學習CG，有點意思

鐳刷刷

我在美國賓夕法尼亞大學攻讀的方向是計算機圖形學（Computer Graphics，簡稱CG），研究的就是怎么用計算機讓圖形更高效擬真地展示出來，CG普遍運用在計算機動畫、電影特效、游戲、交互式多媒體等等領域。無論是平時的課堂教學，課外的項目研究，還是年度的SIGGRAPH圖形學國際會議，不同領域技術應用的交叉，都能引起我極大的興趣。

比好萊塢更好萊塢的課堂

當初我選擇美國作為留學目標時，很大原因就是美國在計算機圖形特效方面的霸主地位：大屏幕上呼風喚雨的鐵甲英雄和逼真駭人的怪物猛獸，技術之精進讓人佩服。剛來美國沒多久，我就特地跑去洛杉磯好萊塢想膜拜一番，卻是失望而返，除了幾個明星手印，實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熱飯的實驗室體會到了。

那天正是讓人頭大的計算機動畫課，正當滿黑板的物理原理和數(shù)學矩陣公式把我們折騰得連自己懂沒懂都不知道的時候，教授突然粉筆一扔、瀟灑一笑、大手一揮，關了實驗室的燈，打開了安裝在實驗室四周的動作捕捉設備。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備，是360度全方位圍繞實驗室安裝的跟蹤攝像捕捉機，下面讓助教給大家演示一下怎樣進行動作捕捉……”教授話音未落，助教就穿著一身“波點夜行衣”閃亮登場了。黑色的尼龍緊身服外面，粘著20多個關節(jié)動作捕捉球，貼合身體的各個關節(jié)，在漆黑的環(huán)境下閃著夜光，把平時一板一眼的助教襯托得分外滑稽。

“首先，請模特擺T字造型，一一匹配全身的各個關鍵點。”不一會兒，屏幕上的軟件已經定位到所有的標記點了，呈現(xiàn)出一個“T”字形的人體骨骼。助教調皮地扭動了一下腰肢，屏幕上的骨骼也跟著動了起來！

“哇！”這個的動作引起了一陣騷動，各路上帝佛祖老天爺從同學口中陸續(xù)放出?！爸躺聿倪€不錯吧，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)就是請同學們兩人一組，分別捕捉記錄隊友的走路、跑步、跳躍、轉彎、漫步和自選動作，最后用軟件將捕捉到的動作附到動畫角色身上，制作一個30秒的小動畫?！?/p>

這個讓人瞬間變身好萊塢技術大師的作業(yè)瞬間點燃了大家的學術熱情。我和同組的寶拉套上“夜行衣”，粘上捕捉點，看著自己全身的捕捉標記球在黑夜中閃閃發(fā)光，激動的心情只能用無數(shù)張手機自拍表達。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。彼時彼刻，我覺得自己離好萊塢僅僅一個后腦勺的距離。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，我內心不禁老淚縱橫：“原來我走路是這般鬼樣……”最后的自選動作，本著讓周圍的外國友人近距離觀摩一下博大精深的中華武術的美好心愿，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的廣場舞，好歹在一片贊嘆聲中收了場。依依不舍地脫下“夜行衣”，仔細整理好錄下的動作數(shù)據(jù)，開始給虛擬角色設計動作。真是沒想到，簡簡單單的一個走路動作，得反反復復各種調試之后才能出效果，更別提最后的太極廣場舞了。一個30秒的小動畫，花費了我至少13個小時的投入。聯(lián)想到好萊塢大片里那一串串的長鏡頭和動作戲，原來一個后腦勺的距離，其實也不短。

你有多久沒當兒童了？

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候妥妥地激發(fā)了對教學的熱情。來到美國之后，我聽說學校的教育學院十分厲害，尤其教育技術學這個將多媒體技術應用于教學的新興專業(yè)。經過一番自我推薦，我在暑假順利加入了卡菲教授的研究團隊。

教授的項目方向是探索更好的原型產品以激發(fā)中小學生對編程的興趣，進而學習編程。在項目初期，鑒于我的計算機學科背景，教授把產品的搭建任務交給了我。拿到任務，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”的學習編程小游戲給了教授。

教授看了看，沒多說話，只問了我一個問題：“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設計上有多么簡單有趣，就被下一個問題給攔了下來：“你有多久沒當過‘兒童了？”我一時語塞。

教授笑了笑：“離你作為兒童的日子已經過去快十年了吧，就我的實踐經驗來看，你設計的最初級關卡就已經太難了。對你來講用代碼讓一只貓掉進洞里非常簡單，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，自己的設計居然在“簡單”兩個字上一敗涂地。拍腦袋的事兒果然做不得，還得踏踏實實一步步來，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研試驗活動。

活動當天，我們邀請了在圖書館玩耍的幾個小學生家庭來試用我們設計的編程平臺，一步步地讓他們感受代碼是怎么讓屏幕上的小人動起來的?；叵胱约撼鯇W程序時，已經是個腦力健全的成年人，但回憶起在腦袋里建立后臺代碼與屏幕上效果之間的反射聯(lián)系，仍舊是一段冗長又痛苦的歷程。而這里的孩子們，第一次接觸代碼，卻因為容易理解、所見即所得的平臺設計而顯得饒有興趣。而后在和小朋友聊天的過程中，我發(fā)現(xiàn)比起過程復雜、設計精美的效果，他們更鐘愛功能單一卻短小精悍的設計。當他們自己拼湊代碼塊時，也傾向于疊加最簡單的走動視覺效果來實現(xiàn)自己的目的。

在親身實驗中了解到了小朋友的一些特點后，我便再次開始設計新的框架：先給出一個示例目標，讓孩子們知道最后他能寫出什么樣的小程序；再從最簡單的“前進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作，一級級加深難度，讓小孩通過一個個分解的步驟來理解、掌握編程思想和基本語法。

振臂高飛當“鳥人”

今年暑假，我有幸參加了在加拿大舉行的SIGGRAPH計算機圖形學年度會議。作為計算機圖形學界最頂尖的會議，SIGGRAPH每年都聚集了業(yè)界內最厲害的企業(yè)和學者，一起分享、探討最新的技術動向。我學習多媒體技術已有五個年頭，平日充過的電也不少。但在SIGGRAPH度過的5天時光是我最大功率的充電器，無論是廣度還是深度，都大大地擴展了我的知識架構，刺激著我對未來發(fā)展的種種想象。

讓我停留很久的一個展位是一家醫(yī)學服務公司，他們針對美容醫(yī)院開發(fā)了一個圖形系統(tǒng)，可以掃描人臉自動生成3D頭像模型，醫(yī)生可以根據(jù)顧客的需求調整人臉模型的五官結構，實時向顧客展示整容后的效果。愛美的我也厚著臉皮請這家公司幫忙掃了個人臉模型，并嘗試著用系統(tǒng)中的選項東戳戳鼻子，西捏捏臉蛋，以達到心目中的最佳效果。不過，專業(yè)的系統(tǒng)設計得非常嚴謹，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”，每部分可調節(jié)的范圍也有限制，以確保真實反映整容術后的實際效果。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“網絡紅人”。 不過，再仔細瞧瞧，這張新臉實在過于漂亮，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。

會展的另一個區(qū)域則展示了全球各個高?；蜓芯繖C構入選今年SIGGRAPH的論文的相關科研作品?？捎|摸的3D虛擬模型、實體化實時構建模型的微顆粒、眼球識別的新型游戲操作、超微型攝影……稀奇古怪五花八門的最新科研成果都向參會者展示著最前沿的技術趨勢，也暗示著未來成熟高科技商品的走向。所有展臺中最火爆的，當屬“鳥人”項目。一臺Oculus（一種頭戴式虛擬現(xiàn)實設備），帶給人360度翱翔天空的視覺體驗；一臺飛行設備，完全模擬鳥類對翅膀的運用，帶給人飛翔的物理代入感；一臺風扇，模擬飛翔時輕輕劃過臉頰的縷縷清風；當這三樣設備結合在一起，就真的成為了一只鳥。為了能當一回真正的“鳥人”，經過四十分鐘的等待，當我不太利索地爬上設備，進入鳥人的世界振臂高飛時，拂面而來的微風也是甜甜噠。我想，未來的世界，大概也會是這樣，真真假假、虛虛實實，越來越逼真的CG效果和視覺體驗設備 ，能讓人足不出戶就可以走遍大江南北吧。

責任編輯：曹曉晨