裸眼3D大屏技术在近两年风光无两:在《银翼杀手》《攻壳机动队》等科幻电影中,摩天大楼外墙上高悬的巨大屏幕成为描绘城市的标志性视觉元素。这些上世纪对未来城市的幻想,今天已经成为现实。可惜的是,很长一段时间里,这项技术都是国外引领的,比如东京新宿洞口广场的大屏出现了一只萌萌的三花猫:
再比如韩国COEX K-POP广场SM TOWN顶楼“大水缸”里的海浪(Wave):
以及大型玩具(GIANT TOY):
不难看出,裸眼3D大屏正改变着大众与公共空间的交互模式,并衍生出一种城市屏幕文化。不同于一般的户外广告,它不仅拥有精彩纷呈的表现力,更以逼真的效果达到震撼人心的目的,具有特有的媒体印象力。同样的视频画面,在裸眼3D大屏播出,更具有吸引力、震撼力、视觉冲击力和感染力。遗憾的是因为技术门槛的原因,很长一段时间以来国人只有眼羡的份儿。
然而,当时钟指向2021年5月1日,一切都不一样了——西安大唐不夜城新乐汇广场迎来了国内首个8K裸眼3D大屏:
而这一切的背后,是由联想新视界打造的国内最高精度最高分辨率的裸眼3D大屏,采用的图像渲染技术,则是联想新视界自主知识产权的实时3D引擎——Z-Engine 4.0。
区别于游戏引擎, Z-Engine的定位是尖端的、专业的应用开发工具,在特大场景塑造和画面渲染表现方面尤为突出,彰显了本身强大的物理光学,力学和图形学的技术实力。可胜任航空航天、军事、海事、教育科研、城市规划、室内设计、工业制造等行业的虚拟技术实现,搭建逼真震撼的虚拟内容场景、设置实时的模拟交互,对演练实训、研究培训、宣传体验都有着颇为显著的实用效果。该引擎可广泛应用于数字孪生、虚拟仿真、虚拟现实、视觉可视化等领域。
电影级别的渲染效果
行星规模的场景到宏观世界中最精细细节
动态天气效果,包括有风对物体,雨,闪电和雪的影响
栩栩如生的海洋模拟
VR是打开元宇宙的钥匙
但元宇宙核心是数字孪生
“数字孪生”,通俗地说,就是制造物品在虚拟世界中的镜像的技术。就是在一个设备或系统的基础上,创造一个数字版的“克隆体”
数字孪生是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
今年大火的“元宇宙”,大家第一反应是AR、VR。元宇宙就是一个虚拟世界,虚拟世界需要通过VR进入,等于是一个钥匙,但元宇宙的核心是数字孪生。
元宇宙不止是娱乐,最广泛的应用,很可能不是面向广大个人消费者,而是工业,科研等相关行业的客户。元宇宙中率先产生实际价值的,有可能是工业元宇宙。对现实世界的完全映射,同时通过VR技术产生虚实互动,从而成为创新的试验场。
以远程医疗为例。医生在远程进行手术操作,然后工业互联网指挥机械臂在本地复刻医生的动作,对病人进行手术。不过,以现在的技术,医生只能通过摄像头,远程观察病人,然后进行操作,其行动的方式可能很不符合平时的手术习惯,因而可能限制其技术的发挥,如果还有不同医生之间的协作就更加困难。而如果在元宇宙空间,医生完全可以和在现实中一样,以自己习惯的角度、习惯的手法进行手术,不同医生之间的协作也会变得更加便利。与此同时,工业互联网再把这些医生的操作传回到实地,并进行相同操作,一台手术就可顺利完成。
只有在元宇宙里完成了对现实物体的完美建模,这些元宇宙应用才可能得到落地。从这个角度看,数字孪生体建模的成功,是生产领域的工业元宇宙成功的关键。
理论上数字孪生技术并不复杂,但它需要大量的技术作为支撑,在建模过程中还需要大量的数据。以上面提到的手术场景为例,如果要想进行这样一场元宇宙内的手术,那么我们必须对病人的身体进行高精度的建模,这就需要对其身体数据进行大量的搜集,而要完成这样庞大的工作,显然并不是那么容易。
以Z-Engine为核心引擎
构建DTOS数字孪生平台
联想新视界经过多年沉淀,基于3D可视化技术的优势,以及数字孪生技术架构的研究以及操作系统的开发,用创新型架构整合AR、VR、AI等技术,形成全价值链、全要素、全场景的技术平台“DTOS”,为合作伙伴提供专业的技术解决方案。
联想新视界DTOS数字孪生平台,由4个关键部分组成:3DXR可视化引擎 Z-Engine 、智能推演引擎I- Engine 、智能控制引擎C- Engine以及DTM 场景模型库,为产业数智化提供具备综合功能需求的一体化操作系统。
Z-Engine:能够根据外部输入的各种多元异构数据,进行3D建模及渲染,能够在虚拟空间建立从形状、观感到内在属性映射一致的数字孪生体。比如,一个水壶,不仅仅是外观,颜色,反光,还包括水壶的温度、材质特性等。Z-Engine是整个DTOS平台的核心,尤其基于自主知识产权的ATH实时光线追踪算法,居于世界领先水平,能够实现超高精度、超清细节渲染效果。
I-Engine:是综合智能处理引擎,包括基于视频图像的智能识别和逻辑推演,以深度学习实现种类检测,主要应用于智能识别目标物体的种类,在生成数字孪生体的基础上,可以基于各种场景针对未来发生的变化进行智能推演和辅助决策。
C- Engin:数字孪生核心控制引擎,用户可以通过数字孪生体全面掌握物理实体的全生命周期状态,并对其进行分析和控制,在智能决策的基础上,进一步实现数字孪生体与物理世界的反向控制与虚实互动。
DTM 场景模型库: 集中了合作生态以及客户自有的可以公开的模型组建和数据,用户可以通过下载现有模型组建构建更加丰富的使用场景,节约了建模开发的时间。
联想新视界DTOS数字孪生平台结合GIS、BIM、IoT、5G和大数据应用,可以实现多源异构数据的动态融合,实现物理世界的实时数字孪生状态展示。用户不仅可以通过预制的模型组建搭建丰富的实体场景,更重要的是通过内置的丰富决策模型进行推演,进而利用低延时的网络实现闭环控制。
无论是虚拟世界的构建、对真实世界进行数字孪生的复刻,还是真实世界与虚拟世界的虚实交融, 同时由于面向的群体以工业领域为主,因此可以说就是工业版元宇宙。
联想新视界DTOS平台可以为工业客户提供AR产线巡检、VR仿真培训、智能维保、智能巡检等服务,减轻员工操作负担、提升员工岗位技能水平和工作效率,提升产品质量管控。
DTOS平台为联想旗下的联宝工厂以数字孪生和AR技术,实现多生产系统连接、OBE开箱检验、不良品维修、设备维保等多个环节AR技能辅助,提升工作效率。
同时以数字孪生和VR技术、3D引擎、实时光线追踪技术等,为宝马汽车提供高品质汽车维修仿真培训课程,极大提升客户体验。
目前,泛行业在数字孪生上的应用越来越普及,例如港口行业,通过动态数据实时驱动,在数字孪生全要素场景下,能够覆盖从货物到港、装卸、转堆、仓储及出港的全周期作业仿真;在5G环境感知港口全量工业设备态势,还能实现人、车、物、法、环的数字孪生全模拟...,是数字化转型不可或缺的一步。
事实上,DTOS并非为元宇宙而生,而是它本身自带的功能与属性——能创建虚拟世界与元宇宙相吻合。不去探讨它与元宇宙概念的关系,转而关注它对于产业数字化创新的功能,才能真正看到它对现在及未来整个社会生产的价值。