元宇宙技術(shù)（微課版）周蘇教授QQ：81505050微課1.2元宇宙的基本原理元宇宙中最核心的技術(shù)是沉浸式交互，它包括很多方面，其中常用的技術(shù)是VR、AR、MR（混合）及XR（擴展）。VR可以實現(xiàn)元宇宙中信息的輸入和輸出，通過全面接管人的視覺、聽覺、觸覺和動作捕捉以帶給人全方位的沉浸式體驗。AR在保留真實世界的基礎(chǔ)上疊加一層虛擬信息，但此階段還不能實現(xiàn)交互。MR則是虛擬與現(xiàn)實的混合體，創(chuàng)造出可以與真實環(huán)境交互的虛擬物體，通過在視網(wǎng)膜上投射光場，實現(xiàn)部分虛擬影像的保留且能與現(xiàn)實自由切換。XR則同時實現(xiàn)三種“現(xiàn)實”（AR、VR、MR）。沉浸式交互需要圖像顯示、數(shù)據(jù)可視化、計算機圖形學(xué)等技術(shù)的開發(fā)與支持。微課1.2元宇宙的基本原理（1）在沉浸式交互技術(shù)中，圖像顯示主要解決三個問題：首先對視野的內(nèi)容進行瞄準，使它呈現(xiàn)出距離；其次對視野內(nèi)容進行放大，方便用戶觀看；最后，光的折射傳遞到用戶視野中。（2）完整的可視化流程就是數(shù)據(jù)空間到可視空間的映射，從收集來的原始數(shù)據(jù)中通過數(shù)據(jù)分析得到預(yù)備數(shù)據(jù)，過濾后得到焦點數(shù)據(jù)。通過映射將焦點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成幾何數(shù)據(jù)，最后通過渲染獲得圖像數(shù)據(jù)。（3）在元宇宙中，計算機圖形學(xué)主要處理三維物體的建模、繪制、渲染、動畫和人機交互技術(shù)，它是實現(xiàn)VR最重要的技術(shù)保證。微課1.2元宇宙的基本原理元宇宙一共包含身份、朋友、沉浸感、低延遲、多元化、（隨時）隨地以及經(jīng)濟系統(tǒng)和文明等八個要素。未來，元宇宙將演化成為一個超大規(guī)模、極致開放、動態(tài)優(yōu)化的復(fù)雜系統(tǒng)。這一系統(tǒng)將由多個領(lǐng)域的建設(shè)者共同構(gòu)建完成，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)空間、硬件終端、各類廠商和廣大用戶。1.2.1八大要素與五大體系實現(xiàn)穩(wěn)健運營后的元宇宙，主要包括五大體系。（1）技術(shù)體系。元宇宙的技術(shù)體系呈現(xiàn)顯著的集成化特征，包括XR、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)的深度融合，以技術(shù)合力實現(xiàn)元宇宙場景的正常運轉(zhuǎn)；另一方面，元宇宙與生產(chǎn)活動有更緊密的關(guān)聯(lián)性。（2）連接體系。隨著信息技術(shù)的持續(xù)深入，社會發(fā)展將日益網(wǎng)絡(luò)化，元宇宙的連接體系拓展過程正好與社會網(wǎng)絡(luò)化這一趨勢相遇，它主要包括內(nèi)部連接和外部連接兩部分。內(nèi)部連接，即元宇宙內(nèi)部不同應(yīng)用生態(tài)之間的連接；外部連接，即元宇宙與現(xiàn)實世界的連接。1.2.1八大要素與五大體系（3）內(nèi)容體系。主要涵蓋兩大類型：一類是娛樂、商業(yè)、服務(wù)等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的立體化呈現(xiàn)；另一類是文化和創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)將在元宇宙中進一步融合，衍生出一系列全新的內(nèi)容，即虛擬世界的創(chuàng)造物。（4）經(jīng)濟體系。元宇宙經(jīng)濟是實體經(jīng)濟和虛擬經(jīng)濟深度融合的新型數(shù)字經(jīng)濟形態(tài)，具有始終在線、完整運行、高頻發(fā)生等特征。一個正常運轉(zhuǎn)的元宇宙經(jīng)濟體系包括4個基本要素：商品、市場、交易模式和安全。（5）法律體系。只有在法律的保駕護航下，才能有效解決元宇宙這一新生事物可能引發(fā)的各種問題，有效推進其健康發(fā)展。1.2.1八大要素與五大體系元宇宙的法律體系至少包括3部分內(nèi)容：·

現(xiàn)實法律的重塑與調(diào)整，為規(guī)范虛擬主體人格做好鋪墊；·

保障元宇宙經(jīng)濟社會系統(tǒng)正常運行的交易、支付、數(shù)據(jù)、安全等法律規(guī)范；·

對元宇宙開發(fā)和應(yīng)用進行外部監(jiān)管的法律法規(guī)。1.2.1八大要素與五大體系元宇宙的發(fā)展依賴于多種技術(shù)的融合與進步，構(gòu)建元宇宙的六大核心技術(shù)曾經(jīng)被定義為區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生、人機交互、互聯(lián)網(wǎng)/云計算、可視化和人工智能。隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，元宇宙變得更加豐富、更加沉浸，并且更加貼近人們的日常生活。如今，人們重新定義了元宇宙的六大核心技術(shù)，它們相互配合，共同支撐起元宇宙的基礎(chǔ)架構(gòu)和發(fā)展。1.2.2六大核心技術(shù)（1）人機交互（XR）。涵蓋了VR、AR以及MR的XR技術(shù)能夠為用戶提供沉浸式體驗，并在虛擬環(huán)境中創(chuàng)造真實的感受。XR技術(shù)是元宇宙用戶接入虛擬世界的門戶。（2）數(shù)字孿生。指的是創(chuàng)建物理實體或系統(tǒng)的精確數(shù)字模型。在元宇宙中，數(shù)字孿生可以幫助創(chuàng)建虛擬世界中的物品、建筑甚至是整個城市的復(fù)制品，使得虛擬世界更加真實可信。（3）區(qū)塊鏈。主要體現(xiàn)為去中心化身份認證、數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)和交易記錄等方面，可以確保虛擬資產(chǎn)的安全性和可追溯性，為經(jīng)濟體系提供基礎(chǔ)。1.2.2六大核心技術(shù)（4）人工智能。在元宇宙中扮演著關(guān)鍵角色，它能夠幫助創(chuàng)建動態(tài)的虛擬世界，提供個性化的用戶體驗，以及模擬自然的人機交互。（5）互聯(lián)網(wǎng)/云計算。指高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，如5G/6G技術(shù)，為元宇宙提供了必要的帶寬和低延遲連接，保證實時交互的流暢性和質(zhì)量。（6）可視化。它在用戶端展現(xiàn)處理效果，減少了數(shù)據(jù)傳輸，提高響應(yīng)速度并降低延遲。具體內(nèi)容包括GIS、B