日前，有著“計算機界諾貝爾獎”之稱的2019年度圖靈獎頒給了兩位計算機圖形學先驅——派特里克·漢拉汗和愛德·卡特穆爾，以表彰他們對3D計算機圖形學的貢獻，以及這些技術對電影制作和計算機生成圖像（CGI）等應用的革命性影響。兩位獲獎人擁有一個共同標簽——皮克斯動畫公司的“元老”。要是沒有他們，我們與《星球大戰(zhàn)》《阿凡達》《指環(huán)王》相遇的時間可能要晚很多。

CGI技術不僅催生出一種全新的、完全由計算機動畫制作的影像存在，還對虛擬現實與增強現實、數據可視化、教育、醫(yī)學影像等領域帶來許多全新可能——凡是人所能看到的、想到的，大到宇宙，小到病毒，無一不能被它呈現出來，三維動畫正在為人類創(chuàng)造一個新世界。

計算機如何生成圖像？兩位圖靈獎獲得者功不可沒。他們研發(fā)出了一套計算機圖像渲染體系，它支持復雜的燈光和著色器，將光反射行為與幾何形狀分開，并計算形狀上各點的顏色、透明度和紋理。簡單來說，就是讓制作者利用真實的材料屬性和光照對彎曲的圖形進行渲染。而當這套系統(tǒng)與越來越快的計算機處理能力結合起來后，一個全新世界呈現在了世人面前。

CGI會發(fā)展得如此突飛猛進，這背后是計算機運行速度大幅提生所帶來的一系列變化。去年出品的三維動畫電影《阿麗塔》，其畫面達到了以假亂真的地步，它的視覺特效鏡頭多達2600個，是《阿凡達》的1.6倍。僅主角阿麗塔的頭上就有超過13.2萬根頭發(fā)、2000根眉毛、480根睫毛，一只眼睛超過900萬個像素，無論是走路、吃飯還是打斗，動畫人物都與真人無異。

但三維動畫遠不止于此，“三維就是真實存在的、立體的內容，動畫就是活動的影像，因此三維動畫的最大優(yōu)勢就是眼見為實。”上海漢圖可視化科技公司總經理兼創(chuàng)意總監(jiān)吳晟昊說，通過三維動畫，可以把原本繁冗復雜的介紹、講解，難以理解的技術、原理，統(tǒng)統(tǒng)轉換為清晰直觀的視覺語言，信息傳遞效率大大提高。

得益于這一特性，三維動畫在教育、醫(yī)療、工業(yè)設計、科普等領域日益得到廣泛應用，建筑設計領域便是其中之一。

在建造上海中心時，需要將兩萬多塊不同大小曲面的玻璃嚴絲合縫地懸掛在建筑外。通過“建筑數字模型BIM”技術，工程師在電腦上對玻璃進行了預拼裝，提前解決了10萬個碰撞點隱患，最終完成了這一不可能完成的任務。上海科技館去年推出的一個以中國古代天文技術為主題的展覽中，一款用三維動畫還原天壇建造過程的展品受到了頗多關注。解說每講到一根柱子，動畫便會將柱子從天壇祈年殿中“移”到人們面前。策展人朱達一說，用文字說明展品得花很大篇幅，用動畫講解既生動又直觀。

諾貝爾獎得主、李政道研究所所長維爾切克也反復強調圖像的重要性。他認為，圖像越精致，科學家對于研究的理解也就越清晰透徹。“現在，物理學家已經能通過電腦建模的方式觀察微觀世界中的粒子以及它們是如何運動的，這使得量子科學獲得了極大發(fā)展。”在他看來，人類大腦通過將收集到的光線轉化為抽象信號的處理方式，使“可視化”在認知世界中變得尤為重要。

虛擬現實技術的基礎三維建模也由CGI發(fā)展而來。上海硅知識產權交易中心總經理徐步陸表示，在他們所開設的集成電路課堂上，授課團隊會使用虛擬現實教學，讓學員們在虛擬影像中“看到”光刻機、刻蝕機，從而深入理解集成電路的相關原理和技術。

事實上，三維動畫技術的“溢出效應”非常明顯。如今，一款工業(yè)產品的誕生已無法離開三維動畫的支撐：在研發(fā)階段，可應用虛擬仿真手段進行設計驗證；在給客戶講解方案的過程中，可將設計效果清晰直觀地呈現出來；在實體產品被生產制造出來之前，可實現用戶的提前體驗、乃至銷售；而在售后環(huán)節(jié)，可結合虛擬現實技術為客戶提供培訓講解或維修指導……

隨著三維動畫不斷浸入我們的生活，未來它會給人們的生產生活帶來哪些變化？最想象力“爆表”的一個預測是，當人們戴上虛擬現實眼鏡，一按開關，就能接收到對方“腦中所想”，這可能就是社交的未來。上海中科計算研究所所長、浦東新區(qū)科幻協(xié)會監(jiān)事長孔華威說，在信息時代，人類面臨著一次信息獲取方式的“進化”，以匹配光速傳播的互聯網信息，虛擬現實將與神經網絡、人工智能、圖像可視化等技術一起，促進人類溝通方式的改進。在劉慈欣創(chuàng)作的科幻小說《鄉(xiāng)村教師》中，“外星人”就質疑過地球人居然還在用聲音這一如此“低效”的方式傳遞信息。