楼将要建造的地方去放气球，其他人站在一个位置记录看到气球的高度， 然后换个地方，再去找那些飘荡在空中的气球。可想而知，那样的工作效率，根本不能与现在相比。陆涛再次用鼠标带着记者 “站在”九曲桥上，设定人身高为1.7米，那么视线高度就是1.6米，站在九曲桥上，人的视线还是能看到这座200米 的高楼，换到古戏台的二楼，也同样能看到。让高楼变成180米，人站在九曲桥和古戏台位置都看不到了，但豫园入口处却 还能看到楼顶。“不过，开发商提出这里可以用栽种树木的方法阻挡视线。其实，开发商也发现，虚拟现实不是只会为难他们 ，也为他们提供了很多可以通融的设计方案。”陆涛说。 取材与还原 那么，现实中一砖一瓦的房屋街区，是怎样变成电脑屏幕上三维立体的虚拟城市的呢？这个神奇的变化，还需要从枯 燥的数据和一张张看似莫名其妙的照片开始。 2004年的秋天，卢鸿飞端着一架数码相机来到上海思南路靠近重庆南路的规划区域。在这之前，他从来没有走进 过这一片将近100岁高龄的街区。这里浓缩了上海租界时期西式洋房的特征，眼前的花园洋房式住宅，至今还能让人想象当 年富有浪漫情调的中上层生活情趣。思南路风貌保护区公馆云集，73号，解放前是中国共产党代表团驻沪办事处，也叫周公 馆，周恩来曾在这里举行记者招待会，会见爱国民主人士。 不过，卢鸿飞这次来可不是为了旅游观光。走进一条弄堂，卢鸿飞开始逐一拍摄小洋楼的外墙，每一幢要拍七八张， 只要他能看到的房屋外观，都要拍到。两个男人从房子里走出来，看到了卢鸿飞。这一带传言将要拆迁，两人把卢鸿飞当成了 规划拆迁的工作人员了，上来就抱怨说，他们在老房子里住了几十年，希望拆迁补偿能给一套大房子。 卢鸿飞连连解释不是来拆迁的，两个男人听着他的解释，似懂非懂。事实上，卢鸿飞手里的照片，就是虚拟现实的重 要“原料”。这一天，卢鸿飞在600平方米的范围内拍摄了600多张照片，带回工作室。 接下来，技术人员把一张对这个区域的航拍图片“铺”在电脑里，就像现实中挖好地基，利用照片和测量数据，楼房 就要在地基上开始建设了。技术人员使用3DSMAX软件，把规划部门提供的数据、地图、照片进行处理。一开始，数据变 成了一个个三维立体的火柴盒，然后把照片用PHOTOS处理成墙面贴纸，像我们装修贴墙纸一样，火柴盒立即变成了楼房 。最后，加上“小品”——树木、邮筒、路灯、垃圾筒。经过数次检查和修改，街区越来越接近真实的场景，这个过程，大约 需要五六个人2个月时间才能完成。 电脑里的思南路风貌保护区五脏俱全，但是，它还只是一幅静止的立体画面，要想得到豫园那样的效果，变换角度观 看，实现更多的功能，还需要搭建系统平台。 黄俊惠是一名程序员，现在，思南路风貌保护区被交到他的手中。他把模型输入编辑程序，然后根据需要，逐个实现 功能。比如“视点选择”，黄俊惠先要在模型上设置多个摄像机，然后让电脑知道，当视点移动到某一个位置，呈现的画面应 该是什么样。最后，思南路风貌保护区项目实现了包括限高测算、方案切换与编辑、日照分析等在内的十几种功能，而完成这 项工作也需要2名技术人员工作2个月左右。 现在，让我们“走”进思南路风貌保护区。顺着一条林阴道向前，街边有一家便利店，居民种植的绿化植物从墙头爬 出来。到上海市市级文物保护单位周公馆看一看，这座西班牙建筑风格的洋楼，外墙爬满爬山虎，一侧墙面上有三扇窗户，连 窗框上的斑驳也看得见。再从空中俯瞰保护区，选择功能，不同的建筑被覆盖不同的颜色，颜色的差异用来表示这些建筑受保 护级别的差异；再选择不同气候下的景观，天空中忽而白雪飘飘，红色屋顶在积雪下若隐若现。 虚拟的思南路风貌保护区，为规划和保护现实中的保护区带来了便利，只要轻点鼠标，你就能够看到多一棵树和少一 棵树，会怎样影响这片珍贵保护区的风貌。它的功用也许不止这些，如果说岁月的风霜终有一天会让这些洋楼和街道变得衰老 甚至消失，至少还有虚拟世界中的思南路，供我们怀念。 现在和未来 有了虚拟世界，我们还需要出门吗？至少，不久以后，要想了解故宫，你或许不需要非到北京不可了。 日前，故宫博物院与IBM合作的文化遗产项目——“超越时空的紫禁城”正式启动，这个项目将创建一个在线的虚 拟复制的紫禁城，运用全球领先的观众互动体验系统和实时高科技手段，把故宫本身及其散落各处的文物集中展示在一个三维 的网上“紫禁城”里。 制作方是这样形容这个未来“紫禁城”的：人们将领略到一个完全潜入式的、具有空间性的、观众可以操作的、与故 宫博物院从建筑到历史遥相呼应的世界。参观者可以通过完全互动的方式，深入了解紫禁城及馆藏文物更丰富的背景知识，还 可选择参观紫禁城历史上的某些重要事件，以戏剧般的形式体验曾经的历史情境，获得在历史情境中角色扮演的难得机会。 这个计划于2008年完成的项目让人期待。作为中国最著名最壮观的皇家宫殿，故宫每年要接待大约700万游客 ，据报道，今年5月2日，北京故宫接待量超过了最大容量两倍，故宫珍贵遗迹已经不堪重负。而游览过故宫的人都有同感， 就算在故宫里流连一整天，也看不完故宫的奇珍异宝，而更多的珍藏不会对普通游客开放，这也是游客们的一大遗憾。虚拟“ 紫禁城”也许可以解决这两个问题。 已经实现的虚拟古迹，是一个叫做“永恒的埃及”的网站，在这个网站上，观众能够史无前例地在这个虚拟的世界里 看到图坦卡门的法老墓的重建过程，就如霍华德·卡特(HowardCarter)在1922年发现它时的样子，或者看 到亚历山大灯塔在14世纪被毁之前的样子。游客甚至能够仔细端详斯芬克斯(狮身人面像)在2000年以前的面貌。 “很有意思，就像创造一个世界。”黄俊惠脸上神采奕奕，他告诉记者，虚拟现实技术跟随计算机的发展很早就已经 出现，只是直到硬件技术发展到一定的程度，才被普通的计算机用户看到和应用。 1970年代，虚拟现实还只能在像一排排衣柜那样庞大的计算机工作站上运行，最初，虚拟现实技术被应用在国防 和航天领域，比如模拟弹道的运行轨迹、航天飞机在太空中的飞行轨迹等等。随着硬件的发展，虚拟现实技术对计算机的要求 越来越低，直到可以在普通个人电脑上运行，我们才可能在自己家的电脑上玩CS。 最近的5到8年是虚拟现实技术在“可视化”功能上发展加速的时期，特别是在图形处理芯片GPU出现以后。现在 ，一些公司正在致力于降低硬件成本，提高虚拟现实的性能。事实上，虚拟现实技术的最前沿技术，都被应用到国防和航空航 天领域，普通人还无法看到，只有那些最基本、最成熟的技术，才会被应用到像CS这样供人娱乐的游戏中。 30年以前，我们无法想象如何用一堆衣柜一样的电脑制造出虚拟的故宫，现在，我们完全可以大胆憧憬一下，虚拟 现实能给我们制造怎样的未来生活。可以预见的一种技术被叫做“增强型虚拟现实”，它可以让真实和虚拟的场景同时出现在 你的眼前，不仅如此，你还可以利用外设设备，真正走到这些情景中去，甚至抚摸它们。 下次去圆明园遗址公园，一进门，工作人员就会发给你一个头盔一样的东西和一副手套，头盔戴在头上，你既可以看 到今天的残垣断壁，也可以看到当年辉煌的园林建筑，你面前是一根巴洛克风格的汉白玉石柱，你还能伸出双手，抚摸它，感 受它让人惊艳的纹理。 这不是幻想，增强型虚拟现实的一部分技术已经实现，我们只要耐心等待技术完善和外设设备价格下降，就可以享用 它了。(本文图片由上海水晶石信息技术有限公司提供)- 相关专题：新民周刊 |
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