Nelson Chu毕业于香港科技大学计算器科学系。Nelson在大学内一直从事中国毛笔水墨的CG研究,并在2002年北京举行的Pacific Graphics上首次发表了其有关其虚拟毛笔的论文,而其论文于04年间亦被刊登于IEEE Computer Graphics and Applications期刊之上。之后他的研究工作并没有停顿下来,继续专心研究虚拟毛笔及水墨的混合应用。他的论文MoXi: Real-Time Ink Dispersion in Absorbent Paper于2005年正式发表,并入选了ACM Transactions on Graphics (SIGGRAPH 2005 issue) 。
小编:请简介一下你之前在大学时修读的科目及任何有关课程?
Nelson:我在科大本科生时是修读Computer Engineering (计算器工程学)的,Computer Engineering简单来说就是软件和硬件的知识都学,那时我其实也希望为研究虚拟毛笔而铺路,如当我修读一个EE(Electronic Engineering/电机工程学)课程时,也曾经尝试利用ultrasound (超声波)制作3D输入装置。Nelson:直至完成了3年的大学课程后(编者注:Nelson以一级荣誉毕业),我心里仍未想过放弃研发虚拟毛笔这计划,于是再去成为PG(Postgraduate/研究生: Master of Philosophy in Computer Science/哲学硕士(计算器科学)),并希望可以运用这段修读时间去进行我的研究,那时是1999年的9月。不过后来我才发现PG其实并不是想象般休闲,除了要负责TA(Teaching Assistant)的工作外,也要写paper(论文)(编者注:Nelson的论文研究是Animating Chinese Landscape Paintings and Panoramas),所以其实在当时,我也只有很少的时间去研发虚拟毛笔,但总算是正式开始了。
小编:是什么原因驱使你研究虚拟毛笔的兴趣?
Nelson:大概在10年前,是我仍然就读中学6年级的时候,当我最初开始接触绘图软件Painter时,我就觉得它就算配上有压力感应的手绘板都未能做到毛笔的效果。其实我一向都认为毛笔是个很利害的的绘图工具,可惜市场上的绘图系统就是没有毛笔的模拟,原因应该是那些绘图软件大都是由西方人开发,而他们可能都不太了解毛笔的特性,再加上当时硬件运算速度慢,难以仿真出像由毛笔画出的多变线条。于是在当时我就一直在想,将来可否由自己开发呢。Nelson:不过之后我一直都未有时间去真正实行这个构思,直至在大学2、3年级的时候,我有时间便到图书馆找数据以及尝试请教一些身边的朋友。我还记得曾询问过我的宿社同房,他当时是修读土木工程的。我见他有修Structural Analysis (Computer Methods of Structural Analysis/结构性分析)的课程,便向他请教,不过他说那些分析主要是用于木材或钢条之类,不太适合笔毛般柔软的物料。其实当时我也忙于应付自己的课程,毛笔的研究未算得上正式开始。
小编:完成了研究生的课程后,你如何继续虚拟毛笔的研究?
Nelson:由于当时关于虚拟毛笔的开发还末完成,故此我的advisor (导师) Dr. Chiew-Lan Tai(戴秋兰博士/Associate Professor of the Department of Computer Science)就为这项研究申请了经费,而我则以RA (Research Assistant)的身份继续研究下去。
Nelson:不过要做到实时Computational Fluid Dynamics(CFD)是有一定难度的,其实之前有人也做过,例如Mark J. Harris (University of North Carolina at Chapel Hill/NVIDIA Corporation),2003年他发表了他把Jos Stam 的CFD方法带到GPU上的工作。当然方法也不只一种,CFD在历史上的出现,其实可追溯至二次大战前,而在大战后有了大型计算机出现,CFD便得到篷勃发展,计算方法也变成五花八门。而最近的20年,又出现了一种名为”Lattice Boltzmann” 的新方法。我得知这种新方法,是因为看到由State University of New York at Stony Brook的CG 研究人员在2002年所写的文章。Lattice Boltzmann方法十分适合parallel processing (并行处理),在现代的GPU上跑是非常cost-effective (具成本效益)的。所以我也选用Lattice Boltzmann来模拟水墨。Nelson: 定了用Lattice Boltzmann后,也不是一拍即合的。为了乎合水墨的情况,我把Lattice Boltzmann 的方程式改了一下。因为自己始终不是专修物理的,所以我也很想请教一下物理专家。在05年7月,我在一国际流体力学研会中,讲了一下我们的Lattice Boltzmann模型,一方面是为了想得到专家的feedback(响应),另一方面也希望可向他们介绍一下GPU的应用。在会中很高兴见到Lattice Boltzmann方法的权威 Dr. Luo Li-Shi (National Institute of Aerospace, USA)。他赞我的应用十分好,说它把物理科学与艺术结合了。不过其实我最想听到的还是他技术上的意见,可惜他工作繁忙,未暇赐教。
Nelson示范泼墨效果。 (如欲欣赏更详细片段,请到 Moxi官方网站 直接下载)
小编:是否会加入泼墨的效果?
Nelson:其实一般如张大千式的泼墨,是不一定有泼的动作,他们一般都会选择一些吸水性较低的纸,让水墨于纸面上随意地流动,“泼”是指“随意”、“快速落墨”的意思。现在《写意轩》的版本暂时仍没做到纸面流动,不过将来有时间我会试做。之于如真的要有泼的动作,现有版本已经做到类似喷枪的效果,离泼不远,反而问题是输入装置的配合。我发现Wacom出产的Intuos 2 、3手绘版其实是有由笔尖到绘板之间大约半吋高的距离感应。这是没公开的功能,有机会我想和Wacom谈谈这功能的发展。