好莱坞科技狂热者詹姆斯 middot卡梅隆最新力作《阿凡达:水之道》在全国各大IMAX影院上映如火如荼，令众多“卡迷”兴奋不已。13年前，《阿凡达1》首次运用“表演捕捉”、“虚拟制作”、“实时渲染”等先进的影视制作技术，为观众打造了一个震撼的潘多拉星球，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，如果影片时长192分钟，每分钟的制作成本高达233万美元。如此高的投入也意味着《阿凡达2》的视觉效果将再次刷新观众对3D电影的认知。

凭借丰富的想象力和酷炫的特效打造平行世界，《阿凡达》一直被认为是一部质量非常高的影视版《超宇宙》。电影中使用的动作捕捉、CG特效、3D相机等虚拟数字技术也是超宇宙产业应用的关键技术。当然，创造一个元宇宙比制作一部视听效果极佳的电影要难得多。科幻小说的制作就像是超宇宙技术应用的预演。随着开发技术的成熟，超宇宙正在向我们靠近。

阿凡达2如何炫耀技能？

图:《阿凡达2》海报；来源:阿凡达官方推特

《阿凡达1》的创意在于其高端的3D技术和视觉设计，使影片的视觉效果达到空之前的水平，也使其成为电影史上具有革命性的历史节点。从此，世界电影正式进入从2D实景拍摄的3D时代。电影后期制作使用的数字技术也在迅速普及，在很多后期的影视作品中都有应用。

时隔13年，卡梅隆凭借《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。随着动作捕捉、表情捕捉、CG特效、3D摄像等技术的应用，《阿凡达2》不仅呈现了非常逼真的环境模拟，而且在人物动作和表情的表现力上也有了质的飞跃。

其中，动作捕捉技术就是从真实的表演中提取演员的真实动作数据，传输到计算机中，填充到虚拟角色中，这样生成的虚拟角色就可以达到真实表演的效果。在这个过程中，演员需要穿上定制的衣服，衣服上覆盖着几个用LED灯做成的跟踪点，发出红外光谱，这样摄像机就可以将捕捉到的动作数据传输到电脑中，生成最终的效果。

另一个值得关注的技术是人物和场景的CG建模设计。《阿凡达》中的分层环境和触手可及的各种生物都是基于这种技术。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、协同摄影系统等技术。

图:《阿凡达2》拍摄现场；来源:阿凡达官方推特

动作捕捉、CG特效、3D摄像等等也是现在大热的元宇宙行业所涉及的关键技术。它们被用来制造元宇宙中的数字虚拟人、虚拟空房间和数字资产。2021年元宇宙概念风靡全球，2022年虚拟数字人遍地开花，成为元宇宙产业与其他产业最直观的联系，率先与人们的生活互动。从刘、到华，很多虚拟数字人频频出圈。虚拟数字人的制作涵盖了AI技术、实时渲染技术、3D建模技术和动作捕捉技术。

摄影:刘；来源:刘账号

此外，在目前被认为是元宇宙入口的各类元宇宙游戏中，需要应用多项相关技术来提供逼真的效果和营造沉浸感。其中“3D建模”是在Metauniverse 空中高速高质量构建各种材质的技术支撑；“实时渲染”也使得逼真地显示各种元宇宙空之间的数字场景成为可能。

虚拟数字攻击技术

事实上，《阿凡达》制作中涉及的虚拟数字技术早已成为科学界和企业界关注的焦点。除了影视制作，这些技术还广泛应用于游戏制作、智慧城市建设等领域。

在过去的20年里，《麻省理工科技评论》预测了与虚拟世界构建相关的几种数字技术的发展趋势，重点关注了“混合现实/3D虚拟现实”(2015)、《Oculus Rift头显设备》(2014)、《脑机接口》(2001)等技术。

其中，美国初创公司Magic Leap在2015年提出的“混合现实/3D虚拟现实”技术被《麻省理工科技评论》评选为“全球十大突破性技术”。Magic Leap需要做的就是将游戏中的怪物等角色和周围的真实事物一起呈现在玩家的视野中。为了达到这样的效果，Magic Leap必须采用不同的立体3D技术。

在过去，立体3D技术本质上是通过“欺骗”双眼来实现其目标的，即，通过在不同角度向每只眼睛显示同一物体的单独图像来产生深度感。然而，这种方法会迫使用户同时盯着远处的平面屏幕和眼前移动的图像，导致头晕、头痛和恶心，这些都是阻碍虚拟现实设备发展的关键因素。

Magic Leap采用的3D立体技术不会改变人们用眼睛看事物的方式。这款产品将使用迷你投影仪将光线投射到透明透镜上，然后折射到视网膜上，这将与输入用户眼睛的自然光完美融合。这样虚拟的东西和真实的东西好像融为一体了。

新的3D立体技术让人充满期待，所以虽然当时Magic Leap的产品尚未成型，但《麻省理工科技评论》果断将Magic Leap为代表的混合现实/3D虚拟现实技术列入当年的榜单，市场的反应与《麻省理工科技评论》的判断一致。早在2014年10月，谷歌就向Magic Leap投资了5.42亿美元；2016年初，包括阿里巴巴在内的谷歌和华纳兄弟等公司对Magic Leap进行了总额约8亿美元的C轮融资。

在Magic Leap之前，Oculus Rift(头戴式显示器)曾在2014年被《麻省理工科技评论》评选为“世界十大突破性技术”，尽管当时还没有元宇宙繁荣的迹象。

事实上，VR、AR等技术设备都与元宇宙的发展息息相关。提出元宇宙概念的科幻作家Neil middot斯蒂芬森曾经说过:超宇宙其实是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，超宇宙的发展会比现在预想的慢很多。

早在2014年脸书(现为Meta)以20亿美元收购虚拟现实头戴设备制造商Oculus时，就预见到了VR的潜力。随着VR、AR、MR等的发展。作为人们与虚拟世界进行交互的技术，也被进一步开发并应用于游戏、社交等领域。

从阿凡达到超宇宙

诚然，阿凡达电影在影视特效上已经达到了很高的水准，但电影只是从视听的角度创造了一个平行世界，实际上与真实的超宇宙并不相同。随着《阿凡达2》的全球普及，相关技术将在影视制作等行业得到普及，市场的关注也将推动技术的加速演进。这些都是元宇宙到来的前奏，各种虚拟数字技术正在一步步拉近人类社会与元宇宙的距离。

图片:pixabay

自2021年3月起，“超宇宙第一股”——全球最大的多人在线创世沙盒游戏平台Roblox

自纽交所上市以来，元宇宙席卷全球，相应的元宇宙经济发展迅速。包括VR、AR、脑机接口等行业都迎来了新的发展拐点。

其中，2015、2016年一度让资本疯狂的VR、AR也再次回到聚光灯下。VR/AR设备被认为是连接超宇宙的接口。如电影《Ready Player One》所示，主人公可以通过佩戴相应的装置进入另一个世界。虽然超宇宙还是一个离我们很遥远的世界，但是VR/AR设备的应用场景越来越丰富。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，AR/VR头戴显示器全球出货量达1123万台，同比增长92.1%。国内VR头戴显示器出货量高达1095万台，突破每年1000万台的重要行业拐点。融资方面，2021年融资并购340起，规模556亿元。2022年上半年，全球VR/AR产业融资MA规模合计312.6亿元，较2021年上半年上涨37%；MA活动数量为172项，与2021年相比增长了17%。

目前，与超宇宙产业相关的大部分技术都处于探索、RD和完善阶段，但可以肯定的是，在不久的将来，它们将融入我们的生活，尽管有些“先驱”会因为过于先进而消亡。无论结果如何，这些前沿技术都代表了人类拓展科技边界的最新成果。

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。在“全球十大突破性技术”发布20周年之际，DeepTech与《麻省理工科技评论》联合推出《科技之巅(20周年珍藏版):全球突破性技术创新与未来趋势》，系统总结了《麻省理工科技评论》近二十年(2001-2021)发布的“全球十大突破性技术”。按照“生命科学、信息技术、资源能源、工程制造、智慧生活”五大领域，对200多项全球突破性技术进行深度解读和梳理。同时，邀请学术界、产业界和资本界的权威人士对关键领域技术的特点、行业应用现状、未来发展趋势和投资潜力进行点评，为行业把握趋势提供参考。