实时云渲染——让元宇宙从科幻走入现实

元宇宙概念持续升温，各大科技巨头纷纷入局。风口的宇宙世界，如何从科幻走入现实？

在元宇宙世界中，逼真且实时呈现的视觉效果格外重要，栩栩如生的人物、巧夺天工的场景、一个又一个精美的世界离不开大计算量的渲染技术加持。强大的实时云渲染技术将成为宇宙基础设施重要的组成部分。

元宇宙的入口

元宇宙（Metaverse）是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。

在这个虚拟世界里，商业、娱乐、教育等大量的社会关系都可以重新构建。北京大学陈刚教授、董浩宇博士认为：“元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。”

元宇宙作为一个在扩展现实（XR）、区块链、云计算、数字孪生等新技术下具化的概念，其既有现实世界的数字化复制物，也有虚拟世界的创造物。

电影《头号玩家》为我们描绘了未来世界的场景：一个个戴着 XR 设备的玩家在虚拟网络世界中遨游。这样的场景使得元宇宙的高实时性、高互动性和高沉浸感对于终端设备的算力要求十分苛刻，为了突破算力限制，云渲染技术的采用将必不可少。计算与渲染成为元宇宙至关重要的基础设施。

实时云渲染创造了什么

在谈云渲染之前，要先了解云渲染。渲染是电脑制图（CG）的最后一步，是指通过软件由模型生成图像的过程，包括几何、视点、纹理、照明和阴影等的处理。影视、动画、游戏、室内设计、产品设计、科学模拟等众多领域都需要渲染技术。逼真的渲染不仅需要强大的技术，更需要巨大的计算量。

在知名电影《变形金刚 3》中，“钻探兽摧毁摩天大楼” 这一场景的制作超级复杂，涉及超过 20 万零件，每帧画面渲染时长 288 小时，几十秒镜头需要超过 20 万小时的渲染，如果用一台机器不停渲染，要工作 23 年才能完成。”

一部优质的电影必定是将场景构建、人物刻画，乃至在不起眼的配饰、道具上都做到极致。这就意味着元宇宙的搭建将需要渲染更多帧数、耗费更长时间，且对硬件各项运算能力、绘图能力以及存储性能的要求更高。

元宇宙是一个空间维度上虚拟，但时间维度上真实的数字世界。它将平行于现实世界运行，与外部世界既紧密相连，又高度独立，在这里，人与人之间的交互体验，不仅需要超高清晰度 (8k+），同样需要极低时延，以模拟最真实的体验。长续航、轻量化的终端决定了只能通过分布式云进行复杂计算和实时渲染，以实时送达到用户端。

这是一个艺术难题，也是一个技术难题。

分布式云的云渲染凭借海量计算和弹性使用的特性，为渲染周期的缩短提供了最优解，加速了元宇宙的到来。

当下云渲染技术主要从以下两个方面进行赋能：

（1）云渲染公有化结构 --“云计算”

云计算涉及的概念比较多，比如说云计算、雾计算、边缘计算等。我们所说的云计算，一般指的是公有云计算。

云渲染公有化结构是指三维应用云渲染服务，以自研云流送技术为核心，利用云端海量 GPU 算力资源处理繁重的图像渲染计算，并串流同步输出到终端设备从而实现终端设备的轻量化，满足客户随时随地跨终端、可交互、超高清、沉浸式访问三维应用的需求

（2）云渲染私有化部署 --“雾计算”

雾计算，是元宇宙现阶段的落地之路。

雾计算，可理解为本地化的云计算。在元宇宙的宏大框架下，人们可以先构建一些 “雾滴”，这些 “雾滴” 可以保障在现有技术条件下人们能够以较好的体验感进入元宇宙。

目前，对于对效果及安全性要求较高的私有单位，比如说军事院校等，云渲染可以提供私有云方面的服务，实现私有化部署。

云渲染私有化部署方案将三维内容部署在私有云上，利用私有云进行实时渲染，克服终端运行困难的瓶颈。通过局域网方式访问相应资源，实现私有化部署。

云渲染私有化方案适合对画质要求高、安全要求高、稳定要求高的用户，在局域网环境下，私有化方案能够最大限度发挥实时渲染的平台优势，让用户体验最好的效果。

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