“渲”亮数字世界

数字化时代，通过图形渲染技术，虚拟场景呈现会更加逼真动人，仿佛将世界重新绘制出来，这种神奇的力量已经深深影响了各个领域。

图形渲染向来被认为是一个具有较高技术门槛和研究难度的研究方向，但南京大学（以下简称“南大”）计算机学院、计算机软件新技术全国重点实验室长聘副教授过洁却用十余年深耕，直面高难度的图形渲染科学问题，收获了多项原创性成果。他开发的多套具有自主知识产权的系统在华为、中兴通讯、腾讯、OPPO、爱奇艺、三星电子获实际应用，服务于文物保护、基础教育、消费电子和影视娱乐等领域。

实时渲染与逼真度提升、虚拟与增强现实的融合、计算机图形学与人工智能的融合，都将对未来的计算机图形学发展产生深远影响。面对技术变革带来的机遇与挑战，过洁积极回应，以期用更好的科研成果为用户带来更丰富、沉浸式的体验，并助力解决更加复杂的现实世界问题。

科研之道 行于精思

20年前的毅然转专业，让过洁闯入了计算机的世界。从地质学转到计算机专业，过洁坦言，他曾度过一段充满压力的适应期。但兴趣驱动下，他还是顺利完成了转变。

过洁是“土生土长”的南大人，保送研究生、硕博连读、毕业留校，求学之路的顺遂反而让他很少仔细审视当下、认真考虑未来，是中间在微软亚洲研究院的访学经历为他打开了新视野。

“在学校其实接触面窄，真正深入到行业，才发现舞台远比想象的要广阔。”过洁说，“微软亚洲研究院是计算机图形学研究的圣地，接触到领域内的顶尖学者，才对什么是科研有了更深的感悟，并真正喜欢上做科研。”

在微软亚洲研究院的访学经历，让过洁获益良多。“有组织的科研，能让项目推进更高效，这种管理模式很重要，所以我现在带团队、做研究，也借鉴了当时的一些方式方法。”

无论是做学术研究还是在其他行业，严谨的态度都至关重要。在微软亚洲研究院时，周围人不放过任何小细节的严谨工作作风，让过洁印象深刻。“甚至一张渲染图上为什么会出现一个小黑点，大家都会追根溯源，其实图片看上去已经很完美了。”过洁说。在此环境浸染下，过洁也练就了“火眼金睛”。“科学研究要注意细枝末节，有时可能就是小细节的改变，推动了整个领域的巨大进步。”过洁说。

在微软亚洲研究院访学前，过洁从未想过自己能在重量级期刊上发表文章。但身处“中国IT界的黄埔军校”，周围人超前的研发意识，对科学技术的敬畏之心，以及走在世界最前端的抱负与理想，一直激励他努力向前。访学只半年，过洁就发表了他的第一篇SIGGRAPH（计算机图形学领域顶级会议）论文。

在这项研究中，过洁探索了图形绘制领域的一个经典问题——信号处理采样问题。突破了传统的点采样模式，过洁用线段采样做了大胆尝试。图形学是偏应用性的学科，很多问题都来源于工业场景，过洁解决的是一个偏理论的问题，是对工业问题的升华。相关工作是当时过洁在微软亚洲研究院时的导师孙鑫和浙江大学计算机辅助设计与图形学（CADamp;CG）国家重点实验室主任周昆教授一起合作的课题，他有幸参与研究。因为难度大，当时过洁花了很大精力，过程虽辛苦但现在回忆他觉得那段时间很充实。

“稿件能顺利投稿，有点出乎预料，我觉得自己很幸运。同时这也让一个科研‘小白’找到了信心，找到了人生方向，这也是回到南大后我在科研路上坚持走下来的原因。所以这一次的成功投稿改变了我后来的科研人生。”过洁说。

虚实交融 破圈创新

万事开头难，回想起在南大事业起步的那段日子，过洁感慨万千。初出茅庐，面对几乎一片空白的“画布”，他曾束手无策。

在充满挣扎与磨砺的瓶颈期，是性格中那份坚韧不拔的力量，成为过洁坚持下来的重要支撑。他坚信，既然在微软能够取得成功，那么在南大，他也同样能够创造辉煌。这种不服输的牛脾气，让他面临重重困难，从未轻言放弃。

持之以恒，不放弃梦想，是走出困局的精神支撑。想办法走出困境，则需要付出行动。与同行多交流，参加学术会议，获取更多知识，拓宽视野；与企业交流合作，建立良好互动关系，了解行业诉求，获取经费支持；过洁认为想要改变现状，走出去才有出路。

“我的学术背景并不完全来自大团队的培养。事实上，我的导师原本的研究方向是多媒体，而非纯粹的图形学。我接触图形学是源于一个项目，从那时起，我便对图形学产生了浓厚兴趣，并一直坚持下来。因此，我们的团队可以说是半路出家，规模也不大。在这样的情况下，为了团队的发展，我们必须走出去，与更多的同行和企业进行交流与合作。”过洁说。

如今，过洁的事业进入了稳定期，团队规模不断扩大，研究成果也日益丰硕。他主持完成国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、企业横向项目等各类课题30余项；发表高水平学术论文百余篇；做出的多项原创性工作，受到国内外知名专家和企业的广泛关注和认可；他曾获得华为火花奖、江苏省计算机学会青年科技奖、江苏省工程师学会优秀青年工程师奖等奖励。

坚持将科研成果落地，过洁与企业合作转化的产品，大多已服务于解决行业实际问题中。为三星电子开发的“室内外光照估计系统”，有效解决了增强现实领域光照一致性和阴影一致性等核心问题。为爱奇艺开发的“面向虚拟现实引擎场景渲染性能优化技术”，可以有效减少用户移动VR（虚拟现实）头盔的动作反映到屏幕中画面改变的延迟，并降低由于渲染帧率下降可能造成的抖动现象，为VR游戏或其他VR应用的实时性能提供保障。

科研攻关犹如摸着石头过河。过洁庆幸背后有一支同心协力、积极向上的团队。“记得有一次，项目即将验收，我和学生一起熬夜调整程序，他们不厌其烦地一遍遍尝试，我也一直陪在他们身边，最终成功完成了项目。这些经历，不仅让我更加珍惜与学生们的合作，也深刻体会到团队力量的强大。”过洁说。

图形渲染领域是一个充满挑战的领域，它最大的难点在于跨学科和高门槛。从事图形渲染工作，不仅要有扎实的数学基本功，还需要深入理解物理原理，工程开发能力也必不可少。除此，还须掌握一定的设计技能，熟练使用各种设计软件。同时，美学素养也不可或缺，另外，还需要懂一些心理学和人因工程。只有具备多方面的能力和素养，才能更好地理解用户需求，设计出美观、易用又具吸引力的作品。“能够坚持下来的同学，能力确实很强。所以我们团队目前的情况很不错，人员齐备，充满活力。学生和老师相处融洽，在轻松愉快的氛围下，学生们成长很快。作为老师，我也感到非常欣慰和满足。”

展望未来，过洁坦言，更多是追随个人兴趣开展工作。虽有人唱衰图形渲染研究的未来，但他相信其发展空间仍然巨大。从理论来看，目前，图形渲染主要依赖于两种模式：光栅化渲染和光线追踪渲染。尽管这两种模式在许多场景下都能取得不错效果，但它们也各自存在局限，特别是在处理一些特定场景，如渲染云、雾等介质时。

过洁试图从理论层面打破现有渲染模式局限，探索出第三条路径。这无疑是一个极具挑战性的任务，因为理论层面的创新往往需要深厚的学术功底和前瞻性的视野。但正是这种挑战，激发了他不断探索的动力。

“图形渲染是一个应用型学科，虚实融合是未来应用的大趋势，面对显示方式的多样化，如何让虚拟元素和真实元素叠加，不仅能实现共同呈现，还要达到虚实难辨，需要我们进一步去完成技术上的突破。近年来，AI技术的爆发式发展为我们带来了新机遇。结合AI技术，图形渲染焕发了第二春，我们可以开展更多新的探索。”过洁说。

追随研究兴趣，结合最新技术发展趋势，持续探索领域的新边界。过洁相信，在充满挑战和机遇的未来，更多令人瞩目的成果将被创造。