网址：https://research.nvidia.com/labs/toronto-ai/GET3D/
3D建模和渲染技术正迅速成为众多行业的重要工具，从游戏开发、电影制作到建筑设计和科学研究。然而，传统的3D建模方法往往需要耗费大量的时间和计算资源。NVIDIA最新推出的GET3D系统，正在改变这一现状。它能够从2D图像中学习并生成高质量的3D纹理形状，为3D建模提供了一种高效且实用的解决方案。
一、GET3D是什么？
GET3D（Generative model of high-quality 3D textured shapes learned from images）是由NVIDIA、多伦多大学和Vector Institute联合开发的一种新型3D生成模型。它能够直接从2D图像中学习并生成高质量的3D纹理形状，支持复杂的拓扑结构、丰富的几何细节和高保真纹理。GET3D的出现，标志着3D建模领域的一个重大突破，为需要快速生成3D模型的行业带来了新的可能性。
二、GET3D的技术原理
GET3D的核心在于其独特的生成过程。它通过两个潜在代码（latent codes）分别生成3D SDF（Signed Distance Field，符号距离场）和纹理场。具体步骤如下：
- 生成3D SDF和纹理场：GET3D利用两个潜在代码分别生成3D SDF和纹理场。SDF用于定义3D形状的几何结构，而纹理场则用于为3D形状添加颜色和纹理细节。
- 提取3D表面网格：通过DMTet（Differentiable Marching Tetrahedra，可微分四面体网格化）算法，从SDF中提取3D表面网格。DMTet是一种高效的网格化算法，能够从符号距离场中提取出高质量的3D表面网格。
- 查询纹理场：在提取的3D表面网格上，查询纹理场以获取每个表面点的颜色信息，从而生成带有纹理的3D形状。
- 训练过程：GET3D使用对抗损失函数（adversarial losses）进行训练，这些损失函数定义在2D图像上。具体来说，它使用基于光栅化的可微分渲染器（rasterization-based differentiable renderer）生成RGB图像和轮廓图，并通过两个2D鉴别器（discriminators）分别对RGB图像和轮廓图进行真假分类。整个模型是端到端可训练的。
三、GET3D的优势
（一）高质量生成
GET3D能够生成高质量的3D纹理形状，支持复杂的拓扑结构、丰富的几何细节和高保真纹理。这使得生成的3D模型不仅在视觉上具有高度的真实性，还能够直接用于3D渲染引擎，无需额外的处理。
（二）多样性和灵活性
GET3D能够生成多种类型的3D形状，包括汽车、椅子、动物、摩托车、人类角色和建筑物等。它不仅支持复杂的拓扑结构，还能够生成具有丰富细节的纹理，使得生成的模型在视觉上更加逼真。
（三）快速生成
GET3D的生成速度非常快，能够在短时间内生成高质量的3D模型。这使得它在需要快速迭代和生成多个模型的行业中具有巨大的优势，例如游戏开发和电影制作。
（四）几何与纹理的解耦
GET3D能够实现几何和纹理的解耦，即可以通过独立调整几何潜在代码和纹理潜在代码来生成不同的3D形状。这种解耦方式不仅提高了模型的灵活性，还使得生成的模型在视觉上更加多样化。
四、GET3D的应用场景
（一）游戏开发
在游戏开发中，GET3D可以快速生成各种场景和角色的3D模型。这对于需要快速迭代和生成多个模型的开发者来说是一个巨大的优势。开发者可以利用GET3D快速生成游戏世界中的各种元素，从而加快开发进度并提高游戏质量。
（二）电影制作
电影制作中，3D建模和渲染是一个关键环节。GET3D可以快速生成高质量的3D模型，帮助电影制作团队快速实现创意。例如，它可以生成复杂的自然场景、建筑模型甚至角色模型，从而为电影制作提供更多的创意空间。
（三）建筑设计
在建筑设计领域，GET3D可以快速生成建筑模型的3D点云。这使得建筑师能够快速实现设计概念，并与客户进行更有效的沟通。此外，生成的3D模型还可以用于进一步的分析和模拟，从而提高设计质量和效率。
（四）科学研究
科学研究中，3D建模和可视化是一个重要的工具。GET3D可以快速生成复杂的3D模型，帮助研究人员更好地理解和展示他们的研究成果。例如，在地质学中，GET3D可以生成地层的3D模型，帮助研究人员更好地理解地质结构。
五、用户的真实反馈
GET3D自推出以来，受到了众多用户的好评和推荐。许多用户表示，GET3D不仅速度快，而且生成的模型质量高，为他们的工作带来了巨大的便利。以下是一些用户的反馈：
（一）“3D建模的革命”
“GET3D是3D建模领域的一次革命。它不仅速度快，而且生成的模型质量高。我们可以快速生成各种复杂的3D模型，从而加快开发进度并提高工作效率。” —— 来自一位游戏开发者的反馈
（二）“创意实现的加速器”
“GET3D帮助我们快速实现了许多创意。我们可以根据需要生成各种3D模型，并对其进行进一步的编辑和优化。这为我们提供了更多的创意空间。” —— 来自一位电影制作人的反馈
（三）“设计沟通的桥梁”
“GET3D为我们提供了一个快速生成建筑模型的工具。这使得我们能够更快地与客户沟通设计概念，并根据客户的反馈进行调整。GET3D真是设计沟通的桥梁。” —— 来自一位建筑师的反馈
六、如何开始使用GET3D？
使用GET3D非常简单。你只需要访问 GET3D官网，了解更多信息并下载相关的预训练模型和代码。以下是一些简单的步骤，帮助你快速上手：
（一）访问官网
访问 GET3D官网，了解系统的详细信息和使用方法。
（二）下载模型和代码
在官网提供的链接中，下载预训练的模型和相关的代码。这些资源将帮助你快速开始使用GET3D。
（三）输入2D图像
根据你的需求，输入一组2D图像。GET3D将从这些图像中学习并生成高质量的3D纹理形状。
（四）生成3D模型
运行系统，GET3D将在短时间内生成一个高质量的3D纹理形状。你可以根据需要对生成的模型进行进一步的编辑和优化。
（五）应用到实际项目
将生成的3D模型应用到你的实际项目中，无论是游戏开发、电影制作还是建筑设计，GET3D都能为你提供强大的支持。
七、结语
GET3D是一个非常强大的AI驱动的3D生成模型，它不仅能够从2D图像中学习并生成高质量的3D纹理形状，还支持复杂的拓扑结构、丰富的几何细节和高保真纹理。无论你是游戏开发者、电影制作人，还是建筑师或研究人员，GET3D都能满足你的需求。如果你还在为传统的3D建模方法的速度和效率而烦恼，不妨试试GET3D，让AI为你的3D建模带来新的可能性。