3D数字内容生产技术白皮书

虚拟现实与元宇宙产业联盟 eXtendedRealityandMetaverseAlliance 3D数字内容生产技术白皮书 虚拟现实与元宇宙产业联盟 2024年1月 eXtendedRealityandMetaverseAlliance 3D数字内容生产白皮书 前言 随者数学经济的迅速爱展，D数学内容正成为推动产业升级和创新的审要驱动力，无论是在游戏影视，支旅还是教音等领域，对于逼真、变互性强的3D数学内容的需求都在不断增良，3D数学内容生产技术作为实现这一需求的关键环节，也在不断演进创新和发展。然而，尽管3D数字内容生产技术在全球范围内取得了显著的进展，我国在这一领或的起步相对较晚，自前正处于追赶阶段，需要加快发展步伐，以满足日益增长的3D数字内客生产需求， 本白皮书将详细介绍3D数字内容生产技术的关键环节，包括3D建模、仿真动画、可视化染、感知交互和数据格式与数字资产等，梳理了3D数字内容生产技术的发展背景和趋势，探讨了我国3D数字内容生产技术面临的问题和挑战，提出了一些建设和借施，盲在加强我国在这一领域的创新能力、提高生产质量，并促进3D数字内客产业的健康发展。 希望通过白皮书的为相关从业者、决策者和研究者提供有价值的参者，共同促进我国3D数字内容生 产技术的勃发展。 3D数字内容生产白皮书 本文件由虚拟现实与元宇宙产业联盟（XRMA）组织制订，并负责解释。本文件发布日期：2024年1月26日。 本文件由虚拟现实与元宇审产业联盟提出并归口。 本文件归属虚拟现实与元宇宙产业联盟。任何单位与个人未经联盟书面充许，不得以任何形式转售、复制、修改、抄袭、传措全部部分内容。 本文件牵头单位： 华为技术有限公司、寰宇信任（北京）技术有限公司、中国信息通信研究院本文件核心参编单位： 艾迪普科技股份有限公司、北京航空航天大学、北京谋先飞科技有限公司、北京众绘虚拟现实技术研究 院有限公司、恒信东方文化股份有限公司、平行云科技（北京）有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中影年年（北京）文化传媒有限公司（排名不分先后） 本文件参编单位： 北京仓丰视感科技有限公司、北京度量科技有限公司、北京世纪好未来教音科技有限公司、北京松应科技有限公司、北京温光科技有限公司、北京优诺科技股份有限公司、抗州优避的代科技有限公司、湖南快乐阳光互动娱乐传媒有限公司、咪咕文化科技有限公司、如你所视（北京）科技有限公司、上海极 信息技术有限公司、唯艺（杭州）数字技术有限责任公司、维沃移动通信有限公司、讯飞幻境（北京）科技有限公司、友道科技有限公司、累光展说（上海）科技有限公司（排名不分先后） 本文件参编人： 赵鸭、李都伊、邵刚、王志刚、甘漠、尹吉、赵泽雨、翟云、索文静、宋子昂、王一鹃、苏媛、李泽民 高阳、办爱民、王怡然、金太阳、赵永涛、孟楠、季小波、全仕京、李岩、智丹、安岗、王宣、刘洋许丽丽、苑朋飞，赵存喜、王宏炜、李登、雷景伊、田密、刘子韬、周大羞、王婷、谢伟航、张小波方顺、崔铭、冯星、钟志祥、林嘉禾、刘钰胜、蒋亚洪、尹满、李文郁、李丽琼、曾建华、毕营、高山 灌葱辉、杨永林、施文博、程显昱、罗江、王玉洁、谢漪珺、徐有伟、王亚忠、戴针、刘磊、郑紫阳、刘雨薇。王莹、刘延涛、李丛菩、朱剪旭 免责说明： 1.本文件免费使用，仅供参考，不对使用本支件的产品负责， 2 目录 3D数字内容生产白皮书 1.发展背景 2.关键环节技术趋势 2.13D建模 8 2.1.13D建模的概念2.1.2重点环节及关键技术 .9 2.1.3技术趋势与展望 .12 2.2仿真动画 .13 2.2.1仿真动画概念 13 2.2.2重点环节及关键技术 13 2.2.3技术趋势与展望 .14 2.3可视化痘染 15 2.3.1可视化追染的概念 .15 2.3.2重点环节及关键技术 15 2.3.3技术趋势与展望 .19 2.4感知交互 .20 2.4.1感知交互概念 20 2.4.2重点环节及关键技术 .21 2.4.3技术趋势与展望 25 2.5数据格式与数据资产 .27 2.5.1数据格式分类及其发展 .27 2.5.2数据格式目前存在的问题 .33 2.5.33D数据资产流通及版权管理 3.产业发展趋势 35 3.13D数字内容生产需求不断增长 .35 3D数字内容生产白皮书 3.23D数字内容生产呈“三低”趋势 .37 3.3新一代信息技术赋能3D数字内容生产 .33 3.43D数字内容生产生态进一步完善 .39 3.5国产化3D数字内容生产工具奋力追起 40 4.创新应用分析 41 4.1在影视娱乐领域，3D数字内客生产足推进影视工业化发展的关键技术 .41 4.2在教育培训领域，3D数字内容生产助力打玻教育资源壁垒 .42 4.3在文化旅游领域，3D数字内容生产技术打造科技文旅新动能 43 5.我国3D数字内容生产技术面临的问题及建议 44 6.附录 15 6.1缩略语 45 6.2引用, .46 3D数字内容生产白皮书 1.发展背景 在当前数字世界和物理世界加速融合的大背景下，元宇宙、生成式人工智能，未来显示等未来产业持续升 温！"，成为各国政府高度关注的新方向、产业界竟相探索的新赛道、学术界广泛热设的新焦点，是未来数字经 济发展的主要载体和综合场景。元宇宙沉浸式业态的构建与开放，有赖于已成熟的虽交互，2D数字内容向强交互，3D数字内容生态演进跌迁，以触发用户体验增量跌迁，3D数字内容作为数字世界中内容构建的关键3D数字内容生产将迎来加速发展的全新机遇， 现卖世界 虚拟世界 质“送”在实高合的数字空间中白由业与，量临其”的互联声体装 限：2D化的虚报世界与3D化现世界避以直接题方向：元宇由信息形恋2D→3D 融合数字空同成型 图1元宇宙触发数字内容新形态 直突磁与水平贯通将望动元宇宙点实 3D数字内容是未来数字世界的载体，是全球科技的核心领域，也是全球竞争的战路高地。3D数字内容是指基于3D图形技术，以3D数据格式为载体的信息内容，3D数字内容包含但不限于3D场景3D数字人3D模型等，所包含的信息主要涵盖静态网格体、材质、纹理等。3D数字内容生产技术是支撑3D内容创作的 核心技术，也足支撑虚拟现实、元宇宙沉浸式应用体验的关键之一，3D数字内容生产对象涵盖环境、物体和人，涉及3D建模、可视化染和仿真动画等关键技术。近年来，为促进3D数字内容产业发展，我国陆续发 布了多项相关政策，各当市积极推动3D数字内容创新应用发展，出台布局规划。这些政策和规划的出台，为3D数字内容产业的创新应用和发展提供了有力的支持和引导。同时，各地也积极推动产业的发展，加强创新能力，培育人才，提升技术水平，推动3D数字内容产业向更高水平发展。 表13D领域相关政策梳理 发布时间发布部门政策名称重点内客 2023年工信部．文旅部&关于加强推动5G与物联网、虚拟现实、数字李生等技术和产品的 5G+智慧旅游有效融合，引导5G+4K/8K超高清视频、5G智悬导览 协同创新发展5G+VR/AR沉漫式旅游等应用场景规模发展。 的还如3 2023年工业和信息化部办元宇宙产业到2025年，元宇宙技术，产业、应用、治理等取得突公厅、教育部办公创新发展三年破，成为数字经济重要增长极，产业规模壮大、布局合 厅、文化和旅游部行动计划理，技术体系完善，产业技术基础支撑能力进一步旁实， 办公厅，国务院国(2023—2025综合实力达到世界先进水平。 3D数字内容生产白皮书 发布时间 发布部门 资委办公厅、广电 政策名称 年3 重点内容 总局办公厅 2023年 北京市科学技术委 关于推动北 支持开展基于人工智能技术的3D建模技术研发，实现3D 员会、中关村科技 京互联网3.0 模型构建的流程自动化及批量生产，提高3D模型精度 园区管理委员会。 产业创新发展 提升互联网3.0的内容制作效率。 北京市经济和信息 的工作方案 化局 2023-2025 年) 3 2023年 上海市科学技术委 上海市“元 研究跨平台，端云协同架构，突破多线程同异步加载均 员会 宇宙”关键技 衡、多线程粒子计算、多核CPU资源调度等技术，实现低 术攻关行动方 成本，低带宽设备上的高频数据道染，到2025年，消染 案（2023 效率和功耗等指标位于国内先进水平。 2025年）3 2022年 黑龙江省 黑龙江省 推进元宇宙核心技术与主要应用领域关键技术研发应用， 四五”数字经 支持围绕近眼显示、实时交互、巨量通信、边缘计算、3D 济发展规划 建模与染、图像引翠等开展研发创新，构建元宇宙技术 体系，前瞻布局元宇宙产业， 2022年 工业和信息化部 虚拟现实与 到2026年，三维化、虚实融合沉浸影音关提技术重点突 教育部、文化和旅 行业应用融合 破，新一代适人化虚拟现实终端产品不断丰富，产业生态 游部、国家广播电 发展行动计划 进一步完善，虚拟现实在经济社会币要行业领域实现规模 视总局，国家体育 2022-2026 化应用，形成者于具有强国际竞争力的骨于企业和产业 总局 年)3. 集群，打造技术、产品、服务和应用共同紧荣的产业发展 格局。 2022年 国务院 &关于推动外 加快中国进出口商品交易会（广交会）等展会数字化、智 贸保稳提质的 能化建设，加强与跨境电商平台等联动互促，积极应用虚 意见 拟现实（VR）、增强现实（AR）、大数据等技术，优化云 上居厅虚拟展台等展览新模式，智能对接供采，使利企 2022年 上海市人民政府办 上海市数字 业成交。加快虚拟现实生态布局，突破低时延快速洁染、虚拟仿真 公厅 经济发展十 引擎等关键技术，发展软硬一体新型VR（虚拟现实）/AR 四五”规划 （增强现实）、3D扫描等产品。 2022年 北京市经济和信息 北京市促进 鼓励研发并推广虚拟现实、增强现实、混合现实终端设备 化局 数字人产业创 及裸眼3D、全息成像等数字人显示解决方案。广泛应用 新发展行动计 语音识别、语音合成、自然语言理解等人工智能技术，研 划（2022 发智慧大脑、情感计算等新算法，提升数字人交互体验， 2025年）3 2022年 上海市人民政府 上海市培育 支持领军企业研制3D建模，计算机辅助设计，图形图像 “元宇宙”新 引擎等框架工具，以开源开放为导向，逐步扩大开发者群 赛道行动方案 体。推进“东数西算”枢纽节点建设，打造一批国家级绿 (20222025 色数据中心群， 3D数字内容生产白皮书 发布时间发布部门政策名称重点内容 年)3 2021年文化和旅游部、中关于进一步推支持文化文物单位创新利用虚拟现实、增强现实、全息成 央宣传部、国家发动文化文物单像、裸眼三维图形显示（裸眼3D)、交互娱乐引擎开发、文 展改革委财政位文化创意产化资源数字化处理、互动影视等技术，增强文化创意产品部、人力资源社会品开发的若干的文化承载力，展现力和传播力。 保障部等部门措施 2021年国务院十四五规划和强化国家战暗科技力量”将新一代人工智能领域的前沿基 2035年远景目础理论突破，专用芯片研发，深度学习柜架等开源算法平 标纲要台构建，学习推理与决策，图像图形，语音视频自然语言 识别处理等领域创断列为科技前沿领域攻关重点。 2021年广东省广东省人民政强化VR（虚拟现实），AR（增强现实），MR（混合现 府关于加快数实）、全息成像，裸眼3D等数字创意应用技术创新发 字化发展的意展。 见 2020年广东省工业和信息广东省培育大力推进数字技术应用。充分发挥5G、大数据、人工智化厅、中共广东省数字创意战略能，区块链等数字技术在创意产业领域应用，鼓励将游戏委宣传部、广东省性新兴产业集引擎等数字创意技术拓展到工业、交通等领域。 文化和旅游厅、广群行动计划 东省广播电视局，(2021—2025 广东省体育局年)3 3D数字内容生产技术主要包括3D建模、仿真动画、可视化追染、感知交互等环节。3D建模等实际或虚 构的人，物，景转化为数字化的3D模型，为3D数字内容提供了基础形态。仿真动画通过对物体的形状、材质。动作和环境的