Spark(World Labs企業李飛飛團隊研發的3D高斯濺射渲染引擎)

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Spark是李飛飛團隊所在的空間智慧型獨角獸企業World Labs研發的3D高斯濺射渲染引擎,其2.0版本於2026 年4月開源。Spark 2.0基於Three.js構建,依託 WebGL2 實現,搭載可流式傳輸的 LoD 系統,能夠將包含 1 億 + splats(3D 高斯點 / 潑濺點)的超大規模 3D 世界,流式傳輸到桌面、iOS、Android、VR 等任意設備,重新定義了web 3D渲染的可能性。

基本介紹

  • 中文名:Spark
  • 研製單位:World Labs企業李飛飛團隊
定義,研發背景,特性,關鍵技術,細節層次技術,漸進式流式載入,虛擬記憶體,相關評價,

定義

傳統3D建模通過帶紋理映射的三角形拼接構建物體表面;3D高斯濺射(3D Gaussian Splatting)採用數百萬個半透明橢球體即 splats,通過橢球體色彩融合呈現超寫實細節效果。每個 splat 由位置、XYZ 三軸縮放、旋轉角度、顏色、不透明度 5 個屬性定義,渲染常用畫家算法,按從遠到近順序疊加計算最終畫面,屬於數字版點彩畫形式。Spark 是面向 3D 高斯濺射的 web 端渲染引擎,前身為 World Labs 內部引擎,最初以 Forge 為名開源,後更名為 Spark,研發過程與 Marble 模型同步推進。

研發背景

彼時市面上的 web 渲染引擎存在明顯短板:部分引擎一次只能正確渲染一個 3D 高斯濺射對象;部分引擎無法動態動畫化 splats;還有些引擎基於小眾 3D 框架開發,或採用尚未普及的 WebGPU 技術,導致設備兼容性受限。該內部引擎曾亮相團隊 2024 年發布的大型世界模型研究預覽,以及早期場景展示項目 Lofi Worlds。為讓更多開發者打造互動式 3D 高斯濺射 web 體驗,團隊整合技術積累開源該引擎。

特性

Spark 基於主流 THREE.js 框架構建,技術底座為 WebGL2,是目前唯一能在幾乎所有設備上穩定運行的 3D web API,可實現超大規模 3D 高斯濺射場景在網頁端的預處理、流式載入與跨設備渲染。

關鍵技術

細節層次技術

預先生成不同解析度的 splats 數據,根據相機視角智慧型篩選渲染子集,遠距離區域減少 splats 數量以提升性能。LoD 分為離散型與連續型,離散型存在細節跳變與邊界清晰問題,Spark 採用連續型方案,構建 Level-of-Detail Gaussian splat tree 層級化結構,實現平滑無斷層過渡。內置兩種生成算法:Tiny-LoD 算法,快速輕量,默認用於網頁端實時生成場景;Bhatt-LoD 算法,高精度,默認用於命令行工具離線處理場景。兩種算法無訓練依賴,兼容 NanoGS 等第三方算法。

漸進式流式載入

定義全新.RAD(Radiance Fields,輻射場)檔案格式,可壓縮數據、支持隨機訪問流式載入,適配網路傳輸。採用從粗到精載入策略,先以 64Ksplats 粗糙版本呈現,再按視角優先載入可見區域數據塊;以空間鄰近性優先為核心策略,遞歸劃分三維空間,按從大到小填充 splats,最大化數據塊細節呈現。

虛擬記憶體

虛擬記憶體技術套用於 3D 高斯濺射渲染,在 GPU 中預先分配 1600 萬個 splats 容量的固定記憶體池,構建頁表映射,使 GPU 64K splats 記憶體頁與 RAD 檔案 64K 數據塊一一對應。載入置換規則:按 LoD splat trees 遍歷結果載入高優先權數據塊;記憶體池占滿時用 LRU 算法置換最低優先權數據。支持多 RAD 檔案共享 GPU 記憶體池,維護雙向映射關係,生成全局數據塊優先權列表,實現跨對象載入與存儲最佳化。

相關評價

Spark 2.0 現已可在任意設備上流式渲染超 1 億 splats,能為基於網頁的 3D 高斯濺射渲染開源生態貢獻力量,深感自豪。(李飛飛 評)

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