官方网站-首页

【导语】电影《头号玩家》中令人神往的虚拟档案馆，如今正逐步走出科幻，迈向现实。浙江大学软件学院与计算机学院携手创新的FreeTimeGS技术，实现了4D场景的重建，为记录方式带来革命性变革。这项技术不仅让动态场景高保真度还原成为可能，更预示着未来记录形态的全新落地。从娱乐到专业领域，4D技术将开启时空无界的记忆探索之旅。

还记得电影《头号玩家》中令人神往的档案馆吗？那里存储着角色的三维虚拟影像，玩家不仅能观看，更能自由切换任意视角，深入查看角色过去的记忆片段，仿佛亲身置身于那段时空之中。

这曾经是科幻电影的想象(xiàng)，但(dàn)如(rú)今(jīn)，在(zài)科(kē)学(xué)家(jiā)手(shǒu)中(zhōng)，这(zhè)一(yī)构(gòu)想(xiǎng)正(zhèng)加(jiā)速(sù)变(biàn)为(wèi)现(xiàn)实(shí)。

《FreeTimeGS：面(miàn)向(xiàng)动(dòng)态(tài)场(chǎng)景(jǐng)重(zhòng)建(jiàn)的(de)时(shí)空(kōng)无(wú)界(jiè)自(zì)由(yóu)高(gāo)斯(sī)》研(yán)究(jiū)论(lùn)文截图 本文图片与视频均由受访者供图

日前，浙江大学软件学院联合计算机学院带来了创新成果——FreeTimeGS，这一全新的4D表示方法，标志着在3D技术广泛应用之后，科学家们向新维度进军的重要结果。相关研究成果已在国际(jì)顶(dǐng)级(jí)视觉会议CVPR 2025上发表。

4D究竟是什么？它又将如何改变人类的记录方式？FreeTimeGS科研团队核心成员、浙江大学软件学院研究员彭思达接受了专访。

从3D到4D

给场景装上“时光引擎”

谈及4D，人们最常问的问题往往是：它与熟悉的3D有何不同？

“简单来说，4D就是在3D的基础上，增加了一个时间维度。”彭思达解释道，时间维度的加入，使得记录下的不再是静态的立体模型，而是能够流畅“动起来”的完整时空连续体，“也就是可以‘动’的3D场景。”

FreeTimeGS科研团队研究过程

如果把照片的基本构成单位比作“像素”，那么，在3D的世界里，画面的基本单元就被称为“高斯”。此次发布的FreeTimeGS技术，名称意味着在自由时间下运用高斯，就是让原本静态的三维高斯，在时间维度上动起来。

这项技术的强大之处在于，其前所未有的自由度和保真度。用户能从任意一个视角、任意一(yī)个(gè)时(shí)间(jiān)点(diǎn)来(lái)重(zhòng)新(xīn)观(guān)察(chá)当(dāng)时(shí)的(de)场(chǎng)景(jǐng)，获(huò)得(de)如(rú)同(tóng)在(zài)游(yóu)戏(xì)中(zhōng)自(zì)由(yóu)探(tàn)索(suǒ)般(bān)的(de)沉(chén)浸(jìn)体(tǐ)验(yàn)。

攻坚克难

让不可能变为可能

从2020年起，浙江大学求是特聘教授周晓巍和彭思达研究员团队就踏上了研发4D技术的征途。这条探索之路布满荆棘，尤其在追求极致动态细节还原上，挑战巨大。

“一开始，渲染画面的质量上不去，导致看到的动态画面不(bù)够(gòu)流(liú)畅(chàng)清(qīng)晰(xī)。”彭(péng)思(sī)达(dá)说(shuō)道(dào)，最(zuì)大(dà)的(de)难(nán)题(tí)出(chū)现(xiàn)在(zài)处(chù)理(lǐ)高(gāo)速(sù)运(yùn)动(dòng)的(de)物(wù)体(tǐ)上(shàng)，“一(yī)旦(dàn)人(rén)物(wù)高(gāo)速(sù)运(yùn)动(dòng)，尤(yóu)其(qí)是(shì)头(tóu)发(fā)、飘(piāo)带(dài)这(zhè)类(lèi)纤(xiān)细(xì)、高(gāo)速(sù)、无规则抖动的物体，画面就会‘崩溃’，出现模糊或断层。”

为了攻克这一难关，团队进行了海量的尝试和优化。他们设计百余组对比试验，反复测试、调整和优化核心算法模型，连续数月。“最疯狂的时候(hou)，团(tuán)队(duì)成(chéng)员(yuán)每(měi)天(tiān)工(gōng)作(zuò)十(shí)几(jǐ)个(gè)小(xiǎo)时(shí)，基(jī)本(běn)上(shàng)就(jiù)是(shì)睡(shuì)在(zài)实(shí)验(yàn)室(shì)了(le)。”彭(péng)思(sī)达(dá)回(huí)忆(yì)道(dào)。

最(zuì)终(zhōng)，他(tā)们(men)成(chéng)功(gōng)设(shè)计(jì)出(chū)较(jiào)为(wèi)理(lǐ)想(xiǎng)的(de)运(yùn)动(dòng)方(fāng)程(chéng)，突(tū)破了高速动态细节精准建模的瓶颈，实现了对复杂动态场景的高保真度、连贯性还原。

前不久，由周晓巍教授和彭思达研究员团队技术呈现的4D场景画面上传网络后，迅速引发广泛关注。

正如网友所言，在传统摄影技术中，要在限定时间内完整、多角度地记录下整个场景的每一个细节，“几乎是不可能的事情”，而团队正致力于将这种“不可能”变为可能。

未(wèi)来(lái)已(yǐ)来(lái)

新的记录形态正在落地

目前，构建一个4D场景仍需依赖专门的拍摄设备，尚未融入人们的日常记录。那么，4D技术距离真正走进大众生活还有多远？

“这就像照相机刚发明的时候，必须去照相馆专门搭一个笼子去拍摄，随着技术的进步，以后一定会越来越便捷。” 彭思达说道。

他透露，团队接下来的研究重点就是大幅降低设备的复杂程度，致力于推动技术的实用化落地，让专业级的4D捕捉能力，未来能够集成到更小巧、更智能的设备中。

试想，未来在演唱会现场，观众通过VR头(tóu)显(xiǎn)，可(kě)以(yǐ)任(rèn)意(yì)切(qiè)换(huàn)舞(wǔ)台(tái)视(shì)角(jiǎo)，仿(fǎng)佛(fú)置(zhì)身(shēn)于(yú)明(míng)星(xīng)身(shēn)边(biān)，获(huò)得(de)前(qián)所(suǒ)未(wèi)有(yǒu)的(de)观(guān)演(yǎn)体(tǐ)验(yàn)。

4D技(jì)术(shù)的(de)价(jià)值(zhí)远(yuǎn)不(bù)止(zhǐ)于(yú)娱(yú)乐(lè)。彭思达强调，在专业领域，它将成为强大的变革性工具。

如：

在运动科学领域，可对运动员的细微动作进行毫米级的多角度精准分析；

在医疗领域，能完整高保真地记录复杂手术过程用于教学与复盘；

在考古和历史纪实领域，则可永久性、全方位地保存珍贵的现场动态信息。

记录方式不断升级，为人类留存记忆提供了更广阔的想象空间。从更宏大的视角看，记录方式的每一次跃升，都极大地拓展了留存记忆的可能性。而一个能够自由穿梭时空、重温记忆细节的未来，正随着4D技术的发展而日益清晰。