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2D轉(zhuǎn)3D研究風(fēng)生水起 廣闊藍(lán)海富含未知礦藏
榮獲世界科幻文學(xué)高獎(jiǎng)“雨果獎(jiǎng)”的中國(guó)小說《三體》為世人呈現(xiàn)了大量震撼人心的情節(jié)，但如果要論哪一個(gè)情節(jié)讓人難忘，大概非第三部《死神永生》中太陽(yáng)系的二維化莫屬。宇宙文明“歌者”用一片小小的“二向箔”對(duì)太陽(yáng)系實(shí)施的降維打擊，讓整個(gè)三維的太陽(yáng)系世界在很短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為如梵高的《星空》般美麗而了無生機(jī)的二維平面，人類文明就此滅亡。
雖然現(xiàn)實(shí)中我們并未面臨如此可怕的高科技威脅，但近年來，業(yè)界正在開展越來越多與降維打擊反其道而行之的升維研究，即2D向3D的轉(zhuǎn)換。這樣做當(dāng)然不是為了防止小說中那壯觀而可怖的景象照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，而是因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)背后有一片礦藏豐富的廣闊藍(lán)海。
較早的2D轉(zhuǎn)3D研究是從普通的噴墨2D打印機(jī)開始的。2015年，一家公司提出了名為“Printder”的解決方案。用戶只需將2D打印機(jī)裝上Printder的專用紙張和墨盒就可進(jìn)行3D打印，只不過，打印成果必須經(jīng)過烤箱烘烤和入水浸泡才能終成形。這項(xiàng)研究為2D打印機(jī)增添3D打印功能提供了一個(gè)獨(dú)特方式。只不過由于允許打印的尺寸較小，其生產(chǎn)對(duì)象范圍受到一定的限制。
同樣是在2015年，桌面3D打印機(jī)巨頭MakerBot發(fā)布了基于iOS系統(tǒng)的免費(fèi)建模軟件PrintShop，其2D轉(zhuǎn)3D的方法與Printder截然不同。用戶可以在任何媒介上作畫，然后用設(shè)備攝像頭拍下圖形照片，軟件捕獲圖像后，即可將其轉(zhuǎn)化為3D模型，并發(fā)送到3D打印設(shè)備上打印出來。這款軟件為3D建模和趣味模型的制造提供了便利。
2016年，美國(guó)和瑞士?jī)蓢?guó)科學(xué)家聯(lián)合研制了一種2D轉(zhuǎn)3D的設(shè)計(jì)工具，將這項(xiàng)技術(shù)的生產(chǎn)范圍由單一的模型擴(kuò)展到了具有實(shí)用價(jià)值的日用品。其具體方法是在材料上切割出六角形，由此產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的三角形單元，這些三角形單元可以使材料在橫向和縱向上均勻擴(kuò)張，生成立體結(jié)構(gòu)。通過該技術(shù)，研究人員制作出了雕塑、燈罩、口罩和高跟鞋等三維物體。
隨著虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)在游戲產(chǎn)業(yè)的走紅，玩家們對(duì)于在虛擬世界營(yíng)造個(gè)性化立體感知的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。2D轉(zhuǎn)3D技術(shù)由此開辟了新的發(fā)展空間。美國(guó)南加州大學(xué)于2016年開發(fā)了一項(xiàng)新技術(shù)，人們只要提供一張2D面部照片，就可通過3D渲染生成極為逼真的3D人臉模型。該技術(shù)的終目標(biāo)是要生成全尺寸的3D模型。如此一來，玩家們便可以通過VR享受“親身”馳騁游戲世界的超凡體驗(yàn)。
2017年6月，奧地利科學(xué)家在材料方面取得了2D轉(zhuǎn)3D的新突破。他們以?shī)A在預(yù)拉伸的膠乳層之間的微小瓷磚為原材料制造平面2D模板，當(dāng)模板自啟動(dòng)時(shí)，膠乳中的張力將瓷磚迅速地拉到一起，將它們有效連接成連續(xù)殼體，從而形成3D物品。
就在這條消息的熱度尚未散去之際，美國(guó)普渡大學(xué)又通過機(jī)器學(xué)習(xí)取得了2D轉(zhuǎn)3D的新進(jìn)展。根據(jù)研究人員的說法，只要將一個(gè)三維物體的成千上萬種形狀展示給這套AI程序，再把物體的2D圖像展示給它，程序便可為此圖像建立3D模型。這項(xiàng)技術(shù)將攜手VR技術(shù)共同成長(zhǎng)，日后能應(yīng)用于無人駕駛、機(jī)器人、數(shù)字建模等領(lǐng)域，潛力巨大，只不過轉(zhuǎn)換速度還有待提高。
就當(dāng)前情況來看，2D轉(zhuǎn)3D技術(shù)的研究可謂“八仙過海，各顯神通”，業(yè)界多個(gè)組織與機(jī)構(gòu)從多角度入手，運(yùn)用不同的技術(shù)都取得了一定成果，且各具特色。多樣性與不確定性證明了這片新領(lǐng)域的旺盛活力，新的方法還在持續(xù)研發(fā)之中，而新的應(yīng)用也正待人們不斷去探索……
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