萬里長城這么修，可真鵝戲

金磊 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

“望長城內(nèi)外，惟余莽莽；大河上下，頓失滔滔。”

……

萬里長城的巍峨磅礴，從古至今不知令多少大家、偉人駐足神往于此。

但如果我說，這段印象里的雄偉長城畫面，它并非是實(shí)景呢？

沒錯，有時(shí)候的“眼見”，還真不能“為實(shí)”。

不論是遠(yuǎn)景里成片的樹木，還是近景中的一磚一瓦、一抹傾瀉的陽光：

甚至是細(xì)節(jié)到一只蝴蝶飛來的停歇，它們都不是拍攝出來的！

以上所有的畫面，均來自全球首次最大規(guī)模人類文化遺產(chǎn)的沉浸互動式數(shù)字化還原項(xiàng)目——數(shù)字長城。

之所以數(shù)字長城能夠如此惟妙惟肖，是因?yàn)樗庹掌瑨呙枇烤投噙_(dá)51386張，模型面片數(shù)量更是超過10億之多，是以毫米級精度來做的1:1還原。

而且在長城之外，還能“種”出來20萬棵樹的那種。

但除了效果上的逼真，更讓人驚艷的一點(diǎn)是——

數(shù)字長城這種3A級場景，竟然在微信小程序里便能觸手可及！

就連人民日報(bào)也用“絕美”來評價(jià)這座數(shù)字還原的長城：

數(shù)字長城，怕不是小程序天花板吧

那么我在這個(gè)數(shù)字長城里，除了游覽，還能做些什么？

修繕長城，3A級體驗(yàn)的那種。

在進(jìn)入小程序之后，你就會收到一封《云游長城邀請函》：

從任務(wù)工作上來看，主要分為考古清理、砌筑、勾縫、磚墻和支護(hù)。

而且還有明星語音向?qū)?，這里我選濮存晰。

準(zhǔn)備工作就緒，這就出發(fā)！

“咻”的一下，在經(jīng)歷一段很颯的傳送之旅后，便來到了要開始“工作”的地方——喜峰口長城。

接下來的操作，就仿佛在玩3D手游一樣，可以調(diào)整屏幕的大小、方向，人物也可以通過輪盤改變位置。

若是擔(dān)心對長城不是很了解，不要怕，明星向?qū)职咽纸o你科普。

這不，當(dāng)我走到了高臺的地方，濮存晰老師就開始做起了講解：

長城最明顯特征之一是每隔一段距離就有一處突出的高臺，叫“敵臺”……

在了解完相關(guān)知識后，向前繼續(xù)前行，便接到了第一個(gè)修繕任務(wù)——考古清理。

濮老師會先讓做一道選擇題：該如何清理雜草（灌木）？

在選擇正確答案（全部清除）之后，他會對為何要這樣操作做出詳細(xì)解釋說明。

而后就可以動手干活了。

使用工具箱里的“鏟子”，在需要清除雜草的地方“嘿咻嘿咻”一番。

不一會兒，整潔如新的高臺便展現(xiàn)到了你的面前。

但正所謂勞逸結(jié)合嘛，數(shù)字長城可不只是讓你來干活的。

當(dāng)走到一段可以眺望長城美景的地點(diǎn)，你也可以駐足觀賞壯美風(fēng)景以及晝夜變化。

當(dāng)然，數(shù)字長城的修繕工作，可不止停留在室外，你還可以攀爬梯子走進(jìn)保存較為完整的高臺。

在這里，你不僅可以看到長城高臺內(nèi)部的全貌，順便還可以把“支護(hù)”的任務(wù)一并完成。

……

最后，在修繕長城之旅結(jié)束時(shí)，你還可以看下自己的勞動成果——數(shù)字長城會為你展現(xiàn)修繕前后的對比圖。

嗯，還真別說，這段“旅程”還真是別有一番風(fēng)味。

也很難想象這竟然是在小程序里體驗(yàn)得到的。

“數(shù)字長城”，怎么來的？

像剛才我們體驗(yàn)的3A級別畫面，連小程序這種載體能夠hold得住它，以往是很難想象的。

但現(xiàn)在為什么突然就可以了呢？

一套組合拳：“表面功夫”和“乾坤大挪移”，了解一下。

“表面功夫”，指的就是長城逼真的數(shù)字場景效果了。

為了能夠1:1還原真實(shí)樣貌，數(shù)字長城項(xiàng)目先是采用photogrammetry（攝影測量學(xué)）技術(shù)掃描，以此來實(shí)現(xiàn)照片級別的還原。

具體而言，主要是利用激光拍攝了形狀、單反拍攝了照片，以及無人機(jī)拍攝大致地形等方法，實(shí)現(xiàn)了對長城（1公里）的精準(zhǔn)攝影測量。

但僅是這樣的操作還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要想達(dá)到真實(shí)肉眼般的效果，還需要在渲染和光照上下功夫。

因此，項(xiàng)目在這方面選擇的工具便是Epic Games家的Unreal Engine 5（UE5）。

例如在渲染方面，數(shù)字長城所采用的是UE5?Nanite技術(shù)。

它運(yùn)用GPU Driven Pipeline的思想，并結(jié)合多種先進(jìn)技術(shù)，可以讓實(shí)時(shí)渲染畫面承載和表現(xiàn)巨量的超高精度模型，體現(xiàn)出真實(shí)感和細(xì)膩感。

通過Nanite，數(shù)字長城便可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境形態(tài)的“一鏡到底”，多達(dá)10億+面的數(shù)字資產(chǎn)不會發(fā)生明顯地跳變。

而在光照效果方面，數(shù)字長城采用的則是UE5的Lumen技術(shù)，它很好地處理了實(shí)時(shí)的Indirect Lighting，可以提供完整的動態(tài)的全局光照（Global Illumination）效果。

例如在項(xiàng)目中從清晨到中午的光照變化，便是通過Lumen來實(shí)現(xiàn)。

此外，如此大范圍場景的植被重建則是用LOD生成工具對植被進(jìn)行分級減面，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)批量生成。

但若只是想靠這套“表面功夫”來實(shí)現(xiàn)在小程序里玩轉(zhuǎn)數(shù)字長城，那可能還真有點(diǎn)天方夜譚了。

因?yàn)樗母咔濉⒈普?，必然使得?shù)字長城的“體量”過于龐大——足足有30個(gè)G之多。

那么此局又該如何破解?

數(shù)字長城的另一套功夫，“乾坤大挪移”了解一下。

不用于以往得依靠本地設(shè)備強(qiáng)大的算力，這套功夫直接把所有“麻煩事”挪到云端去處理。

更具體一點(diǎn)來說，這套“乾坤大挪移”的本質(zhì)就是：

云游戲技術(shù)。

不過也正如我們在前文中所提到的，這是全球首次將云游戲技術(shù)應(yīng)用在人類文化遺產(chǎn)保護(hù)工作上。

那么此前為什么沒有人想到這個(gè)辦法呢？

因?yàn)檫@個(gè)過程，不僅僅是“挪一下”這么簡單。

首先，傳統(tǒng)公有云的用途主要還是用于處理數(shù)據(jù)，它的結(jié)構(gòu)大致可以歸納為“CPU+存儲+網(wǎng)絡(luò)”。

但這套“乾坤大挪移”所需要的云端環(huán)境，還需要在視覺和圖形層面上下功夫。

因此，所需云端環(huán)境的打開方式就變成了：“CPU+GPU（+DPU）+AI+存儲+網(wǎng)絡(luò)”。

其次，在傳輸系統(tǒng)方面，這套功夫還得啃下來大帶寬超低延遲傳輸的實(shí)時(shí)流媒體傳輸技術(shù)這塊“硬骨頭”。

而數(shù)字長城從結(jié)果導(dǎo)向來看，這些問題在云游戲技術(shù)的加持下，已經(jīng)得到了妥善解決。

因?yàn)樵谠朴螒蚣夹g(shù)的運(yùn)行模式下，所有“高難度動作”都在自建的萬兆云機(jī)房服務(wù)器端運(yùn)行（配備100+BGP頂級網(wǎng)絡(luò)，1300+個(gè)CDN 節(jié)點(diǎn)）。

并且在云端渲染完畢后，借助超強(qiáng)的編碼能力以及深度優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，數(shù)字長城的高清畫面會被壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給用戶。

如此一來，用戶移動端上的壓力便被大大減少了。

……

至此，3A級數(shù)字長城背后的技術(shù)功夫已經(jīng)展示完畢。

也是時(shí)候揭開技術(shù)背后團(tuán)隊(duì)的廬山真面目——

這套云游戲技術(shù)的“解法”，正是來自騰訊。

騰訊為什么要做這件事？

首先從實(shí)際需求出來看，由于全球疫情的爆發(fā)，出行旅游已然不再像以往那般便捷。

將長城以數(shù)字化的形式高清重現(xiàn)，用云旅游的方式“平替”大眾的需求，確實(shí)是一種足不出戶體驗(yàn)大好河山的方式。

但刨除這方面的因素，即使人們?nèi)ラL城旅游，更多能涉足的地方往往都是“八達(dá)嶺長城”等較為知名的景點(diǎn)。

而實(shí)際上的萬里長城，可以說有99%的段落卻缺少公眾的關(guān)注。

其它由夯土搭建、形制多樣長城的樣子，因?yàn)樽匀缓腿藶榈纫蛩?strong>被破壞的樣子，幾乎很多人都是不為所知。

由此，構(gòu)建數(shù)字長城所起到的文旅、科普和保護(hù)等方面的意義就不言而喻了。

但有一說一，騰訊在保護(hù)長城這件事上，還真不是所謂的一時(shí)興起。

其實(shí)早從8年前開始，便已經(jīng)開始有了它的身影。

例如在2014年，騰訊地圖的技術(shù)測繪團(tuán)隊(duì)，便在中國西部省份采集、制作了近900公里的360度高精度全景長城影像，并在地圖平臺面對用戶線上展示。

2016年起，騰訊基金還捐贈了2500萬元用于支持兩段長城段落的修繕工程；另在文保基金會下設(shè)立專項(xiàng)基金捐贈的1000萬元，用于長城保護(hù)與傳播工作。

據(jù)悉，這也是在長城保護(hù)的項(xiàng)目中，首次有社會力量參與到認(rèn)領(lǐng)捐贈。

而從2017年開始，騰訊旗下的多款業(yè)務(wù)，也無不透露著“保護(hù)長城”的身影。

例如推出的“長城小兵”中的三個(gè)形象，分別起到了長城保護(hù)工作中的激發(fā)修繕保護(hù)與展示傳播的作用。

甚至在大熱的手游《王者榮耀》中，也曾發(fā)布過“長城守衛(wèi)軍”系列的眾多英雄，向用戶傳遞“保護(hù)長城”的信號。

而且據(jù)了解，這次所推出的數(shù)字長城，還將在今年下半年，通過中國文化研究院平臺進(jìn)入香港中小學(xué)，成為學(xué)生教學(xué)內(nèi)容的案例，促進(jìn)香港青少年對長城及長城保護(hù)的了解。

目的就是為了香港青少年對長城及長城的保護(hù)有更加深入的了解。

……

但從這系列公益的背后來看，離不開的一個(gè)“手段”，便是游戲技術(shù)。

數(shù)字長城就是一個(gè)很好的印證。

若是沒有那一套“表面功夫”和“乾坤大挪移”，也無法讓逼真的長城裝進(jìn)小程序，讓用戶身臨其境般地去體驗(yàn)。

而這種游戲技術(shù)的外溢，并非是一種偶發(fā)現(xiàn)象，實(shí)則已是推動科技發(fā)展的大趨勢。

例如在硬件方面，游戲本身就需要CPU、GPU等一系列硬件的支撐，這就為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了一定促進(jìn)作用。

使其更加發(fā)力于高運(yùn)算、低延遲等方向上的技術(shù)突破與創(chuàng)新。

軟件方面亦是如此，游戲技術(shù)的開發(fā)可以說是直接促進(jìn)了3D內(nèi)容制作平臺、引擎和云渲染的蓬勃發(fā)展。

甚至是大火的人工智能，也有游戲技術(shù)的身影時(shí)常出沒。

例如在自動駕駛等領(lǐng)域中，游戲技術(shù)就成為了很好的試驗(yàn)田：虛擬仿真技術(shù)成為了推動自動駕駛落地的必要工具。

而在天文、生物、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域，游戲技術(shù)也在起著推動發(fā)展的作用。

比如曾參與抗擊新冠肺炎疫情的游戲——Foldit。

它將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測與空間解謎游戲的思路相結(jié)合，玩家需要不斷調(diào)整蛋白質(zhì)的側(cè)鏈、骨架等結(jié)構(gòu)，讓最終結(jié)構(gòu)達(dá)到所需的分?jǐn)?shù)。

科學(xué)家們?yōu)榱四鼙M快弄清病毒抗體的結(jié)構(gòu)，便把當(dāng)時(shí)最新的研究成果引入到游戲中，讓玩家在游戲中嘗試設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)來供研究參考。

此前，艾滋病的逆轉(zhuǎn)錄酶結(jié)構(gòu)正是在這款游戲中被玩家們破解。科學(xué)家們十余年都未能預(yù)測出的結(jié)構(gòu)，玩家們十天內(nèi)就搞定了。

顯然，原本被看作是娛樂大眾的電子游戲，已經(jīng)在數(shù)十年發(fā)展中擔(dān)任了許多令人意想不到的角色。

正如DeepMind創(chuàng)始人哈薩比斯曾說過的那樣：

游戲AI是通往通用AI的墊腳石。我們研究這些游戲的真正原因是，它是研發(fā)算法的一個(gè)非常方便的試驗(yàn)場。

那么再接下來，游戲技術(shù)還將擦碰出怎樣意想不到的火花，是值得拭目以待了。

One More Thing

現(xiàn)在，數(shù)字長城體驗(yàn)已經(jīng)開放了。

你覺得數(shù)字長城還能有什么更有意思的玩法呢？

以及這樣的方式，還應(yīng)該用在哪些物質(zhì)文化遺產(chǎn)中？

歡迎在評論區(qū)留言討論~