基於雲端計算的大規模即時雲渲染技術，讓每個人都擁有了“數字生命”。
2023的開年爆款，非《流浪地球2》莫屬。
它展開了人類的新話題，關於平行空間，關於數字生命，關於人類文明。跟隨這部科幻鉅作，穿越平行空間，領略前所未有的真實視覺震撼；認知數字意識，發現生命的存在有了新的出口。可以說，“數字”將對人類產生不可估量的影響。
在震撼之外，也聊聊背後的承載。
製作者對人類未來的想象，儼然呈現在恢弘的太空電梯、宇宙空間和太空艙的影像之中。超越想象的科幻奇境，其視覺特效背後，必然是十分龐大的資訊資料處理，更是極其高昂的渲染資源執行。一部影片一秒鐘24幀，如果只依靠特效公司的“普通渲染”，渲染1幀畫面就需要半小時。
根據流浪地球劇組透露，這部電影有超過2600個特效鏡頭，需要渲染超過20800個小時——摺合過來就是整整2年多。
傳統影視行業時常遇到時間緊、任務重的渲染需求，製作單位往往需要為了某個專案購置大量的計算裝置，不僅帶來了巨大的成本投入，更時常因計算資源不足而導致工期延長、甚至犧牲畫面效果。
雲的存在改變了這一切，如今的影視巨片渲染，依託“雲”大規模分散式的高效能運算機叢集，能夠快速完成複雜的渲染任務和高解析度真實感渲染的繁雜工作，極大縮短了製作週期。
當然，想要走進一個平行世界，與其真實相處，常規的雲渲染力是無法滿足的，更需要“實時渲染”的極致技能，而只有基於雲端計算的大規模即時雲渲染技術，才能讓實時互動的“平行時空”走入現實，就像讓每個人都擁有了數字生命。
01 數字生命的起點：實時互動
隨著虛擬現實與元宇宙技術的不斷成熟，人們對於“數字生命”的討論日益豐富。其中一個重要的體驗起點，就在於互動技術。
從文學到電影，人們體驗另一種虛擬人生的方式古已有之，可這些體驗並不能被稱為數字生命。
生命的體驗中，一個最重要的環節之一，就在於人類與世界的互動。我的手去觸碰杯子，杯子便會被我拿起來；我在你面前揮一揮手，你便能看到我的動作。
只有在與世界的互動中，人才能感受到生命的流動。
舉個例子，在大年三十當晚，近百萬使用者在享受新春團圓的現實世界時，還選擇了另一種數字生命的新體驗。
在央博技術團隊與阿里雲聯合打造的“央博新春雲廟會”中，這百萬名使用者選擇了一齊暢遊數字宇宙，在這一雲端平行時空，用自己的數字分身遊花車、舞獅子、踩高蹺、放煙花……
精彩的互動、趣致的遊戲、絢爛的畫面，為新春佳節帶來了一種全新的數字體驗。
然而，這種帶有強互動屬性的實時互動場景，對時延有著極高的要求。
正常人類的神經傳輸速度為50-100米/秒，認知反應速度相當迅速，約為100毫秒（0.1秒），純視覺感知速度還要更快。一旦超出這個響應速度，人類就會明顯覺察出畫面的卡頓、延時，帶來極差的體驗。
而隨著影片畫面清晰度的高速提升，畫面資料量更是迎來了爆發式的增長：一方面，系統要將延遲降到毫秒級，以滿足互動需求，另一方面，系統還要實時呈現高保真的畫面質感，以滿足元宇宙的沉浸感，這無疑對實時渲染與傳輸技術提出了巨大的挑戰。
在打造“央博新春雲廟會”宇宙時，阿里雲與央博團隊也遇到了同樣的問題。
解決方案之一，是雲渲染中的“串流”技術。
串流是雲遊戲、元宇宙等雲端大型3D渲染應用的核心技術之一，它透過資料中心將渲染場景轉換成影片流，再透過傳輸網路推送到使用者終端顯示，其最低延遲能夠實現50-60毫秒，遠低於人類100毫秒的認知時間——這也是當前雲渲染時延技術的天花板。
透過極大地降低了互動延時，雲渲染能夠真正讓渲染畫面“0時差”呈現在使用者終端面前。
畫質的清晰與否，是使用者在互動體驗中最能直觀感受的。然而，畫質提升和演算法耗時的關係如同天平兩端，為了保障體驗需要在兩者之間平衡。
在解決延時的體驗基本需求後，窄帶高畫質技術透過內容自適應的紋理與色彩增強處理，大大提升了畫面清晰度，而其產生的演算法耗時卻基本可以被忽略。
互動的最佳化與畫面的升級是在體驗上改革，可另一個更值得驚歎的點在於，使用者在接入“央博新春雲廟會”元宇宙時不需要任何複雜昂貴的裝置，只需要一臺普普通通的智慧手機。
過去，畫面實時渲染技術大量依賴於本地硬體，普通手機、甚至普通電腦的硬體能力都無法承受高質量實時3D渲染的技術需求，從而無法避免“卡頓”、“發燙”現象。
雲渲染的出現就是為了解決這個問題：即使終端硬體效能一般，也能體驗實時渲染效果不錯的3D內容。
大規模即時雲渲染技術，能夠將使用者終端渲染硬體與算力部署分離，大量大型沉浸式體驗需要的3D渲染應用都將部署在雲端，透過雲端實時渲染計算，使用者只需要在實時顯示的影像上點選、觸控、傳輸指令到雲端，就能實時控制3D渲染應用響應，不需要高配裝置，而且裝置通常也不會發燙了。
今天，無需任何門檻，你可以用任何一部手機接入央博新春雲廟會現場，以你的數字分身“親”臨其境，享受到同樣繽紛的元宇宙體驗。
雖然異彩紛呈，但新春雲廟會僅僅只是眾多“文博科技新體驗”的其中一個。
早在去年6月，央視就與阿里雲合作推出了國內首個大型沉浸式雲考古節目《三星堆奇幻之旅》，基於大規模即時雲渲染算力復刻了3000年前的人類文明，讓三星堆“活過來”。
02 成本，繞不開的成本
無論是《流浪地球2》、央博新春雲廟會，還是《三星堆奇幻之旅》，它們最吸引觀眾的特質之一，就是其精緻、細膩的3D畫面。
其實，3D畫面渲染技術並非近年的產物。早在2000年前後，3D渲染技術便已突飛猛進，以《阿凡達》為首的一系列3A級影視大作陸續震撼著世人的感官。
然而，當時，這些鉅作的背後是以十年計算的昂貴時間成本，以及尋常機構所難以負擔數的十億級別渲染成本。
因此，任何一項技術的大規模落地，成本都是最繞不開的環節。
此前，實時3D渲染對計算密度要求高、耗時久，需要耗費大量CPU、GPU及儲存資源，需要單一的企業或機構在本地投入大量計算資源進行部署。
比如，《阿凡達1》在製作時，用了40000顆CPU、104TB記憶體、10G網路頻寬，沒日沒夜地整整渲染了1個多月，其耗時、耗力、耗資源程度令人咋舌。
不僅資源耗費龐大，對於製作單位來說，由於渲染業務需求存在波動性，高峰時資源緊缺，低谷時資源冗餘，如果購置大量的本地計算裝置，空閒時期的資源浪費更是可怕。
與此同時，本地渲染效率往往極低：基於通用伺服器，一次渲染需要10+小時，叢集負載過重時，延遲較高，影響渲染效率。
此外，儲存規格要求多樣、交付效率低、運維複雜、擴容難度大、靈活性不足等諸多問題都成為了限制這一技術發展的基礎設施。
這也是為什麼一直以來高質量的3D數字互動空間開發成本高、週期長，延時問題嚴重，像央博新春雲廟會這樣的萬人級同時線上互動與多終端互通的元宇宙，幾乎是不可想象的難題。
然而，近年間，隨著邊緣計算和GPU虛擬化技術的快速發展，長期阻礙3D雲渲染髮展的延時問題和使用成本等核心挑戰正逐步得到解決。相比於本地部署，雲渲染平臺靈活性高、運維便利、高價效比，能夠滿足元宇宙、遊戲、動畫、模擬等領域渲染需求。
雲渲染平臺所呈現的3D高畫質互動空間都是在雲端實時渲染完成後，將畫面透過實時音影片傳輸技術，傳輸到使用者終端顯示，實現低成本沉浸式互動體驗。
無論是圖片、影片還是實時互動的場景，雲渲染之上，都是對成本和效率的極致探索。如何最大程度利用雲上渲染資源？
阿里雲影片雲技術團隊在GPU虛擬機器Windows作業系統之上，增加了虛擬外設驅動層實現在一臺虛擬機器上部署多個渲染應用的能力，使用者透過不同的虛擬外設（音響、顯示器、麥克風、攝像頭、鍵盤、滑鼠、手柄、觸屏）訪問同一臺虛擬機器而不會相互干擾，該技術能有效提高單機資源利用率，一張卡上同時執行多個渲染程式，為雲渲染的大規模商業化落地奠定了基礎。
同時，雲渲染也在探索更加靈活的混合渲染模式，能夠更靈活、更高效地滿足計算需求。
混合渲染指的是渲染過程中採用了多種方案的混合實現，包括基於管線的混合渲染、基於資料的混合渲染、基於框架的混合渲染、基於硬體的混合渲染等。
比如，在傳統的渲染計算中，單獨使用CPU編碼成本高、延遲大；單獨使用GPU編碼靈活性差、畫質差。透過混合渲染技術，雲渲染可以融合CPU與GPU編碼能力，採用GPU為主、CPU為輔的混合渲染，實現算力資源高效運用。
與此同時，混合渲染在端、邊、雲上的協同發力，也能夠充分利用終端及終端附近的邊緣節點的計算能力，避免了全雲端渲染可能會遇到的“卡頓”問題。
無論是透過雲渲染帶來的計算資源效率提升，還是透過窄帶高畫質等技術帶來的運營成本降低，隨著技術的不斷進步，原先價格高昂的大型元宇宙專案，現在不僅可以極大降低成本，還可以將原來以年為單位的開發時間極大地壓縮。
據央博資料，藉助阿里雲在城市大腦、數字孿生等領域多年積累的高精度3D模型製作平臺，在雲渲染等技術的加成之下，“央博新春雲廟會”這一元宇宙從立項到上線僅花了50多天時間，創下了大型元宇宙場景開發記錄。
03 當生命擁有不止一種可能性
人的生命只有一次。在這個宇宙、這顆星球、這片大陸上，生命的可能性隨著時間的流逝被不斷壓縮，無論我們願意與否，我們能只在擁有一個太陽，一個月亮，一副身軀的公曆2023年中，度過我們人生的日子。
可是今天，我想去另一個平行世界裡看看。
從文字到影像，從白日夢到元宇宙，人類對另一種生命體驗的追求從未停歇，也從未停止過對“數字生命”技術的不斷追求，不斷超越。
當人類超越了今生的侷限，當生命擁有不止一種可能性，人類所面臨的將是對宇宙與存在的重新認知。
今天，數字生命賦予了我們選擇的權利，平行宇宙給予了我們釋放的空間，而云渲染技術支撐了更多的不可思議。從唐宋元明到2077，從李白杜甫到三體宇宙，我們將重新認識生命的廣度，重新思考人類文明的意義。
當人類優渥於一種狀態，總有想象力來衝破平衡。Cloud Imagine《雲想之力》是阿里雲聯合36氪共同打造的系列報導，旨在探索雲端計算大背景下爆發的應用場景和新興技術，以想象的高維碰撞之力，窺探“雲”上的無限空間。從流浪地球到平行世界，從三星堆到雲廟會，當各行業都開始討論下一個時代究竟何為主流時，由極致雲渲染驅動的“虛實共生”，已然成為了共識。