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ICEVE精选 | 我们和“计算机图形学教学之父”James Foley聊了聊计算机图形学(上)


导语:本文是由未来影像高精尖创新中心举办的ICEVE2016(北京国际先进影像大会暨展览会)的精华演讲及专访整理而成的系列专题文章,本系列内容涵盖专家专访、大会报道、行业纪实等,致力于梳理和提炼ICEVE大会的精华内容并传播给行业和大众。


James Foley未来影像高精尖创新中心国际顾问,他被誉为“计算机图形教学之父”,曾任佐治亚理工学院计算机学院院长,是国际计算机协会(ACM)资深会员、美国电气和电子工程师协会(IEEE)资深会员、美国工程院(NAE)院士、获得过ACM SIGGRAPH终身成就奖和ACM SIGCHI终身成就奖。早在1987年,Foley就在论文中提出了虚拟现实的三大关键元素:Imagination,Interaction和Behavior,成为了虚拟现实技术领域至今最为广泛应用的定义。他所编著出版的《交互式计算机图形学的基本原理》等经典教科书被翻译成10种语言在全世界进行发售,发行量超过40万册。ICEVE2016大会期间,我们邀请了驻华记者Chris Colman对James Foley进行了采访,本文由该次采访整理而成。



Chris Colman(以下简称CC) :我们先来谈谈恐怖谷假设,这也是您在这次大会上的演讲内容。总体上来说,人们对于这一假设的讨论已经有很多年了,它并不是一个新鲜的概念。您为什么会在此次大会上再次提出?

 

James Foley(以下简称JF):恐怖谷这个概念最早提出来时,总是和机器人或可以与之互动的类人机器人相关,但是近些年,它受到了越来越多电影制作人的关注,因为每当我们创作出一个虚构的人物或是虚拟角色,都会有陷入恐怖谷的风险。


有的时候,关于恐怖谷假设,如果我们只是设计出一个机器人,显然所有的一切都是虚构的,那我们也不期待任何的写实主义,这没有任何问题;而如果我们能巧妙地利用这一规律,比如《本杰明·巴顿奇事》(Benjamin Button)就是影视作品中在这方面的一个成功案例,巴顿老年时虽然是经过后期处理的,其观影感受却很舒服。


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《本杰明·巴顿奇事》剧照


虽然他是通过动作捕捉系统和电脑合成的,但他又相当真实,因为全部都是真人参与的,所以画面才显得非常逼真。

 

CC:据我所知,很多理论都试图解释恐怖谷假说存在的原因。人们到底是为什么会对某些形象产生反感,关于恐怖谷曲线,你怎样看?你比较赞同哪一种说法?

 

JF:嗯,你说得很对,的确有很多种理论。其中有一种说法认为,恐怖谷效应是人类长期进化的产物,我们会被吓到,可能是由于对某些人类畸形存有警惕和排斥。比如,某些疾病导致的毁容或举止异常,会让人感到反感;如果还是传染病导致的,我们不但会反感,还会本能地远离这个人,比如麻风病人。


然而我并不认同这种说法,就我的理解,恐怖谷假设更多是有关人的预期。我们总是希望事情的发展有一定之规,一旦不遂人愿,我们就会产生一种不悦的情绪,也就是你之前提到的“认知失调”比如说某个面部动画,脸的下半部很自然,但是眼睛动得却不对,这也属于不符合我们的预期,同样会造成人的恐惧。也就是说,我们习以为常的现实世界和虚拟的动画世界之间,产生了不当的匹配。

 

Chris:原来如此。现在我们有了越来越多的虚拟现实体验,那么在这个过程中,恐怖谷假说还可以提供给我们哪些启示?创作者需要设定怎样的目标?某种程度上来说,我们一直试图呈现出非常逼真的情景,以营造一种身临其境的效果,你认为虚拟现实要达到怎样的真实程度才合适?

 

JF:我认为电影导演需要进行选择。要么选择呆在安全地带,采用不真实的形象,这样观众就不会陷入恐怖谷陷阱,也就是它的最底部,那么便不会产生恐惧情绪;而另一种选择,就是达到非常逼真的效果。


对于电影制作方来说,选择前者要容易得多,因为这就意味着不需要在面部表情、肢体动作及其它方面上精益求精,因为讲好一个故事并不需要强调逼真。你知道,比如我最喜欢的电影之一《海底总动员》(Finding Nemo),主人公全部不是真人,只有鱼。这里的鱼和现实中的鱼也完全不同!它们一点儿也不像,但实际上,我却完全投入了自己的真情实感。把一个故事讲好,并不需要完全和现实一致。


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《海底总动员》 剧照


而对于另外一些影片,有的故事就需要非常真实。比如《本杰明·巴顿奇事》就需要非常逼真,因为它讲的是一个真实的人,以老人的形象降生,年纪越大却越年轻。这时就需要强调真实,由真人出演,特效逼真才能让人信服。


CC:你在演讲时说,在一些应用中,要以简胜繁。你认为在涉及写实主义时,什么样的应用应当以简胜繁?

 

JJ:你这个问题问得很好。这就回到了之前的问题上:“我的目标是什么?” 我的初衷是,创作出视觉上非常真实的事物,那么就需要追求极致,这时我就无法以简胜繁,因为这时需要越复杂越好——无论是面部表情、眼神、眉毛,还是一颦一笑,都要逼真和生动。


而另一方面,如果我希望打造一个看起来非真实的虚拟世界,那么就可以走精简至上的路线。我不需要追求每一件事物的逼真度,反倒应注重打造一个不同的异想世界,而这个世界要与现实截然分开,避免将二者混淆。

 

CC:昨天晚上我们开了一个研讨会,讨论如何定位这个新成立的组织(AICFVE),它的宗旨是什么。你认为这个会议最重要的意义是什么?

 

JF:是……我们刚才就一系列的问题交换了想法,包括这个组织的创办宗旨、如何取得成功。我们也希望致力打造一个比现阶段的目标更加具体的愿景和日程。当然要实现这个目标还有一段距离,我们还在路上。


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James Foley

 

CC:到目前为止,您与中国的业内人员都进行了哪些交流?

 

JF:嗯,我第一次来中国是在1985年,受中国科学院的邀请。那时中国的技术水平还很落后,不过也没有那么夸张,毕竟在北京航空航天大学附近的街道上,就能找到2250显示系统的IBM电脑,这在当时是最先进的水平,当然也非常罕见。


而除此之外,大多数科技产品都非常落后。但是现在!哇哦!这里科技发展的速度就和基础设施建设的速度一样快。我亲眼见证这里高楼平地起,高铁从无到有,这些我都非常喜欢。我们乘坐过几次高铁,非常棒,要比美国的火车好太多,虽然我不情愿这样讲。所以,中国科技已迎头赶上,很多方面都可与我们并驾齐驱。这些都让我印象深刻。


CC:这就是吸引你成为这个新组织的一员,并参与此次大会的原因吗?

 

JF:我认为吸引我的是这种新的想法,我一直对新理念很有兴趣、对提供帮助抱有热情,而且我也认识这里的一些人。比如陈宝权,我们有很多年的交情,所以在他邀请我参与这个项目时,我很爽快地回复他:“当然可以,没问题!”


CC:好的,我们再简单聊聊你的事业吧,你如何在过去这些年中一步步建立起自己事业的呢?比如说,以美国为例,美国拥有硅谷和其它类型的科技中心,它们都以创新、世界领先的品质和新技术的研发而闻名。我很想知道,对于你来说,由于中国也力求打造自己的科技中心,从技术层面来讲,我在想你是否也将你过去的所闻所见分享给中国的相关人员。比如说美国当初是如何建立起这些区域的,有哪些经验教训是中国可以吸取的?

 

JF: 嗯,其实我经常把硅谷叫做蠢谷。硅谷所有科技中心的地理位置都与大学密切相关,波士顿的中心盘踞在麻省理工和哈佛周围,而亚特兰大现在逐渐发展成以卫生信息技术为主的科技中心,NCR公司也刚刚将总部迁到了佐治亚理工学院附近。


所有这些技术中心都聚集在学术机构和拥有前沿研究的大学附近。因此,北京的科技中心,地处清华和北大附近,这也是一个得天独厚的优势。而深圳的技术中心则靠近香港科技大学,这又是另一个绝佳位置。但坦白说,我对除此之外的中国其它技术中心并不了解,但在美国,技术中心和大学不分家,确实始终如此。

 

CC:那么学界、业界和政府及相关的研讨会议,这几方面之间是怎样的关系?这几者之间建立的网络与美国取得的科技成果又有怎样的关系?

 

JF:抱歉,我没太明白,你指的是?

 

CC:所有这些相关部门是怎样连通推动科技发展的?要将科研成果在业界应用,这当中每一个环节都需要政府支持,对吧?

 

JF:噢,了解了。总体上来说,政府通过拨款鼓励高校进行基础研究,但不仅限于基础研究,政府还会支持业界人士的研究,比如我或其他人做的,我们会聘请研究生和我们共同完成。这些研究生日后很可能去苹果、英特尔或其它大公司施展拳脚。


说到这一点,其实美国现在出现了一些不同的声音,讨论“政府是否应该削减大学的研究经费”,在我看来这种想法非常短视。如果真的削减,后果将非常严重,因为只有这种模式才能培养出成为未来经济发展引擎的人才。


政府资助基础研究的形式一般是这样:通常和高校创业基金挂钩,从中获取创意后,再投入资金和专业技术创办企业。你知道,大学教授通常并不擅长做生意,他们的强项是创意,我们当中一些人自认为对生意略知一二,但又不像真正的商人那样精于此道,因此政府出面为各方搭桥。在某些情况下,新的技术也不是由风投人投资的,而是由企业注册的,这种情况在加州尤为常见。


CC:没错,我们还是回到科研的话题。您创办了美国佐治亚理工学院GVU中心(图形学、可视化和可用性研究中心),后来该中心也被投票选举为,或者说入选为90年代世界最顶尖的人机互动研究中心之一。我的问题是,你是如何一步步成功地打造了这样一所顶尖的研究院?对于后辈同行,你有什么经验可以分享?请原谅我提出了这么宽泛的问题。


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佐治亚理工学院


JF:好的,确实有几个方面。首先,需要有一个愿景,我们的愿景就是让计算机应用更简便,并且让计算机图形学成为人脑获取信息的工具……准确来说是,利用计算机产生令人觉得有真实感的信息,所以它才称为图形学、可视化和可用性中心。这就是我们当初的愿景。我们也从高校中获得了很多资源,还收到了理工学院校长颁发的宪章,他对计算机图形学和多媒体技术的前景非常看好。


因此,我们获得了学校各个层面强有力的支持,最终得以促成此事。我们也尽量吸收新鲜血液,招募学生,通过合作我们也获得了很多企业资金。整个过程非常有趣,我那时的顾问委员会是由硅谷图形学与数字化和其它很多公司的成员组成的。他们不仅提供技术支持,还有资金支持。


我问他们:“你们选择来到佐治亚理工学院,最主要的原因是什么?”“你们最想要的是什么?”他们回答:“我们需要你们的学生。对于人才的渴求甚至要大于对所做研究的兴趣。我们求才若渴。”因此我们也会设法吸引到这些人才,继续培养他们,等到他们出师,最后结果非常成功,通过这样的方式,学术们也在很多领域发表了大量可喜的研究成果。


CC:对于录取的这些进入GVU中心的学生,你在挑选人才的时候更看重他们的哪些技能?如果回到大学之前的阶段,你认为需要教那些本科预科生、年轻人什么知识,才能让他们更能胜任人机交互领域的高等教育?

 

JF:我们教学的一部分重点是人机交互、人本计算和用户体验,我们希望借此让大家明白,你需要顾及事物的两面。一面是计算机,一面是人,你需要对这两方面都很了解,不能单纯只从技术层面去思考问题,当然也不能只考虑人的因素。这就和我们今天早上在专家会议中讨论的话题有点像:要依靠科技与艺术的有机结合才能取得最终的成功。无论是对于计算机图形学还是人机交互,这一点都同样适用。



 

(上半部分完,下半部分会尽快刊出,敬请期待!)


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