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為了更快的掃描更大的范圍，還可以把掃描儀安在汽車或者飛機(jī)上，將經(jīng)過的地方都掃描下來。當(dāng)然，這樣掃描一圈回來，數(shù)據(jù)量肯定是非常非常大了。

說到這，估計(jì)有人會(huì)想，既然點(diǎn)云數(shù)據(jù)這么大，動(dòng)不動(dòng)上百兆上千兆，那轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格模型也會(huì)很慢啊。事實(shí)的確如此，有一本名字叫《基于點(diǎn)的圖形學(xué)（Point Based Graphics）》的書，就專門研究如何直接處理點(diǎn)云，而不是網(wǎng)格。本質(zhì)上，這是一個(gè)幾何基元的問題。最早在計(jì)算機(jī)上表達(dá)3D模型的方法，其實(shí)也不是網(wǎng)格，而是像立體幾何課本上所畫的那些線框圖，現(xiàn)在在一些CAD軟件中依然可以看到。這算是用線來作為基元表達(dá)3D，后來才出現(xiàn)顯示效果更好的多邊形網(wǎng)格。而由于三角形是最簡(jiǎn)單的多邊形，并且計(jì)算上能做很多優(yōu)化，用的人越來越多，漸漸成為了網(wǎng)格模型的主流，OpenGL標(biāo)準(zhǔn)也就直接以三角網(wǎng)格作為幾何基元，專門處理3D的顯卡GPU也都對(duì)三角網(wǎng)格的顯示做了最多的優(yōu)化。但點(diǎn)才是幾何上最簡(jiǎn)單的元素，比三角形還要簡(jiǎn)單。基于點(diǎn)的圖形學(xué)已經(jīng)能把點(diǎn)云顯示的和網(wǎng)格效果一樣好，也能做光線追蹤，不用特殊處理就直接可以做粒子系統(tǒng)模擬物理過程的動(dòng)畫，還能做基于點(diǎn)的有限元分析，好處多多。而如今又有了能很容易產(chǎn)生點(diǎn)云模型的設(shè)備，那么是否將來會(huì)用點(diǎn)來代替三角網(wǎng)格呢？歸根到底，無論是網(wǎng)格還是點(diǎn)云，都是為了能在計(jì)算機(jī)上表達(dá)3D模型，只要能夠表達(dá)好模型，用什么無所謂。

專業(yè)的3D激光掃描儀非常貴，一般都要幾十萬RMB，不是一般人消費(fèi)得起的，而且其數(shù)據(jù)后處理也需要一定的學(xué)習(xí)，不那么容易上手。但微軟無意間做了一件好事，發(fā)明了kinect，讓一切又有了希望。JZp3D中國(guó)

本來kinect只是被微軟用在自己的xbox上做體感游戲的輸入設(shè)備，也就是在游戲中像鋼鐵俠里的Tony Stark那樣，能夠憑空操作機(jī)械模型之類的事。但微軟的研究人員不滿足于此，還建立了一個(gè)名為Kinect Fusion的研究項(xiàng)目，利用kinect來進(jìn)行3D激光掃描，并發(fā)表在2011年的SIGGRAPH上。

發(fā)布會(huì)上的Kinect

很快，開源項(xiàng)目Point Cloud Library也實(shí)現(xiàn)了自己的開源版本KinFu，利用GPU的通用計(jì)算能力來實(shí)時(shí)計(jì)算掃描的模型。前幾天，我在公司的Ubuntu上也玩了一下開源版的KinFu。因?yàn)檫�沒發(fā)布，所以KinFu要自己從源代碼編譯才能運(yùn)行，不過操作起來非常簡(jiǎn)單，并可以在屏幕上直接看到掃描的中間結(jié)果，可以及時(shí)調(diào)整掃描的位置，幾分鐘就能熟練掌握，大大降低了激光掃描的門檻。只是目前kinect的精度還比較低，其彩色攝像頭的分辨率是640x480，而深度傳感器的分辨率只有320x240，使得掃描出的模型比較粗糙。畢竟kinect最開始只是用來玩游戲的，但如果市場(chǎng)需要，相信今后會(huì)不斷改善。

分享你的3D

用3D打印機(jī)把模型打印出來，是最直觀的方法，而且最好的機(jī)器不只可以打印塑料，還可以打印金屬，只是成本高了些。或者直接把3D文件發(fā)給對(duì)方，但據(jù)我所知，還沒有哪個(gè)操作系統(tǒng)像支持2D圖像那樣，能原生支持某種3D格式。

隨HTML5而來的WebGL讓通過互聯(lián)網(wǎng)共享3D模型成為可能。開源項(xiàng)目three.js就是用WebGL實(shí)現(xiàn)的一套Javascript的3D圖形庫(kù)，在它的官網(wǎng)有很多示例，體驗(yàn)還是很不錯(cuò)的。

不過WebGL也有一些天生的缺陷。首先，WebGL需要把3D數(shù)據(jù)下載到瀏覽器本地才能顯示，所以在能看到3D模型之前多少都要等一會(huì)兒，時(shí)間長(zhǎng)短取決于模型大小和網(wǎng)速。如果數(shù)據(jù)還是用Javascript來解析的，那么別人就有可能復(fù)制和破解你的數(shù)據(jù)，用于他處，這對(duì)需要保密或者有版權(quán)的3D數(shù)據(jù)是很不好的。其次，WebGL需要瀏覽器支持HTML5，其運(yùn)行性能也嚴(yán)重依賴瀏覽器的實(shí)現(xiàn)。目前chrome的支持是最好的，實(shí)現(xiàn)的WebGL性能也不錯(cuò)，其他瀏覽器就差一些。但即使在理論上，WebGL的性能也不可能趕上直接使用OpenGL的桌面程序。而且WebGL這種通過瀏覽器來解釋執(zhí)行的方式，也意味著其對(duì)用戶終端的3D硬件有所要求，尤其是顯示大模型、或者復(fù)雜的3D效果，都需要更好的硬件支持才行。對(duì)于臺(tái)式機(jī)和筆記本，或許還可以配一塊好一些的顯卡，但對(duì)于移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)和平板，往往不會(huì)有這么好的顯卡，所以支持WebGL的移動(dòng)瀏覽器好像還沒有，反正我還不知道。

但辦法還是有的。如果能把3D模型放在服務(wù)器端，只在瀏覽器上根據(jù)用戶操作，顯示渲染好的2D圖片，只要網(wǎng)速足夠快，使得2D圖片的更新足夠快，用戶用起來就會(huì)和在本機(jī)查看3D模型是一樣的。這個(gè)遠(yuǎn)程桌面就可以做到，只是不能同時(shí)支持太多并發(fā)用戶，因?yàn)檫@是由遠(yuǎn)端服務(wù)器上運(yùn)行的軟件決定的，而這些傳統(tǒng)桌面軟件往往也不支持并發(fā)，遠(yuǎn)程桌面對(duì)此也無能為力。

真正能解決問題的是云渲染

據(jù)說云渲染的概念是AMD在2009年的CES展會(huì)上提出的，并預(yù)計(jì)將主要應(yīng)用在3D網(wǎng)游上。3D網(wǎng)游本質(zhì)上也是大量共享3D模型的應(yīng)用，而且和遠(yuǎn)程桌面不同，會(huì)有很多玩家并發(fā)查看和操作這些模型。設(shè)想一下，如果只有一個(gè)用戶，那云渲染就應(yīng)該和遠(yuǎn)程桌面差不多，但當(dāng)并發(fā)用戶和操作很多時(shí)，情況就完全不同了。因此，真正的云渲染就像任何一種云計(jì)算技術(shù)一樣，需要一個(gè)服務(wù)器集群來為眾多并發(fā)在線的用戶服務(wù)。不過和另一種被稱作渲染農(nóng)場(chǎng)的、也是利用集群來渲染3D場(chǎng)景的應(yīng)用不太一樣。渲染農(nóng)場(chǎng)是專門用來應(yīng)付像好萊塢大片中那些逼真復(fù)雜的3D特效的，它們往往通過模擬真實(shí)的物理過程來得到逼真的3D畫面，其計(jì)算過程非常復(fù)雜。如果只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，每一幀畫面都得需要數(shù)分鐘甚至數(shù)小時(shí)的計(jì)算才能渲染出來，而集群的分布式計(jì)算能力正可以用來加快其速度。也就是說渲染農(nóng)場(chǎng)的集群是專門用來應(yīng)對(duì)那些很大的、需要多臺(tái)服務(wù)器協(xié)作的渲染任務(wù)，但渲染的結(jié)果往往只供一個(gè)或很少的用戶使用，很少有并發(fā)的情況。云渲染則是要應(yīng)對(duì)那些一臺(tái)服務(wù)器就可以很快處理完的小渲染任務(wù)，但很多很多，而且需要將不同的渲染結(jié)果返回給不同的用戶。需求和目的不同，也導(dǎo)致了兩者在架構(gòu)上很大的不同。渲染農(nóng)場(chǎng)的工作原理比較接近MapReduce，先是要將一個(gè)很大的渲染任務(wù)分解，并分發(fā)到多臺(tái)服務(wù)器上處理，然后再將處理后的結(jié)果匯總，并最終返回給用戶，不需要處理并發(fā)。而云渲染則更像是一個(gè)網(wǎng)站，將很多用戶的并發(fā)請(qǐng)求通過負(fù)載均衡設(shè)備，分發(fā)給那些有空閑的服務(wù)器處理，然后各個(gè)服務(wù)器只需要將處理結(jié)果直接返回給發(fā)送請(qǐng)求的用戶就可以了，不需要匯總，也不一定需要負(fù)責(zé)分發(fā)的服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，但是一定要能應(yīng)對(duì)大量并發(fā)請(qǐng)求。

由于云渲染的顯示結(jié)果需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，體驗(yàn)起來暫時(shí)還不能達(dá)到WebGL那么好，但它也有一些無法比擬的優(yōu)勢(shì)。第一個(gè)就是不需要HTML5，也不需要什么特別的顯卡支持，只要能夠顯示2D圖片就可以，而現(xiàn)代的所有瀏覽器都滿足這一點(diǎn)，而且可以連flash、silverlight插件也不需要。第二呢，因?yàn)椴恍枰厥獾臑g覽器，也不需要插件，對(duì)硬件也沒要求，所以只要帶寬足夠，任何能上網(wǎng)的設(shè)備都可以用，移動(dòng)設(shè)備也沒問題，iphone、ipad這樣不支持flash的系統(tǒng)也沒問題。還有一條很重要就是不需要下載模型，因?yàn)殇秩具^程都是在服務(wù)器端完成的，瀏覽器得到的只是一張渲染好的2D圖片，所以也就不可能有機(jī)會(huì)復(fù)制或破解你的3D數(shù)據(jù)。唯一需要的是網(wǎng)絡(luò)帶寬要夠大，足以將渲染的圖片快速傳輸?shù)綖g覽器顯示出來，和網(wǎng)絡(luò)視頻的帶寬要求是差不多的。現(xiàn)在電信光纖的帶寬已經(jīng)可以達(dá)到20Mbps，足以應(yīng)對(duì)云渲染的要求。看新聞明年國(guó)內(nèi)也可能開始上4G了，到時(shí)候即使對(duì)移動(dòng)設(shè)備，帶寬也根本不是問題。

雖然理論上看一切都很好，但云渲染的實(shí)現(xiàn)難度明顯大于WebGL，因此目前真正能夠?qū)嵱玫脑其秩井a(chǎn)品還不多。

還有一個(gè)值得一提的技術(shù)——3D全景圖。其原理是將站在同一位置、不同角度拍攝的多張照片縫合起來，形成一個(gè)可以在定點(diǎn)360°觀察的、看起來像3D的圖像，所以叫全景圖。這也是最廉價(jià)的一種偽3D技術(shù)，非常適合像Google街景這樣，需要大量、低成本、快速制作模型的應(yīng)用。但與WebGL和云渲染相比，效果也是最差的。

Google StreetView

可以說到目前為止，和2D技術(shù)相比，3D技術(shù)的發(fā)展才剛剛開始。想當(dāng)年，那些龐大、笨重、難用且只有黑白色的老式照相機(jī)器，演變到如今隨身攜帶、高精度的彩色數(shù)碼相機(jī)，以及從膠卷到數(shù)碼打印、復(fù)印，再到各種網(wǎng)絡(luò)共享方式，2D領(lǐng)域的變化可謂滄海桑田。即使到了今年，也依然有專注于2D圖片分享、并被facebook以10億美元的重金收購(gòu)的Instagram。而現(xiàn)在的那些昂貴的3D激光掃描儀，就相當(dāng)于2D中那些笨重、老舊的設(shè)備。Kinect Fusion或許代表了新的方向，而3D打印就相當(dāng)于膠卷和印刷術(shù)，WebGL和云渲染就是3D的網(wǎng)絡(luò)共享，誰(shuí)又知道3D中的Instagram在哪里呢？

一切才剛剛開始。

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