AI時代如何表達“另一個世界”——數字孿生。
12 月 3 日由 Epic Games 主辦的2021虛幻引擎技術開放日 在上海圓滿落幕，作為一年一度的開發者“朝聖”日，現場可謂挨山塞海，座無虛席。活動當天集結了來自遊戲、影視、汽車等衆多行業的近 50 名大咖，他們從底層技術邏輯、實際應用案例、商業 IP 打造等不同次元分享了他們的經驗之道。
其中，騰訊地圖技術副總監尚建分享了基于虛幻引擎的全域地圖建構方案——騰訊 WeMap UE 地圖實踐》的主題演講，從全域地圖、自動化模組化、視覺打磨、再到開放體系建構四個方面由淺入深地進行了一一示範。
基于對數字孿生産業技術的探索與好奇，VR陀螺會後也與尚建先生進行了深度交流。
圖源：虛幻引擎
以下為演講實錄，内容略有修改：
全域地圖，1:1 還原
大家對于數字孿生或者智慧城市的應用看得應該非常多了，我們作為一個地圖團隊，在思考打造這樣一個可視化産品的時候，也有自己不同的出發點。我們的出發點是希望發揮資料的價值，為各個行業賦能。另外，我們希望可以降低可視化建構的成本。
全域地圖我們拆解成全球、省級、市級、區級、園區級、城市近視角等一系列不同的視角，具備全要素。另外，它可以無極縮放到不同級别，任意漫遊到各個區域，這是我們對全域地圖的定義。
我們把全域地圖的概念做一些拆分。技術拆解上可以分解成二維地圖，我們會進行矢量地圖的呈現，三維地圖會進行關鍵三維化的表達。建構全域地圖将以球體的方式呈現，首先要建構一個坐标體系，打造一個1:1還原的真實地球，最後通過地理坐标系的轉換等技術，達到1:1還原真實地球的渲染。
過程中，我們也經曆了一系列探索，期間也遇到了許多技術難點。譬如，同一高度可能是存在大量綠地面或背景面，它們容易産生閃爍的問題，可以通過像素深度偏移的方法推遠不同圖層到Camera的距離。而由于圖層數量比較多，我們也做了較多算法的優化，基于Camera視角變換增加不同的計算政策，結合UE特性制定更優方案等。
解決了這些問題以後，二維的矢量球已經有了比較完整的呈現，可以漫遊到任何一個區域，看到白模拉起的效果。而對于三維部分，我們抽象到幾個關鍵元素，像建築、道路、植被以及地形等元素，建築可以拆分成幾個L1~L5級别，分别是L1白模、L2紋理貼圖、L3結構化呈現，L4、L5人工精模，我們今天會聚焦到通過L3的建構來做三維地圖的呈現。
三維自動模組化，資料輕量化技術
我們具備全域的合規地圖資料，基于此也在思考有沒有更加低成本的自動化模組化的方案。以視訊中的效果為例，其中的城市白模本身就是基于全域的地圖資料生成，并增加少量的精模表達城市的地标類建築。
以建築為例，基于我們的資料，可以知道建築整體的底部輪廓。同時，我們也知道這個是什麼類型的樓宇，如醫院或者學校。而基于圖像識别的算法，還可以知道它的樓頂的結構和配色，側面的材質和顔色等，建築風格是胡同、筒子樓等等。并基于此，建構了一個豐富的素材庫。
有了建築的表達，下一步就是看道路和植被如何建構，它們都是非常關鍵的要素，我們具備全域道路的資料。基于更多的規則附加，在立交橋、路口、高架等模組化的過程中，也會采用自動化生成，最終完成這樣的差異化的模型建構。
有了建築、植被、道路和自動化建構的方案以後，全域三維模型已經基本能建構起來了。下一步要思考如何在虛幻引擎進行最終呈現，在此之前還需要整合不同種類的資料，通過WeMap Base的資料融合能力，整合自動模組化、人工模型以及外部多源的資料。
當然，如此大量的資料直接在虛幻引擎上直接運作還是比較困難的，我們在這裡面會采用自動化模組化裡面的三維資料切量化的技術，不管是道路、植被都會進入三維的流水線，一系列三維輕量化的工作後，就會導出自定義協定的資料。最後經過服務自動化、叢集化的部署，推到虛幻引擎，做最終的渲染。
模版化設計，自定義視效多元
結合虛幻引擎強大的渲染能力，我們建構了酷炫的地球效果、建築效果、日夜間變換、天氣系統，來提升整體的渲染視效。如地球的呈現，為了表達的更加真實，我們增加了衛星圖紋理的呈現，為了讓它具有凹凸感，我們結合地形增加了法線貼圖，通過水面反射讓海洋變得更加有質感，通過光照、大氣霧以及雲層環境，讓環境更加有質感。
另外，我們還自定義了整套的材質系統。通過統一化的設計增強擴充性。WeMap産品的一個亮點是模闆化的設計，傳統地圖裡面提供的個性化底圖功能，使用者可以自由選擇各種各樣的模闆，我們也是基于這樣的考慮，提供樣式模闆的靈活選擇、配置，并且實作實時的模版切換。
開放體系，一體化API設計
當WeMap有了完整的三維地球形态，也經過進一步的效果提升之後，我們會思考如何建構一個開放體系，把這套産品推出去，讓更多客戶用起來。插件是一種非常好的方案，而在這裡結合市場UE研發的稀缺現狀，我們建構了一套基于Web API開放的模式，通過雲渲染方式打通了虛幻引擎和Web端的通道，基于團隊内另外一款Web端可視化引擎，我們打造了一體化API的設計。做過小程式的同學可能會知道，可以在PC端開發小程式，并實作在安卓和ios上達到一緻性的體驗，我們也是類似的目标來實作整個API的設計。
當然我們也會考慮到雲渲染方式會受到網絡或者帶寬的影響，是以我們打造了一套CS部署的方案，實作類似在PC端研發的效果。
以下為尚建先生與VR陀螺Q&A環節：
一、騰訊地圖産業版WeMap如何實作資料的采集與處理，在打通資料和整合資料的過程中，需要哪些能力支撐？
尚建：我們是騰訊地圖旗下的産品，是以其實本身就具備地圖資料這樣一個通道，包括前面提到所有服務其實都是基于地圖資料生長起來的。1+1+3（資料工廠、資料管理中台、智能分析平台、可視化平台以及産業地圖服務）中的資料工廠Data的任務就是進行資料彙總。
具體來看，首先基于騰訊地圖可以彙總的二維資料，這是我們一直都在建設的矢量資料，随後資料會進入資料管理中台Base進行存儲與管理。由于大量的資料進入，騰訊地圖會建構一套标準的資料分類體系，進行資料的融合與處理，随後資料會進入三大服務平台，即智能分析平台、可視化平台以及産業地圖服務。
總體來看，從資料彙集、處理到應用，這是一套完整的産業地圖系統。
圖源：網絡
二、WeMap的模組化方面有白模和精模兩種，那這兩種模型在産業地圖中的占比大概是多少呢？
尚建：事實上，我們把城市模組化分為L1到L5，其中L4和L5為人工模組化，L3及其以下為自動化模組化。一般會将一座城市的一些地标性建築進行精細打磨，比如上海外灘之類的地區，那其他區域則用自動化模組化生成。一座城市中使用的精模一般不會超過100個，是以基本上都是自動化生成的。
三、目前WeMap在模組化上可以達到一個怎樣的效果級别呢？
尚建：今天，在主題分享中，其實我們隻展示了一套效果模闆，因為客戶的需求和喜好不同，是以WeMap事實上已經建構了多套不同的效果模闆。基于模闆化的設計，使用者可以不斷的切換，甚至去調整和改善它。
從二維地圖建構的時候，使用者可以通過改變相關參數配置去生成新的效果模闆，那在我們三維地圖建構的過程中，我們也希望向這樣自定義的方向發展，而不僅僅隻是提供固定的模闆。
可以配置的效果，包括底層效果、光照和天氣等要素，同時WeMap也希望在未來開放之後，可以讓更多的開發者加入其中去自主進行調節。
四、WeMap在應用場景方面能有哪些覆寫？
尚建：WeMap現在的業務其實還是從行業解決方案的角度去入手，從1+1+3的底層邏輯賦能各個行業，其中比較關鍵的應用場景包括智慧城市、智慧交通、應急場景、文旅、零售、地産等多個場景。
基于時空大資料和可視化的能力，結合企業和政府的空間資料和業務資料，面向城市治理提供全面強大的分析能力以及可視化呈現，最終建構一張圖的底層解決方案。
面向交通場景，WeMap基于對人、車、路、地、物的時空感覺、資料管理、智能分析和可視化能力，建構交通業務實時态勢感覺、曆史變化溯源、時空模拟推演的全流程解決方案。
五、WeMap目前處于一個怎樣的發展階段？
尚建：WeMap并非一個新産品，它是騰訊去年11月就釋出的産品，今年在騰訊數字生态大會上是做了進一步的能力更新，譬如在可視化的更新方面。
事實上，我們屬于騰訊位置服務，在這一塊已經沉澱了很多年，像微信上的位置定位應用， 美團外賣和京東線上購物等，很多這樣的服務都是由騰訊位置團隊去支撐的。包括騰訊地圖其實也有10年的曆史了，底蘊比較深厚。在這些基礎上，我們去釋出結合産業網際網路的一款産品，也就是WeMap。
六、在實作WeMap底層建構中，使用虛幻引擎搭建會帶來哪些獨到的支援？
尚建：主要是視覺效果方面，我們團隊使用虛幻引擎的出發點在于它在視覺上的體驗是非常出色的，比如在大氣霧、雲層、光照、光影效果等方面，我們會充分利用它，并讓其發揮最大價值。另外，虛幻引擎的開放性也是我們非常看重的。
在使用虛幻引擎的同時，WeMap也會在其中做出一些創新，融入自己的設計理念和風格。
七、數字孿生與WeMap有何聯系？
尚建：數字孿生與WeMap是非常契合的，首先，WeMap本身就是向産業網際網路方向打造的一款産品；其次，基于WeMap地圖的基因，我們本身就有還原真實世界的願景。
數字孿生是真實世界向虛拟世界的一個映射，以IOT裝置為載體，讓更多的使用者可以看到一個數字化的“世界”，這些虛實資料融合的特性，是數字孿生的核心述求，這與WeMap的定位與應用是不謀而合的。
當然，WeMap不僅僅面向數字孿生，數字孿生也不僅僅隻有一款地圖底闆，還有各種能力的支撐，我認為兩者的結合才能發揮更大的價值。
八、據我們了解，現大多數字孿生項目均為定制，難以作為産品規模化應用，您認為這樣的應用現狀是會限制該技術底層的發展嗎？未來哪些場景是可以規模化發揮商業價值的呢？
尚建：太多的定制源于底層資料多，格式多、種類多和管道多，很多的項目都是各種不同的資料的拼接。包括三維資料的建構也是呈現五花八門的狀态，同時我們也能看到這個行業裡面的各種各樣的難題。
WeMap在這方面，正在朝着全域地圖多元化、開放化、标準化和低成本的方向前進，讓複雜的問題簡單化，站在客戶的角度去思考不同的市場需求。在開放的WeMap體系中，使用者可以在底圖之上去建構個性化的業務系統，包括增加标注、 畫線畫面、做熱力圖、遷徙圖等一系列東西，讓使用者可以自由發揮。
除了B端的應用以外，尚建先生也強調未來可能還會在VR/AR領域做探索，目前WeMap主要還是在技術上繼續深耕。作為一款定位網際網路産業向的應用，騰訊WeMap正在建構一套可視化的3D開放地圖體系，基于其開放性的核心布局，相信不久的将來，我們會看到它在B端、C端上迸發出更多的生機。