自由穿梭时空成现实？欢迎来到“4D世界”

【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，但如今，在科学家手中，这一构想正加速变为现实。

《FreeTimeGS：面向动态场景重建的时空无界自由高斯》研究论文截图 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顶级视觉会议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、任意一个时间点来重新观(guān)察(chá)当(dāng)时的场景，获得如同在游戏中自由探索般的沉浸体验。

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(shù)的(de)征(zhēng)途(tú)。这条探索之(zhī)路布(bù)满(mǎn)荆(jīng)棘(jí)，尤(yóu)其(qí)在(zài)追(zhuī)求(qiú)极(jí)致(zhì)动(dòng)态(tài)细(xì)节(jié)还(hái)原(yuán)上(shàng)，挑(tiāo)战(zhàn)巨(jù)大(dà)。

“一(yī)开(kāi)始(shǐ)，渲(xuàn)染(rǎn)画(huà)面(miàn)的(de)质(zhì)量(liàng)上(shàng)不(bù)去(qù)，导(dǎo)致(zhì)看(kàn)到(dào)的(de)动(dòng)态(tài)画(huà)面(miàn)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)难题出现在处理高速运动的物体上，“一旦人物高速运动，尤其是头发、飘带这类纤细、高速、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，团队成员每天工作十几个小时，基本上就是睡在实验室了。”彭思达回忆道。

最终，他们成功设计出较为理想的运动方程，突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。

未来已来

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(de)复(fù)杂(zá)程度，致(zhì)力(lì)于(yú)推(tuī)动(dòng)技(jì)术(shù)的(de)实(shí)用(yòng)化(huà)落(luò)地(de)，让(ràng)专(zhuān)业(yè)级(jí)的(de)4D捕(bǔ)捉(zhuō)能(néng)力(lì)，未(wèi)来(lái)能(néng)够(gòu)集成(chéng)到(dào)更(gèng)小(xiǎo)巧(qiǎo)、更(gèng)智(zhì)能(néng)的(de)设(shè)备(bèi)中(zhōng)。

试(shì)想(xiǎng)，未(wèi)来(lái)在(zài)演(yǎn)唱(chàng)会(huì)现(xiàn)场(chǎng)，观(guān)众(zhòng)通(tōng)过(guò)VR头(tóu)显(xiǎn)，可(kě)以(yǐ)任(rèn)意切换舞台视角，仿佛置身于明星身边，获得前所未有的观演体验。

4D技术的价值远不止于娱乐。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(jí)，为(wèi)人(rén)类(lèi)留(liú)存(cún)记(jì)忆(yì)提(tí)供(gōng)了(le)更(gèng)广(guǎng)阔(kuò)的(de)想(xiǎng)象(xiàng)空(kōng)间(jiān)。从(cóng)更(gèng)宏(hóng)大(dà)的(de)视(shì)角(jiǎo)看(kàn)，记(jì)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。