學(xué)習(xí)CG，有點(diǎn)意思

鐳刷刷

我在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)攻讀的方向是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics，簡(jiǎn)稱CG），研究的就是怎么用計(jì)算機(jī)讓圖形更高效擬真地展示出來，CG普遍運(yùn)用在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、電影特效、游戲、交互式多媒體等等領(lǐng)域。無論是平時(shí)的課堂教學(xué)，課外的項(xiàng)目研究，還是年度的SIGGRAPH圖形學(xué)國(guó)際會(huì)議，不同領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用的交叉，都能引起我極大的興趣。

比好萊塢更好萊塢的課堂

當(dāng)初我選擇美國(guó)作為留學(xué)目標(biāo)時(shí)，很大原因就是美國(guó)在計(jì)算機(jī)圖形特效方面的霸主地位：大屏幕上呼風(fēng)喚雨的鐵甲英雄和逼真駭人的怪物猛獸，技術(shù)之精進(jìn)讓人佩服。剛來美國(guó)沒多久，我就特地跑去洛杉磯好萊塢想膜拜一番，卻是失望而返，除了幾個(gè)明星手印，實(shí)在沒能嗅到什么高大上的氣息。萬萬沒想到，生活真奇妙，橫跨北美洲也沒能感受到的好萊塢味道倒在自己平時(shí)熱飯的實(shí)驗(yàn)室體會(huì)到了。

那天正是讓人頭大的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫課，正當(dāng)滿黑板的物理原理和數(shù)學(xué)矩陣公式把我們折騰得連自己懂沒懂都不知道的時(shí)候，教授突然粉筆一扔、瀟灑一笑、大手一揮，關(guān)了實(shí)驗(yàn)室的燈，打開了安裝在實(shí)驗(yàn)室四周的動(dòng)作捕捉設(shè)備。黑暗中一圈明晃晃的紅光開始閃爍，一秒變身好萊塢開始。

“大家現(xiàn)在看到的這套捕捉設(shè)備，是360度全方位圍繞實(shí)驗(yàn)室安裝的跟蹤攝像捕捉機(jī)，下面讓助教給大家演示一下怎樣進(jìn)行動(dòng)作捕捉……”教授話音未落，助教就穿著一身“波點(diǎn)夜行衣”閃亮登場(chǎng)了。黑色的尼龍緊身服外面，粘著20多個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)作捕捉球，貼合身體的各個(gè)關(guān)節(jié)，在漆黑的環(huán)境下閃著夜光，把平時(shí)一板一眼的助教襯托得分外滑稽。

“首先，請(qǐng)模特?cái)[T字造型，一一匹配全身的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。”不一會(huì)兒，屏幕上的軟件已經(jīng)定位到所有的標(biāo)記點(diǎn)了，呈現(xiàn)出一個(gè)“T”字形的人體骨骼。助教調(diào)皮地扭動(dòng)了一下腰肢，屏幕上的骨骼也跟著動(dòng)了起來！

“哇！”這個(gè)的動(dòng)作引起了一陣騷動(dòng)，各路上帝佛祖老天爺從同學(xué)口中陸續(xù)放出。“助教身材還不錯(cuò)吧，哈哈！”教授也頗有心情地開起了玩笑，“我們這節(jié)課的作業(yè)就是請(qǐng)同學(xué)們兩人一組，分別捕捉記錄隊(duì)友的走路、跑步、跳躍、轉(zhuǎn)彎、漫步和自選動(dòng)作，最后用軟件將捕捉到的動(dòng)作附到動(dòng)畫角色身上，制作一個(gè)30秒的小動(dòng)畫?！?/p>

這個(gè)讓人瞬間變身好萊塢技術(shù)大師的作業(yè)瞬間點(diǎn)燃了大家的學(xué)術(shù)熱情。我和同組的寶拉套上“夜行衣”，粘上捕捉點(diǎn)，看著自己全身的捕捉標(biāo)記球在黑夜中閃閃發(fā)光，激動(dòng)的心情只能用無數(shù)張手機(jī)自拍表達(dá)。定好“T”字型，成功連線軟件里的人體骨骼后，我緩緩伸出右手向骨骼小人招了招手，小人也朝我招了招手。彼時(shí)彼刻，我覺得自己離好萊塢僅僅一個(gè)后腦勺的距離。接下來在自信滿滿地走、跑、跳后，看著屏幕上骨骼小人別扭的姿勢(shì)，我內(nèi)心不禁老淚縱橫：“原來我走路是這般鬼樣……”最后的自選動(dòng)作，本著讓周圍的外國(guó)友人近距離觀摩一下博大精深的中華武術(shù)的美好心愿，我氣沉丹田、平心靜氣地在身穿緊身服、全身貼著熒光小球的詭異裝扮下打起了太極拳。

可惜我武藝對(duì)不起師尊，大冬瓜分完之后就不知該如何繼續(xù)，只得胡亂比劃起最擅長(zhǎng)的廣場(chǎng)舞，好歹在一片贊嘆聲中收了場(chǎng)。依依不舍地脫下“夜行衣”，仔細(xì)整理好錄下的動(dòng)作數(shù)據(jù)，開始給虛擬角色設(shè)計(jì)動(dòng)作。真是沒想到，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的一個(gè)走路動(dòng)作，得反反復(fù)復(fù)各種調(diào)試之后才能出效果，更別提最后的太極廣場(chǎng)舞了。一個(gè)30秒的小動(dòng)畫，花費(fèi)了我至少13個(gè)小時(shí)的投入。聯(lián)想到好萊塢大片里那一串串的長(zhǎng)鏡頭和動(dòng)作戲，原來一個(gè)后腦勺的距離，其實(shí)也不短。

你有多久沒當(dāng)兒童了？

可能是家里人做教育的比較多，耳濡目染二十年，我終于在上本科的時(shí)候妥妥地激發(fā)了對(duì)教學(xué)的熱情。來到美國(guó)之后，我聽說學(xué)校的教育學(xué)院十分厲害，尤其教育技術(shù)學(xué)這個(gè)將多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的新興專業(yè)。經(jīng)過一番自我推薦，我在暑假順利加入了卡菲教授的研究團(tuán)隊(duì)。

教授的項(xiàng)目方向是探索更好的原型產(chǎn)品以激發(fā)中小學(xué)生對(duì)編程的興趣，進(jìn)而學(xué)習(xí)編程。在項(xiàng)目初期，鑒于我的計(jì)算機(jī)學(xué)科背景，教授把產(chǎn)品的搭建任務(wù)交給了我。拿到任務(wù)，急性子的我拍了拍腦袋，三下五除二，很快就按照自己的想法搞出了一套“適合兒童”的學(xué)習(xí)編程小游戲給了教授。

教授看了看，沒多說話，只問了我一個(gè)問題：“你為什么覺得這是適合兒童的？”我眨巴了一下眼睛，剛開始列舉我在藝術(shù)設(shè)計(jì)上有多么簡(jiǎn)單有趣，就被下一個(gè)問題給攔了下來：“你有多久沒當(dāng)過‘兒童了？”我一時(shí)語(yǔ)塞。

教授笑了笑：“離你作為兒童的日子已經(jīng)過去快十年了吧，就我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，你設(shè)計(jì)的最初級(jí)關(guān)卡就已經(jīng)太難了。對(duì)你來講用代碼讓一只貓掉進(jìn)洞里非常簡(jiǎn)單，但讓不知道什么是編程的小孩兒來做，他們可能沒看兩眼就放棄了?！?/p>

萬萬沒想到，自己的設(shè)計(jì)居然在“簡(jiǎn)單”兩個(gè)字上一敗涂地。拍腦袋的事兒果然做不得，還得踏踏實(shí)實(shí)一步步來，先從研究用戶入手。不久，教授便安排我去參加了一次圖書館調(diào)研試驗(yàn)活動(dòng)。

活動(dòng)當(dāng)天，我們邀請(qǐng)了在圖書館玩耍的幾個(gè)小學(xué)生家庭來試用我們?cè)O(shè)計(jì)的編程平臺(tái)，一步步地讓他們感受代碼是怎么讓屏幕上的小人動(dòng)起來的。回想自己初學(xué)程序時(shí)，已經(jīng)是個(gè)腦力健全的成年人，但回憶起在腦袋里建立后臺(tái)代碼與屏幕上效果之間的反射聯(lián)系，仍舊是一段冗長(zhǎng)又痛苦的歷程。而這里的孩子們，第一次接觸代碼，卻因?yàn)槿菀桌斫?、所見即所得的平臺(tái)設(shè)計(jì)而顯得饒有興趣。而后在和小朋友聊天的過程中，我發(fā)現(xiàn)比起過程復(fù)雜、設(shè)計(jì)精美的效果，他們更鐘愛功能單一卻短小精悍的設(shè)計(jì)。當(dāng)他們自己拼湊代碼塊時(shí)，也傾向于疊加最簡(jiǎn)單的走動(dòng)視覺效果來實(shí)現(xiàn)自己的目的。

在親身實(shí)驗(yàn)中了解到了小朋友的一些特點(diǎn)后，我便再次開始設(shè)計(jì)新的框架：先給出一個(gè)示例目標(biāo)，讓孩子們知道最后他能寫出什么樣的小程序；再?gòu)淖詈?jiǎn)單的“前進(jìn)10步”代碼的疊加開始，省略那些為了讓程序更美觀而添加的擾亂視線的代碼，只保留最核心的角色動(dòng)作，一級(jí)級(jí)加深難度，讓小孩通過一個(gè)個(gè)分解的步驟來理解、掌握編程思想和基本語(yǔ)法。

振臂高飛當(dāng)“鳥人”

今年暑假，我有幸參加了在加拿大舉行的SIGGRAPH計(jì)算機(jī)圖形學(xué)年度會(huì)議。作為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)界最頂尖的會(huì)議，SIGGRAPH每年都聚集了業(yè)界內(nèi)最厲害的企業(yè)和學(xué)者，一起分享、探討最新的技術(shù)動(dòng)向。我學(xué)習(xí)多媒體技術(shù)已有五個(gè)年頭，平日充過的電也不少。但在SIGGRAPH度過的5天時(shí)光是我最大功率的充電器，無論是廣度還是深度，都大大地?cái)U(kuò)展了我的知識(shí)架構(gòu)，刺激著我對(duì)未來發(fā)展的種種想象。

讓我停留很久的一個(gè)展位是一家醫(yī)學(xué)服務(wù)公司，他們針對(duì)美容醫(yī)院開發(fā)了一個(gè)圖形系統(tǒng)，可以掃描人臉自動(dòng)生成3D頭像模型，醫(yī)生可以根據(jù)顧客的需求調(diào)整人臉模型的五官結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)向顧客展示整容后的效果。愛美的我也厚著臉皮請(qǐng)這家公司幫忙掃了個(gè)人臉模型，并嘗試著用系統(tǒng)中的選項(xiàng)東戳戳鼻子，西捏捏臉蛋，以達(dá)到心目中的最佳效果。不過，專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)得非常嚴(yán)謹(jǐn)，并不能像我剛才的創(chuàng)作那樣360度隨心所欲地玩鼻子，而是必須選擇修整“鼻尖、鼻頭、鼻翼還是鼻梁”，每部分可調(diào)節(jié)的范圍也有限制，以確保真實(shí)反映整容術(shù)后的實(shí)際效果。三下五除二，我就給自己弄了張明星臉，仿佛自己一秒就變身成了“網(wǎng)絡(luò)紅人”。 不過，再仔細(xì)瞧瞧，這張新臉實(shí)在過于漂亮，安在身上太有違和感了，我便默默地按了好幾下“撤銷操作”鍵，果然，還是原裝的更順眼。

會(huì)展的另一個(gè)區(qū)域則展示了全球各個(gè)高?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)入選今年SIGGRAPH的論文的相關(guān)科研作品?？捎|摸的3D虛擬模型、實(shí)體化實(shí)時(shí)構(gòu)建模型的微顆粒、眼球識(shí)別的新型游戲操作、超微型攝影……稀奇古怪五花八門的最新科研成果都向參會(huì)者展示著最前沿的技術(shù)趨勢(shì)，也暗示著未來成熟高科技商品的走向。所有展臺(tái)中最火爆的，當(dāng)屬“鳥人”項(xiàng)目。一臺(tái)Oculus（一種頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備），帶給人360度翱翔天空的視覺體驗(yàn)；一臺(tái)飛行設(shè)備，完全模擬鳥類對(duì)翅膀的運(yùn)用，帶給人飛翔的物理代入感；一臺(tái)風(fēng)扇，模擬飛翔時(shí)輕輕劃過臉頰的縷縷清風(fēng)；當(dāng)這三樣設(shè)備結(jié)合在一起，就真的成為了一只鳥。為了能當(dāng)一回真正的“鳥人”，經(jīng)過四十分鐘的等待，當(dāng)我不太利索地爬上設(shè)備，進(jìn)入鳥人的世界振臂高飛時(shí)，拂面而來的微風(fēng)也是甜甜噠。我想，未來的世界，大概也會(huì)是這樣，真真假假、虛虛實(shí)實(shí)，越來越逼真的CG效果和視覺體驗(yàn)設(shè)備 ，能讓人足不出戶就可以走遍大江南北吧。

責(zé)任編輯：曹曉晨