技术的发展历来遵循解放生产力、提高生产力的基本原则，不断拓展人类视觉、听觉和各项生理机能，人机交互也向更直观、更简洁、更本能的方向发展。在元宇宙科技浪潮的推动下，人类已经进入到数字世界与真实物理世界共存、融合、相互关联的信息新时代。

  （一）对未来3D数字世界的认知

  （1）虚实融合一体的混合世界

  由于技术条件限制，目前信息采集、展示并不符合人类本能，我们希望在需要的时候在空间中及时得到想要的信息，而不是通过一个矩形框（显示器）来进行检索和展示，如我们行走在大路上，我们希望导航线路是直接呈现在前进方向的空间中，而不是在矩形框中显示一个箭头。随着技术的进步，构建与真实物理世界平行融合的数字世界成为可能，这也恰恰是最大的3D场景，不论采用何种技术，镜像三维的真实物理世界得到的结果必然是三维的数字世界，三维的数字世界其基础必然是3D数据，数字世界与真实物理世界融合一体的混合世界，从数据展示、人机交互到直观感受都更符合人类本能，能满足人们对未来科技发展的期望，从而也必然是科技进步的方向。
由于虚实融合特性和巨大的潜在优越性，3D数据有着当前图片、视频等信息载体无可比拟的沉浸性、可操作交互性、空间分布性、时间性等特点，随着元宇宙、AR、VR等技术的发展，从局部到整体，从点到面，从不成熟到成熟，已开始演化进程，由于符合人类本能、符合世界本原，技术的发展趋势是确定的，虽然可能这个过程比较曲折漫长。

  （2）拓展人类感知世界的能力

   如同电视拓展了人类的视力，电话拓展了人类的听力一样，数字3D世界拓展了人类感知世界的能力。由于人类本身器官的功能局限性，我们并不能感知到感知器官功能之外的信息，比如看到一朵蘑菇时，我们并不能马上获知到该蘑菇的毒性、成分等信息，也不能从本身之外的资源中实时得到想要的信息。而在数字世界中，我们可以从全人类的整个资源中获取信息，从而大大的拓展我们感知世界的能力，比如，我们在进入隧道之前就可以检索并展示整个隧道的三维模型，直观的获取其形状、长度、限速等信息。
在高速通信技术、硬件算力技术、ARVR技术、人工智能技术、大数据技术等各类信息技术的融合之下，人类感知世界的能力将得到前所未有的拓展，知识的传承将更加高效、信息利用效率将极大提高，可汇集全人类的智慧延展个体能力。

  （3）改变人类对世界的认知

  由于虚实融合整合了数字世界与物理世界，对人类可感知的物理世界进行了增强，我们看到的世界不再是世界表面现象的集合，而增加了更多深层次、多角度、本质性信息，从而改变人类对世界的认知，就像在电话发明之前，我们无法理解人与人之间的交流可以延伸以视距之外，在有了电话之后，我们突然具备了了解千里之外发生事件的能力，从而重新定义人与人之间交流的距离。3D数据及相关技术的发展，可以以更加自然的方式增强人类感知世界的能力，改变原先对世界的认知。

  （4）信息获取与传递向更高效直观方向发展

  数字世界与物理世界融合，信息的获取与展示以人类本身为中心，与时间和空间相关联，在需要的时候、在合适的空间位置呈现恰当的信息，信息的获取由被动变为主动，信息的类型由通用变为特定关注，信息的呈现也与时间和空间强相关。这是一种前所未有的信息获取、融合方式，也是一种更符合人类本能的方式，更加高效、直观。

  （5）人机交互向本能操作演进

  相比与传统PC、手机应用，AR、VR、MR应用最大的区别是显示方式的变革。传统应用所有的图像、文字、视频等信息均是排布在一个2D屏幕内，人与机器存在天然的隔离，WIMP（Window、Icon、Menu、Pointer）是其典型的操作方式，而AR、VR、MR则完全打破了传统屏幕信息显示模式，显示内容彻底摆脱了屏幕的限制，并可与真实的现实世界融为一体，人机交互也向着更自然、直观的3D形式演进。交互空间（包括空间大小、平面类型、遮挡关系）、输入方式（语音、手势、控制器、眼动）、信息呈现方式（3D模型、2D界面、UX元素）、音效（空间音效、界面反馈音效、背景音效）、融合方式（叠加、遮挡、跟随）等等都更加符合真实世界规律，更符合人类操作本能。
世界本身就是三维的，AR、VR、MR是将人也置于应用之中，而不再将其当成旁观者，我们可以使用操作真实物理对象的方式操作虚拟数字对象，如直接通过用手抓取、通过语音控制、通过眼睛凝视触发等，而无需再通过键盘、鼠标这类中间媒介，更加的直观高效。

  （二）未来3D技术发展方向

  信息时代已经开始由以文字、图片、视频为信息载体向3D场景、3D模型、3D交互的新阶段迈进，这个进程迫切需要新型3D数据采集设备、传输编辑、计算处理、展示呈现方法、设备、技术的出现，大幅度降低各阶段成本、简化流程，需要整个行业、整个产业链协同发力。未来3D技术一定是朝着以更简单、更直观、更便宜的方式打通各产业链条环节的方向发展。

  （1）3D数据采集设备普及化

  3D数据是比较高级的数据格式，目前还主要由人工方式生成，成本高，制作周期长，不能适应大规模、批量化生产，而且高昂的制作成本极大的限制了模型制作数量，不能满足快速发展的技术需求。在市场需求的推动下，快速、高效、便携的3D数据采集设备及相关技术必将迎来高速发展，简单、微型、可嵌入式、低成本的3D数据采集设备普及化是数字世界得以实现的前提和基础。

  （2）3D数据传输编辑简单化

  3D格式数据量大，传输、加载时间长，分步传输和加载相关技术将会迎来发展。目前，3D数据编辑、修改需要专业人员利用专业三维编辑软件进行，无法适应快速及时的数据处理要求，理想的3D数据编辑修改应该像图像裁剪一样简单，无需额外的人员培训、复杂的操作流程，方便普通人群对3D数据的高效编辑。当3D数据成为社会信息基础数据时，3D数据的编辑处理必须足够简单，方便。

  （3）3D渲染处理云端化

  随着硬件技术的发展，设备处理速度越来越快，但像手机、可穿戴便携式等设备算力受限于重量、体积、电池续航、发热等各种因素影响，越来越不能满足日益增长的算力需求，特别是对3D数据这类处理量大、实时性要求高的应用仍然会显得力不从心，因此，高画质、高质量、高时效、高响应的处理、渲染、交互计算仍然需要放置到云端，通过远程渲染方式将结果流送到用户端，从而大幅度降低对用户端设备硬件算力的需求，改善用户体验。

  （4）3D呈现渲染近眼化

  3D数据天生的三维特性，在当前以屏幕、显示器等2D平面矩形显示的情况下效果并不明显，只有在以近眼显示、虚实融合的AR、VR、MR中才能最大程度发挥3D数据的特性，展现其立体、直观、本能化交互的优势。因此，从这个角度，宽视角、高可视、高密度显示的智能眼镜才是3D数据发挥威力的最佳载体形式。

  （三）3D数据的应用前景

  世界原本就是三维的，以三维的方式展示、操作、镜像世界符合人类本能，元宇宙是计算机硬件处理能力、AI技术、新型软硬件、新型传感器等技术发展成熟到一定阶段的必须趋势，以AR、VR、MR、XR信息展示载体为代表的下一代信息终端，其数字世界的物质基础是3D数据，整个数字世界将由2D的示意性表达转到3D的客观性表达，3D数据会成为像今天照片、视频一样普及的基础性数据，会成为元宇宙世界的沙石混泥土基建材料，成为各行各业的基础数据，并在所有社会领域获得应用，特别是以下行业。

  （1）ARVR

  在元宇宙科技浪潮席卷之下，不仅腾讯、字节跳动、Meta等国内外互联网巨头纷纷入局，就连微软、英伟达、AMD等硬实力厂商也扎堆入局，推动了整个行业的发展。可以预计，在未来相当长一段时间内，元宇宙都将成为科技和互联网公司的一项重要战略目标，而作为元宇宙内容生态物质基础的3D数据领域，也将拥有巨大的应用增长空间。AR、VR、MR、XR等作为连接人与元宇宙的中间媒介承载着虚实融合、渲染展示、传感计算、人机交互等重要功能，其操作对象也是3D数据。

  元宇宙的发展依赖于硬件、软件、生态、内容，而内容创作又依赖于相关工具，只有内容创作、3D模型创建成本降低到可以忽略的程度（就像当前拍摄照片、录制视频一样）才有可能推动元宇宙概念的大规模落地，因此，与当前信息网络依赖于文字、图片、视频构建内容生态一样，元宇宙依赖3D数据构建内容生态，没有3D内容，元宇宙将成为无源之水，无本之木，无法普及落地。

  （2）数字孪生

  数字孪生是通过数字手段镜像现实世界的一种手段，数字孪生强调对真实世界的数字重建复刻，实现数字世界与真实世界的联动。重建真实世界的过程就是创建真实世界3D数字表达的过程，因此3D数据也是数据孪生的物质基础，是构建与真实世界平行数字世界的物质基础。

  （3）电商零售

  3D数据由于其相比于照片、视频更直观、更真实、可交互的特性，正在改变商品、产品的展示方式，并且3D数据在与AR、VR的结合上拥有天然的优势，更容易实现购物体验的提升，营造沉浸式购物体验。通过3D交互展示商品的价值，对消费者而言，体验得到优化；对于商品而言，展示效果得到增强；对于商家而言，可以实现线上线下场景融合。3D数据在电商零售领域前景广阔。

  （4）娱乐游戏

  随着技术的发展，从2D到3D到AR、VR，娱乐游戏向着越来越真实，越来越具沉浸体验的方向发展，而且，随着娱乐游戏的进一步发展，以真实环境为原型的体验将进一步加强。如以真实数字地球、真实城市、真实景点为原型的游戏、文旅、新型体验将获得极大的发展。而这些类型体验的基础又都是3D数字模型、测绘数据，特别是真实物体、真实环境的数字化模型。

  （5）工业教育

  在工业、教育领域，3D数据直观、真实、可交互特性使其相比2D图像、文字描述、图片具有无可比拟的优势，从仿真模拟、CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）设计、工业检测维修、工业培训、远程指导、机器人控制，到教育行业的数据可视化、直观化、AR/VR教学，都会带来前所未有的视觉体验和效率提升。

  （6）建筑医疗

  建筑医疗设施设备建设都存在投入大、周期长、风险高等特点，借助于建筑模型仿真，可以为设计专家和工程人员展示设计、装修、美化等各方面的信息，使他们能够获得具体细节信息，并在正式施工前即可查看建设后的效果，AR/VR技术在建筑行业的发展应用，可帮助降低工程管理难度，提升进度管理能力。

  医疗数字人体可用于医学教育培训，并且随着远程医疗技术的发展，3D技术能够在远程诊断中为医生和专家提供直接的检查实况和诊疗实况，使医务人员获得比平面显示更多的视觉信息。此外，3D技术在内窥镜图像显示、眼科疾病诊断、MRI、CT、B超成像、手术模拟以及虚拟医院等方面同样具有十分重要的应用前景。

  （7）军事

  3D技术已广泛应用于模拟训练、对抗演习，VR沉浸式培训能真实展现战场环境，已广泛用于飞行模拟训练、坦克装甲车训练、潜艇水下训练等方面。结合航空立体侦察、星际遥感遥测成像分析、实时战场环境生成、高速战术通信网络、融合战术指挥控制的MR技术将会大量应用于战场。

  （8）孪生数字人

  数字人是计算机技术、人工智能技术、大数据、物联网等技术融合展示的载体，也是重要的人机交互手段，数字人处于3D数字世界中，数字人需要借助各类3D数据向用户展示各类信息，包括数字人本身，3D数据是数字人应用的基础。除此之外，用户个体的数字化身孪生数字人将带来大量人体建模需求。

  世界已经开始从以文字、图像、视频为信息载体的时代进入到以3D数字环境、3D模型、3D语音等3D数据为载体的新时代，AR、VR、元宇宙的发展对3D数据的需求爆发期已经来临。世界对低成本、快速、高效获取、传输、展示3D数据的需求越来越迫切。未来信息时代，3D数据将成为数字世界的物质基础。