静园5号院科研讲座:奥斯卡技术奖得主Jos Stam博士漫谈艺术、数学与科学

  2019年5月10日,三次奥斯卡技术奖获得者、NVIDIA的Jos Stam博士来访北京大学前沿计算研究中心,并在静园五院作了题为“35 years in Computer Graphics: From painting and coding to the Oscars and Beyond”的学术报告。报告由中心执行主任陈宝权老师主持,听众大多为来自北京大学信息科学技术学院的师生,也包括了来自国防科技大学、北京电影学院、清华大学等单位的研究人员。

  

Jos Stam博士报告中

 

  在这次讲座中,Stam博士以Art, Mathematics and Computers为中心,展开讲述了他35年的计算机图形学研究生涯,介绍了他获得三次奥斯卡技术成就奖的相关工作。 Stam博士曾经是一名艺术家,在艺术领域,技术的发展同样会推动工具的革新,从经典的”Kolinski”水彩笔,到PAASCHE喷枪,绘画工具的革新给了画家们更多的表现手段。Stam博士展示了他用喷枪绘制的超现实主义作品。

 

  计算机技术在上世纪七、八十年代蓬勃发展,随着图形化界面的出现,计算机的形象从计算工具,逐渐演变成生动,炫酷的交互系统。现在看起来再平常不过的PAC MAN,国际象棋小游戏和用光线追踪算法制作出的特效,在当时都是令人惊艳的成果。计算机的发展就是在一个又一个震撼的成果中演变的,Stam博士预言未来的30年,将会比过去30年更加精彩。

 

  接下来,Stam博士从各个方面,对计算机图形相关领域的发展进行了回顾。图形学的发展离不开高精度的展示效果,时至2018年,市场上的显示屏分辨率已经可以达到7680*4320,在屏幕上展示的钻石项链,可以清晰的看清楚每一颗钻石每一个面的反光。在视觉特效方面,从最开始的3D眼镜,到现在的VR眼镜,从最开始的绘制模型,到现在的仿真模拟,虚拟世界与真实世界的距离在不断拉近。Stam博士从神经科学的角度大胆猜想,未来的计算机展示,将不在局限于视觉,当人类对大脑的认知达到足够高度时,“用舌头看”将成为可能。

 

  然后,Stam博士介绍了自己获得奥斯卡技术成就奖的两个工作:物体表面细分与流体动画计算。对物体表面建模是很具有挑战性的问题,Stam博士等人提出通过等规模划分基本块来实现表面细分,在各种场景下都具有优异的表现。

 

  流体仿真是物理仿真的重要组成部分,包括水流、烟雾等物质的运动模拟。Stam博士在2015年出版了The Art of Fluid Animation一书,并在近期有了中文版本。流体模拟的基础是Stokes方程,Stam博士称其为数学与艺术的结合。

  

  基于Stokes方程,Stam博士展示了很多精彩的模拟结果,包括烟雾的模拟,火焰的模拟。最吸引人的是将流体模拟与物体表面分割两个工作的结合,得到的一个表面不断变化的球体。

 

  在最后的问答环节,Stam博士表达了对现场同学们的期许,勉励大家在学习计算机技术的同时也要提升自身的艺术修养,让左脑和右脑结合才能做既有挑战,又有美感的科研。同时也鼓励和不同学科的人交流,针对同一个问题融合不同的视点,才能更有效的实现创新。

 

中心执行主任陈宝权老师向Stam博士赠送纪念品

 

现场同学提问