BLOG好久没更新了。为了生计，远离了自己的爱好。
     Course notes "Real-Time Volume Graphics", Course #28, Siggraph 2004.介绍了许多利用三维纹理进行实时体绘制的方法。该文是可免费下载的，写得很精彩，图文并茂。许多自然景物的模拟（比如云、烟）在生成可视模型后，都是通过体绘制技术来展现在大家的眼球前。从文献上查到最早提出用具备纹理映射的硬件来进行体绘制是94年的一篇论文“Accelerated volume rendering and tomographic reconstruction using texture mapping hardware”。可能是该文的发表时间较早，GOOGLE找不到免费电子版了，所以至今也没看到过原文，不过这并不妨碍我们对该技术的理解。网上OPENGL的体绘制例子很多，但是DIRECTX版本很难找到。我自己写了一个DIRECTX版的，用了TeddyBear的数据模型，可显示一头憨憨的玩具熊，其样子让我想到我那未满周岁的儿子。学习Volume Rendering的主要目的还是为绘制三维的烟雾，下面给出的DEMO，是用CPU完成3D Fluid的求解，用体绘制技术来实现可视化。由于CPU无法并行运算，速度较慢，所以使用的三维格子是16X16X16,比较粗糙。下一步准备改用GPU，可望在ATI9600上实现较高精度的实时3D Fluid。

玩具熊的体绘制DEMO:
http://www.net638.com.cn:638/download/volume Rendering.rar

三维的烟雾(CPU版)
http://www.net638.com.cn:638/download/3d smoke(cpu版).rar

 

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相关图片见我的技术BLOG:  太傻  http://www.cnblogs.com/szlongman

    电影魔戒首部曲前一刻钟中有这么一幕:111岁的Bilbo与魔法师甘道夫正谈论着烟草，突然Bilbo吐出一个大烟圈,而甘道夫更是了得，笑着吹出一艘美丽的帆船，航行穿过了Bilbo烟圈。接着镜头便转向了一个巨大的焰火宴会。美国的电影特技公司是如何实现这一效果的，不得而知。不过SIGGRAPH2004中的一篇文章“Target-Driven Smoke Animation”却是公开了一种烟雾动画控制技术（smoke animation control），达到了与电影中类似的效果。此论文是以色列人撰写的（The Hebrew University of Jerusalem），SIGGRAPH2003中“Keyframe control of smoke simulations”引起了他们对此方向的兴趣，提出了新的思想，方法不复杂，但是最后的结果倒是出奇的好。通过查阅文献，最初公开发表研究"烟雾动画控制技术"的论文是个中国留学生（Object Modeling and Animation with Smoke），Lin Shi，复旦的本科，现在美国读博士，成果累累。中国的精英在国外有许多，一旦有了吸引这些有真才实学的学者回国的机制，我想实现科技的腾飞是指日可待的。
      原文的实现全部使用了CPU，运用精度很高的二阶偏微分数值解法，时间步长也较小，因此最后形成的动画图像非常细腻。我使用了GPU（ATI 9600），采用了大步长，一阶隐含数值解法，能实时实现二维的烟雾动画(比如一个图像遵循流体的运动定律演化为另一种图像)，当然从视觉效果上要比论文上的差很多。原来一直打算找时间写三维形式烟的模拟，可是自从看到那论文后，心里就开始构思如何实现文中的算法，只是碰到点编程上的BUG，徘徊了好多天。现在总算有了个雏形，心中还是比较开心的。只是有时候，晚上调程序，睡不着，看看电视放松一下脑子，结果那几天影响了一位室友的睡眠，在此表示歉意。
     
DEMO(“Target-Driven Smoke Animation”的GPU实现)下载：
http://www.net638.com.cn:638/download/tdsmoke_gpu_demo.rar

    这阵子还看了两本科普书，一本是许峰雄写的“深蓝揭密”，一本是沃森写的“双螺旋”，都是在买到后，一个晚上一口气读完的。两本书有一个共同的特点，都是科学家撰写自己亲身的科研历程，披露了很多国外一流大学学习生活的细节。沃森在他25岁时就发现了DNA的双螺旋结构,以此成果荣膺了日后的诺贝尔奖。他在一本书中自述：故事开始的时候我25岁，还没有结婚，考虑女孩（girls）多于基因（genes）。表述的很大胆也很有意思。
        ......

      又过了好多天，一直想对上面那个DEMO做优化，但是好象没了那股精气神，结果一点也没进展。两三天前的一个晚上，看了会电视，喝了杯价值一块钱的咖啡，突然来了精神，把想到的优化方法付诸实现了。用了浮点数纹理，精度一下子提高了，从效果上接近原论文一阶微分数值解法的视频。昨日晚上又将GRID SIZE加到256，图像品质大为改善。

改进版DEMO(“Target-Driven Smoke Animation”的GPU实现)下载：
http://www.net638.com.cn:638/download/tdsmoke_gpu_demo(20060502).rar

 

"日前，经《21世纪经济报道》证实，“汉芯一号”发明人陈进弄虚作假，成功骗取国家上亿元无偿拨款“内部已基本确认造假属实”，至此，自1月中旬开始在网上炒起来的“汉芯一号”造假案终于有了初步定论。
 　　据举报者称：上海交通大学教授博导、上海交大微电子学院院长、上海硅知识产权交易中心实际负责人陈进造假，其对汉芯造假的过程为：2002年8月从美国买回10片MOTO-freescale“56800芯片”，将芯片表面的MOTO等字样雇佣民工用砂纸磨掉，然后打上汉芯的标识。再通过各种手段搞定国内集成电路行业的知名专家，一致鉴定“汉芯一号”是达到国际先进水平的高端大规模集成电路。该匿名人士还称，汉芯一号在问世3年时间内，向国家各部门成功申报项目40多次，累计骗取无偿拨款突破1亿元。"

     -- 转自 http://www.hqew.com/info/newshtm/20062221660150492.htm

     看了以后感慨颇多，编了一个黑色幽默表示一下当时的心情。

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     200N年国家科技最高奖授于打磨民工.

     国内知名院士一致鉴定：“X芯一号”是达到国际先进水平的高端大规模集成电路。而民工可以说是帮助“X芯一号”成功的最关键人物，没有他们，就没有“X芯一号”。

     打磨民工已找不到了，只能由“X芯一号”总负责人陈X代为领奖，并发表获奖现场感言: 争取再接再厉, 从英特尔购进一批P4 CPU芯片,用国外进口高档细砂专业打磨,然后打上汉芯P4的标识。英特尔没有什么了不起,他们搞了几十年芯片，我们只需要短短几天就能与国外最先进的公司处于同一起跑线了。显然，我们的自主创新能力是很强的，不，应该说是“相当~~”的强。另外准备年内起动大型客机项目,波音啊,空中客机啊都买上几架,运回后,刷上漆,打上中国制造。这可是国产货哦，希望大家踊跃购买，支持民族高科技。当然，在看到我们的优势时，我也清醒地意识到自身的差距，就大型客机而言，老实说我们的漆水差了些。

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     中央台“面对面”演播室现场,主持人采访“X芯一号”总负责人陈X。

     王志： 中国科技界缺少帅才，更缺乏踏踏实实、不计名利在第一线工作的科技人才。请您谈谈如何招到一大批志同道合、默默无闻的打磨民工为“X芯一号”的诞生作出了关键性贡献？

陈X:  搞科研嘛，来不得半分假，就是需要一丝不苟。所以我是一个注意细节的人。平时走到哪儿，我都要往墙上啊，电线杆上观察一下，有没有“专业打磨”的小贴子......
   王志：听到这儿，我要恳切地向全国的城管同志进一言，电线杆上的牛皮癣事关国家民族的核心竞争力，今后再也不能撕了啊。

 

 

     六七十年代，当时为了阻止在台湾的蒋介石反攻大陆，为了应付严峻的国际形势，全国都在响应“深挖洞”的号召。那会我爸正在一个海岛上修地下坑道，负责采暖、通风设计，说起当年指挥工程队按图施工，他总是流露出一种自豪的神情。第一次听说有“流体力学”这个词，就是从我爸的口中得知的，那个时候我上初中。我曾经好多次去翻过爸从部队里带回的一大堆旧书，可是从来没有发现有关“流体力学”的书，倒是意外找到一本国家领导人李瑞环五十年代写的木工书。
      真正开始接触“流体力学”，还是从去年才开始。是“stable  fluids”，“Visual Simulation of Smoke”， mark harris的博士论文“Real-Time Cloud Simulation and Rendering”等文章给了我深刻的启迪。才明白，数学原来是可以这样运用的。
      前几个星期，我一同事新买了辆私家车，闲来无事，喊上我等几人一起驾车出游。目的地是郊外的花山，此山树木菇郁，浓可蔽日，青松翠柏夹径，甚是幽静，到此有超然世外之感。花山历史悠久，自古以来就受到名人雅士和文人墨客的垂青。山腰处本有始建于宋朝的花山大殿，用金山石柱为梁，是建筑史上的一大奇迹。大殿内有铁佛、铜钟、石门槛，并称花山三绝。可惜花山大殿在“文革”时遭人为破坏,建筑全部被夷为平地,现在只剩下形影孤单地耸立着12根石柱，仿佛在述说着它们的不幸，也让游人依稀想起它们曾经的辉煌。花山最高处为莲花峰，欲登顶必经五十三个台阶，高峻而又宽阔。相传当时康熙帝南巡,欲登莲花峰，而山路陡峭难攀，需找一条捷足便道。寺中高僧不敢有误，连夜发动僧众百人从一块整石上凿出五十三个台阶。此处称为“五十三参”，取佛经中“五十三参，参参见佛”之意。我们拾级而上，刚登上五十三参顶，即看到高耸的一面石壁，表面褶皱，宛如老妇人饱经苍桑般的皮肤，上刻形象缭绕的象形文字(见下图)。我等几人，驻足而视，纷纷猜想此字是何意。我本是一直在琢磨流体的绘制，见此象形字，我马上就反映出这不就是遵循Navier-Stokes方程的流体表现出来的基本形态嘛。真是很有意思，脑中想什么，往往就会在现实生活中看到同样的东西，就不吝是这次登上最值回味的一件事。后来，我翻看旅游手册，才知此石壁为“秀屏”，上刻文字是“云”，屏上还刻有乾隆帝游山诗一首，历历可辩。
      游山的经历促使我尽快实现了一个用GPU计算二维流体的实时模拟程序（使用D3D）。在分析公式推导后，觉得做一个粗糙的三维的烟雾也并不困难，只是还需要点时间。

DEMO1(未加上 Vorticoty Confinement)下载：
http://www.net638.com.cn:638/download/FluidSim_AddBuoyancy.exe
http://www.net638.com.cn:638/download/FluidSim_AddBuoyancy.rm
(DEMO1的动画捕捉，由于使用工具的原因，帧速会降低)
 
DEMO2(加上 Vorticoty Confinement)下载：
http://www.net638.com.cn:638/download/FluidSim_AddVorticity.exe
http://www.net638.com.cn:638/download/FluidSim_AddVorticity.rm
(DEMO2的动画捕捉，由于使用工具的原因，帧速会降低)

这些DEMO均使用“October 2005 DirectX SDK Update”，要求GPU支持PS2.0

此图还未加上 Vorticoty Confinement(GPU为ATI 9600,程序还未做优化)

     过去，学生们在课堂学习计算机体系结构时，听老师讲解各类并行计算机时，仿佛觉得这些东西都是科学家才使用的尖端产品。可又何曾想到,现在并行计算机GPU( Graphical Processing Unit) 就在我们的普通PC电脑内,触手可及。现在CPU的技术进步正在慢于摩尔定律，而GPU（视频卡上的图形处理器）的运行速度已超过摩尔定律，每6个月其性能加倍。WHY? 前阵子应一位编辑的约稿，写了一篇《GPU为什么跑得快？》，该文刊登于《游戏创造》杂志2005年11期（http://www.chinagcn.net/issue11.htm）。

 

      小时候，家里住的是老房子，有近百年的历史了。可惜的很，在轰轰烈烈的旧城改造中都已化成记忆。老房子的客厅是方砖铺就的，而卧室的地面都由地板架空。当时夏天没有空调，赤着身子躺在地板上，甚是凉爽，实在是消暑的良方。地板上木材的花纹就象水墨画中险峻的山峰，一山更比一山高，留给了我无尽的遐思。我那时很是奇怪，大自然为何给木材安排了如此有诗意的纹理呢？

       好多年以前，互联网上网还是一种稀缺资源。多亏一个热心同学的帮忙，终于在宿舍里依靠电话回拔，免费连上了Internet。每天只有在深夜才速度快一点，达到每秒3-5K，但是却为我打开了了解外界的一个窗口。黑黑的屋子里，只有荧光屏闪动着，我不时地敲着键盘，看到了以前从未听说过的许多知识。其中，Ken Perlin（http://mrl.nyu.edu/~perlin/doc/oscar.html）的网站给我留下了深刻的印象，perlin noise、过程纹理用简洁的方式叙述着我们身边迷人的大自然。下面几张图片是我利用GPU实时渲染生成的，第一张是木头纹理，接着三张摸拟大理石纹理，最后一张想做成花岗岩，不过还欠火候。
        过程纹理主要用于模拟自然界中常见的Marble,Stone,Wood,Cloud等纹理。大多数的过程纹理都是基于某类噪声函数（Noise Function），比如说perlin noise。在过去，由于过程纹理计算量很大，在实时绘制中很少使用。但是GPU的出现，促进了过程纹理在实时渲染中的广泛应用。通俗介绍perlin noise的经典文章见：http://freespace.virgin.net/hugo.elias/models/m_perlin.htm。但是在实际应用中，要生成漂亮的纹理，还有大量的BLACK ART，一般文献上很少详细记载。这都需要我们不断的去探索。我想科学与技术的关系也在此，科学只讲述原理，但要运用到实际生产中去，就得依靠技术。科学作为普世原理往往是公开的，而技术却经常以专利等形式加以保密。