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图形学的春天

自由源于 355

前言:

此刻姐妹们对“图形算法的书”大致比较珍视,我们都需要剖析一些“图形算法的书”的相关知识。那么小编在网摘上汇集了一些关于“图形算法的书””的相关内容,希望兄弟们能喜欢,各位老铁们一起来学习一下吧!

从业二十周年纪念。

引子

二十一世纪伊始,世界各国人民,沉浸在迎接新千年的喜悦之中。

那年三月,纳斯达克指数历史性地站上了五千点,成为互联网泡沫顶峰的标志性事件。同年九月,各国领导人相聚联合国总部,共同探讨关系人类发展前途的重大问题,以推进世界和平与发展的崇高事业。

那一年,我正在读大四,一边面试工作,一边紧锣密鼓地准备研究生考试。

此后不久,浙大计算机系组织了一次参观,让同学们近距离感受虚拟现实的魅力。不曾想,就是这样一次参观,把我带入了图形学的世界,并引领了此后二十年的人生轨迹发展。

蓦然回首,颇多亲切,颇多感慨。

谨以此文,记录人生的岁月,感谢同行的师友。

虽然高中也曾接触过电脑,但知识水平停留在仅知道几个DOS命令的阶段。

用TT练习打字,用TurboC学习编程,在Mud里娱乐,在BBS中找信息和交朋友,在命令行下键入Win回车,停留数秒后看着四色的Windows图标晃晃悠悠地呈现,成为了大学机房中最早的印记。

我印象最深刻的一件事情,是有一次邻桌的D同学,在快下课的时候,重重地按了一下回车。抬头看去,屏幕上启动了汉诺塔的画面,更神奇的是,大大小小的圆盘自动地飞来飞去,引来同学们一片喝彩。

说起来,这大概是我第一次亲眼目睹图形算法的现场演示,从此被深深吸引。

到了高年级,与领先同学的差距逐渐变小。有一次,在学校门口的求是书店,发现了一本图形学编程的专著,如获至宝,就这样依葫芦画瓢地操练起来。

分形算法生成的蕨类植物,两片圆弧构成的海鸥剪影,渐变色彩组成的天空背景,调色板动画作出的淡入淡出,各种图形与特效,都通过指下的代码,一一呈现。

这些影像,为此后与图形学进一步结缘,埋下了种子。

大四那年的参观,去的是计算机辅助设计与图形学(CAD&CG)国家重点实验室,接待我们的是P老师。

彼时,P老师以突出成绩一路破格晋升,前不久升任博士生导师,成为当时浙大最年轻的博导。

这次参观的重头戏是名为CAVE的沉浸式虚拟现实系统,实时计算的三维画面通过位于正前方、左侧、右侧和顶部的多块投影屏幕,立体呈现出虚拟世界的全貌,让位于其中的观众有着身临其境的视觉体验。

在二十年前,这样的系统,可谓是足够的震撼。所以,参观结束之后,我就主动询问P老师,能否来读他的研究生。结果,P老师温和地告诉我,他的研究生名额已经满了。我只好,心中带着一丝遗憾,离开了。

没过多久,我接到通知,CAD&CG实验室的B老师,还有研究生名额,问我有没有兴趣。我想都没想,就去玉泉校区的一号楼报到了。

那个时候,B老师的学生,和当时的实验室主任,另一位P老师的学生,合用一个大房间。我还记得,第一次见面的时候,B老师和蔼可亲地叫来了即将毕业的L师兄,让他帮我搭建起研究所需的电脑环境,同时手把手地教我如何来看他的代码。

B老师的研究方向是数字几何建模,L师兄当时正在做三维网格数据的编码压缩算法。就这样,我正式步入了图形学的大门。

不久之后,B老师从P老师手中接过了实验室主任的位置,L师兄成为了全国百篇优秀博士论文的获得者。

L师兄毕业之后,并没有选择留任高校,而是北上进京,入职微软亚洲研究院(MSRA)。

据说,微软当年尚在中印之间犹豫的时候,盖茨为中国学子的巨大热情与天赋所打动,拍板决定在北京设立微软中国研究院,由李开复博士出任首任院长。

2000年1月,微软中国研究院与清华大学和浙江大学分别合作成立“微软-清华多媒体实验室”和“微软-浙大视觉感知实验室”,正式拉开了校企之间的紧密合作。

2001年11月,微软中国研究院更名为微软亚洲研究院。并于两年之后的2003年11月,成立微软亚洲工程院。

微软在北京设立的两大科研机构,一方面提供丰厚的薪资待遇,另一方面提供开放的科研环境,一时间高校学子趋之若鹜。

要知道,L师兄当年如果留任高校,仅凭全国百篇优博得主的身份,就可获得50万元的科研启动资助。

在L师兄走后,B老师急需一位得力的科研助手。这个时候,师从实验室首任主任S老师的Z师兄走向了前台。

S老师是CAD&CG实验室的开创者,也是我国可视化领域最早的拓荒者之一。他为人谦和,对学生与他人合作,持开放与包容的态度。

就这样,Z师兄开始了与B老师的深度合作,两人开始为投稿当年的图形学顶级会议ACM SIGGRAPH通力合作。

那个时候,我经常见到Z师兄揉着惺忪的睡眼,跑来和B老师讨论最新的实验结果。我也通过学习Z师兄的代码,了解到如何编写基于MFC的Windows程序。

2002年的春天,SIGGRAPH的审稿结果出来了,虽然很接近,但落选了。

B老师和Z师兄合作的这篇基于球面调和函数的球面参数化文章,事后来看在研究方向上具有明显的前瞻性,因为后一年就有两篇球面参数化的文章,入选了SIGGRAPH。

Z师兄通过这次事件,得出落选的主要理由是“我们做得不够细”。紧接着,Z师兄凭借着球面参数化的研究工作完成了博士论文答辩。与L师兄一样,Z师兄也选择了入职微软亚研院。

在Z师兄走后不久,B老师建议我提前攻博。同时,我获得了微软亚研院的访问资格,为时一年。

就这样,我和几位同学一道,在2003年的春天赶赴北京,作访问学生。我当时的指导老师(Mentor)就是入职不久的Z师兄,归属郭百宁博士领导的互联网图形(Internet Graphics)组。

微软亚研院的这段实习经历,给我带来的影响是深远的。

首先,我成为了当年的幸运儿,所合作的研究工作,于2004年春天成功入选ACM SIGGRAPH。由此开创的从梯度域入手进行三维网格编辑的思想,在后续几年的研究工作中得到进一步发展,成为了我博士论文答辩的核心内容。

其次,大幅度地提升了我的眼界和抗压能力。我记得当时,曾经讨论过这样的一个话题,就是清华或者浙大的学生,和斯坦福或者麻省理工的学生相比,之间的差距在哪里?最终的结论是,两年左右亚研院的实习经历。

再次,解决了我的温饱问题。微软当时给实习生的待遇是,博士生每月四千元,同时免费提供北航招待所的双人标间。由于整天忙于科研,无暇娱乐和消费,很快我们都成了学生中的万元户。加之,后来荣获陆增镛CAD&CG高科技奖,及其他奖学金,从那时开始经济上就自立了。

也是这段机缘,当沈向洋博士领衔于2004年春天在浙大开设高级图形学课程的时候,我有幸担任了课程的助教。

最没想到的是,由于亲身经历过非典时期的疏散、返校隔离,以及偶遇的人情冷暖,在2020年新冠疫情来临的时候,我成为了最早一批在股市上主动采取避险措施的投资者。

每当回忆起这段往事的时候,我的心中总是充满特别的温暖。感谢Z师兄,感谢Harry,百宁、童老、立峰,感谢(深夜长谈的)H同学、(一起打球的)S同学、(长函数名的)D同学、(频频安慰的)L师姐。

还有北京香山的红叶,北航棒棒的伙食,虽然很近却一直没去过的北影,以及大雪天我们一起深夜返回的身影……

2006年的春天,我一边准备博士论文,一边开始找工作。

B老师对博士论文的要求很高,除了内容之外,篇章结构甚至文法标点,都有着详细的批注。我每隔一段时间,就把改好的论文送过去,请导师再次审阅。

B老师建议我留校,或者考虑其他高校。可能是在高校的时间有点长,我想去看一看象牙塔之外的世界。

由于我的太太,于2004年硕士毕业之后在上海工作,所以求职的方向就放在了上海的公司。当时,我问了B老师,有没有可以帮忙推荐工作的师兄。现在依稀记着,有一位在IBM的师兄,还有一位在AMD的师姐,差不多这就是全部了。

再后来,我先后来上海面试,一共三家:当时还在张江碧波路的英伟达(NVidia),刚刚组建中国研发中心的欧特克(Autodesk),以及H师兄内推的通用电气(GE)。

我还记得,当时通用电气H师兄所在的某实验室负责人,语重心长地对我说:“运营一个实验室很不容易,需要支付很多的成本。我们这里每招一个博士生,各项成本加起来月均要两万元以上。”

事后我想,他大概是碍于H师兄的面子,不见一面也不合适,实际上并没有足够的经费再招一名博士。只好,用这种方式婉拒了。

好在,不久之后,欧特克的M领导给我发了Offer,还盛情相邀一同与总部来访并面试我的领导Pattrick及图形架构师Erik,共赴黄浦江夜宴,让我找回了几分信心。

记录这段,是想告诉大家,当年图形学哪怕是博士毕业生想在工业界立足,并没有多少对口的去处。

于是,我就这样结束了学生时代,告别浙大,来到上海开始了工作。

浙大是我非常有感情的地方,从本科到博士毕业,从之江到玉泉再到紫金港,在这里度过了九年时光。

于我成长帮助最大的,是本科时期的班主任Y老师,以及博士时期的导师B老师,诚挚地感谢两位。我的室友们、同学们、师兄弟、师姐妹们,虽然大家早已星散各地,但青春的岁月与美好的回忆,仍会不时由此或彼地被触发。

还有杭州西湖的美景,楼外楼的东坡肉,山外山的大鱼头,遍布城区的毅行线路,以及北高峰上流星如火的那一夜……

我在欧特克,一干又是九年。

虽然大部门的名字换了多次,职务也变动多次,我与团队服务的对象,始终都紧密围绕着旗舰产品AutoCAD的图形系统。

刚入职时,上海团队组建不久,我们是从改正历史代码错误(Legacy Bugs)开始的。当时,AutoCAD的三维显示系统中,有一系列与纹理映射(Texture Mapping)有关的问题。经过调试,最终我把问题的根源找到,通过网格分裂的方法系统性地解决了。

北美的资深测试,对修正后的结果,给予了高度评价。为此,我拿到了入职后的第一份奖励,任天堂游戏机。

此后,上海团队凭借优异的表现,赢得总部越来越多的信任。与此同时,总部也越来越愿意倾听来自上海的声音。

2007年的春天,公司CTO Jeff来访,在M领导的安排下,我获得了单独面谈的机会,向Jeff介绍我对AutoCAD图形系统未来发展方向的看法。再后来,公司CEO Carl来访,我作为杰出员工代表,与Carl共进午餐。

高潮之后,便是低潮,无有例外。

2008年的春天,与全球金融危机相伴的是,欧特克公司管理层的大换血。公司自上而下,从董事长到我个人之间,所有的管理职级,都换人了。

最让我们上海团队愕然的是,广受爱戴的M领导,决定离职创业。我的直属Z经理,决定追随M领导一同创业。

一时间,人心波动不已。同时,一个难题也摆在了我的面前:继续在技术岗位深研,还是转任管理岗位,接手图形团队?

最终,我决定接手图形团队。因为,我当时的想法是,图形系统的专业属性较强,如果换个不合适的人作管理,还不如我自己来干。

2010年的春天,次贷危机在美国有所缓和。欧特克公司内部,开启了新一轮重组。

据说,当年有人问CTO Jeff:“作为图形工业的代表性公司,为什么每年在SIGGRAPH上发表的论文却不多呢?”

Jeff借着回答这个问题,给出了公司未来的技术方向:“你看,我们公司的主要产品,至少有7个不同的图形系统在运行。如果我们整合成为一个,就会有更多的论文了。”

当然,你可能会诟病答非所问,或者不认可答复的内在逻辑。但是,一个图形系统(One Graphics System,简称OGS)正式在公司内部立项。同时,公司自上而下地大力推进各主要产品,要抓紧集成新系统,替换老系统。

“可能是图形学史上最大的软件工程项目之一”的光环,吸引了我的另一位L师兄,担任上海OGS团队的负责人。大家雄心勃勃,准备大干一场。

这一年,我的L师弟和我两个人,作为AutoCAD方面的代表,参与OGS的早期集成验证工作。我记得当时,花了两周时间做了个原型,让AutoCAD能够在OGS的基础上,完成基本的点、线、面的绘制工作,让我们美国合作的同事Ben对完成的速度颇为惊叹。

然而,接下来的两年,是我在欧特克工作最辛苦的两年。OGS的设计初衷,与AutoCAD的主要应用场景,出现了严重的失配,导致内存消耗(Capacity)和运行性能(Performance)无法满足用户需求。

2012年圣诞节前,H领导找到我,问我能不能紧急出差。我当时就很纳闷,这可是圣诞假期呀,老美一向都在休假,怎么这个时候要去出差呢?

三天的会议,我有幸能够坐在桌前,并代表上海团队做了主题发言。在当时,会场内站立的同事,在职级上都要高我两级。

事后,我才逐渐清楚。这一次的内部闭门会议,实际上就是决定AutoCAD是否还要继续集成OGS的技术评审会。我当时的身份是,评审特别任务小组成员之一。

2013年的春天,我和上海团队在思考这样一个问题:也许集成OGS的项目会下马,但AutoCAD现代化的初衷仍会继续。如果不基于OGS,AutoCAD的图形系统现代化要怎么做呢?

同年的春天,我主动提出前往圣何塞,参加英伟达公司的GPU技术大会。在那里,我看到来自各行各业的专家,都在谈论如何利用GPU来加速本领域的发展。这让我坚定了,基于GPU来推动AutoCAD渐进式现代化的思路。

接下来,公司总部的领导不断来访上海,我也前往旧金山加强与总部的沟通。我们不断探讨这个话题,同事们准备了各种原型,来展示上海团队想法的可行性。

应该说,这一次是我入职以来,独立于美国团队,第一次全方位提出了产品未来的发展方向。上海团队的工作热情,也被激发了出来。最终,总部采纳了我们的建议,在自主的基础上,基于GPU技术,继续渐进式推进AutoCAD图形系统的现代化。

需要承认的是,在当时,尽管我对GPU技术将获得广泛应用的技术敏感度是足够的,然而我对英伟达公司股票的投资价值敏感度却相当匮乏。这一点,我曾记录于《复盘英伟达》一文中。

如果说2013年我们还只是牛刀小试,那后面的几年,越来越多的项目,来自于上海团队的原创想法。

我当时的感觉是这样,如果说入职之初,无论是年纪还是资历,我们与美国同事都相差一代人,我们看他们都好像山姆大叔一样。2013年之后,代际的差异逐渐转化为兄弟的关系,我们看他们更像是弟弟看哥哥那样。

在上海团队成长的过程中,我特别自豪的一点是,历经若干次重组裁员与考评裁员,我的团队没有一人被公司主动裁汰。

反过来,团队之中,多位同事突破了技术岗位的天花板。其中,Z同事和J同事,由于在AutoCAD图形系统中的杰出贡献,成为了欧特克中国研发中心(CADC)上千名程序员中最早晋升的两位Principal Engineer。

由于史无前例,当时我还犯了个小错误,交由Y领导群发的祝贺信中,误把Principal拼写成Principle。好在,瑕不掩瑜。

回想在欧特克工作的九年,内心是特别的亲切,宛如昨日。我们这些前同事,都亲切地称呼欧特克为欧记。在老领导中,特别感谢招聘我入职的M领导,以及相伴最长久的H领导。同时,感谢Y领导、Z领导、L领导和M领导的关心与爱护,以及我的各级同事和历任AutoCAD图形团队的成员。还有,一起打乒乓的小伙伴们。

是我们在一起的点点滴滴,让这段日子有滋有味、丰富多彩。

2016年的春天,我正式告别了欧特克,加入了一家VR初创企业H,担任首席科学家。

前一年的国庆,我和C师弟泡在一起,鼓捣他新买的VR设备。我们一边在Unity上写着程序,一边满世界地找带坑的马路。

就这样,我们在杨浦区的杨树浦路上来回的晃荡。C师弟开着车,我顶着个VR头盔,一遍一遍地测试我们写的程序。

与此同时,我在众筹网站kickstarter上,预订了一套动捕设备。差不多,这就是入职之前,我和VR的全部了。

企业的创始人H,很有激情。他带着团队,向我阐述着VR的远景,以及公司的愿景。我们在一家咖啡厅聊到关门,又转到另一家接着聊。最后一次,他把投资人也叫上了,在分别的那一刻,我被打动了,接受了邀请。

再后来,C师弟和先我离开欧记的L师弟,在我的邀请下,先后入职。就这样,我们的时空,又重逢在一起。

创业公司的经历,与我此前的经历,风格迥异。在七个月的时间里,我主要参与了两件事情,公司在ChinaJoy的参展与公司的B轮融资。

有一次还在地铁上,创始人H给我发消息,让我到公司后马上来会议室。等我一推门,一位身形壮硕的汉子,大手一伸说道:“你好,我是罗永浩。”更有趣的是,他的身边,正是我参与众筹的动捕设备公司的CTO D博士。

另一个值得记录的地方是,在准备B轮融资材料的时候,我梳理了一下人机交互的发展历史。差不多在那个时候,我就认识到人机交互的最小单位,存在着系统性的维度升级:

命令行:一维的字符串(Command of Commands);

图标:二维的图片(Window of Windows);

虚拟世界:三维的模型(World of Worlds)。

在当时,还没有元宇宙的概念,可是我们已经能够真切地感受到:未来的操作系统,一定是一个虚拟世界的集合;通过任意一个交互节点,我们会进入一个新的世界。

七个月后,我在创业公司的工作,由于家人的健康原因而中断。这段经历,补足了我对世界多样性的认知。感谢创始人H及投资人给我这样的机会,同时感谢管理团队的C同事、L同事、S同事、W同事,Labs团队及其他合作团队的诸位同事。

后记

现如今,VC组的领导人沈向洋博士,历次升任后最终离开了微软;而IG组的领导人郭百宁博士,成为了微软亚洲研究院的常务副院长。

在微软亚研院工作的L师兄和Z师兄,先后回归了浙大。在B老师升任信息学部主任之后,Z师兄接过了CAD&CG实验室主任的位置。

当年一起实习的H同学与B老师,合著的专著《离散几何处理与应用》于去年正式出版。Z师兄与最早带领我参观CAVE系统的P老师,以及实验室的两位老主任,刚刚获得2020年度国家自然科学奖二等奖。

更多的同学,陆续成为了各大高校的博士生导师。L师弟和C师弟,在关键岗位上为着元宇宙的未来,继续奋斗。

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随着2015年之后,游戏行业的蓬勃发展,以及2018年之后,自主创新的日益重视,现如今工业界对图形学人才的需求,达到了前所未有的程度。

过往几年中,以计算机辅助设计及制造(CAD/CAM)为创业方向的初创公司,逐渐多了起来,创始人中不少都是欧记的老同事。相关的上市公司,高管中也有不少来自欧记。

以GPU设计为主要方向的初创公司,这两年也连续创下大规模融资的纪录。过往不太受重视的硬件工程师们,开始快速缩小与软件工程师薪资的差距。

更具震撼力的是,社交巨头的亲自下场,无论是Facebook更名Meta,还是腾讯提出全真互联网,更是让元宇宙成为VR/AR/MR之后新的热词。

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2021年的春天,创业板拟上市企业的创始人L,邀请我去看看他们在浦江西岸的新办公室。在那里,我遇到了不少前欧记与H创业企业的老同事。

中午时分,我们在会议室里,一边吃着工作餐,一边聊着如何加快图形学人才培养的话题。之所以,这个话题会成为创始人L关注的重点,是因为近年来企业之间的人才争夺,让图形学毕业生的薪资达到了以往难以企及的高度。

回望入行二十周年,欣喜地看到当初计算机中的一个偏冷门的子领域,现如今正在萌发勃勃的生机。在它的面前,似乎有着无限广阔的未来。

此时,周围的朋友们,正面对着股票的K线,畅谈着图形与技术。而我,望着他们,嘴角微微上扬,那是一种会心的微笑。

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