大規(guī)?？删庉媹鼍暗年P鍵技術、挑戰(zhàn)與應用前景探究一、引言1.1研究背景與意義在數(shù)字化技術迅猛發(fā)展的當下，大規(guī)?？删庉媹鼍霸诒姸囝I域中展現(xiàn)出了至關重要的價值，成為推動各領域創(chuàng)新與發(fā)展的關鍵力量。在數(shù)字孿生城市領域，大規(guī)?？删庉媹鼍笆菢嫿〝?shù)字孿生城市的核心要素。數(shù)字孿生城市旨在通過數(shù)字化手段對真實城市進行全方位映射與模擬，實現(xiàn)城市的智能化管理與運營。借助大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g，能夠將城市中的建筑、道路、基礎設施等各類元素以高精度的三維模型形式呈現(xiàn)出來，并支持對這些模型進行實時編輯與更新。以上海人工智能實驗室聯(lián)合香港中文大學和上海市測繪院發(fā)布的全球首個城市級NeRF實景三維大模型“書生?天際（LandMark）”為例，它可以4K級圖像精度準確呈現(xiàn)大規(guī)模三維城市場景，不僅具備移除、移動和新建城市建筑等城市布局調整能力，還能“上帝視角”調節(jié)光照、季節(jié)等城市風格。這使得城市規(guī)劃者、管理者能夠在虛擬環(huán)境中對城市的未來發(fā)展進行各種設想與模擬，提前評估不同規(guī)劃方案的效果，優(yōu)化城市布局，提升城市的可持續(xù)發(fā)展能力，為城市的精細化管理與科學決策提供有力支持。影視游戲制作行業(yè)對大規(guī)模可編輯場景也有著強烈的依賴。在影視制作中，為了打造出奇幻、逼真的場景，滿足觀眾日益挑剔的視覺需求，需要借助大規(guī)模可編輯場景技術來創(chuàng)建各種虛擬場景。無論是歷史題材中宏大的戰(zhàn)爭場面，還是科幻題材里充滿想象力的外星世界，都可以通過可編輯場景技術靈活構建與調整，大大降低了實地取景與搭建場景的成本和難度，同時提高了創(chuàng)作的自由度與效率。在游戲制作領域，大規(guī)?？删庉媹鼍案怯螒蝮w驗的關鍵。以開放世界游戲為例，廣闊的游戲地圖、豐富多樣的地形地貌（如高山、河流、森林、沙漠等）以及復雜多變的城市鄉(xiāng)村場景，都需要借助大規(guī)模可編輯場景技術來實現(xiàn)。玩家在游戲中能夠自由探索、互動的虛擬世界，其場景的豐富度、真實性以及可交互性，很大程度上取決于大規(guī)模可編輯場景技術的應用水平。優(yōu)秀的可編輯場景技術能夠為玩家?guī)沓两降挠螒蝮w驗，增強游戲的吸引力與趣味性，從而提升游戲的市場競爭力。除了上述領域，大規(guī)?？删庉媹鼍霸诮逃?、醫(yī)療、工業(yè)設計等領域也有著廣泛的應用前景。在教育領域，可以創(chuàng)建虛擬的歷史文化場景、科學實驗場景等，讓學生身臨其境地感受知識的魅力，提高學習效果；在醫(yī)療領域，能夠構建人體器官的三維模型場景，輔助醫(yī)生進行手術規(guī)劃與模擬；在工業(yè)設計領域，可用于產(chǎn)品的虛擬展示與設計優(yōu)化，提高設計效率與質量。綜上所述，大規(guī)模可編輯場景作為數(shù)字化時代的關鍵技術，其研究與實現(xiàn)對于推動各領域的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。它不僅能夠提升各行業(yè)的生產(chǎn)效率與創(chuàng)新能力，還能為人們帶來更加豐富、便捷、高效的生活體驗，成為促進社會進步與發(fā)展的重要驅動力。1.2國內外研究現(xiàn)狀在大規(guī)?？删庉媹鼍邦I域，國內外的研究成果豐碩，涵蓋了從基礎算法到復雜模型構建，再到廣泛應用實踐的多個層面。在算法研究方面，國外一直處于前沿探索階段。例如，谷歌的研究團隊在場景重建算法上不斷創(chuàng)新，提出了一系列高效的算法用于處理大規(guī)模的圖像數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)高精度的場景建模。其算法能夠快速對海量的街景圖像進行分析和處理，準確識別出建筑物、道路、植被等各類場景元素，并將這些元素整合構建成完整的三維場景模型。這種算法在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時展現(xiàn)出了極高的效率和準確性，為城市級別的場景重建提供了有力支持。同時，卡內基梅隆大學在場景分割算法上取得了顯著進展，其研發(fā)的算法能夠智能地將復雜的場景分割為不同的語義區(qū)域，如將一個大型商場場景分割為店鋪區(qū)域、通道區(qū)域、休息區(qū)域等，為后續(xù)的場景編輯和分析提供了便利。該算法基于深度學習技術，通過對大量場景數(shù)據(jù)的學習，能夠準確理解場景中不同元素的語義信息，實現(xiàn)精準的場景分割。國內的科研機構和高校也在算法研究上奮起直追，取得了不少令人矚目的成果。清華大學的研究團隊提出了一種基于多尺度特征融合的場景重建算法，該算法通過對不同尺度下的圖像特征進行融合，能夠在保證重建精度的同時，有效提高算法的速度，適用于對實時性要求較高的場景重建任務。在處理大型體育場館的場景重建時，該算法能夠快速地從多角度拍攝的圖像中提取關鍵特征，并將這些特征進行融合，快速構建出逼真的三維場景模型，為賽事的虛擬直播和回放提供了技術支持。浙江大學則在場景優(yōu)化算法方面有所突破，其研發(fā)的算法能夠對已構建的場景模型進行自動優(yōu)化，包括對模型的幾何結構、光照效果、材質質感等方面的優(yōu)化，使場景模型更加逼真和自然。當對一個歷史文化街區(qū)的場景模型進行優(yōu)化時，該算法能夠根據(jù)歷史資料和現(xiàn)實場景的特點，對模型的建筑風格、色彩搭配、光影效果等進行調整，使重建后的場景模型高度還原歷史風貌。在模型構建方面，國外的研究注重于創(chuàng)建更加逼真、細膩的場景模型。例如，英偉達利用其先進的圖形處理技術，開發(fā)出了能夠生成高分辨率、細節(jié)豐富的場景模型的工具。這些模型不僅在視覺效果上達到了極高的水平，而且在模型的物理屬性模擬上也表現(xiàn)出色，如對物體的材質、光影反射、碰撞效果等都能進行真實的模擬。在創(chuàng)建一個虛擬的未來城市場景模型時，英偉達的工具能夠精確地模擬出各種建筑材料的質感和光澤，以及不同天氣條件下城市的光影變化，使觀察者仿佛置身于真實的未來城市之中。同時，麻省理工學院致力于開發(fā)基于人工智能的場景模型生成技術，通過訓練神經(jīng)網(wǎng)絡，使其能夠根據(jù)給定的文本描述自動生成相應的場景模型。用戶只需輸入一段關于“一個寧靜的鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)，有古老的教堂、綠色的田野和蜿蜒的小溪”的描述，該技術就能生成一個栩栩如生的鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)場景模型，極大地提高了場景模型的生成效率和創(chuàng)意性。國內在場景模型構建方面也展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。上海人工智能實驗室聯(lián)合香港中文大學和上海市測繪院發(fā)布的全球首個城市級NeRF實景三維大模型“書生?天際（LandMark）”，是國內場景模型構建領域的杰出成果。該模型創(chuàng)新性地提出了一種新的實景三維模型表征和訓練范式，可以4K級圖像精度準確呈現(xiàn)大規(guī)模三維城市場景。在重構出來的三維實景中，不僅具備包括移除、移動和新建城市建筑等城市布局的調整能力，還可以“上帝視角”調節(jié)光照、季節(jié)等城市風格。書生?天際利用少量的傾斜拍攝圖像，便可實現(xiàn)大規(guī)模場景的三維實景建模，建模范圍理論上具有無限可擴展性。與傳統(tǒng)建模方式相比，書生?天際效率顯著提升，有望為城市數(shù)字孿生節(jié)約可觀的人力和資源。在應用案例方面，國內外都有許多成功的實踐。國外，在影視制作領域，好萊塢的一些大片廣泛應用大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g來打造震撼的視覺效果。電影《阿凡達》中潘多拉星球的奇幻場景，就是通過大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g構建的，制作團隊利用先進的建模和渲染技術，創(chuàng)建了一個充滿生機與神秘的外星世界，從奇特的生物到壯麗的自然景觀，每一個細節(jié)都栩栩如生，為觀眾帶來了沉浸式的視覺體驗。在游戲開發(fā)領域，《塞爾達傳說：曠野之息》的開放世界場景堪稱經(jīng)典，游戲開發(fā)者運用大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g，打造了一個廣袤無垠、充滿探索樂趣的游戲世界，玩家可以在這個世界中自由穿梭，與各種場景元素進行互動，游戲場景的豐富度和自由度為玩家?guī)砹饲八从械挠螒蝮w驗。國內，數(shù)字孿生城市的建設是大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g的重要應用方向。以雄安新區(qū)的數(shù)字孿生城市建設為例，通過大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g，構建了一個與現(xiàn)實城市一一對應的虛擬城市模型。這個模型涵蓋了城市的基礎設施、建筑、交通等各個方面，并且能夠實時反映現(xiàn)實城市的運行狀態(tài)。城市管理者可以在虛擬模型中進行城市規(guī)劃、交通流量優(yōu)化、能源管理等方面的模擬和決策，提前發(fā)現(xiàn)和解決城市發(fā)展中可能出現(xiàn)的問題，為雄安新區(qū)的高質量建設和可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。在影視游戲制作方面，國內的一些影視公司和游戲開發(fā)商也在積極應用大規(guī)模可編輯場景技術。例如，一些國產(chǎn)古裝仙俠劇在場景制作上，運用可編輯場景技術創(chuàng)建了美輪美奐的仙俠世界，從氣勢恢宏的仙俠門派到神秘莫測的仙境，都給觀眾留下了深刻的印象。在游戲《原神》中，精美的游戲場景吸引了大量玩家，制作團隊通過大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g，打造了多個風格各異的游戲區(qū)域，每個區(qū)域都有獨特的地形地貌、建筑風格和文化特色，玩家在游戲中能夠感受到豐富多樣的游戲場景帶來的魅力。1.3研究方法與創(chuàng)新點本研究綜合運用了多種研究方法，以確保研究的全面性、科學性與創(chuàng)新性。案例分析法是本研究的重要方法之一。通過深入剖析數(shù)字孿生城市領域的雄安新區(qū)數(shù)字孿生城市建設案例，以及影視游戲制作領域的《阿凡達》《塞爾達傳說：曠野之息》《原神》等案例，詳細了解大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g在不同領域的實際應用情況。在分析雄安新區(qū)數(shù)字孿生城市建設案例時，深入研究了其如何運用大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g構建虛擬城市模型，以及該模型在城市規(guī)劃、交通流量優(yōu)化、能源管理等方面的具體應用和實際效果。通過對這些案例的分析，總結成功經(jīng)驗與存在的問題，為大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g的進一步發(fā)展提供實踐依據(jù)。對比研究法也是本研究的關鍵方法。將國內外在大規(guī)?？删庉媹鼍邦I域的算法研究、模型構建以及應用案例進行對比。在算法研究對比中，分析谷歌、卡內基梅隆大學等國外機構與清華大學、浙江大學等國內高校在場景重建、場景分割、場景優(yōu)化等算法上的差異與優(yōu)勢。在模型構建對比方面，比較英偉達、麻省理工學院等國外團隊與上海人工智能實驗室等國內團隊在創(chuàng)建場景模型時所采用的技術、工具以及模型的特點和應用效果。通過對比，找出國內外研究的差距與各自的特色，為國內大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g的發(fā)展提供借鑒與啟示。本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面。在技術創(chuàng)新上，提出了一種全新的基于多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的場景編輯算法。該算法創(chuàng)新性地將圖像數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)以及語義信息等多種模態(tài)的數(shù)據(jù)進行融合，從而實現(xiàn)對場景更加精準、高效的編輯。傳統(tǒng)的場景編輯算法往往只依賴單一類型的數(shù)據(jù)，導致編輯的準確性和效率受到限制。而本算法通過融合多模態(tài)數(shù)據(jù)，能夠充分利用不同數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，提高場景編輯的質量和速度。在應用創(chuàng)新方面，探索了大規(guī)?？删庉媹鼍霸谛屡d領域的應用，如教育領域的虛擬實驗場景創(chuàng)建和醫(yī)療領域的手術模擬場景構建。在教育領域，利用大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g創(chuàng)建虛擬實驗場景，讓學生能夠在虛擬環(huán)境中進行各種實驗操作，打破了傳統(tǒng)實驗教學在時間和空間上的限制，提高了學生的學習興趣和學習效果。在醫(yī)療領域，構建手術模擬場景，幫助醫(yī)生在手術前進行模擬演練，提高手術的成功率和安全性。二、大規(guī)模可編輯場景的核心技術剖析2.1建模技術2.1.1基于NeRF的建模基于神經(jīng)輻射場（NeuralRadianceField，NeRF）的建模技術，是近年來在大規(guī)模場景建模領域取得重大突破的前沿技術，為構建高保真、可編輯的大規(guī)模場景提供了全新的解決方案。NeRF的核心原理是將三維場景表示為一個連續(xù)的、可微分的函數(shù)，通過多層感知器（MLP）將空間中的三維坐標以及觀察方向映射到該點的顏色和體密度值。在訓練過程中，NeRF利用從不同視角拍攝的場景圖像作為輸入，通過優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡的參數(shù)，使得渲染出的圖像與實際拍攝的圖像盡可能相似。這種基于體渲染的方式，摒棄了傳統(tǒng)三維重建中對顯式幾何模型（如網(wǎng)格）的依賴，能夠更加自然地表示復雜的場景結構和光照效果，從而實現(xiàn)從任意視角生成高質量且逼真的3D場景圖像。以“書生?天際”這一全球首個城市級NeRF實景三維大模型為例，其背后的CityNeRF技術便是基于NeRF建模技術的創(chuàng)新性應用，實現(xiàn)了城市級大規(guī)模場景建模的重大突破。在構建城市級大規(guī)模場景時，面臨著數(shù)據(jù)量巨大、場景結構復雜、細節(jié)豐富等諸多挑戰(zhàn)。CityNeRF技術通過將衛(wèi)星與近景等多種不同高度的影像進行有效融合，率先把NeRF建模技術從物體級拓展到城市級。它能夠充分利用不同數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢，從宏觀和微觀多個尺度對城市場景進行精確建模。在獲取城市的衛(wèi)星影像時，可以得到城市整體的布局和大致的地形地貌信息；而近景影像則能夠捕捉到建筑物的細節(jié)、紋理等信息。通過巧妙地融合這些影像數(shù)據(jù)，CityNeRF能夠構建出既包含城市宏觀結構，又具備豐富細節(jié)的三維場景模型。在具體實現(xiàn)過程中，CityNeRF采用了一種分層的訓練策略。首先，利用低分辨率的影像數(shù)據(jù)進行初步的模型訓練，快速構建出城市場景的大致框架，確定城市中主要建筑、道路等的位置和基本形狀。然后，逐步引入高分辨率的影像數(shù)據(jù)，對模型進行精細化訓練，不斷補充和完善場景的細節(jié)信息，如建筑物的門窗、裝飾等細節(jié)，以及道路上的交通標識、路燈等設施。這種分層訓練策略不僅提高了訓練效率，還能夠確保模型在不同尺度下都能保持較高的精度和細節(jié)表現(xiàn)力。書生?天際利用少量的傾斜拍攝圖像，便可實現(xiàn)大規(guī)模場景的三維實景建模，建模范圍理論上具有無限可擴展性。在重構出來的三維實景中，不僅具備包括移除、移動和新建城市建筑等城市布局的調整能力，還可以“上帝視角”調節(jié)光照、季節(jié)等城市風格。通過對城市場景中的建筑模型進行精確的幾何變換和材質替換，能夠實現(xiàn)建筑的移除、移動和新建等操作，為城市規(guī)劃和設計提供了強大的工具。通過對光照模型和材質屬性的調整，能夠實現(xiàn)不同光照條件和季節(jié)變化下的場景模擬，讓用戶仿佛置身于不同時間和氣候條件下的城市之中，極大地增強了場景的真實感和沉浸感。2.1.2其他前沿建模技術除了基于NeRF的建模技術，高斯濺射（GaussianSplatting）等新興建模技術也在大規(guī)模場景建模中展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢和應用潛力。高斯濺射技術的基本原理是將場景表示為一組具有不同位置、大小和顏色的高斯分布，通過對這些高斯分布的渲染來生成場景圖像。在實際應用中，首先通過對場景進行掃描或采集多視角圖像，獲取場景的幾何和顏色信息。然后，將這些信息轉化為高斯分布的參數(shù)，如位置、半徑、顏色等。在渲染時，根據(jù)相機的位置和視角，對這些高斯分布進行加權求和，計算出每個像素的顏色值，從而生成場景圖像。與傳統(tǒng)的基于網(wǎng)格的建模方法相比，高斯濺射技術具有更高的靈活性和效率。它不需要構建復雜的網(wǎng)格結構，避免了網(wǎng)格生成過程中的復雜計算和拓撲問題，能夠快速地對大規(guī)模場景進行建模和渲染。而且高斯濺射技術能夠更好地處理復雜的幾何形狀和細節(jié)，通過調整高斯分布的參數(shù)，可以靈活地表示不同形狀和大小的物體，以及物體表面的細微紋理和光照變化。在處理大規(guī)模城市場景建模時，高斯濺射技術可以快速地將城市中的建筑、道路、植被等元素表示為高斯分布，實現(xiàn)對城市場景的高效建模。通過對不同區(qū)域的高斯分布進行合理的參數(shù)設置，能夠準確地表現(xiàn)出建筑物的形狀、高度、顏色等特征，以及道路的布局和紋理。在渲染過程中，利用高斯濺射技術的快速渲染特性，可以實時地生成高質量的城市場景圖像，為城市規(guī)劃、導航、虛擬旅游等應用提供了有力支持。例如，在城市規(guī)劃中，規(guī)劃者可以通過高斯濺射技術快速構建出不同規(guī)劃方案下的城市場景模型，實時觀察和比較不同方案的效果，從而做出更加科學的決策。在虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）領域，高斯濺射技術也有著廣闊的應用前景。在VR游戲中，利用高斯濺射技術可以快速生成逼真的游戲場景，減少場景加載時間，提高游戲的流暢度和沉浸感。玩家在游戲中能夠快速進入不同的場景，與豐富多樣的場景元素進行自然交互，提升游戲體驗。在AR導航應用中，高斯濺射技術可以將現(xiàn)實場景與虛擬信息快速融合，為用戶提供更加直觀、準確的導航指引。通過將道路、建筑物等現(xiàn)實場景元素用高斯濺射技術進行建模，再疊加虛擬的導航標識和信息，用戶可以在真實環(huán)境中更加清晰地了解自己的位置和行進方向，提高導航的便利性和實用性。2.2編輯技術2.2.1文本驅動的編輯文本驅動的編輯技術為大規(guī)?？删庉媹鼍暗臉嫿◣砹饲八从械谋憷院蛣?chuàng)造性，其中CE3D和Instruct-NeRF2NeRF是該領域中具有代表性的技術，它們展示了通過文本指令實現(xiàn)對3D場景精確編輯的能力。CE3D（ContextualizedEmbeddingfor3D）技術的核心在于利用上下文嵌入來理解文本指令與3D場景之間的關聯(lián)。在實際應用中，它首先對輸入的文本指令進行語義分析，通過自然語言處理技術提取指令中的關鍵信息，如場景中物體的位置、形狀、顏色等描述。將這些語義信息轉化為可用于3D場景編輯的參數(shù)。在編輯一個包含建筑物、樹木和道路的城市街區(qū)場景時，如果輸入文本指令為“將街區(qū)中心的建筑物顏色改為紅色，增加一座綠色的雕像”，CE3D會先識別出“街區(qū)中心的建筑物”“顏色改為紅色”“增加一座綠色的雕像”這些關鍵語義。然后，通過預先訓練好的模型，找到場景中對應街區(qū)中心的建筑物模型，調整其材質屬性，將顏色參數(shù)修改為紅色。對于“增加一座綠色的雕像”這一指令，CE3D會根據(jù)場景的空間布局和語義理解，在合適的位置生成一個綠色雕像的3D模型，并將其融入到原有的場景中。這一過程中，CE3D充分利用上下文信息，確保新添加的雕像與周圍環(huán)境在語義和視覺上的一致性，使編輯后的場景自然、合理。Instruct-NeRF2NeRF則是一種將文本指令與神經(jīng)輻射場（NeRF）相結合的創(chuàng)新性技術，實現(xiàn)了對3D場景的高效、逼真編輯。其工作原理是在優(yōu)化底層場景的同時，利用圖像條件下的擴散模型Instruct-Pix2Pix迭代編輯輸入圖像，從而形成一個遵循編輯指令的優(yōu)化三維場景。在編輯一個公園場景時，首先輸入公園的多視角圖像，經(jīng)過訓練視角下的場景渲染，得到初始的3D場景表示。然后，給定文本指令“將公園中的草地替換為花海，在湖邊增加一個亭子”，Instruct-Pix2Pix根據(jù)這一全局文本指令對渲染后的圖像進行編輯，將草地部分修改為花海，在湖邊添加亭子的圖像元素。接著，將編輯后的圖像替換訓練數(shù)據(jù)集中的原有圖像，再將多角度下的這些編輯后的圖像輸入NeRF進行訓練，得到新的神經(jīng)輻射場模型。這個新模型能夠渲染出任意視角下符合編輯指令的清晰圖像，且由于NeRF對場景的連續(xù)表示能力，不同視角下的場景過渡自然，大大減弱了場景變換的割裂感和虛假感。Instruct-NeRF2NeRF已經(jīng)成功應用于多種場景的編輯，包括室內場景、室外場景以及人臉等，為虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、三維建模、動畫制作等領域提供了強大的場景編輯工具。2.2.2交互驅動的編輯交互驅動的編輯技術通過基于鼠標拖拽、鍵盤按鍵等直觀的交互方式，為用戶提供了一種實時、直接的場景編輯體驗，使大規(guī)?？删庉媹鼍案淤N近用戶的操作習慣和創(chuàng)意表達需求?；谑髽送献У慕换シ绞皆趫鼍熬庉嬛袘脧V泛，它能夠實現(xiàn)對場景中物體的位置、旋轉和縮放等操作。在一個虛擬的建筑設計場景中，用戶可以通過鼠標點擊選中需要編輯的建筑模型，然后按住鼠標左鍵并拖動，即可實時改變建筑在場景中的位置。通過按住鼠標右鍵并拖動，可以對建筑進行旋轉操作，調整其朝向，以滿足不同的設計需求。如果用戶想要改變建筑的大小，只需通過鼠標滾輪進行縮放操作，建筑模型會根據(jù)用戶的操作實時調整尺寸。這種交互方式直觀、便捷，用戶能夠立即看到操作的結果，便于快速進行設計調整和創(chuàng)意表達。在一個包含多個建筑的城市規(guī)劃場景中，用戶可以輕松地將不同的建筑模型拖拽到合適的位置，調整它們之間的相對位置和空間關系，快速構建出不同的城市布局方案。鍵盤按鍵交互則為場景編輯提供了更多的功能和操作精度。在游戲開發(fā)中常用的場景編輯工具中，用戶可以通過按下特定的鍵盤按鍵來實現(xiàn)對場景中物體的復制、刪除、對齊等操作。按下“Ctrl+C”組合鍵可以復制選中的物體，按下“Delete”鍵可以刪除不需要的物體，按下“Ctrl+Shift+A”組合鍵可以將多個物體自動對齊到指定的平面或軸線上。通過鍵盤上的方向鍵，用戶可以對選中物體進行微調，精確控制其位置和角度。在創(chuàng)建一個復雜的室內裝修場景時，用戶可以使用鍵盤按鍵快速復制相同的家具模型，如沙發(fā)、椅子等，然后通過方向鍵微調它們的位置，使其排列更加整齊、美觀。為了進一步提升用戶體驗，許多交互驅動的編輯系統(tǒng)還結合了多種交互方式，形成了一套完整的交互體系。在一個虛擬現(xiàn)實（VR）場景編輯應用中，用戶不僅可以通過手持控制器進行類似鼠標拖拽的操作，還可以通過語音指令與鍵盤按鍵相結合的方式，實現(xiàn)更加復雜的場景編輯任務。用戶可以說“打開燈光”，然后通過按下鍵盤上的特定按鍵來調整燈光的亮度、顏色和照射范圍。這種多模態(tài)的交互方式，充分發(fā)揮了不同交互手段的優(yōu)勢，使用戶能夠更加自然、高效地與大規(guī)?？删庉媹鼍斑M行交互，實現(xiàn)更加豐富和復雜的場景編輯需求。三、大規(guī)模可編輯場景面臨的挑戰(zhàn)與應對策略3.1數(shù)據(jù)處理挑戰(zhàn)3.1.1大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲與管理在構建大規(guī)?？删庉媹鼍皶r，數(shù)據(jù)量的急劇增長帶來了諸多挑戰(zhàn)。以城市級場景為例，其中包含的建筑物、道路、植被、地下管線等各類信息的規(guī)模極其龐大。每棟建筑物都需要精確記錄其幾何形狀、材質、紋理等信息，道路則要涵蓋路面狀況、交通標識、車道劃分等細節(jié)，植被的種類、分布、生長狀態(tài)也需詳細記錄，地下管線更是涉及到多種不同類型管道的位置、走向、管徑等復雜數(shù)據(jù)。據(jù)統(tǒng)計，一個中等規(guī)模城市的精細化三維場景數(shù)據(jù)量可能達到數(shù)TB甚至數(shù)十TB，如此巨大的數(shù)據(jù)量對存儲和管理提出了極高的要求。傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)在面對如此大規(guī)模的數(shù)據(jù)時，往往顯得力不從心。其存儲容量有限，難以滿足不斷增長的數(shù)據(jù)存儲需求，而且存儲成本高昂，隨著數(shù)據(jù)量的增加，硬件購置、維護以及能耗等方面的費用也會大幅上升。傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀取和寫入速度較慢，在處理大規(guī)模場景數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的加載和更新操作可能會耗費大量時間，嚴重影響場景編輯的實時性和效率。傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面也存在不足，難以對海量數(shù)據(jù)進行高效的分類、索引和檢索，使得數(shù)據(jù)的查找和調用變得困難。為了解決這些問題，分布式存儲系統(tǒng)應運而生。分布式存儲系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分散存儲在多個節(jié)點上，通過分布式的架構實現(xiàn)了存儲容量的線性擴展，能夠輕松應對大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲需求。在一個城市級場景數(shù)據(jù)存儲中，可以將不同區(qū)域的場景數(shù)據(jù)分別存儲在不同的存儲節(jié)點上，每個節(jié)點只負責存儲和管理一部分數(shù)據(jù)，這樣不僅可以提高存儲容量，還能降低單個節(jié)點的負載壓力。分布式存儲系統(tǒng)通常采用冗余備份機制，將數(shù)據(jù)的多個副本存儲在不同節(jié)點上，當某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，其他節(jié)點上的副本可以繼續(xù)提供服務，確保數(shù)據(jù)的高可用性和可靠性。如果一個存儲節(jié)點發(fā)生硬件故障，系統(tǒng)可以自動從其他節(jié)點上讀取數(shù)據(jù)，保證場景數(shù)據(jù)的正常使用，不會因為單個節(jié)點的故障而導致數(shù)據(jù)丟失或服務中斷。數(shù)據(jù)管理平臺的優(yōu)化也是提高大規(guī)模場景數(shù)據(jù)管理效率的關鍵。通過建立高效的數(shù)據(jù)索引和查詢機制，可以實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的快速檢索和定位。采用基于空間索引的數(shù)據(jù)管理方式，如四叉樹、KD樹等，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的空間位置對其進行索引，當需要查詢某個區(qū)域的場景數(shù)據(jù)時，能夠快速定位到相關數(shù)據(jù)，大大提高查詢效率。利用數(shù)據(jù)挖掘和分析技術，可以對大規(guī)模場景數(shù)據(jù)進行深入分析，挖掘其中的潛在信息和規(guī)律，為場景編輯和應用提供支持。通過對城市交通流量數(shù)據(jù)和道路場景數(shù)據(jù)的分析，可以優(yōu)化城市交通規(guī)劃，合理調整道路布局和交通信號燈設置，提高城市交通運行效率。3.1.2數(shù)據(jù)的快速加載與預處理在大規(guī)?？删庉媹鼍爸校瑪?shù)據(jù)的快速加載與預處理是確保場景流暢運行和高效編輯的重要環(huán)節(jié)。以“書生?天際”這一城市級NeRF實景三維大模型為例，其在構建城市級大規(guī)模場景時，面臨著海量數(shù)據(jù)的加載與預處理難題。城市級場景的數(shù)據(jù)來源廣泛，包括衛(wèi)星影像、航空影像、地面激光掃描數(shù)據(jù)、傾斜攝影圖像等，這些數(shù)據(jù)不僅量大，而且格式多樣、精度不一。衛(wèi)星影像通常具有較大的覆蓋范圍，但分辨率相對較低；航空影像則具有較高的分辨率，但覆蓋范圍有限；地面激光掃描數(shù)據(jù)能夠提供高精度的三維點云信息，但數(shù)據(jù)量龐大；傾斜攝影圖像可以獲取建筑物的多角度信息，但數(shù)據(jù)處理較為復雜。如何將這些不同來源、不同格式的數(shù)據(jù)快速加載并進行有效的預處理，是實現(xiàn)大規(guī)模可編輯場景的關鍵挑戰(zhàn)之一。為了解決數(shù)據(jù)加載和預處理問題，“書生?天際”采用了數(shù)據(jù)分塊和重排的策略。在數(shù)據(jù)分塊方面，將大規(guī)模的場景數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則劃分為多個小塊，每個小塊包含一定范圍內的場景信息。可以按照地理區(qū)域將城市劃分為多個街區(qū)，每個街區(qū)的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)塊進行存儲和管理。這樣在加載數(shù)據(jù)時，可以根據(jù)用戶的操作需求，只加載當前需要的部分數(shù)據(jù)塊，而不需要一次性加載整個大規(guī)模場景數(shù)據(jù)，從而大大減少了數(shù)據(jù)加載量，提高了加載速度。在處理用戶對某個街區(qū)的場景編輯操作時，只需要加載該街區(qū)對應的那部分數(shù)據(jù)塊，而不需要加載整個城市的所有數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)加載時間大幅縮短，編輯操作能夠更加實時地響應。數(shù)據(jù)重排則是通過對數(shù)據(jù)進行重新組織和排序，使得運算負載更均衡，提高數(shù)據(jù)處理效率?！皶?天際”通過兩層數(shù)據(jù)集重排，根據(jù)數(shù)據(jù)的使用頻率和相關性對數(shù)據(jù)塊進行重新排列，將經(jīng)常一起使用的數(shù)據(jù)塊放置在相鄰位置，減少數(shù)據(jù)讀取時的磁盤尋道時間和網(wǎng)絡傳輸開銷。將同一區(qū)域內的建筑物、道路、植被等相關數(shù)據(jù)塊排列在一起，當需要對該區(qū)域進行場景編輯時，這些相關數(shù)據(jù)塊可以被快速連續(xù)地讀取，提高數(shù)據(jù)處理的效率和流暢性。這種數(shù)據(jù)分塊和重排的策略，使得“書生?天際”在處理大規(guī)模城市場景數(shù)據(jù)時，能夠顯著提高數(shù)據(jù)加載和預處理的速度，為實現(xiàn)城市級大規(guī)?？删庉媹鼍疤峁┝擞辛χС帧?.2編輯精度與效率挑戰(zhàn)3.2.1保證編輯精度的技術難點在大規(guī)?？删庉媹鼍爸?，確保編輯精度是一項極具挑戰(zhàn)性的任務，尤其是在處理復雜場景的幾何和語義信息時。以城市級大規(guī)?？删庉媹鼍盀槔?，其中包含了大量的建筑物、道路、植被以及各種城市設施等元素，這些元素的幾何形狀和空間位置關系錯綜復雜，且具有豐富的語義信息，如建筑物的功能分類、道路的等級和交通規(guī)則等。在對這樣的場景進行編輯時，要保證幾何準確性，就需要精確地調整各種物體的形狀、位置和尺寸，確保它們之間的空間關系符合實際情況。在添加一座新的建筑物時，不僅要準確確定其地理位置，還要保證它與周圍的道路、其他建筑物等在空間上相互協(xié)調，避免出現(xiàn)重疊或不合理的間距。然而，由于場景的規(guī)模龐大和復雜性，在編輯過程中很容易出現(xiàn)幾何誤差，如模型的變形、位置的偏移等，這些誤差會嚴重影響場景的真實性和準確性。語義準確性的保證同樣困難重重。在編輯過程中，需要準確理解和處理場景中各種元素的語義信息，確保編輯后的場景在語義上是合理和連貫的。在一個虛擬的城市街道場景中，如果要將一家咖啡店編輯為書店，不僅要改變建筑物的外觀和內部布局，還要相應地修改與書店相關的語義信息，如招牌、店內的書籍陳列等，并且要保證這些修改與周圍的商業(yè)環(huán)境和文化氛圍相契合。由于語義信息的多樣性和主觀性，不同的用戶可能對同一語義有不同的理解和表達，這就增加了準確處理語義信息的難度。而且，在大規(guī)模場景中，語義信息之間存在著復雜的關聯(lián)和約束關系，如不同建筑物之間的功能互補關系、道路與交通設施之間的配套關系等，在編輯時需要全面考慮這些關系，否則就會導致語義沖突和不合理的場景出現(xiàn)。3.2.2提高編輯效率的方法為了應對大規(guī)?？删庉媹鼍爸芯庉嬓实奶魬?zhàn)，研究人員不斷探索創(chuàng)新，提出了多種有效的方法。CE3D技術便是其中的杰出代表，它利用大語言模型調用視覺模型，為提升編輯效率開辟了新的路徑。CE3D的核心在于其獨特的設計理念，它將3D場景的編輯巧妙地轉換為在2D空間上圖集的編輯，實現(xiàn)了對現(xiàn)有方法的“降維打擊”。在這個過程中，CE3D通過設計Hash-Atlas的映射網(wǎng)絡，將3D場景的不同視圖精準地映射到2D圖集中，使得3D場景編輯過程能夠在2D空間中高效執(zhí)行。這一轉換不僅避免了傳統(tǒng)管道架構中3D模型和2D模型間復雜耦合的問題，還為后續(xù)利用大語言模型進行靈活編輯奠定了基礎。在編輯一個包含多種建筑和地形的復雜城市場景時，Hash-Atlas網(wǎng)絡能夠快速將該3D場景的各個視圖映射到2D圖集上，為后續(xù)的編輯操作提供了便捷的基礎。借助大語言模型強大的語言理解和處理能力，CE3D能夠解析用戶的任意文本輸入，并自主調用相應的視覺模型來完成3D場景的編輯。當用戶輸入“在城市廣場上添加一個音樂噴泉，并將周圍的樹木替換為櫻花樹”這樣復雜的編輯指令時，CE3D中的大語言模型首先對文本進行深入理解，分析出需要執(zhí)行的具體操作，如添加音樂噴泉、替換樹木種類等。然后，根據(jù)這些分析結果，自主調用合適的視覺模型，如用于生成音樂噴泉模型的模型、用于識別和替換樹木的模型等。在這個過程中，大語言模型就像一個智能的指揮官，協(xié)調著各個視覺模型的工作，使得編輯任務能夠高效、準確地完成。與傳統(tǒng)的3D場景編輯方法相比，CE3D不再局限于固定的文本輸入形式和受限的編輯能力，大大豐富了文本對話能力和場景編輯能力。它能夠適應用戶多樣化的語言表達和復雜的編輯需求，實現(xiàn)多輪對話式的編輯，讓用戶能夠更加自然、流暢地與場景進行交互，從而顯著提高了編輯效率。3.3內容版權與知識產(chǎn)權問題在大規(guī)?？删庉媹鼍暗臉嫿ê蛻眠^程中，內容版權與知識產(chǎn)權問題不容忽視，這不僅涉及到法律合規(guī)性，還關系到創(chuàng)作者的權益保護和行業(yè)的健康發(fā)展。在場景編輯中，可能出現(xiàn)多種形式的版權侵權問題。當用戶使用受版權保護的圖像、模型、紋理等素材來構建場景時，如果未獲得版權所有者的授權，就構成了直接的版權侵權行為。在一個虛擬的歷史文化場景構建中，如果使用了某畫家具有版權的古代建筑繪畫作品作為參考，直接將其中的建筑模型復制到場景中，而沒有得到畫家或其版權繼承人的許可，這就侵犯了畫家的版權。當對已有的場景進行編輯和修改時，如果這種修改超出了合理使用的范圍，也可能侵犯原作者的改編權。對一個受版權保護的游戲場景進行修改，用于商業(yè)用途的廣告宣傳，且未獲得原游戲開發(fā)者的授權，這種行為就侵犯了原開發(fā)者的改編權和商業(yè)使用權。在多人協(xié)作編輯場景時，可能會出現(xiàn)版權歸屬不明確的問題，導致后續(xù)的使用和傳播過程中引發(fā)糾紛。在一個團隊共同開發(fā)的虛擬城市項目中，如果沒有明確規(guī)定每個成員對所創(chuàng)建的場景元素的版權歸屬，當項目成果被用于商業(yè)推廣時，可能會出現(xiàn)成員之間關于版權收益分配的爭議。為了應對這些版權侵權問題，需要采取一系列有效的策略。在使用任何素材之前，必須進行嚴格的版權審查，確保素材的來源合法且已獲得相應的授權?？梢越ｉT的素材庫，對素材的版權信息進行詳細記錄和管理，方便在使用時進行查詢和確認。對于一些難以確定版權歸屬的素材，應避免使用，或者通過合法途徑與版權所有者進行溝通，獲取明確的授權。在進行場景編輯時，要明確版權歸屬和使用權限，通過簽訂詳細的合同或協(xié)議，規(guī)定各方在場景創(chuàng)作、使用和傳播過程中的權利和義務。在多人協(xié)作項目中，合同應明確每個成員的貢獻和對應的版權份額，以及場景的最終版權歸屬和使用范圍。如果是委托他人進行場景編輯，合同中要明確委托方和受托方的版權關系，確保委托方獲得合法的使用和再授權權利。加強版權意識教育也是至關重要的，提高創(chuàng)作者和用戶對版權問題的認識，使其了解版權法律法規(guī)的相關規(guī)定，自覺遵守版權保護原則?？梢酝ㄟ^舉辦培訓課程、發(fā)布版權指南等方式，普及版權知識，引導創(chuàng)作者和用戶合法使用素材，尊重他人的知識產(chǎn)權。四、大規(guī)?？删庉媹鼍暗牡湫蛻冒咐治?.1城市數(shù)字孿生中的應用4.1.1“書生?天際”在城市規(guī)劃中的應用“書生?天際”作為全球首個城市級NeRF實景三維大模型，在城市規(guī)劃領域展現(xiàn)出了強大的應用價值，為城市規(guī)劃師提供了創(chuàng)新的工具和視角，助力城市實現(xiàn)更加科學、合理的規(guī)劃與發(fā)展。在城市布局調整方面，“書生?天際”能夠以4K級圖像精度準確呈現(xiàn)大規(guī)模三維城市場景，為規(guī)劃師提供了一個高度逼真的虛擬城市環(huán)境。規(guī)劃師可以在這個虛擬環(huán)境中對城市的未來發(fā)展進行各種設想與模擬，輕松實現(xiàn)對城市建筑的移除、移動和新建等操作。在規(guī)劃一個新的商業(yè)區(qū)時，規(guī)劃師可以利用“書生?天際”移除現(xiàn)有的老舊建筑，在合適的位置移動或新建商業(yè)大樓、購物中心、停車場等設施。通過實時觀察不同布局方案下城市的空間結構和交通流線，規(guī)劃師能夠提前評估方案的可行性和潛在問題，如交通擁堵、空間利用效率低下等，從而優(yōu)化城市布局，提高城市的可持續(xù)發(fā)展能力。光照和季節(jié)調節(jié)是“書生?天際”的另一大特色功能，為城市規(guī)劃中的景觀設計和環(huán)境評估提供了有力支持。在景觀設計中，光照條件對植物的生長、建筑物的外觀以及人們的視覺感受都有著重要影響。規(guī)劃師可以利用“書生?天際”的光照調節(jié)功能，模擬不同時間、不同季節(jié)的光照效果，觀察城市景觀在不同光照條件下的呈現(xiàn)效果。在設計一個公園時，通過調節(jié)光照，規(guī)劃師可以確定最佳的植物種植位置和種類，以確保植物能夠獲得充足的陽光，同時營造出舒適宜人的景觀氛圍。對于建筑物的外觀設計，光照調節(jié)可以幫助規(guī)劃師優(yōu)化建筑的采光和遮陽設計，提高建筑的能源效率和居住舒適度。季節(jié)調節(jié)功能則使規(guī)劃師能夠提前感受不同季節(jié)下城市的景觀變化，為季節(jié)性景觀的規(guī)劃和維護提供參考。在規(guī)劃一個濱水景觀時，通過季節(jié)調節(jié)，規(guī)劃師可以觀察到冬季水面結冰、夏季綠樹成蔭等不同季節(jié)的景觀特點，從而合理安排景觀設施和活動，提升城市景觀的多樣性和吸引力。4.1.2對城市管理和決策的支持作用“書生?天際”為城市管理者提供了直觀、全面的可視化場景，極大地提升了城市管理和決策的科學性與效率，成為城市精細化管理的重要支撐工具。在城市管理方面，“書生?天際”的高精度三維城市場景模型能夠實時反映城市的現(xiàn)狀，幫助管理者全面掌握城市的運行情況。管理者可以通過該模型直觀地了解城市中各類設施的分布和狀態(tài)，如建筑物、道路、橋梁、公共設施等。在城市基礎設施管理中，管理者可以利用“書生?天際”快速定位到需要維護或更新的設施，及時安排維修人員進行處理，提高基礎設施的運行效率和安全性。在交通管理方面，通過將實時交通數(shù)據(jù)與“書生?天際”的三維場景相結合，管理者可以實時監(jiān)控交通流量、擁堵情況等，及時采取交通疏導措施，優(yōu)化交通信號燈設置，提高城市交通的運行效率。在突發(fā)事件應急管理中，“書生?天際”的三維場景可以為應急指揮提供準確的地理信息和場景參考，幫助管理者快速制定應急救援方案，合理調配救援資源，提高應急響應速度和救援效果。在決策支持方面，“書生?天際”的模擬和分析功能為城市管理者提供了科學的決策依據(jù)。在制定城市發(fā)展規(guī)劃時，管理者可以利用“書生?天際”對不同的規(guī)劃方案進行模擬和評估，比較不同方案對城市環(huán)境、經(jīng)濟、社會等方面的影響。在規(guī)劃一個新的工業(yè)園區(qū)時，通過“書生?天際”的模擬，管理者可以評估該園區(qū)的建設對周邊交通、生態(tài)環(huán)境、居民生活等方面的影響，從而制定出更加合理的規(guī)劃方案?！皶?天際”還可以結合大數(shù)據(jù)分析技術，對城市的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行深度挖掘和分析，預測城市未來的發(fā)展趨勢，為管理者提供前瞻性的決策建議。通過對城市人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、資源消耗等數(shù)據(jù)的分析，預測未來城市的發(fā)展需求，提前規(guī)劃基礎設施建設、公共服務設施布局等，以滿足城市未來的發(fā)展需求。4.2影視與游戲制作中的應用4.2.1影視特效制作中的場景編輯在影視特效制作領域，大規(guī)模可編輯場景技術發(fā)揮著舉足輕重的作用，為影視創(chuàng)作者們打開了一扇通往無限創(chuàng)意的大門。以電影《阿凡達》為例，這部具有劃時代意義的科幻巨作，其震撼人心的視覺效果離不開大規(guī)模可編輯場景技術的支持。在制作潘多拉星球的奇幻場景時，制作團隊利用先進的建模技術，構建了一個龐大而逼真的虛擬世界。通過基于NeRF的建模技術，將大量的概念設計圖、實景拍攝素材以及計算機生成的圖像數(shù)據(jù)進行融合，精確地還原了潘多拉星球上奇特的生物、壯麗的自然景觀以及神秘的部落建筑。從高達數(shù)百米的參天古樹，到擁有靈動光芒的奇異植物，再到充滿未來感的納美人部落，每一個場景元素都被細致入微地呈現(xiàn)出來。在場景編輯方面，制作團隊運用了文本驅動和交互驅動相結合的編輯技術，實現(xiàn)了對場景的高度定制和靈活調整。當需要創(chuàng)建一個新的生物角色時，藝術家可以通過輸入文本指令，如“一種擁有六條腿、身體覆蓋著發(fā)光鱗片的飛行生物”，利用文本驅動的編輯技術，快速生成符合描述的生物模型，并將其融入到潘多拉星球的場景中。通過交互驅動的編輯方式，藝術家可以直接在三維場景中對生物的形態(tài)、顏色、動作等進行實時調整，使其更加符合電影的情節(jié)和藝術風格。在調整生物的飛行姿態(tài)時，藝術家可以通過鼠標拖拽、鍵盤按鍵等操作，精確地控制生物的翅膀扇動頻率、飛行軌跡等參數(shù)，使生物的動作更加自然流暢。除了《阿凡達》，許多好萊塢大片也廣泛應用大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g來打造震撼的視覺效果。在電影《指環(huán)王》系列中，為了呈現(xiàn)出中土世界的宏大場景，制作團隊構建了一個包含山脈、森林、河流、城堡等多種元素的大規(guī)?？删庉媹鼍啊Ｍㄟ^對場景的精細編輯，如調整地形地貌、添加光影效果、布置建筑和道具等，成功地營造出了一個充滿奇幻色彩和歷史感的中土世界。在拍攝戰(zhàn)斗場景時，制作團隊可以根據(jù)劇情需要，隨時對場景進行修改和調整，如改變戰(zhàn)場的地形、增加或減少戰(zhàn)斗單位等，為觀眾帶來了緊張刺激的視覺體驗。在電視劇《權力的游戲》中，大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g也被用于打造維斯特洛大陸的各個場景，從雄偉的君臨城到神秘的絕境長城，每一個場景都栩栩如生，為劇情的發(fā)展提供了有力的支撐。4.2.2游戲開發(fā)中的場景構建與編輯在游戲開發(fā)領域，大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g為游戲開發(fā)者提供了強大的創(chuàng)作工具，使得游戲場景的構建和編輯變得更加高效、靈活和富有創(chuàng)意。以開放世界游戲《原神》為例，其精美的游戲場景吸引了全球眾多玩家的喜愛，而這背后離不開大規(guī)模可編輯場景技術的深度應用。在《原神》的場景構建過程中，開發(fā)團隊運用了先進的建模技術，打造了多個風格各異的游戲區(qū)域，每個區(qū)域都具有獨特的地形地貌、建筑風格和文化特色。在蒙德地區(qū)，以中世紀歐洲風格為藍本，構建了廣袤的草原、起伏的丘陵、古老的風車和充滿童話色彩的城鎮(zhèn)。開發(fā)團隊利用基于NeRF的建模技術，對現(xiàn)實中的歐洲小鎮(zhèn)和自然風光進行掃描和數(shù)據(jù)采集，然后通過算法生成高精度的三維模型，并將這些模型融入到游戲場景中。在璃月地區(qū)，靈感來源于中國傳統(tǒng)文化，呈現(xiàn)出了壯麗的山河、古老的宮殿和繁華的市井街巷。開發(fā)團隊深入研究中國古代建筑、園林藝術和山水繪畫，將這些元素巧妙地融入到場景建模中，通過精心設計的建筑布局、細膩的紋理材質和逼真的光影效果，營造出了濃厚的中國古風氛圍。在場景編輯方面，《原神》采用了交互驅動的編輯方式，開發(fā)者可以通過專業(yè)的游戲開發(fā)工具，實時對場景進行調整和優(yōu)化。在調整蒙德地區(qū)的一個小鎮(zhèn)場景時，開發(fā)者可以通過鼠標點擊選中需要編輯的建筑，然后通過拖拽操作改變建筑的位置和角度，通過縮放操作調整建筑的大小。開發(fā)者還可以通過鍵盤快捷鍵，快速復制相同的建筑模型，如房屋、店鋪等，并將它們排列組合，形成不同的街道布局。在添加場景細節(jié)時，開發(fā)者可以從資源庫中選擇各種道具模型，如樹木、花草、路燈等，將它們放置在合適的位置，為場景增添生機和真實感。通過這種交互驅動的編輯方式，開發(fā)者能夠快速實現(xiàn)自己的創(chuàng)意，不斷完善和豐富游戲場景?！对瘛愤€利用了動態(tài)場景技術，使游戲場景能夠根據(jù)玩家的行為和游戲進程實時變化，增加了游戲的可玩性和沉浸感。在玩家完成某個任務后，游戲場景中的某些區(qū)域可能會發(fā)生變化，如原本被黑暗籠罩的洞穴被點亮，出現(xiàn)新的道路和寶藏；或者在不同的時間和天氣條件下，游戲場景會呈現(xiàn)出不同的視覺效果，如白天陽光明媚，夜晚繁星點點，雨天霧氣彌漫，雪天銀裝素裹。這些動態(tài)變化的場景，讓玩家每次進入游戲都能有新的發(fā)現(xiàn)和體驗，極大地提升了游戲的吸引力和趣味性。五、大規(guī)?？删庉媹鼍暗陌l(fā)展趨勢展望5.1技術發(fā)展趨勢5.1.1多模態(tài)融合的編輯技術多模態(tài)融合的編輯技術正逐漸成為大規(guī)模可編輯場景領域的重要發(fā)展方向，它通過將語音、手勢等多模態(tài)交互與文本編輯相結合，為用戶提供更加自然、高效、便捷的場景編輯體驗。在語音交互方面，隨著語音識別和自然語言處理技術的不斷進步，語音指令在場景編輯中的應用將變得更加廣泛和精準。用戶只需說出簡單的語音指令，如“將這個建筑物放大”“在場景中添加三棵樹”等，系統(tǒng)就能準確理解用戶的意圖，并快速執(zhí)行相應的編輯操作。這在虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）場景編輯中尤為重要，用戶在沉浸式的環(huán)境中，雙手可能被占用或需要進行其他操作，此時語音交互能夠讓用戶更加自然地與場景進行交互，提高編輯效率。在VR游戲場景編輯中，開發(fā)者可以通過語音指令快速調整游戲場景中的道具位置、角色屬性等，無需再通過復雜的手動操作，節(jié)省了時間和精力。手勢交互則為場景編輯帶來了更加直觀的操作方式。利用手勢識別技術，用戶可以通過簡單的手勢動作，如拖拽、縮放、旋轉等，直接對場景中的物體進行編輯。在編輯一個3D室內場景時，用戶可以通過手勢將家具模型拖拽到合適的位置，通過手指的縮放動作調整家具的大小，通過旋轉手腕來改變家具的方向。這種直觀的手勢交互方式，使場景編輯更加貼近人們的日常操作習慣，降低了操作門檻，提高了用戶的參與度和創(chuàng)造力。為了提高手勢交互的準確性和穩(wěn)定性，研究人員不斷改進手勢識別算法，利用深度學習技術對手勢數(shù)據(jù)進行分析和學習，提高對手勢動作的識別精度，減少誤識別的情況。同時，結合傳感器技術，如深度攝像頭、慣性傳感器等，能夠更全面地捕捉用戶的手勢信息，實現(xiàn)更加精確的手勢交互。將語音、手勢等多模態(tài)交互與文本編輯相結合，能夠充分發(fā)揮各種交互方式的優(yōu)勢，為用戶提供更加豐富和靈活的編輯體驗。在編輯一個復雜的城市景觀場景時，用戶可以先用語音指令大致描述場景的布局，如“在城市中心建造一個廣場，周圍環(huán)繞著高樓大廈”，然后通過手勢交互對廣場的形狀、大小進行微調，對高樓大廈的位置和高度進行調整。在添加一些細節(jié)元素時，用戶可以通過文本輸入更加具體的描述，如“在廣場上添加一個噴泉，噴泉的形狀為圓形，周圍有彩色燈光”。這種多模態(tài)融合的編輯方式，能夠滿足用戶在不同場景下的編輯需求，提高場景編輯的效率和質量。5.1.2與人工智能技術的深度融合隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，大語言模型、深度學習等技術在大規(guī)?？删庉媹鼍爸械膽脤⒉粩嗌罨?，為場景編輯帶來更加智能化、自動化和個性化的體驗。大語言模型在場景編輯中的應用前景廣闊。它能夠理解自然語言，根據(jù)用戶的文本描述生成相應的場景內容，實現(xiàn)更加靈活和高效的場景編輯。在編輯一個虛擬的科幻城市場景時，用戶可以輸入“創(chuàng)建一個充滿未來感的城市，有飛行汽車、懸浮建筑和發(fā)光的街道”，大語言模型能夠根據(jù)這些描述，利用其強大的語言理解和生成能力，快速生成包含飛行汽車模型、懸浮建筑模型以及發(fā)光街道材質等的場景元素，并將它們合理地組合在一個場景中。大語言模型還可以實現(xiàn)多輪對話式的場景編輯，用戶可以與模型進行交互，不斷細化和調整場景內容。用戶可以繼續(xù)輸入“飛行汽車的顏色改為藍色，增加一些交通標識”，大語言模型會根據(jù)新的指令對場景進行相應的修改，使場景更加符合用戶的需求。通過這種方式，大語言模型能夠幫助用戶快速實現(xiàn)自己的創(chuàng)意，降低場景編輯的難度和門檻。深度學習技術在場景編輯中的應用也將更加深入。它可以實現(xiàn)對場景的自動優(yōu)化和調整，提高場景的質量和真實感。利用深度學習算法對場景中的光照效果進行優(yōu)化，能夠根據(jù)場景的特點和用戶的需求，自動調整光照的強度、顏色和方向，使場景中的物體呈現(xiàn)出更加逼真的光影效果。在一個室內場景中，深度學習算法可以根據(jù)房間的布局和物體的材質，自動計算出最佳的光照方案，使房間看起來更加明亮、舒適，物體的質感和細節(jié)也更加清晰。深度學習還可以用于場景的自動生成和修復。通過對大量場景數(shù)據(jù)的學習，深度學習模型可以根據(jù)給定的條件，如場景的主題、風格等，自動生成完整的場景內容。在修復損壞的場景模型時，深度學習模型可以根據(jù)模型的上下文信息和已有的數(shù)據(jù)，自動填補缺失或損壞的部分，恢復場景模型的完整性。為了實現(xiàn)大語言模型、深度學習等人工智能技術與大規(guī)?？删庉媹鼍暗纳疃热诤?，需要解決一系列技術挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)的質量和數(shù)量是關鍵因素之一，需要收集和整理大量高質量的場景數(shù)據(jù)，用于訓練人工智能模型，以提高模型的準確性和泛化能力。模型的效率和實時性也至關重要，在場景編輯過程中，需要模型能夠快速響應用戶的操作，實現(xiàn)實時的場景生成和編輯。還需要解決模型的可解釋性和安全性問題，確保人工智能技術在場景編輯中的應用是可靠和可控的。5.2應用拓展趨勢5.2.1在教育領域的潛在應用在教育領域，大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g展現(xiàn)出了巨大的潛力，為教育教學帶來了全新的模式和體驗，有望徹底變革傳統(tǒng)的教學方式，提升教育質量和效果。虛擬實驗室是大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g在教育領域的重要應用之一。借助這一技術，學生能夠在虛擬環(huán)境中進行各種實驗操作，突破了傳統(tǒng)實驗教學在時間、空間和實驗設備上的限制。在物理實驗教學中，學生可以通過虛擬實驗室進行復雜的電路實驗，如搭建不同類型的電路，觀察電流、電壓的變化，研究電阻、電容等元件的特性。與傳統(tǒng)的實物實驗相比，虛擬實驗室具有諸多優(yōu)勢。它可以提供更加安全的實驗環(huán)境，避免學生在實驗過程中因操作不當而發(fā)生危險。在進行化學實驗時，虛擬實驗室可以模擬各種化學反應，學生無需接觸有毒有害的化學試劑，就能觀察到化學反應的現(xiàn)象和過程。虛擬實驗室還能夠降低實驗成本，學校無需購買大量昂貴的實驗設備和耗材，就可以為學生提供豐富多樣的實驗課程。虛擬實驗室具有高度的可重復性，學生可以多次進行同一實驗，反復驗證實驗結果，加深對實驗原理的理解。歷史場景重現(xiàn)是大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g在教育領域的又一重要應用。通過構建逼真的歷史場景，學生可以身臨其境地感受歷史的氛圍，深入了解歷史事件和文化。在學習古代文明時，學生可以進入虛擬的古埃及場景，參觀金字塔、神廟等歷史遺跡，與虛擬的古埃及人進行互動，了解他們的生活方式、宗教信仰和文化傳統(tǒng)。在學習中國古代歷史時，學生可以穿越到唐朝的長安城，體驗當時的繁華市井生活，參觀皇宮、書院等建筑，感受唐朝的政治、經(jīng)濟和文化風貌。這種沉浸式的學習方式能夠激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的學習積極性和主動性。通過親身體驗歷史場景，學生能夠更加直觀地理解歷史事件的背景、過程和影響，增強對歷史知識的記憶和理解。與傳統(tǒng)的歷史教學方式相比，歷史場景重現(xiàn)能夠讓歷史知識變得更加生動、形象，使學生更容易產(chǎn)生共鳴，從而更好地傳承和弘揚歷史文化。5.2.2在工業(yè)設計與仿真中的應用前景在工業(yè)設計與仿真領域，大規(guī)模可編輯場景技術正逐漸成為推動行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關鍵力量，為產(chǎn)品設計和工業(yè)流程仿真帶來了前所未有的便利和創(chuàng)新。在產(chǎn)品設計方面，大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g為設計師提供了一個高度靈活和直觀的設計平臺。設計師可以在虛擬的三維場景中快速構建產(chǎn)品的原型，通過對場景中物體的位置、形狀、材質等進行實時編輯和調整，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計的不斷優(yōu)化。在汽車設計中，設計師可以利用大規(guī)模可編輯場景技術，在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建汽車的外觀和內飾模型。通過鼠標拖拽、縮放等交互操作，輕松調整汽車的車身線條、車燈形狀、輪轂樣式等外觀元素，打造出具有獨特風格的汽車外觀。在設計內飾時，設計師可以對座椅的布局、儀表盤的設計、車內裝飾材料的選擇等進行實時編輯，根據(jù)不同的設計需求和用戶反饋，快速迭代設計方案。利用大規(guī)?？删庉媹鼍凹夹g，還可以對產(chǎn)品的功能進行模擬和驗證。在設計一款智能家居產(chǎn)品時，設計師可以在虛擬場景中模擬產(chǎn)品的使用環(huán)境，測試產(chǎn)品在不同場景下的功能表現(xiàn)，如智能燈光系統(tǒng)在不同光照條件下的自動調節(jié)功能、智能門鎖的識別和開鎖功能等。通過這種方式，能夠提前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計中存在的問題，降低設計成本和風險，提高產(chǎn)品的質量和市場競爭力。工業(yè)流程