SIGGRAPH 2021：图形技术的尽头，是元宇宙吗？

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时间：2021-08-11 来源：作者：阅读：1225

# SIGGRAPH 2021#

【图源：SIGGRAPH】

在这里，我们能透过科学家的精彩叙述

看到遥远的未来，

也能沉浸在CG动画

带来的精美绝伦的视听盛宴。

我们还能见证奇思妙想变为“黑科技”，

走进现实生活，点亮艺术。

没错，这就是计算机图形与交互技术年度顶级会议SIGGRAPH。今年，SIGGRAPH 2021于太平洋夏令时间的8月9日到13日，通过线上方式举行。

在本届SIGGRAPH大会上，除了研究的新进展（技术论文、艺术论文、海报）和新兴技术预览之外，与会者们还可以看到沉浸式展馆、VR剧场和数字艺术展览。8月10日-12日，包括Amazon、Facebook、Intel、NVIDIA、Unity等科技巨头都会在线展出。

【图源：SIGGRAPH】

今年，VR剧场有15个项目展出，而沉浸式展馆有23个项目展出，它们全部由专家评委和评审员选出。沉浸式的内容涵盖了教育、医疗、游戏、电视和流媒体等多个行业，从中我们可以看到，越来越多的技术在持续改变着我们的学习、娱乐、交流和互动。

图形技术，照进日常生活

回首过去数十年，SIGGRAPH上的很多理论研究已经从“纸上谈兵”变成了现实生活不可或缺的技术或者工具，并从工业应用照进日常生活。

对大家而言，日常生活中较有认知的图形技术应该是游戏或者电影中的CG技术。像今年的奥斯卡最佳动画长片《心灵奇旅》，皮克斯的CG团队就开发了一套可以更换服装的系统，它能够帮助里面的人物角色不受体型、年龄、性别的限制而任意切换服装。这代表着CG技术在动画制作应用上的飞速发展。

【《心灵奇旅》幕后制作】

除此之外，我们生活中接触最直观的图形技术，当属于短视频、直播或者社交平台中的滤镜特效和道具贴纸了。比如图片分享应用Snapchat，就靠多样化的滤镜特效收割了全球用户，它给用户的自拍增加了科幻、恐怖、衰老、迪士尼卡通等各种特效，给社交增加了更多趣味性。此外，国内的企业相芯科技也能够为各应用平台提供此类功能的支持。

Snapchat、相芯科技等科技公司的出现，让AR视频特效技术“飞入寻常百姓家”，对于计算机图形学应用具有里程碑意义。

图形技术是构建元宇宙的基石

除了在日常生活“开花结果”，其实图形技术还承担着构建虚拟世界的作用，它能够通过算法，向众人展示以假乱真的三维效果，因此它成为实现元宇宙（Metaverse）的基石，能够让人们更沉浸地感受虚拟世界的魅力。

从这届SIGGRAPH大会上，我们能够切身体会到，元宇宙的浪潮已经越来越近，大会不少内容分享都和创建元宇宙有关。

业界也普遍认为，元宇宙是下一代互联网。

【图源：网络】

3D地理空间平台Cesium CEO帕特里克·科齐在大会中表示：“随着包括游戏引擎、AR 可穿戴设备、现实世界扫描和 VR 在内的广泛图形技术的进步，元宇宙将成为一个开放的沉浸式游戏、社交和企业协作网络。”

最近，马克·扎克伯格在专访中也直接表示：Facebook正在从一家社交媒体公司过渡到一个元宇宙公司。

元宇宙，是指打造与现实生活平行的、体验几乎无差异的虚拟世界，人类可以创建虚拟化身在虚拟世界工作学习、社交互动、娱乐游戏，甚至买卖交易。而且这个虚拟世界将以无数种不可预测的方式和现实世界互动。

可以说，现在很多技术都在为这个时代的到来积蓄力量，而图形技术则是绕不过去的关键一环。

首先，元宇宙必备的要素是虚拟身份。正如电影《头号玩家》描述的，人们可以利用虚拟化身在各个虚拟世界穿梭，其账号身份、好友关系、甚至所有数据流动和资产流转都能够打通，这种互联互通的生态是今天的互联网所没有的。

【图源：《头号玩家》】

在这个基础上，现今的虚拟化身技术将会成为用户进入元宇宙的第一通行证，以帮助他们在虚拟世界打造一个独一无二、具备代入感的身份标识。和传统的ID头像不同，虚拟化身技术既可以保留人类的人脸特征，还能够实现脸部五官、情绪表情、手势姿态的变化。此外，它还能够通过定制实现个性化，让人们获得真正的互动感和临场感。

【相芯科技的虚拟化身】

想象一下，未来，当我们召开一个远程视频会议时将更具空间感，大家的虚拟化身可围坐在一张会议桌旁，当某个人发言，其面部表情、身体动作、声音以及投射到面部的光影，在其他人看起来都和真实开会的场景相似，实现“共处一室”的效果。

元宇宙的另一个特点是沉浸感。而图形学中的物理仿真技术，能够帮助使用者创建和仿真符合物理定律的、与现实世界高度贴合的虚拟世界。它的终极目标，是能够让人分不清真实和虚拟，这也符合元宇宙的特性。

目前，很多研发人员致力于这方面的研究。此前，国内就有研发人员自主开发了Taichi这一编程语言，能够帮助人们编写物理仿真程序。在今年的SIGGRAPH论文《QuanTaichi: A Compiler for Quantized Simulations》中，中国研究团队在Taichi这一编程语言基础上，提出了Quantaichi，它能够在内存空间有限的情况下，进行更大规模、更高分辨率的物理仿真。

此外，图形学中的渲染技术，除了能够帮助人们生成虚拟化身，还能够把真实的物体复刻到虚拟世界中。在今年SIGGRAPH的论文《Free-form Scanning of Non-planar Appearance with Neural Trace Photography》中，浙大-相芯联合实验室的研究团队提出了自由式材质扫描的可微分框架，并研制出了一款轻量级的手持式材质扫描设备。该技术极大提高物体采样效率，并且能更高精度地还原复杂外观物体的材质属性。它有助于我们在元宇宙创造更真实的“虚拟物”。