为了更快的扫描更大的范围，还可以把扫描仪安在汽车或者飞机上，将经过的地方都扫描下来。当然，这样扫描一圈回来，数据量肯定是非常非常大了。

说到这，估计有人会想，既然点云数据这么大，动不动上百兆上千兆，那转换成网格模型也会很慢啊。事实的确如此，有一本名字叫《基于点的图形学（Point Based Graphics）》的书，就专门研究如何直接处理点云，而不是网格。本质上，这是一个几何基元的问题。最早在计算机上表达3D模型的方法，其实也不是网格，而是像立体几何课本上所画的那些线框图，现在在一些CAD软件中依然可以看到。这算是用线来作为基元表达3D，后来才出现显示效果更好的多边形网格。而由于三角形是最简单的多边形，并且计算上能做很多优化，用的人越来越多，渐渐成为了网格模型的主流，OpenGL标准也就直接以三角网格作为几何基元，专门处理3D的显卡GPU也都对三角网格的显示做了最多的优化。但点才是几何上最简单的元素，比三角形还要简单。基于点的图形学已经能把点云显示的和网格效果一样好，也能做光线追踪，不用特殊处理就直接可以做粒子系统模拟物理过程的动画，还能做基于点的有限元分析，好处多多。而如今又有了能很容易产生点云模型的设备，那么是否将来会用点来代替三角网格呢？归根到底，无论是网格还是点云，都是为了能在计算机上表达3D模型，只要能够表达好模型，用什么无所谓。

专业的3D激光扫描仪非常贵，一般都要几十万RMB，不是一般人消费得起的，而且其数据后处理也需要一定的学习，不那么容易上手。但微软无意间做了一件好事，发明了kinect，让一切又有了希望。JZp3D中国

本来kinect只是被微软用在自己的xbox上做体感游戏的输入设备，也就是在游戏中像钢铁侠里的Tony Stark那样，能够凭空操作机械模型之类的事。但微软的研究人员不满足于此，还建立了一个名为Kinect Fusion的研究项目，利用kinect来进行3D激光扫描，并发表在2011年的SIGGRAPH上。

发布会上的Kinect

很快，开源项目Point Cloud Library也实现了自己的开源版本KinFu，利用GPU的通用计算能力来实时计算扫描的模型。前几天，我在公司的Ubuntu上也玩了一下开源版的KinFu。因为还没发布，所以KinFu要自己从源代码编译才能运行，不过操作起来非常简单，并可以在屏幕上直接看到扫描的中间结果，可以及时调整扫描的位置，几分钟就能熟练掌握，大大降低了激光扫描的门槛。只是目前kinect的精度还比较低，其彩色摄像头的分辨率是640x480，而深度传感器的分辨率只有320x240，使得扫描出的模型比较粗糙。毕竟kinect最开始只是用来玩游戏的，但如果市场需要，相信今后会不断改善。

分享你的3D

用3D打印机把模型打印出来，是最直观的方法，而且最好的机器不只可以打印塑料，还可以打印金属，只是成本高了些。或者直接把3D文件发给对方，但据我所知，还没有哪个操作系统像支持2D图像那样，能原生支持某种3D格式。

随HTML5而来的WebGL让通过互联网共享3D模型成为可能。开源项目three.js就是用WebGL实现的一套Javascript的3D图形库，在它的官网有很多示例，体验还是很不错的。

不过WebGL也有一些天生的缺陷。首先，WebGL需要把3D数据下载到浏览器本地才能显示，所以在能看到3D模型之前多少都要等一会儿，时间长短取决于模型大小和网速。如果数据还是用Javascript来解析的，那么别人就有可能复制和破解你的数据，用于他处，这对需要保密或者有版权的3D数据是很不好的。其次，WebGL需要浏览器支持HTML5，其运行性能也严重依赖浏览器的实现。目前chrome的支持是最好的，实现的WebGL性能也不错，其他浏览器就差一些。但即使在理论上，WebGL的性能也不可能赶上直接使用OpenGL的桌面程序。而且WebGL这种通过浏览器来解释执行的方式，也意味着其对用户终端的3D硬件有所要求，尤其是显示大模型、或者复杂的3D效果，都需要更好的硬件支持才行。对于台式机和笔记本，或许还可以配一块好一些的显卡，但对于移动设备，如手机和平板，往往不会有这么好的显卡，所以支持WebGL的移动浏览器好像还没有，反正我还不知道。

但办法还是有的。如果能把3D模型放在服务器端，只在浏览器上根据用户操作，显示渲染好的2D图片，只要网速足够快，使得2D图片的更新足够快，用户用起来就会和在本机查看3D模型是一样的。这个远程桌面就可以做到，只是不能同时支持太多并发用户，因为这是由远端服务器上运行的软件决定的，而这些传统桌面软件往往也不支持并发，远程桌面对此也无能为力。

真正能解决问题的是云渲染

据说云渲染的概念是AMD在2009年的CES展会上提出的，并预计将主要应用在3D网游上。3D网游本质上也是大量共享3D模型的应用，而且和远程桌面不同，会有很多玩家并发查看和操作这些模型。设想一下，如果只有一个用户，那云渲染就应该和远程桌面差不多，但当并发用户和操作很多时，情况就完全不同了。因此，真正的云渲染就像任何一种云计算技术一样，需要一个服务器集群来为众多并发在线的用户服务。不过和另一种被称作渲染农场的、也是利用集群来渲染3D场景的应用不太一样。渲染农场是专门用来应付像好莱坞大片中那些逼真复杂的3D特效的，它们往往通过模拟真实的物理过程来得到逼真的3D画面，其计算过程非常复杂。如果只有一台计算机，每一帧画面都得需要数分钟甚至数小时的计算才能渲染出来，而集群的分布式计算能力正可以用来加快其速度。也就是说渲染农场的集群是专门用来应对那些很大的、需要多台服务器协作的渲染任务，但渲染的结果往往只供一个或很少的用户使用，很少有并发的情况。云渲染则是要应对那些一台服务器就可以很快处理完的小渲染任务，但很多很多，而且需要将不同的渲染结果返回给不同的用户。需求和目的不同，也导致了两者在架构上很大的不同。渲染农场的工作原理比较接近MapReduce，先是要将一个很大的渲染任务分解，并分发到多台服务器上处理，然后再将处理后的结果汇总，并最终返回给用户，不需要处理并发。而云渲染则更像是一个网站，将很多用户的并发请求通过负载均衡设备，分发给那些有空闲的服务器处理，然后各个服务器只需要将处理结果直接返回给发送请求的用户就可以了，不需要汇总，也不一定需要负责分发的服务器转发，但是一定要能应对大量并发请求。

由于云渲染的显示结果需要通过网络传输，体验起来暂时还不能达到WebGL那么好，但它也有一些无法比拟的优势。第一个就是不需要HTML5，也不需要什么特别的显卡支持，只要能够显示2D图片就可以，而现代的所有浏览器都满足这一点，而且可以连flash、silverlight插件也不需要。第二呢，因为不需要特殊的浏览器，也不需要插件，对硬件也没要求，所以只要带宽足够，任何能上网的设备都可以用，移动设备也没问题，iphone、ipad这样不支持flash的系统也没问题。还有一条很重要就是不需要下载模型，因为渲染过程都是在服务器端完成的，浏览器得到的只是一张渲染好的2D图片，所以也就不可能有机会复制或破解你的3D数据。唯一需要的是网络带宽要够大，足以将渲染的图片快速传输到浏览器显示出来，和网络视频的带宽要求是差不多的。现在电信光纤的带宽已经可以达到20Mbps，足以应对云渲染的要求。看新闻明年国内也可能开始上4G了，到时候即使对移动设备，带宽也根本不是问题。

虽然理论上看一切都很好，但云渲染的实现难度明显大于WebGL，因此目前真正能够实用的云渲染产品还不多。

还有一个值得一提的技术——3D全景图。其原理是将站在同一位置、不同角度拍摄的多张照片缝合起来，形成一个可以在定点360°观察的、看起来像3D的图像，所以叫全景图。这也是最廉价的一种伪3D技术，非常适合像Google街景这样，需要大量、低成本、快速制作模型的应用。但与WebGL和云渲染相比，效果也是最差的。

Google StreetView

可以说到目前为止，和2D技术相比，3D技术的发展才刚刚开始。想当年，那些庞大、笨重、难用且只有黑白色的老式照相机器，演变到如今随身携带、高精度的彩色数码相机，以及从胶卷到数码打印、复印，再到各种网络共享方式，2D领域的变化可谓沧海桑田。即使到了今年，也依然有专注于2D图片分享、并被facebook以10亿美元的重金收购的Instagram。而现在的那些昂贵的3D激光扫描仪，就相当于2D中那些笨重、老旧的设备。Kinect Fusion或许代表了新的方向，而3D打印就相当于胶卷和印刷术，WebGL和云渲染就是3D的网络共享，谁又知道3D中的Instagram在哪里呢？

一切才刚刚开始。

页码： 上一页  1 2