“網(wǎng)絡(luò)細(xì)分的概念來(lái)源于雕塑。藝術(shù)家們做雕像時(shí)需要不斷雕琢和打磨，使原本規(guī)則的幾何體石膏變得光滑。我們?cè)谟?jì)算機(jī)上也可以先畫(huà)出規(guī)則的立方體形狀，再做網(wǎng)絡(luò)細(xì)分，就能得到想要的形狀。”計(jì)算機(jī)系教授胡事民一邊用視頻展示網(wǎng)絡(luò)細(xì)分過(guò)程，一邊講述網(wǎng)絡(luò)細(xì)分的原理，引起了學(xué)生們的思考。
這門(mén)課是“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”，作為計(jì)算機(jī)系研究生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它承接清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系本科生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)”，在介紹真實(shí)感圖形學(xué)等基礎(chǔ)經(jīng)典理論的同時(shí)，用近一半的課時(shí)結(jié)合當(dāng)前圖形學(xué)研究的國(guó)際前沿進(jìn)展，向?qū)W生介紹最新的研究思路和方法。
“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中非常底層和核心的內(nèi)容之一?！焙旅裾f(shuō)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是利用計(jì)算機(jī)研究圖形的表示、生成、處理、顯示的學(xué)科。圖形學(xué)可以將基礎(chǔ)科學(xué)和工程應(yīng)用的成果通過(guò)可視化的方式展示，在娛樂(lè)領(lǐng)域，如游戲、電影特效，以及創(chuàng)意或藝術(shù)創(chuàng)作、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等行業(yè)，圖形學(xué)都發(fā)揮著非常重要的作用。
再基礎(chǔ)一些，再前沿一些
“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”在清華有悠久的傳統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系第二任系主任、我國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人之一唐澤圣教授，最早在清華開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程；孫家廣院士曾長(zhǎng)期主講圖形學(xué)的系列課程，是國(guó)內(nèi)外圖形學(xué)和CAD領(lǐng)域公認(rèn)的權(quán)威；胡事民則曾跟隨孫家廣從事博士后研究工作。2002年起，胡事民從導(dǎo)師手里接過(guò)圖形學(xué)教學(xué)任務(wù)，開(kāi)始主講本科生的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)”和研究生的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”，迄今已經(jīng)17年?！白畛跷覀冃枰颜n件制作成塑料膠片給學(xué)生投影，現(xiàn)在教學(xué)方式越來(lái)越多元化了”，胡事民回憶道。
這門(mén)課在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上涵蓋了圖形學(xué)所需的幾乎所有基本知識(shí)，包括建模、光照模型、渲染及加速、基于圖象的圖形技術(shù)等等。胡事民在課堂上不僅會(huì)結(jié)合實(shí)例詳細(xì)講解各個(gè)算法的原理和部分算法的后續(xù)改進(jìn)方法，還會(huì)通過(guò)生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象對(duì)圖形學(xué)理論進(jìn)行深入淺出的解釋。
同時(shí)，胡事民會(huì)把前沿的研究成果編輯到課程里和學(xué)生分享。課題組平均每年在圖形圖像等國(guó)際著名刊物和會(huì)議上發(fā)表5-8篇高水平論文，課堂上講解的特征敏感度量、圖像片網(wǎng)模型等理論技術(shù)都是課題組的研究成果。因此課程每年都會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的觀(guān)點(diǎn)多角度地介紹課題組和學(xué)科最新研究成果，增進(jìn)學(xué)生對(duì)該學(xué)科的認(rèn)識(shí)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。
計(jì)算機(jī)系媒體所的博士一年級(jí)學(xué)生楊國(guó)燁說(shuō)：“最重要的是胡老師還會(huì)通過(guò)自己或其他研究者的小故事，告訴我們?yōu)槭裁茨稠?xiàng)研究要這么做，以及這項(xiàng)研究對(duì)學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的影響。這些實(shí)例給我?guī)?lái)了很多啟發(fā)，讓我了解到研究工作的影響力和意義從何而來(lái)，以及如何做出這樣研究?！?/p>
“教學(xué)是無(wú)止境的，我每一年準(zhǔn)備課程時(shí)都要反復(fù)思考那些課件，怎么精雕細(xì)刻、濃縮精華，再把最新的內(nèi)容充實(shí)進(jìn)去?！焙旅裾f(shuō)。
好的課堂不需要掌聲，而要關(guān)注每一位同學(xué)
“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”平均每年有30余人正式選課。除了計(jì)算機(jī)系的研究生外，還有來(lái)自工物系、美術(shù)學(xué)院、物理系等院系的研究生，同時(shí)也有其他院校及科研單位的師生來(lái)旁聽(tīng)這門(mén)課。選課學(xué)生有不同的基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)背景，學(xué)生層次不同，在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題也各有不同。
“教學(xué)不是你講得興高采烈，大家都鼓掌就好了，而是需要關(guān)注到那些有困難的同學(xué)，不讓他們掉隊(duì)?！焙旅裾f(shuō)，他對(duì)學(xué)生要求比較嚴(yán)格，不僅有固定的討論班、小范圍的討論，還經(jīng)常跟學(xué)生單獨(dú)談話(huà)，“哪個(gè)學(xué)生問(wèn)題多了就單獨(dú)請(qǐng)他吃飯，邊吃邊聊，這樣容易發(fā)現(xiàn)他的問(wèn)題并給予幫助。”
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)需要較強(qiáng)的編程能力，而有些學(xué)生編程基礎(chǔ)較弱，胡事民就安排了兩名助教開(kāi)設(shè)習(xí)題課，專(zhuān)門(mén)輔導(dǎo)學(xué)生編程。部分學(xué)生沒(méi)有學(xué)過(guò)本科生的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)”，所以這門(mén)課的前四講專(zhuān)門(mén)安排了有關(guān)圖形學(xué)的理論基礎(chǔ)性課程，之后的課程分別講解高級(jí)渲染、基于圖形的圖像處理技術(shù)、相關(guān)幾何知識(shí)等。胡事民還自己買(mǎi)教材送給每一位上課的學(xué)生。
計(jì)算機(jī)系學(xué)生杜正軍說(shuō)：“課堂上內(nèi)容豐富多彩，對(duì)于每一個(gè)具體的專(zhuān)題，老師不僅會(huì)分析傳統(tǒng)的經(jīng)典方法，還會(huì)結(jié)合研究現(xiàn)狀講解最新最前沿的研究思路；不僅會(huì)講解論文本身提出的解決方案，同時(shí)也會(huì)分析論文的立意、創(chuàng)新性和寫(xiě)作特點(diǎn)，并在課堂上鼓勵(lì)大家做前沿的研究、有用的研究?！?/p>
學(xué)以致用，以用致學(xué)
“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”一共有兩次作業(yè)，由老師指定題目，讓學(xué)生們通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，老師則根據(jù)證明作業(yè)的效果和編程的質(zhì)量對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核?！暗俏覀円补膭?lì)學(xué)生不做指定的作業(yè)，他們可以自選項(xiàng)目。每年都有一部分學(xué)生有創(chuàng)新的東西，甚至有非常了不起的作品。”在胡事民講授這門(mén)課程的十多年里，有很多學(xué)生不僅掌握了課程知識(shí)，并且進(jìn)行大膽創(chuàng)新，成果斐然。
正在上課的楊國(guó)煒同學(xué)研發(fā)出“Write-A-Video：Computational Video Montage for Themed Text”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于主題文字的視頻蒙太奇生成方法。通過(guò)該技術(shù)，用戶(hù)在計(jì)算機(jī)中輸入文字，系統(tǒng)即可從視頻庫(kù)中搜索與文本內(nèi)容語(yǔ)義相匹配的候選鏡頭并自動(dòng)組裝剪輯視頻。如此，專(zhuān)業(yè)剪輯師可以省下大量時(shí)間、提高效率，沒(méi)有受過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的用戶(hù)也可以制作出賞心悅目的視頻。
2019年11月，楊國(guó)煒在胡事民的帶領(lǐng)下前往澳大利亞參加了SIGGRAPH會(huì)議，其成果Write-A-Video也發(fā)表在了SIGGRAPH Asia 2019上，得到國(guó)際同行的廣泛認(rèn)可。SIGGRAPH及SIGGRAPH Asia是世界上影響最廣、規(guī)模最大同時(shí)也是最權(quán)威的集科學(xué)、藝術(shù)、商業(yè)于一身的CG及互動(dòng)技術(shù)展覽及會(huì)議。
而在2013年，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課上的學(xué)生們就實(shí)現(xiàn)了基于主題文字的單張圖片和連環(huán)畫(huà)生成技術(shù)，正是這一技術(shù)引起了楊國(guó)煒的興趣，取得了現(xiàn)在的成果?！扒迦A的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究處于國(guó)際領(lǐng)先水平，現(xiàn)在課堂上的很多內(nèi)容都是我們課題組、甚至是我們學(xué)生的研究成果?！焙旅窠榻B說(shuō)。
研究生精品課程“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”采用研究型教育教學(xué)模式，堅(jiān)持基礎(chǔ)性與前沿性相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，以及課堂學(xué)習(xí)與研究實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，著眼于全體學(xué)生的進(jìn)步，使得學(xué)生既學(xué)到了圖形學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，又學(xué)習(xí)了進(jìn)行科學(xué)研究的方法，綜合素質(zhì)和科研能力得到了鍛煉與提高。“我們很多時(shí)候低估了學(xué)生的求知熱情和潛力，應(yīng)該把更多的時(shí)間放在對(duì)學(xué)生的啟發(fā)與激勵(lì)上。”胡事民深有感觸地說(shuō)。
