今天，我想去一个平行世界

2023-02-24 09:02

基于云计算的大规模即时云渲染技术，让每个人都拥有了“数字生命”。

封面来源｜IC photo

2023的开年爆款，非《流浪地球2》莫属。

它展开了人类的新话题，关于平行空间，关于数字生命，关于人类文明。跟随这部科幻巨作，穿越平行空间，领略前所未有的真实视觉震撼；认知数字意识，发现生命的存在有了新的出口。可以说，“数字”将对人类产生不可估量的影响。

在震撼之外，也聊聊背后的承载。

制作者对人类未来的想象，俨然呈现在恢弘的太空电梯、宇宙空间和太空舱的影像之中。超越想象的科幻奇境，其视觉特效背后，必然是十分庞大的信息数据处理，更是极其高昂的渲染资源运行。一部影片一秒钟24帧，如果只依靠特效公司的“普通渲染”，渲染1帧画面就需要半小时。

根据流浪地球剧组透露，这部电影有超过2600个特效镜头，需要渲染超过20800个小时——折合过来就是整整2年多。

传统影视行业时常遇到时间紧、任务重的渲染需求，制作单位往往需要为了某个项目购置大量的计算设备，不仅带来了巨大的成本投入，更时常因计算资源不足而导致工期延长、甚至牺牲画面效果。

云的存在改变了这一切，如今的影视巨片渲染，依托“云”大规模分布式的高性能计算机集群，能够快速完成复杂的渲染任务和高分辨率真实感渲染的繁杂工作，极大缩短了制作周期。

当然，想要走进一个平行世界，与其真实相处，常规的云渲染力是无法满足的，更需要“实时渲染”的极致技能，而只有基于云计算的大规模即时云渲染技术，才能让实时交互的“平行时空”走入现实，就像让每个人都拥有了数字生命。

图片来源：视频云技术

数字生命的起点：实时交互

随着虚拟现实与元宇宙技术的不断成熟，人们对于“数字生命”的讨论日益丰富。其中一个重要的体验起点，就在于交互技术。

从文学到电影，人们体验另一种虚拟人生的方式古已有之，可这些体验并不能被称为数字生命。

生命的体验中，一个最重要的环节之一，就在于人类与世界的交互。我的手去触碰杯子，杯子便会被我拿起来；我在你面前挥一挥手，你便能看到我的动作。

只有在与世界的交互中，人才能感受到生命的流动。

举个例子，在大年三十当晚，近百万用户在享受新春团圆的现实世界时，还选择了另一种数字生命的新体验。

在央博技术团队与阿里云联合打造的“央博新春云庙会”中，这百万名用户选择了一齐畅游数字宇宙，在这一云端平行时空，用自己的数字分身游花车、舞狮子、踩高跷、放烟花……

精彩的互动、趣致的游戏、绚烂的画面，为新春佳节带来了一种全新的数字体验。

然而，这种带有强交互属性的实时互动场景，对时延有着极高的要求。

正常人类的神经传输速度为50-100米/秒，认知反应速度相当迅速，约为100毫秒（0.1秒），纯视觉感知速度还要更快。一旦超出这个响应速度，人类就会明显觉察出画面的卡顿、延时，带来极差的体验。

而随着视频画面清晰度的高速提升，画面数据量更是迎来了爆发式的增长：一方面，系统要将延迟降到毫秒级，以满足交互需求，另一方面，系统还要实时呈现高保真的画面质感，以满足元宇宙的沉浸感，这无疑对实时渲染与传输技术提出了巨大的挑战。

在打造“央博新春云庙会”宇宙时，阿里云与央博团队也遇到了同样的问题。

解决方案之一，是云渲染中的“串流”技术。

串流是云游戏、元宇宙等云端大型3D渲染应用的核心技术之一，它通过数据中心将渲染场景转换成视频流，再通过传输网络推送到用户终端显示，其最低延迟能够实现50-60毫秒，远低于人类100毫秒的认知时间——这也是当前云渲染时延技术的天花板。

通过极大地降低了交互延时，云渲染能够真正让渲染画面“0时差”呈现在用户终端面前。

画质的清晰与否，是用户在互动体验中最能直观感受的。然而，画质提升和算法耗时的关系如同天平两端，为了保障体验需要在两者之间平衡。

在解决延时的体验基本需求后，窄带高清技术通过内容自适应的纹理与色彩增强处理，大大提升了画面清晰度，而其产生的算法耗时却基本可以被忽略。

交互的优化与画面的升级是在体验上改革，可另一个更值得惊叹的点在于，用户在接入“央博新春云庙会”元宇宙时不需要任何复杂昂贵的设备，只需要一台普普通通的智能手机。

过去，画面实时渲染技术大量依赖于本地硬件，普通手机、甚至普通电脑的硬件能力都无法承受高质量实时3D渲染的技术需求，从而无法避免“卡顿”、“发烫”现象。

云渲染的出现就是为了解决这个问题：即使终端硬件性能一般，也能体验实时渲染效果不错的3D内容。

大规模即时云渲染技术，能够将用户终端渲染硬件与算力部署分离，大量大型沉浸式体验需要的3D渲染应用都将部署在云端，通过云端实时渲染计算，用户只需要在实时显示的图像上点击、触控、传输指令到云端，就能实时控制3D渲染应用响应，不需要高配设备，而且设备通常也不会发烫了。

今天，无需任何门槛，你可以用任何一部手机接入央博新春云庙会现场，以你的数字分身“亲”临其境，享受到同样缤纷的元宇宙体验。

虽然异彩纷呈，但新春云庙会仅仅只是众多“文博科技新体验”的其中一个。

早在去年6月，央视就与阿里云合作推出了国内首个大型沉浸式云考古节目《三星堆奇幻之旅》，基于大规模即时云渲染算力复刻了3000年前的人类文明，让三星堆“活过来”。

成本，绕不开的成本

无论是《流浪地球2》、央博新春云庙会，还是《三星堆奇幻之旅》，它们最吸引观众的特质之一，就是其精致、细腻的3D画面。

其实，3D画面渲染技术并非近年的产物。早在2000年前后，3D渲染技术便已突飞猛进，以《阿凡达》为首的一系列3A级影视大作陆续震撼着世人的感官。

然而，当时，这些巨作的背后是以十年计算的昂贵时间成本，以及寻常机构所难以负担数的十亿级别渲染成本。

因此，任何一项技术的大规模落地，成本都是最绕不开的环节。

此前，实时3D渲染对计算密度要求高、耗时久，需要耗费大量CPU、GPU及存储资源，需要单一的企业或机构在本地投入大量计算资源进行部署。

图片来源：视频云技术

比如，《阿凡达1》在制作时，用了40000颗CPU、104TB内存、10G网络带宽，没日没夜地整整渲染了1个多月，其耗时、耗力、耗资源程度令人咋舌。

不仅资源耗费庞大，对于制作单位来说，由于渲染业务需求存在波动性，高峰时资源紧缺，低谷时资源冗余，如果购置大量的本地计算设备，空闲时期的资源浪费更是可怕。

与此同时，本地渲染效率往往极低：基于通用服务器，一次渲染需要10+小时，集群负载过重时，延迟较高，影响渲染效率。

此外，存储规格要求多样、交付效率低、运维复杂、扩容难度大、灵活性不足等诸多问题都成为了限制这一技术发展的基础设施。

这也是为什么一直以来高质量的3D数字交互空间开发成本高、周期长，延时问题严重，像央博新春云庙会这样的万人级同时在线互动与多终端互通的元宇宙，几乎是不可想象的难题。

然而，近年间，随着边缘计算和GPU虚拟化技术的快速发展，长期阻碍3D云渲染发展的延时问题和使用成本等核心挑战正逐步得到解决。相比于本地部署，云渲染平台灵活性高、运维便利、高性价比，能够满足元宇宙、游戏、动画、仿真等领域渲染需求。

云渲染平台所呈现的3D高清交互空间都是在云端实时渲染完成后，将画面通过实时音视频传输技术，传输到用户终端显示，实现低成本沉浸式交互体验。

无论是图片、视频还是实时交互的场景，云渲染之上，都是对成本和效率的极致探索。如何最大程度利用云上渲染资源？

阿里云视频云技术团队在GPU虚拟机Windows操作系统之上，增加了虚拟外设驱动层实现在一台虚拟机上部署多个渲染应用的能力，用户通过不同的虚拟外设（音响、显示器、麦克风、摄像头、键盘、鼠标、手柄、触屏）访问同一台虚拟机而不会相互干扰，该技术能有效提高单机资源利用率，一张卡上同时运行多个渲染进程，为云渲染的大规模商业化落地奠定了基础。

同时，云渲染也在探索更加灵活的混合渲染模式，能够更灵活、更高效地满足计算需求。

混合渲染指的是渲染过程中采用了多种方案的混合实现，包括基于管线的混合渲染、基于数据的混合渲染、基于框架的混合渲染、基于硬件的混合渲染等。

比如，在传统的渲染计算中，单独使用CPU编码成本高、延迟大；单独使用GPU编码灵活性差、画质差。通过混合渲染技术，云渲染可以融合CPU与GPU编码能力，采用GPU为主、CPU为辅的混合渲染，实现算力资源高效运用。

图片来源：视频云技术

与此同时，混合渲染在端、边、云上的协同发力，也能够充分利用终端及终端附近的边缘节点的计算能力，避免了全云端渲染可能会遇到的“卡顿”问题。

无论是通过云渲染带来的计算资源效率提升，还是通过窄带高清等技术带来的运营成本降低，随着技术的不断进步，原先价格高昂的大型元宇宙项目，现在不仅可以极大降低成本，还可以将原来以年为单位的开发时间极大地压缩。

据央博数据，借助阿里云在城市大脑、数字孪生等领域多年积累的高精度3D模型制作平台，在云渲染等技术的加成之下，“央博新春云庙会”这一元宇宙从立项到上线仅花了50多天时间，创下了大型元宇宙场景开发记录。

当生命拥有不止一种可能性

人的生命只有一次。在这个宇宙、这颗星球、这片大陆上，生命的可能性随着时间的流逝被不断压缩，无论我们愿意与否，我们能只在拥有一个太阳，一个月亮，一副身躯的公历2023年中，度过我们人生的日子。

可是今天，我想去另一个平行世界里看看。

图片来源：视频云技术

从文字到影像，从白日梦到元宇宙，人类对另一种生命体验的追求从未停歇，也从未停止过对“数字生命”技术的不断追求，不断超越。

当人类超越了今生的局限，当生命拥有不止一种可能性，人类所面临的将是对宇宙与存在的重新认知。

今天，数字生命赋予了我们选择的权利，平行宇宙给予了我们释放的空间，而云渲染技术支撑了更多的不可思议。从唐宋元明到2077，从李白杜甫到三体宇宙，我们将重新认识生命的广度，重新思考人类文明的意义。

当人类优渥于一种状态，总有想象力来冲破平衡。Cloud Imagine《云想之力》是阿里云联合36氪共同打造的系列报道，旨在探索云计算大背景下爆发的应用场景和新兴技术，以想象的高维碰撞之力，窥探“云”上的无限空间。从流浪地球到平行世界，从三星堆到云庙会，当各行业都开始讨论下一个时代究竟何为主流时，由极致云渲染驱动的“虚实共生”，已然成为了共识。

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来源: qq

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