3D技術銀幕外更有用

本報駐日本、加拿大特約記者 林 浩 陶短房 本報特約記者 伍沽河 陳宗倫

3D電影《阿凡達》一舉獲得9項奧斯卡提名，2010年南非世界杯將實現3D轉播——隨著在影音娛樂領域的成功應用，3D技術成為了2010年開年最耀眼的科技亮點。實際上，不僅是在影音娛樂產業(yè)，3D技術在軍事、工業(yè)、醫(yī)學、生活等方面的應用也在迅猛前進。在不久的將來，《阿凡達》制片人喬恩·蘭道“讓3D無處不在”的愿景，也許將成為現實。

最早起源于軍事

和互聯網一樣，3D技術也可以在軍事領域追溯到最初來源。在3D技術遠未成熟的上世紀50-60年代，發(fā)達國家已開始嘗試在軍事領域使用3D立體成像技術，采用激光3D掃描儀等工具，進行戰(zhàn)場偵察和導彈制導。

上世紀80年代后，3D虛擬現實場景技術開始進入實用化階段， 3D應用變得越來越便宜，被普遍應用于武器設計驗證和戰(zhàn)場重現。以往軍工科研人員在設計武器裝備時，需要繪制上萬張的圖紙，某一環(huán)節(jié)出錯，全部需要推倒重來，而今武器設計和建模完全可以通過3D技術完成，并可以在計算機上對3D模型的材料強度和結構進行準確測試，隨時進行修正，以往在設計戰(zhàn)機時昂貴的風洞模擬試驗，已經可以通過構建3D虛擬場景進行。3D技術出現前，軍隊進行兵棋推演時，沙盤、模型、地圖、小旗一大堆，大批參謀手忙腳亂，關鍵節(jié)點的勝負還要用老掉牙的擲色子方法判定，如今則可以通過3D模型，讓一切仿佛置身于真正的戰(zhàn)場，地形地貌，槍林彈雨，甚至風雨雷電，都可以模擬得惟妙惟肖。

此外，3D技術在軍事情報和指揮方面正發(fā)揮更大作用。據美國《連線》雜志報道，美國軍方正在構建虛擬現實控制室，將無人偵察機拍攝的畫面全部轉化為3D圖像。指揮員可以在控制室內看到3D場景，了解戰(zhàn)場的詳細情況，身臨其境一般遙控無人機作戰(zhàn)。英國軍方還試圖將實戰(zhàn)型空中3D傳感器“落地”，用攜帶3D攝像機和控制系統(tǒng)的“機械戰(zhàn)警”去對付塔利班。

此外，3D模擬技術還被用于治療有戰(zhàn)場心理障礙癥的士兵，通過戰(zhàn)場場景還原，解開士兵心中的“死結”。

生活中處處可見

除了軍事領域外，3D技術已經在地理測繪、工業(yè)、醫(yī)學、甚至救災方面獲得相當大的成功。1月12日海地大地震發(fā)生后，美國宇航局使用雷達孔徑衛(wèi)星繪制了海地的3D地圖，將地圖數據與之前的觀測數據進行比對，以便發(fā)現斷層帶兩側移動的相對速度，供研究人員研判災情。

不僅下地救災，3D技術應用還上了天。近日日本科研人員根據“月亮女神”繞月探測衛(wèi)星通過3D測繪儀器拍攝的月球畫面，發(fā)現月球表面存在一個直徑60到70米、直通地下的巨大熔巖洞穴。洞穴能夠擋住各種對人體有害的宇宙射線，今后人類修建月球基地時，這里將是一個不錯的選擇。

醫(yī)療手術關乎病人生死，如何通過3D技術讓手術更加安全？日前，德國、法國以及挪威科研小組歷經44個月，耗資７００萬歐元，終于完成一個“三維肝臟手術模擬系統(tǒng)”， 在開刀前通過合成處理核磁共振成像以及CT掃描圖像，制作出患者肝臟以及腫瘤的3D模型。醫(yī)生們可以在這個3D模型上先“練練手”，熟悉情況后再開刀。而日本目前也在開展一個3D手術遠程教育項目，通過直播3D手術，讓年輕醫(yī)生獲得更直觀的手術培訓。

3D技術在醫(yī)學其他領域也有不錯的表現。胚胎干細胞極易在培養(yǎng)過程中受到污染，而受污染的干細胞如果在手術過程中被植入人體內，將會引起受體免疫系統(tǒng)的排斥。最近，一種由美國華盛頓大學醫(yī)學材料研究人員研究的干細胞再生3D支架問世。該支架用純天然材料制成，通過模仿干細胞內部結構，可以使細胞在一個“干凈無污染、可生物降解”的仿真結構上安全生長。

如果說上述應用距離我們的生活還比較遠，那么在買衣服和房屋裝修上的3D應用就更平易近人了。在歐美國家，許多大賣場開始安裝３D虛擬試衣間。在試衣間內，攝像頭拍攝下顧客的身材、相貌等細節(jié)后，制作成個性3D模特展示在屏幕上，顧客可以給這個3D版的自己試穿各種虛擬衣服，而當顧客站在試衣間內移動時，攝像頭會對他的影像進行動態(tài)捕捉，3D模特也會做出一模一樣的動作，顧客能看到自己穿上這件衣服后的真實效果。與此同時，中國紡織工業(yè)協會也在推進一項名為“面向三維虛擬服裝試穿的個性化擬實數字人建模技術研究”的項目，使人體3D建模系統(tǒng)更匹配中國人的體貌特征。在網絡購物時代，這一技術無疑有更廣闊的發(fā)展前景，短短幾分鐘，顧客就能從數萬衣服中依據自身數據篩選出合身的衣服進行試穿，形成一種傳統(tǒng)購物所無法嘗試的試衣體驗，大大提高網上購衣的成功率和樂趣。

一款名為“3D甜蜜之家 ”的法國軟件極受家裝愛好者的青睞。這是一個免費的室內裝潢設計專用軟件，有英語、法語、中文等16種語言版本。非裝潢專業(yè)的人士通過二維的家居平面圖來設計和布置自己的房屋，軟件立即會呈現出更直觀的3D效果圖，預覽裝修布局的全貌。

未來應用更神奇

未來最具科幻色彩的也許就是“3D人體打印機”。平面打印機的發(fā)明將人類從繁重的文牘抄寫工作中解放了出來，而3D打印機開啟的新世界更加神奇。

3D打印機是一種全新的粉末成型制造設備，可以根據設計打印出塑料或金屬材質的3D物體。3D打印技術的最新應用領域是“人體器官工程”，牙科醫(yī)生已經可以通過該技術打印出牙齒，但是科研人員的追求不會止步于此。日本國立富山大學理工學研究部教授中村真人近日發(fā)明出“噴墨生物打印機”，細胞取代墨水成為“打印”原料，每秒噴射數千個細胞，細胞相互疊加，從而構成人體器官。經過3年研究，中村真人已成功利用活細胞制成一條直徑1毫米、含兩種不同細胞的雙壁管道，這類似人體血管的3層管壁結構。他還曾造出只有頭發(fā)絲粗細的單壁水凝膠管。這種用來“打印”細胞的三維噴墨生物打印機可細致分辨細胞排列位置，每分鐘可“制造”1.5厘米管道。中村真人表示：“最終我希望能造出人體心臟。”▲