陈红倩：接下来呢刚才说到了这个三个点，就是图形学、三维声音和传感机理学的这种技术，接下来说一下这个计算机图形学，那这里面打了一个双箭头，那好多人就说这个计算机图形学这里面因为好多虚拟现实的实验室说白了可能好多学生也跟我说过，说老师咱们老说叫虚拟现实，他说搞来搞去就是搞了咱计算机图形学，是不是，然后就说说白了就是天天作图，总是做各种各样的图出来，然后别的觉得也没接触到，那这是为什么，为什么，先来看几条原因第一个据说呢，或者据某些名人说一些权威的人说，人所获取的信息70%以上来自于视觉，你看到这个东西获取的这个东西最多，然后呢其他的剩下的30%来自于触觉、声音等等这些东西，还有一个就是对于这个图像的产生来说是最难的，图像的产生是最难的，那它来自于两个方面的差距，第一个这个人眼很骄，人眼对于这个图像里面的细微差异非常非常的敏感，敏感到什么程度呢，比如这个人同样一个人，前几天见了，十几天之后没见他又回来了，你就跟他说，小伙你好像胖点了，是不是这个感觉，这个人眼其实对外面实物的这种差异非常非常敏感，但对声音都没这么敏感，你像一个声音有时候他稍微变一点的之后，你比如说这个打电话过程中，换一个人打电话有时候就听不出来，是不是，声音没那么敏感，而且对于这个触感、声音其他的都没这么敏感，所以人眼对这个外面的图像的细微差别明显感到非常厉害，第二个对于来说计算机生成图像的这个事儿，计算量嘛也是非常大的，所以说对于虚拟现实来说图形学方面的或者产生影像的这种里面的可研究的程度是最大的，所以说大部分的虚拟现实都把这个计算机图形学这方面的研究或者对于视觉的真实感的这个研究放在首位，所以大部分的虚拟现实实验室都有点类似于计算机图形学的实验室。但是呢它之间的这个差别呢，细微的差别咱们就不去讲了，当然来说从一个学科学的角度上来讲呢，按理说图形学应该包含虚拟现实，因为图形学研究的比虚拟现实所用的图形学更广一些，或者说虚拟现实应该挂上图形学因为虚拟现实除了图形学之外还有所谓的声学还有所谓的力学等等这些东西，但是这个东西很难说，但总得来说呢，在很多意义上来说计算机图形学和虚拟现实有点类似。 第二个我需要给大家明说一下的就是这个图形跟图像，然后图形跟图像这个东西是这样，为什么说这个虚拟现实它产生的是影像，它又大家说是计算机图形学而不是说计算机图像学呢，好多这个对专业仿真来说图形和图像就是有点交叉，有时候经常放在一起，究竟干什么呢，是搞图形、图像的，咱们国内有一个学报叫《图像图形学报》还有好多里面这个学报里面的分类把图形和图像放在一起，但是呢说实在的图形和图像也有很大的差别，这一个差别是从我开始上学的时候我们的导师跟我这么说，但后来呢我听其他老师讲课的时候也讲到这一点，说图形和图像那是完全不一样的两种都是，那么一起来看一看到底不一样在哪儿。图形来说是一种矢量，他认为整个世界或者你所看到的所有的东西所描述的东西都是一样点线面去构成的，比如说咱们描述下面这张桌子，这张桌子先由多少个点，哪些点之间有连线，哪些连线组成了一个面，哪些面又组成了一个体，中间是实心的还是空心的是不是，这样最终描述成了这样一个物体，这个桌子的描述，那么看一下图像什么意思，图像说白了它对事物的描述或者对于事物的认知来自于什么呢，来自于认为这个事物跟周围是不一样的所描述出来的不同，比如说其实你的眼睛看到的比如说我现在站到这儿，看到的大家或者看到的每一个椅子，每一个桌子，实际上反映到我眼睛里边反映的是什么呢，我为什么感觉它是一个椅子呢，是因为这个椅子跟后面它那个背景颜色不一样，说白了就感觉到这么一点，是这样吧，因为它的不一样，所以出来一个一个的轮廓，而这个轮廓体现出来一个一个的形状，这个形状反映出来是一个物体，是这样吧，其实说白了它所描述的时候任何的事物都来自于对于周围的不同，这个呢在这儿我就不板书了，因为之前给学生讲的时候呢画一个三角形，也就是说用一个图形学的角度去理解一个三角形它就是描述三个点然后连线中间是一个什么颜色，这么来去描述的，那如果用一个图像来去描述三角形呢，就在一个规格的区域内那周围用什么颜色填充，中间用什么颜色填充，那么区分出来这是个三角形，是不是。那这是图形和图像的一个非常大的区别。 那咱们接下来看一下就如何生成，用计算机图形学的方式生成这个场景的景象。刚才咱们也讲了这个图形跟图像的区别，也讲了这个说虚拟现实对于这个世界来说得用计算机图形学来去生成，那我想问大家一下，它为什么不用图像来去生成呢或者说当然现在图像的也有个别的尤其是一些结合性的有用图像的，因为基于图像的渲染呢本身也是图形学里面一个很大的方向，那为什么它仍然属于这个图形学，也就是说为什么虚拟现实都是用图形学来去生成的，而不是用图像学去生成的，有没有人来去考虑过这个问题，为什么，说白了因为你所冷对一个物

比如说还说之前的那个飞机的，那个训练器或者汽车的那个训练器，那这个里面这个场景里面，你所能看到的每一棵树每一条河流那都是计算机建出来的模型，其实这个模型的复杂度是非常非常大的，这个模型往往都占了非常大的数据量，因为它的数据量越大，它的信息越多你看到的会越真实，这就比如说咱们这个椅子，如果一次性建模的话，那他光一个椅子背，它是一个弧，你建成的一个弧度怎么来去建，然后怎么来去表述他，然后这个数据量越大，你可能就会说这不仅仅是一个弧，它这个方向是一个什么样的弧，前后方向是一个什么样的弧，然后他表现出来一个这个方向还有一个什么弧，再比如说他这个颜色包括它的这个信息量等等这都是一个模型里面所包含的信息，所有的信息凑成了么一个模型，这些模型汇总到一起，绘制也有的时候叫渲染，绘制跟渲染是一回事，因为在英文里面都是一样的，然后最后形成这么一个场景。 然后基于这么一个过程，比如说你想我生成的一个景象里面或者场景里面存在哪些模型把它建出来，最后把它绘制出来最后形成这么一个场景，那么基于这个过程这个里面那么具体存在哪些样的时技术呢，可能刚才说了这么一点，比如虚拟现实到底怎么生成的呢可能还是很模糊但是一一来看看他这里面稍微具体一点的技术。这个技术呢这么一些我把这一开始模型、绘制然后先列出来，然后除了这个模型之外，这个模型是会动的，比如说里面的一些动物，比如说里面的一些汽车，一些河流它会有一些运动，还有一个就是说这些东西呢一个计算机是绘制不出来的，需要通过网络运行这些东西那么虚拟现实所用到的或者说涉及到的这些信息呢有多少呢，我列的不全但是这些技术我感觉我个人来说涉及到了，大体上了解一下，我给大家稍微解释解释，或者说跟大家稍微交流一点。 首先从模型上来说，这个模型一个是建模技术，建模技术大约在70、80年代的时候非常的火爆，那时候就说是这个模型怎么样去建，通过一个什么样的曲线或者通过一个什么样的结构来去表示这个模型，当然现在这个模型可以说已经趋向于这个统一化了，大家知道现在建模都用3DMAX等等这些东西，玛雅或者之类的这些软件，基本上都这样了，所以说再去用手工建模的人或者说是用直接写数据建模的时代已经过去了，就是说世界有些很多东西慢慢都走向大同，那有了建模技术之后，也就是说说白了这个建模技术是研究了一些模型表示或者说建模的过程让人更容易的建出一些模型来，建模技术的研究。再接下来是模型的检索， 模型的检索现在来说还在找，还在研究，那么模型检索技术就说有这么多的模型因为模型越建越多，我有时候想找一个什么样的模型怎么样去找到，模型的检索技术，其实不仅现在模型的检索技术，退一步来说二维图像的检索技术现在也很火爆是不是，好多人也在做研究，但三维模型的检索肯定比这个二维图像简单的多，还有一类就是模型的变形技术，模型变形技术来说也可以算是一个模型类的技术也可以认为是一个运动类的技术，怎么来讲呢，比如说咱们现在有一些这个好多的这个你比如说一些管子或者一些船或者一些飞机等等这些东西，其实就是通过一开始比如说像飞机的这个机身，你可以拿一个圆筒把它捏一捏，然后通过力反馈的形式往下压一压就可以捏出一个形成来，这个模型就建出来了，说白了建模他们是怎么建的，大家可以去看一看他们用3DMAX建模的这个过程，其实这里面就是模型变形的技术，现在模型变形的技术来说很多已经集成在这个建模过程里面了，还有一个模型变形用在哪儿了，就是这个动物在运动的时候，好多时候有一句话就说外行看热闹，内行看门道，有时候我们看动画片就会注意那些地方呢，注意他这个胳膊肘和上面的这些各个关节的地方，他会去怎么做呢，其实他怎么做的出来的效果不同，你就看出它哪些技术不同，因为我博士的时候也做了很多模型变形这一块的东西，有的时候他在一拐的时候，你会发现它这个动物一拐的时候它中间有的时候会有缝，因为它毕竟是假的吗是不是，肯定不是真的，真实世界里面肯定不会有，你比如说我这个衣服一褶，它肯定还是一个完整的衣服，但虚拟现实里面和一些动画片里面它就做不到这一点，其实这一点是很难的，可能大家不知道这一点呢感觉不太出来，有的时候他一褶的时候它这个地方会变细，有的时候一褶会变粗，有时候它会变细，它的技术有的时候还达不到，用的不是那么先进，因为有时候这个技术太深了之后容易太慢，代价就高，所以还有一些眼睫毛这个地方一眨眼的这个过程，有的时候也是很难做的，模型变形的技术，说到这个模型变形说完了之后说一下这个模型简化，模型简化是怎么回事，就是这个模型越建越复杂，刚才咱们说模型越复越真实，但是越复杂里面处理起来越困难，这一个地方，就现在我们之前见过一个打飞机的，波音737的还是什么的一个模型，也是见过的原来用过的，说一上去就是5、6个G，5、6个G是什么概念呢，咱们的计算机内存一下下载不下来，别说处理了，放在硬盘里面都觉得碍