編者按

數字技術的每一次革新，如動畫制作、3D電影、全息投影以及三維重建等，不僅使傳統文化得以廣泛傳播，還促進現代新興文化不斷發展。本文選取數字技術領域的一些重大專利，對其進行介紹，展現專利對文化發展的傳承和推動作用。

動畫制作

走進童趣世界

前不久，動畫電影《瘋狂動物城》中的樹獺“閃電”，以其慢悠悠的可愛形象萌翻了觀眾。動畫藝術經過100多年的發展，已經有了較為完善的理論體系和產業體系，並以其獨特的藝術魅力深受人們的喜愛。

1908年，法國人埃米爾·科爾首創採用負片制作動畫影片，為日后動畫電影的發展奠定了基礎。20世紀七八十年代，動畫制作公司開始嘗試真人影視動畫片的探索。至此，影視界迎來了二維動畫時代。隨后，各國動畫制作公司相繼開發出將真人動作投射到電腦上進行創作和利用光學追蹤技術研發的動作捕捉系統，進一步提高了動畫動作的逼真性和自然度。

1995年，美國皮克斯公司制作了第一部三維動畫長片《玩具總動員》，這一大膽嘗試使三維動畫技術從初期的背景、環境制作，開始轉向全方位的運用。三維動畫憑借更為逼真的藝術效果，吸引了眾多影視公司的關注，進而迎來了全盛發展時代。作為業內最優秀的三維動畫制作公司之一，福克斯藍天工作室研發出了CGI Studio制作軟件，並針對該軟件的核心技術進行了專利布局。該軟件尤其擅長創造出皮毛和頭發投射出的細膩光影，被公認為是目前最優秀的光線跟蹤處理軟件。

現代動畫制作是一個技術密集型產業，圖像處理、角色建模、場景處理，都是優質動畫作品需要運用的核心技術。這是動畫制作公司的重點研發投入方向，也是技術爭奪異常激烈的領域。根據PatSnap智慧芽專利數據庫統計，在動畫制作領域，美國是提交專利申請數量最多的國家。相對而言，中國市場對動畫制作技術的重視和敏感程度略弱。國內動畫制作公司亟需繼續加大技術創新，積極開展專利布局，為國內動畫產業的發展提供技術支撐。

隨著動畫制作技術的不斷發展，那些天馬行空的想象將會找到更合適的技術載體，讓觀影者走進充滿童趣的世界。 （陳 婕）

3D電影

打造視覺盛宴

國產動畫3D電影《西游記之大聖歸來》自2015年7月10日首映，3天票房過億元、5天過2億元、11天突破5億元，一舉拿下國產動畫3D電影的票房冠軍，在業界獲得一致好評。《西游記之大聖歸來》之所以能夠獲得成功，除了精彩的故事情節外，精湛的3D電影制作技術也是其重要的加分項。

近年來，隨著《阿凡達》《功夫熊貓》《變形金剛3》等3D電影的熱播，好萊塢各大電影公司紛紛開始制作3D電影，全球各大院線也紛紛熱捧3D數字影院系統，這一系列變化標志著影像技術進入了3D立體電影時代。

事實上，3D技術的發明由來已久。早在1839年，英國科學家查理·惠斯頓根據“人類兩隻眼睛的成像是不同的”發明了一種立體眼鏡，讓人們的左眼和右眼在看同樣圖像時產生不同效果，這就是今天3D眼鏡的雛形。1952年，講述非洲探險故事的《非洲歷險記》被認為是電影史上第一部真正的3D電影。該影片的宣傳口號是“獅子在你腿上，愛人在你懷裡”。

此后的半個世紀均為膠片立體電影時代，影視公司使用最多的是紅綠分色技術以及線偏振光分光技術。2004年，第一部IMAX 3D電影《極地特快》誕生。自此，電影界迎來了數字3D立體電影時代。該片憑借“3D+IMAX”的組合在當時獲得了超高票房，讓發行方看到了數字3D電影巨大的商業潛力。數字3D電影比膠片立體電影的放映具有畫面清晰、穩定、無明顯重影、亮度高、與普通數字放映設備相兼容等眾多優點，克服了觀看傳統膠片立體電影時的頭暈、疲勞等弊端，能給觀眾以更好的觀影體驗和視覺享受。

目前，佩戴3D眼鏡是觀看3D電影的必須步驟，但也給觀眾帶來了一些不便。作為3D潮流的引領者，美國Masterimage 3D公司擁有立體成像技術和自動立體成像技術（無需眼鏡）領域的9件專利。相信，隨著科技的不斷發展，裸眼3D影視作品即將走進千家萬戶，為觀眾提供更佳的觀影感受。 （陳 婕）

全息投影

塑造空中幻像

2015年央視春節晚會的舞台上，李宇春上演“分身術”，4名“李宇春”同台演唱，效果震撼，而全息投影技術就是李宇春“分身術”的奧秘所在。

據了解，全息投影技術是通過光線的反射和衍射原理，記錄並再現真實三維圖像的技術，其不僅可以產生立體“幻象”，還可以使“幻象”與表演者互動。2014年，“公告牌音樂盛典”在美國拉斯維加斯舉行，該音樂盛典的一大亮點就是邁克爾·杰克遜“復活”了，而這採用的也是全息投影技術。

全息投影技術的發明者是英國匈牙利裔物理學家丹尼斯·蓋伯。該技術是其在英國BTH公司研究增強電子顯微鏡性能手段時偶然發現的，並據此獲得了1971年諾貝爾物理學獎。英國BTH公司針對這一技術於1947年12月提交了相關專利申請並獲得授權。這項技術從研發伊始就一直被應用於電子顯微技術中，隻不過該技術一直到1960年激光被發明出來后才取得了實質性的進展。

目前，全球范圍內已實現的全息投影技術可分為3種。一種是空氣投影和交互技術，由美國麻省理工大學研究生查得·達因（Chad Dyne）發明。該技術來源於海市蜃樓原理，被認為是顯示技術領域中的一個裡程碑。第二種是激光束投射實體的3D影像技術。該技術利用氮氣和氧氣在空氣中散開時，混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質，並在空氣中形成一個短暫的3D圖像。簡單來說，該技術主要是通過不斷在空氣中進行小型爆破來實現投影。最后一種是360度全息顯示屏技術。該技術將圖像投影在一種高速旋轉的鏡子上從而實現三維圖像。

值得一提的是，美國加州的一家科技公司正在研發三維全息投影芯片，其可應用到各種顯示設備中，如智能手機、電視、智能手表，甚至是“全息桌面”。屆時，三維全息投影時代將真正到來，人們日常工作和生活中的各種信息傳播方式也將迎來新一輪變革。 （陳 婕）

三維建模

重現古跡風採

曾被譽為“萬園之園”的圓明園，幾經劫難后，如今隻留下些許斷壁殘垣。作為我國園林的一處瑰寶，如何讓后人重新領略其往日風採，“重建”圓明園，對傳統文化的世代相傳意義重大。

依靠數字化科技，清華大學教授郭黛姮率領的研究團隊歷經15年，終於利用數字技術“重建”圓明園。據了解，研究團隊利用三維建模等技術，使圓明園遺址的90%已完成數字化復原。長期以來，人們隻能通過殘存的圓明園舊圖和文字記載想像園林全貌。如今，人們可以透過虛擬世界，一睹圓明園曾經的風採。

“數字圓明園”項目將三維建模、增強現實技術等與傳統建筑技術相融合，通過數字化技術手段，最大限度地“恢復”圓明園原貌。為了保証歷史精准度，研究人員在參考考古發掘信息和文獻資料的同時，還通過數字化技術手段，結合無人機高精度航拍和三維激光掃描儀等先進手段，記錄圓明園地理環境。通過仔細描繪建筑模型的線條圖，對遺址現場發現的殘損石構件進行虛擬拼接，對古代彩畫進行復原。目前，該團隊已完成了圓明園90%的數字化復原工作，包括2000座數字建筑模型、41個圓明園景區、128個時空單元的復原研究。盡管各園區、建筑的復原程度不一，精細程度有所不同，但數字化研究成果已經提供了一大批圓明園的平面圖像和立體影像。

據了解，截至2015年7月，我國三維建模相關領域的專利申請數量約為1200件，這些專利申請的技術內容涉及計算機3D建模、計算機輔助設計等。

如今，一款圓明園數字導覽系統軟件已經投入使用。可以說，正是借助強大的數字技術，昔日的瓊樓玉宇方能重現在人們眼前，讓中華文明在數字世界中源遠流長。 （陳 婕）

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