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為了更快的掃描更大的范圍，還可以把掃描儀安在汽車或者飛機上，將經過的地方都掃描下來。當然，這樣掃描一圈回來，數據量肯定是非常非常大了。

說到這，估計有人會想，既然點云數據這么大，動不動上百兆上千兆，那轉換成網格模型也會很慢啊。事實的確如此，有一本名字叫《基于點的圖形學（Point Based Graphics）》的書，就專門研究如何直接處理點云，而不是網格。本質上，這是一個幾何基元的問題。最早在計算機上表達3D模型的方法，其實也不是網格，而是像立體幾何課本上所畫的那些線框圖，現在在一些CAD軟件中依然可以看到。這算是用線來作為基元表達3D，后來才出現顯示效果更好的多邊形網格。而由于三角形是最簡單的多邊形，并且計算上能做很多優化，用的人越來越多，漸漸成為了網格模型的主流，OpenGL標準也就直接以三角網格作為幾何基元，專門處理3D的顯卡GPU也都對三角網格的顯示做了最多的優化。但點才是幾何上最簡單的元素，比三角形還要簡單。基于點的圖形學已經能把點云顯示的和網格效果一樣好，也能做光線追蹤，不用特殊處理就直接可以做粒子系統模擬物理過程的動畫，還能做基于點的有限元分析，好處多多。而如今又有了能很容易產生點云模型的設備，那么是否將來會用點來代替三角網格呢？歸根到底，無論是網格還是點云，都是為了能在計算機上表達3D模型，只要能夠表達好模型，用什么無所謂。

專業的3D激光掃描儀非常貴，一般都要幾十萬RMB，不是一般人消費得起的，而且其數據后處理也需要一定的學習，不那么容易上手。但微軟無意間做了一件好事，發明了kinect，讓一切又有了希望。JZp3D中國

本來kinect只是被微軟用在自己的xbox上做體感游戲的輸入設備，也就是在游戲中像鋼鐵俠里的Tony Stark那樣，能夠憑空操作機械模型之類的事。但微軟的研究人員不滿足于此，還建立了一個名為Kinect Fusion的研究項目，利用kinect來進行3D激光掃描，并發表在2011年的SIGGRAPH上。

發布會上的Kinect

很快，開源項目Point Cloud Library也實現了自己的開源版本KinFu，利用GPU的通用計算能力來實時計算掃描的模型。前幾天，我在公司的Ubuntu上也玩了一下開源版的KinFu。因為還沒發布，所以KinFu要自己從源代碼編譯才能運行，不過操作起來非常簡單，并可以在屏幕上直接看到掃描的中間結果，可以及時調整掃描的位置，幾分鐘就能熟練掌握，大大降低了激光掃描的門檻。只是目前kinect的精度還比較低，其彩色攝像頭的分辨率是640x480，而深度傳感器的分辨率只有320x240，使得掃描出的模型比較粗糙。畢竟kinect最開始只是用來玩游戲的，但如果市場需要，相信今后會不斷改善。

分享你的3D

用3D打印機把模型打印出來，是最直觀的方法，而且最好的機器不只可以打印塑料，還可以打印金屬，只是成本高了些。或者直接把3D文件發給對方，但據我所知，還沒有哪個操作系統像支持2D圖像那樣，能原生支持某種3D格式。

隨HTML5而來的WebGL讓通過互聯網共享3D模型成為可能。開源項目three.js就是用WebGL實現的一套Javascript的3D圖形庫，在它的官網有很多示例，體驗還是很不錯的。

不過WebGL也有一些天生的缺陷。首先，WebGL需要把3D數據下載到瀏覽器本地才能顯示，所以在能看到3D模型之前多少都要等一會兒，時間長短取決于模型大小和網速。如果數據還是用Javascript來解析的，那么別人就有可能復制和破解你的數據，用于他處，這對需要保密或者有版權的3D數據是很不好的。其次，WebGL需要瀏覽器支持HTML5，其運行性能也嚴重依賴瀏覽器的實現。目前chrome的支持是最好的，實現的WebGL性能也不錯，其他瀏覽器就差一些。但即使在理論上，WebGL的性能也不可能趕上直接使用OpenGL的桌面程序。而且WebGL這種通過瀏覽器來解釋執行的方式，也意味著其對用戶終端的3D硬件有所要求，尤其是顯示大模型、或者復雜的3D效果，都需要更好的硬件支持才行。對于臺式機和筆記本，或許還可以配一塊好一些的顯卡，但對于移動設備，如手機和平板，往往不會有這么好的顯卡，所以支持WebGL的移動瀏覽器好像還沒有，反正我還不知道。

但辦法還是有的。如果能把3D模型放在服務器端，只在瀏覽器上根據用戶操作，顯示渲染好的2D圖片，只要網速足夠快，使得2D圖片的更新足夠快，用戶用起來就會和在本機查看3D模型是一樣的。這個遠程桌面就可以做到，只是不能同時支持太多并發用戶，因為這是由遠端服務器上運行的軟件決定的，而這些傳統桌面軟件往往也不支持并發，遠程桌面對此也無能為力。

真正能解決問題的是云渲染

據說云渲染的概念是AMD在2009年的CES展會上提出的，并預計將主要應用在3D網游上。3D網游本質上也是大量共享3D模型的應用，而且和遠程桌面不同，會有很多玩家并發查看和操作這些模型。設想一下，如果只有一個用戶，那云渲染就應該和遠程桌面差不多，但當并發用戶和操作很多時，情況就完全不同了。因此，真正的云渲染就像任何一種云計算技術一樣，需要一個服務器集群來為眾多并發在線的用戶服務。不過和另一種被稱作渲染農場的、也是利用集群來渲染3D場景的應用不太一樣。渲染農場是專門用來應付像好萊塢大片中那些逼真復雜的3D特效的，它們往往通過模擬真實的物理過程來得到逼真的3D畫面，其計算過程非常復雜。如果只有一臺計算機，每一幀畫面都得需要數分鐘甚至數小時的計算才能渲染出來，而集群的分布式計算能力正可以用來加快其速度。也就是說渲染農場的集群是專門用來應對那些很大的、需要多臺服務器協作的渲染任務，但渲染的結果往往只供一個或很少的用戶使用，很少有并發的情況。云渲染則是要應對那些一臺服務器就可以很快處理完的小渲染任務，但很多很多，而且需要將不同的渲染結果返回給不同的用戶。需求和目的不同，也導致了兩者在架構上很大的不同。渲染農場的工作原理比較接近MapReduce，先是要將一個很大的渲染任務分解，并分發到多臺服務器上處理，然后再將處理后的結果匯總，并最終返回給用戶，不需要處理并發。而云渲染則更像是一個網站，將很多用戶的并發請求通過負載均衡設備，分發給那些有空閑的服務器處理，然后各個服務器只需要將處理結果直接返回給發送請求的用戶就可以了，不需要匯總，也不一定需要負責分發的服務器轉發，但是一定要能應對大量并發請求。

由于云渲染的顯示結果需要通過網絡傳輸，體驗起來暫時還不能達到WebGL那么好，但它也有一些無法比擬的優勢。第一個就是不需要HTML5，也不需要什么特別的顯卡支持，只要能夠顯示2D圖片就可以，而現代的所有瀏覽器都滿足這一點，而且可以連flash、silverlight插件也不需要。第二呢，因為不需要特殊的瀏覽器，也不需要插件，對硬件也沒要求，所以只要帶寬足夠，任何能上網的設備都可以用，移動設備也沒問題，iphone、ipad這樣不支持flash的系統也沒問題。還有一條很重要就是不需要下載模型，因為渲染過程都是在服務器端完成的，瀏覽器得到的只是一張渲染好的2D圖片，所以也就不可能有機會復制或破解你的3D數據。唯一需要的是網絡帶寬要夠大，足以將渲染的圖片快速傳輸到瀏覽器顯示出來，和網絡視頻的帶寬要求是差不多的。現在電信光纖的帶寬已經可以達到20Mbps，足以應對云渲染的要求。看新聞明年國內也可能開始上4G了，到時候即使對移動設備，帶寬也根本不是問題。

雖然理論上看一切都很好，但云渲染的實現難度明顯大于WebGL，因此目前真正能夠實用的云渲染產品還不多。

還有一個值得一提的技術——3D全景圖。其原理是將站在同一位置、不同角度拍攝的多張照片縫合起來，形成一個可以在定點360°觀察的、看起來像3D的圖像，所以叫全景圖。這也是最廉價的一種偽3D技術，非常適合像Google街景這樣，需要大量、低成本、快速制作模型的應用。但與WebGL和云渲染相比，效果也是最差的。

Google StreetView

可以說到目前為止，和2D技術相比，3D技術的發展才剛剛開始。想當年，那些龐大、笨重、難用且只有黑白色的老式照相機器，演變到如今隨身攜帶、高精度的彩色數碼相機，以及從膠卷到數碼打印、復印，再到各種網絡共享方式，2D領域的變化可謂滄海桑田。即使到了今年，也依然有專注于2D圖片分享、并被facebook以10億美元的重金收購的Instagram。而現在的那些昂貴的3D激光掃描儀，就相當于2D中那些笨重、老舊的設備。Kinect Fusion或許代表了新的方向，而3D打印就相當于膠卷和印刷術，WebGL和云渲染就是3D的網絡共享，誰又知道3D中的Instagram在哪里呢？

一切才剛剛開始。

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