數(shù)字長城的誕生：游戲技術(shù)如何幫助我們保存現(xiàn)實(shí)？

歷經(jīng)了許多年的發(fā)展，電子游戲終于達(dá)到以假亂真的地步了。這是個(gè)漫長的旅程，但大體上，我們循序漸進(jìn)地做著“把現(xiàn)實(shí)搬進(jìn)虛擬世界”的工作。絕大多數(shù)時(shí)候，即便是創(chuàng)造一個(gè)虛擬世界，建模與作畫都以現(xiàn)實(shí)中已有的事物為準(zhǔn)繩。至于照片掃描建模（Photogrammetry）、動(dòng)作捕捉（Motion Capture）這樣直接把影像資產(chǎn)快速變?yōu)閿?shù)字化場景的技術(shù)就更不用說了。

“把現(xiàn)實(shí)搬進(jìn)虛擬世界”當(dāng)然是電子游戲一直在做的事情，但這件事情還有另一面，我們還可以用虛擬來“保存現(xiàn)實(shí)”。

讓人們印象最深的或許是巴黎圣母院。在2019年的大火之后，一度有“游戲公司利用‘刺客信條’建模重建巴黎圣母院”的報(bào)道。遺憾的是，這個(gè)說法并不準(zhǔn)確，真實(shí)的情況是，育碧的確為巴黎圣母院的重建捐了一筆款項(xiàng)，還承諾愿意提供力所能及的幫助，但從未表示會(huì)提供相關(guān)圖紙或建模。不過，在這一問題的相關(guān)討論中，人們也更進(jìn)一步意識到了電子游戲的文化價(jià)值——至少，作為一種文化產(chǎn)品，電子游戲?qū)ξ奈锘蚬沤ㄖR起到了明顯的普及作用。

是否有可能更進(jìn)一步呢？不止是“像那個(gè)樣子”或是“以假亂真”，而是達(dá)到在一定程度上就是真的——就像是一個(gè)“原件”，只不過是在虛擬的世界中。

雖然這個(gè)問題看起來一定程度上涉及到哲學(xué)，但我始終認(rèn)為它有一個(gè)明確的答案：可以。昨天（6月11日）上線的“云游長城”就是這樣的項(xiàng)目，簡單來說，這個(gè)產(chǎn)品想要的是，在虛擬世界中用數(shù)字技術(shù)還原一段真實(shí)的長城。

■ 虛擬的長城之旅

通過“云游長城”小程序進(jìn)入其中，便是一段超寫實(shí)的“數(shù)字長城”之旅。與現(xiàn)在景區(qū)常見的電子導(dǎo)游類似，游覽的過程中伴隨著濮存昕、張若昀的語音向?qū)?，各類知識點(diǎn)也以語音、圖文的形式傾瀉而出：長城上是怎么排水的、射孔箭窗又在哪兒、刻字磚上寫了什么……當(dāng)然，也帶有一點(diǎn)兒功能游戲的影子——在這段旅途中，用戶的身份是“長城修繕官”，能夠在線體驗(yàn)考古清理、砌筑、勾縫、磚墻剔補(bǔ)和支護(hù)加固等修繕流程。

此前，我們當(dāng)然見過一些類似的東西，比如基于網(wǎng)頁的“云旅游”，或者依托于360度攝像頭的全景視頻，甚至就連地圖軟件附帶的3D街景都能對周遭的地圖做一個(gè)動(dòng)態(tài)展示。不過，數(shù)字長城能做的并不止于此。

有趣的是，一個(gè)游戲玩家和一個(gè)沒玩過游戲的普通用戶都會(huì)對數(shù)字長城感到吃驚，雖然吃驚的理由不太一樣。數(shù)字長城擁有極高的清晰度和分辨率，即使放在全球來看，應(yīng)該都是目前移動(dòng)端能體驗(yàn)到的天花板。對不熟悉游戲的用戶來說，他或許會(huì)以為自己是在看一段實(shí)拍視頻。

而游戲玩家則會(huì)直接聯(lián)想到3A游戲——也會(huì)或多或少知曉這件事的難度和意義，在數(shù)字世界中重建長城，這本身就讓人感到激動(dòng)。

在這段虛擬的長城旅游里，我的第一反應(yīng)就是聯(lián)系到很多游戲中附帶的“發(fā)現(xiàn)之旅”模式。這是一個(gè)把“游玩”（包括主角、NPC、敵人和劇情、玩法等等在內(nèi)）從游戲中刪除，增添了更多旅游感、知識點(diǎn)和體驗(yàn)性的模式，是一個(gè)純粹的“步行模擬器”。相比游戲主線劇情的層層推進(jìn)，“發(fā)現(xiàn)之旅”中只有一大片虛擬的古埃及（也可能是希臘、北歐，或是別的什么地方）。不過，除了少數(shù)地標(biāo)性建筑，“發(fā)現(xiàn)之旅”中的場景基本上都是虛構(gòu)的，而數(shù)字長城與這些通過本機(jī)或云渲染的3A游戲不同——盡管它們有類似的原理，但在制作上，數(shù)字長城與現(xiàn)實(shí)的關(guān)聯(lián)更大，甚至可以說，它所做的就是把我們的世界轉(zhuǎn)化為了數(shù)字形態(tài)。

■ 長城保護(hù)：從現(xiàn)實(shí)到數(shù)字世界

盡管游戲的畫面越來越逼真，游戲玩家仍然容易理解照片與建模這兩種概念的差別。但對不了解電子游戲最新進(jìn)展的人們來說，事情或許有些令人費(fèi)解：既然看到的東西都是一樣的，到底為什么要在意它是不是視頻？建模和實(shí)拍到底有什么差別？

簡單點(diǎn)說，和視頻、照片相比，數(shù)字長城并不是對現(xiàn)實(shí)世界直接的影像記錄，而是重新制作的模型，就和游戲一樣。但和游戲不一樣的是，場景的構(gòu)建并不為游戲性服務(wù)，而是完全圍繞著“還原”進(jìn)行，有著毫米級別的超高精度。

數(shù)字長城是一種“真實(shí)的虛擬”。這種特性導(dǎo)致了它在制作上會(huì)比視頻拍攝與不考慮真實(shí)性的建模都更加麻煩。

為什么要如此大費(fèi)周折？

這樣的項(xiàng)目當(dāng)然不僅是為了做出一個(gè)“云旅游”的小程序，而更多涉及到傳統(tǒng)文化傳播、古建筑與文物保護(hù)等文化領(lǐng)域的內(nèi)容。

保護(hù)文物和傳播文物知識的方式有很多種，但這一次與此前都不同——老實(shí)說，我也最喜歡這一次。過去對長城保護(hù)的嘗試，盡管許多成果也在線上呈獻(xiàn)，但都圍繞著現(xiàn)實(shí)中的長城，討論的是我們擁有過什么、現(xiàn)在還有什么、如何留住歷史……這一次的嘗試更進(jìn)一步，不再僅僅討論“如何保護(hù)”的老問題，而是結(jié)合了歷史與創(chuàng)造。

我們在數(shù)字世界中備份了當(dāng)下的世界，自此擁有了一份永遠(yuǎn)不會(huì)丟失的圖紙，而且，這還是一份對所有人開放的圖紙。

■ 當(dāng)游戲技術(shù)走出游戲

這一切是如何做到的呢？騰訊數(shù)字長城項(xiàng)目組向觸樂介紹了在這一項(xiàng)目中運(yùn)用到的技術(shù)。在這些介紹中，我聽到了許多熟悉的名詞——游戲玩家對這些詞都不會(huì)陌生，這就像是以現(xiàn)實(shí)為參照，制作一個(gè)高精度的場景。項(xiàng)目組需要做的仍然是建模，但這些模型不再是為玩法和機(jī)制而服務(wù)，而是專注于達(dá)到“接近現(xiàn)實(shí)”這一目標(biāo)。

首先是最關(guān)鍵的場景制作。項(xiàng)目組主要采用了照相建模技術(shù)與三維激光掃描技術(shù)。

簡單來說，照相建模是一種將同一場景不同角度的一系列的照片“翻譯”成3D模型與貼圖的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在“戰(zhàn)地”“刺客信條”等眾多3A游戲中都已投入使用，此外，在專業(yè)領(lǐng)域，如考古學(xué)中也有一定應(yīng)用。三維激光掃描技術(shù)則是利用激光掃描儀對空間進(jìn)行測量，相比照相建模技術(shù)來說要更加精準(zhǔn)一些。此前，藝術(shù)史學(xué)家Andrew Tallon就曾利用這項(xiàng)技術(shù)對巴黎圣母院進(jìn)行了激光掃描，這成為了巴黎圣母院重建的寶貴材料。

數(shù)字長城的目標(biāo)是“還原”，這要求極高的精度?！八夭摹眮碜杂趦煞矫妫杭す馀臄z形狀，主要用于建模；單反與無人機(jī)拍攝照片，用于貼圖的參考。這樣，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對喜峰口長城（1公里范圍內(nèi)）的精準(zhǔn)攝影測量，保證了超5萬張“照片級還原”。

光有素材還不夠，要以一種類似游戲的方式還原這樣的場景，同樣需要高性能的渲染效果。項(xiàng)目組使用了“虛幻”引擎5進(jìn)行渲染，引擎的Nanite技術(shù)支撐了“超過10億面的資產(chǎn)處理”，動(dòng)態(tài)光照（Lumen）技術(shù)則提供了更真實(shí)的環(huán)境效果。

得到還原的不僅是長城主體，就連周邊的地形以及數(shù)十萬棵樹木植被，也都在數(shù)字長城中被制作出來。地形的制作，部分依據(jù)此前激光掃描獲得的GIS信息，并結(jié)合國家的衛(wèi)星拍攝地形資源庫進(jìn)行校準(zhǔn)、微調(diào)；植被的制作，則經(jīng)過考察當(dāng)?shù)氐目h志，篩選符合實(shí)地環(huán)境的植物來制作模型，再并利用騰訊自研的PCG生成技術(shù)（Procedural Content Generation，過程化內(nèi)容生成）分布到漫山遍野。

用戶在數(shù)字長城中看到的畫面背后有著30GB的素材，即便不考慮空間，這樣3A游戲級別的渲染處理，也不是手機(jī)的移動(dòng)版CPU所能完成的。為了確保效果，項(xiàng)目組選擇了云游戲的模式，在服務(wù)器端實(shí)時(shí)演算，再將1080p的畫面?zhèn)鬏數(shù)接脩舻氖謾C(jī)當(dāng)中。

毫無疑問，在國內(nèi)甚至全球范圍內(nèi)，還從沒有過在文保領(lǐng)域這種程度的投入。騰訊基金會(huì)文博項(xiàng)目高級顧問、騰訊新文創(chuàng)研究院執(zhí)行院長戴斌，在接受媒體采訪時(shí)提到一個(gè)我非常認(rèn)同的觀點(diǎn)：“可能性真的不是單純靠想象力就可以實(shí)現(xiàn)的?！彼f，參與文化遺產(chǎn)保護(hù)是騰訊的傳統(tǒng)，可“2014年的時(shí)候我沒有辦法擁有這種想象力”，那時(shí)候“游戲引擎也有，但是可能精度沒有現(xiàn)在這么高，互動(dòng)也沒有現(xiàn)在這么好，我們在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺上的移植也不會(huì)這么自然”。但如今，我們已經(jīng)可以做到，這是“游戲技術(shù)本身成長帶來的必然性”。

的確，在當(dāng)前，這種技術(shù)和投入很有探索意義，也尤其具備前景。

■ 游戲能做到什么？

對于數(shù)字長城的每一個(gè)修繕體驗(yàn)環(huán)節(jié)，當(dāng)然都可以用游戲制作的流程去理解。不過，當(dāng)我在數(shù)字世界中暢游長城的時(shí)候，心中總是不由得浮現(xiàn)出一個(gè)困惑：那些不了解這些技術(shù)的人們會(huì)怎么看待這次嘗試呢？

在他們看來，效果或許與直接看視頻相差不大？或許數(shù)字長城要更自由一點(diǎn)兒，但是為這一點(diǎn)自由，比“拍一段視頻”多付出了多少東西呀？我們制作了一個(gè)虛擬的世界，讓它與現(xiàn)實(shí)相差無幾，然后再向人們展示“真實(shí)的虛假”。可人們或許會(huì)認(rèn)為它看上去就是一段視頻嘛。

這讓我想起此前許多次游戲引擎的演示，無論是“虛幻”還是“Unity”，在它們的演示畫面中，都讓人難以區(qū)分那是不是真實(shí)的人類和場景——是不是或許不重要，但我尤其喜歡看玩家們在這個(gè)問題上的爭論。這種難以分辨意味著“我們可以做到”，而技術(shù)就是“能不能做到”。“能做到”，哪怕當(dāng)前還沒有什么實(shí)際作用，也依然意義重大。

這有點(diǎn)像是我們熟知的那些小故事，比如法拉第剛剛發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)之初遭遇的那個(gè)大哉問——“這玩意兒有什么用？”還有那個(gè)流傳至今的反問：“一個(gè)新生的嬰兒有什么用？”在這個(gè)世界上，從基本原理的發(fā)現(xiàn)到技術(shù)的成熟，再到經(jīng)濟(jì)實(shí)用，每一步都要經(jīng)歷漫長而艱辛的過程。項(xiàng)目組向我介紹說，數(shù)字長城是全球首次通過數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最大規(guī)模的文化遺產(chǎn)毫米級高精度、沉浸交互式的數(shù)字還原，也是全球首次將云游戲技術(shù)應(yīng)用于人類文化遺產(chǎn)保護(hù)中——相當(dāng)了不起的成就，不是嗎？這或許是騰訊“科技向善”理念的又一次實(shí)踐。它看上去既足夠有“科技”，同時(shí)也是一件毫無疑問的好事。

選擇的對象也是絕佳的。長城是中華民族的圖騰，但同時(shí)，我們也在不斷地失去長城。長城當(dāng)然不止八達(dá)嶺，從先秦到如今，無數(shù)城墻被建起來，又崩塌于風(fēng)沙中。

這種情況和在數(shù)字世界中建造長城有點(diǎn)兒像——很多人仍然覺得數(shù)字世界似乎是虛擬的，不真實(shí)的，但另一方面來說，它們也許能夠比真實(shí)世界里的東西保留更加長久。巴黎圣母院消失于大火中，但它在數(shù)字和游戲世界中仍然存在，當(dāng)年的測繪數(shù)據(jù)構(gòu)建的建模仍然在，也會(huì)持續(xù)給人帶來感動(dòng)。我們?nèi)詧?zhí)著于區(qū)分現(xiàn)實(shí)和虛擬，但我總覺得，再過幾十年，一切或許會(huì)有所不同。

科幻小說中總是會(huì)想象，人類文明覆滅之后是不是會(huì)留下一片CD，上面記錄了什么。這樣的未來看起來很遙遠(yuǎn)，或許也不會(huì)發(fā)生，但人們始終會(huì)嘗試留下更多的東西，在現(xiàn)實(shí)的世界中會(huì)留下，在虛擬的世界中也要留下。今天是一座長城，或許有一天，整個(gè)世界都可以被記錄在一個(gè)數(shù)字媒介之中。