“渲”亮數字世界

數字化時代，通過圖形渲染技術，虛擬場景呈現會更加逼真動人，仿佛將世界重新繪制出來，這種神奇的力量已經深深影響了各個領域。

圖形渲染向來被認為是一個具有較高技術門檻和研究難度的研究方向，但南京大學（以下簡稱“南大”）計算機學院、計算機軟件新技術全國重點實驗室長聘副教授過潔卻用十余年深耕，直面高難度的圖形渲染科學問題，收獲了多項原創性成果。他開發的多套具有自主知識產權的系統在華為、中興通訊、騰訊、OPPO、愛奇藝、三星電子獲實際應用，服務于文物保護、基礎教育、消費電子和影視娛樂等領域。

實時渲染與逼真度提升、虛擬與增強現實的融合、計算機圖形學與人工智能的融合，都將對未來的計算機圖形學發展產生深遠影響。面對技術變革帶來的機遇與挑戰，過潔積極回應，以期用更好的科研成果為用戶帶來更豐富、沉浸式的體驗，并助力解決更加復雜的現實世界問題。

科研之道 行于精思

20年前的毅然轉專業，讓過潔闖入了計算機的世界。從地質學轉到計算機專業，過潔坦言，他曾度過一段充滿壓力的適應期。但興趣驅動下，他還是順利完成了轉變。

過潔是“土生土長”的南大人，保送研究生、碩博連讀、畢業留校，求學之路的順遂反而讓他很少仔細審視當下、認真考慮未來，是中間在微軟亞洲研究院的訪學經歷為他打開了新視野。

“在學校其實接觸面窄，真正深入到行業，才發現舞臺遠比想象的要廣闊。”過潔說，“微軟亞洲研究院是計算機圖形學研究的圣地，接觸到領域內的頂尖學者，才對什么是科研有了更深的感悟，并真正喜歡上做科研。”

在微軟亞洲研究院的訪學經歷，讓過潔獲益良多。“有組織的科研，能讓項目推進更高效，這種管理模式很重要，所以我現在帶團隊、做研究，也借鑒了當時的一些方式方法。”

無論是做學術研究還是在其他行業，嚴謹的態度都至關重要。在微軟亞洲研究院時，周圍人不放過任何小細節的嚴謹工作作風，讓過潔印象深刻。“甚至一張渲染圖上為什么會出現一個小黑點，大家都會追根溯源，其實圖片看上去已經很完美了。”過潔說。在此環境浸染下，過潔也練就了“火眼金睛”。“科學研究要注意細枝末節，有時可能就是小細節的改變，推動了整個領域的巨大進步。”過潔說。

在微軟亞洲研究院訪學前，過潔從未想過自己能在重量級期刊上發表文章。但身處“中國IT界的黃埔軍校”，周圍人超前的研發意識，對科學技術的敬畏之心，以及走在世界最前端的抱負與理想，一直激勵他努力向前。訪學只半年，過潔就發表了他的第一篇SIGGRAPH（計算機圖形學領域頂級會議）論文。

在這項研究中，過潔探索了圖形繪制領域的一個經典問題——信號處理采樣問題。突破了傳統的點采樣模式，過潔用線段采樣做了大膽嘗試。圖形學是偏應用性的學科，很多問題都來源于工業場景，過潔解決的是一個偏理論的問題，是對工業問題的升華。相關工作是當時過潔在微軟亞洲研究院時的導師孫鑫和浙江大學計算機輔助設計與圖形學（CADamp;CG）國家重點實驗室主任周昆教授一起合作的課題，他有幸參與研究。因為難度大，當時過潔花了很大精力，過程雖辛苦但現在回憶他覺得那段時間很充實。

“稿件能順利投稿，有點出乎預料，我覺得自己很幸運。同時這也讓一個科研‘小白’找到了信心，找到了人生方向，這也是回到南大后我在科研路上堅持走下來的原因。所以這一次的成功投稿改變了我后來的科研人生。”過潔說。

虛實交融 破圈創新

萬事開頭難，回想起在南大事業起步的那段日子，過潔感慨萬千。初出茅廬，面對幾乎一片空白的“畫布”，他曾束手無策。

在充滿掙扎與磨礪的瓶頸期，是性格中那份堅韌不拔的力量，成為過潔堅持下來的重要支撐。他堅信，既然在微軟能夠取得成功，那么在南大，他也同樣能夠創造輝煌。這種不服輸的牛脾氣，讓他面臨重重困難，從未輕言放棄。

持之以恒，不放棄夢想，是走出困局的精神支撐。想辦法走出困境，則需要付出行動。與同行多交流，參加學術會議，獲取更多知識，拓寬視野；與企業交流合作，建立良好互動關系，了解行業訴求，獲取經費支持；過潔認為想要改變現狀，走出去才有出路。

“我的學術背景并不完全來自大團隊的培養。事實上，我的導師原本的研究方向是多媒體，而非純粹的圖形學。我接觸圖形學是源于一個項目，從那時起，我便對圖形學產生了濃厚興趣，并一直堅持下來。因此，我們的團隊可以說是半路出家，規模也不大。在這樣的情況下，為了團隊的發展，我們必須走出去，與更多的同行和企業進行交流與合作。”過潔說。

如今，過潔的事業進入了穩定期，團隊規模不斷擴大，研究成果也日益豐碩。他主持完成國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、企業橫向項目等各類課題30余項；發表高水平學術論文百余篇；做出的多項原創性工作，受到國內外知名專家和企業的廣泛關注和認可；他曾獲得華為火花獎、江蘇省計算機學會青年科技獎、江蘇省工程師學會優秀青年工程師獎等獎勵。

堅持將科研成果落地，過潔與企業合作轉化的產品，大多已服務于解決行業實際問題中。為三星電子開發的“室內外光照估計系統”，有效解決了增強現實領域光照一致性和陰影一致性等核心問題。為愛奇藝開發的“面向虛擬現實引擎場景渲染性能優化技術”，可以有效減少用戶移動VR（虛擬現實）頭盔的動作反映到屏幕中畫面改變的延遲，并降低由于渲染幀率下降可能造成的抖動現象，為VR游戲或其他VR應用的實時性能提供保障。

科研攻關猶如摸著石頭過河。過潔慶幸背后有一支同心協力、積極向上的團隊。“記得有一次，項目即將驗收，我和學生一起熬夜調整程序，他們不厭其煩地一遍遍嘗試，我也一直陪在他們身邊，最終成功完成了項目。這些經歷，不僅讓我更加珍惜與學生們的合作，也深刻體會到團隊力量的強大。”過潔說。

圖形渲染領域是一個充滿挑戰的領域，它最大的難點在于跨學科和高門檻。從事圖形渲染工作，不僅要有扎實的數學基本功，還需要深入理解物理原理，工程開發能力也必不可少。除此，還須掌握一定的設計技能，熟練使用各種設計軟件。同時，美學素養也不可或缺，另外，還需要懂一些心理學和人因工程。只有具備多方面的能力和素養，才能更好地理解用戶需求，設計出美觀、易用又具吸引力的作品。“能夠堅持下來的同學，能力確實很強。所以我們團隊目前的情況很不錯，人員齊備，充滿活力。學生和老師相處融洽，在輕松愉快的氛圍下，學生們成長很快。作為老師，我也感到非常欣慰和滿足。”

展望未來，過潔坦言，更多是追隨個人興趣開展工作。雖有人唱衰圖形渲染研究的未來，但他相信其發展空間仍然巨大。從理論來看，目前，圖形渲染主要依賴于兩種模式：光柵化渲染和光線追蹤渲染。盡管這兩種模式在許多場景下都能取得不錯效果，但它們也各自存在局限，特別是在處理一些特定場景，如渲染云、霧等介質時。

過潔試圖從理論層面打破現有渲染模式局限，探索出第三條路徑。這無疑是一個極具挑戰性的任務，因為理論層面的創新往往需要深厚的學術功底和前瞻性的視野。但正是這種挑戰，激發了他不斷探索的動力。

“圖形渲染是一個應用型學科，虛實融合是未來應用的大趨勢，面對顯示方式的多樣化，如何讓虛擬元素和真實元素疊加，不僅能實現共同呈現，還要達到虛實難辨，需要我們進一步去完成技術上的突破。近年來，AI技術的爆發式發展為我們帶來了新機遇。結合AI技術，圖形渲染煥發了第二春，我們可以開展更多新的探索。”過潔說。

追隨研究興趣，結合最新技術發展趨勢，持續探索領域的新邊界。過潔相信，在充滿挑戰和機遇的未來，更多令人矚目的成果將被創造。