在图形学领域深耕20年，吴小毛的故事，并不只是他自己的故事。2022年6月的一个傍晚，杭州东站正是人来人往、行色匆匆。人群中，一个中年人正要从杭州赶回上海的家。他年初远赴德国公司主掌工作，回国航班落地成都，数周隔离后，又是上海疫情吃紧，全城封锁。到这天，他已有将近半年没见过家人一面了。他到了车站，时间还早。在候车室的长椅上坐定，他看着熙攘的人群出神，回忆起了自己的职业生涯。在计算机图形学的赛道上，他从一个学徒，成为一个远赴海外多年的专家，再到执掌一家横跨中德两国、规模数百人的图形引擎公司，花了他20年的时间。入行20年，他曾与中国图形学界的最前沿同窗钻研，也曾与世界范围内最强的引擎团队共事。图形学20年的发展大潮，他身处其中。有人说，人的一生，就是由先前经历的无数个瞬间所定义的。他回忆他在图形学领域探索的生涯，有三个瞬间，他总是无法忘怀。他叫吴小毛，是图形引擎公司——粒界科技的创始人。而今天要讲的，不只是他的故事，还有图形学领域在这20年间所经历的发展与飞跃。一条大河上，几个人撑着几桨扁舟，向着远方的地平线航行。而画面远端，伟立着一座奇特的山峦，状如石笋，高耸入云。2002年，仍在南昌大学读研的吴小毛看到了这个场景，在电影银幕外惊掉了下巴。如此奇景，自然不是实景实拍，而是由计算机动画（简称CGI）制作而成。这部电影的出现，为全世界展示了CGI在电影工业界的无限未来，为计算机图形学在电影上的应用，开启了一个全新的时代。这部电影，就是彼得·杰克逊在2002年上映的传世之作——《指环王·护戒使者》。CGI技术的发端，可以溯源至1958年的好莱坞。电影巨匠希区柯克，开创式地将计算机动画运用在了他的电影《迷魂记》中：在影片开篇，在一只动人的眼睛里，一个绿色的旋涡逐渐旋转、扩大，直至占领整个画面。短短数秒的动画，在开场时就抓人眼球。
电影《迷魂记》
而经过了近半个世纪的演变，随着先驱Edwin Catmull、Patrick M. Hanrahan 等人对领域前沿的不懈探索，图形学技术也走向了影视、游戏等许多领域，成为了一门能够为大众所认知的“显学”。多少年过去，吴小毛早已忘却了《指环王》的情节，然而这个画面却始终烙在他的心里，挥之不去。谁知道，这封彼得杰克逊的“来信”，开启了他后来在图形学领域的探索之路。一般人看电影被感动了，大不了买两张海报挂在宿舍的墙上。而吴小毛却不一样，他想弄清这奇美动人的画面，是怎么被制作出来的。于是，吴小毛坚决要学计算机。然而这时他已经在机械领域本硕读了好几年，研究生读的是工程热物理，简单来说，研究的是汽车发动机一类的东西。跨专业考博，又是时下正热的计算机专业，吴小毛的一个室友也想考，但只觉得不现实。而吴小毛不肯，这个计算机系的博士，他无论如何都要考上。没条件要上；没有条件，创造条件也要上。吴小毛家里出身江西农村，身上有一股楞劲。没有电脑，他和室友就用实验室里配的电脑学编程；没有人脉，吴小毛用了几年时间，给全国各大高校的几十位博导“骚扰式”地发邮件，期待有人能看到他们的闪光点。用吴小毛的话说，“脸皮厚”让他们的梦想得偿所愿。没用多长时间，吴小毛便拜在中国图形学领域的先行者——马利庄教授门下，在上海交通大学开始了他的博士生涯。吴小毛在上交对图形学领域苦苦钻研，学院也看到吴的刻苦用心，给他授予了当年的“三好学生”称号。谁知，这个“三好学生”的称号，竟成为了吴小毛进入亚研的敲门砖。作为IT技术界的最前沿，微软亚研招人的标准从来是“宁缺毋滥”。顶着“三好学生”的名号，吴小毛成功获得了亚研的面试资格。而与他一同参与面试的，几乎都是“天才”级别的应试生。浙大“竺可桢班”、上海交大ACM国际程序设计大赛冠军队、清华复旦的优等生……和这些人同队，半路出家的吴小毛心里也犯嘀咕。在面试前，他收集了近几年他领域相关的所有论文，东拼西凑，装订了厚厚一本，沉甸甸的，拿着就让人心安。幸好，面试官并没有单凭简历论英雄，但面试题确实铁面无情，技术问题严格且刁钻。吴小毛见招拆招，以专业素养和学术见解一一应对，最终脱颖而出，挤过了独木桥，接到了微软亚研的橄榄枝，师从中国图形学界最负盛名的学者之一——郭百宁教授。从上海到北京，吴小毛飞机落地后，就快速进入了状态。事实上，吴小毛对我说，他可能更适应北方人的沟通方式——直接且坦率，让研究工作少了很多社交应酬。甚至北方的气候他也更习惯，“衣服晾在厕所一晚上就干了”，也让他颇感惊讶。在亚研的工作很忙，但对吴小毛来说，算不上辛苦——毕竟他很享受这种潜心研究的状态。当时在亚研图形学实验室，研究员们都要以实现SIGGRAPH（图形学领域的权威期刊）论文为入门基础打底工作。学术成果自然与实操不同，论文数据也并不能完全用来照本宣科。无论论文写得多残缺，亚研的研究员都必须可以将其在软件上实现出来，这是亚研对研究员们的要求。在实验室，一般两三个人一组，来实现一篇论文的效果。刚到北京不久，吴小毛就实现了一篇SIGGRAPH论文。过了一段时间，吴小毛又完成了另外一篇，由亚研发表的SIGGRAPH论文。彼时，吴小毛还不知道。直到后来，组里的同事才告诉吴小毛说：“小毛你知道吗？如果当时第一篇论文你都实现不了，就要被赶回去了。”在亚研时，吴小毛也有不少与他一同奋战在科研一线的同僚。用吴小毛自己的话说，早在那时，他就已经见识中国的世界图形学界顶级学者。同时期，与吴小毛在亚研院的同事中，后来创业的，有光线云的创始人王锐、象衍科技的许威威，及不鸣科技的王希。王希曾在亚研与吴小毛并肩作战。在吴小毛心里，王希想法更活跃，是天生的创业者。一次，王希问吴小毛，未来如果离开亚研，准备做些什么。吴小毛几乎没过脑子，直接答道：“去巨头啊。”不能怪当时的吴小毛“胸无大志”，早在十几年前，图形学领域的创业远不像今天活跃。那时的资本，更倾向于容易执行的商业模式，图形引擎这种“投资大、周期长”的科研型项目，在市场上只有遇冷的份。尽管每天劝着吴小毛创业，王希也没有在离开亚研后直接自立门户，反而来到微软练级。2012年，羽翼渐丰的王希来到了网易体系下，创立了“不鸣工作室”，并以自研的“混沌引擎”开发了一款动作游戏《战意》，引起不少话题。有趣的是，不鸣工作室在网易，所处在雷火事业群中。而雷火的老大胡志鹏，也是微软亚研出身。说回吴小毛，在亚研结束了8个月的实习，他又去到法国国立计算机及自动化研究院（简称INRIA）读博士后。读书读得越久，离开象牙塔就越容易感到迷茫。2009年，吴小毛从INRIA毕业。学术上，吴小毛已经把该读的书都读完了，人生的下一个阶段，该何去何从？吴小毛心里清楚，自己读图形学是半路出家，在学术圈想做到第一，“血统”不够纯正，难以出头。他想有个“成为世界第一”的机会，而要拿到这个机会，必须在工业界里找出路。吴小毛这边暂且按下不表，简单聊聊当时图形学在世界范围内的发展大环境。图形学在电影领域，技术更偏向于如何在固定的视角，呈现一个已经被编排好的画面。游戏将图形学从2D拽进了3D的世界，随着视角的移动、玩家与游戏元素的互动、甚至环境的变化，从光照到渲染都需要实时变化。虽然在当年，电影要求的效果要更逼真、细节要求更高，但玩家对游戏越来越高的需求，也带给了图形学领域巨大的挑战。于是，游戏引擎应运而生，成为了图形学在游戏领域大展拳脚的利器。现在提到游戏引擎，人们都会想到Unreal Engine（下称UE）和Unity两大巨头。而13年前，今天占领了游戏引擎市场“半壁江山”的Unity还尚未出生UE就站在市场风口上的，除了98年出生的UE，还有一款名叫CryENGINE的德国产引擎（下称CE），可以与UE一争高下。翻译者还用中文给它起过一个好听的名字——“悲伤王子”。CE最早由德国的Yerli三兄弟创造，它最初只是英伟达用于宣传自家的技术水平，所开发出的技术演示，而产品刚刚释出便一鸣惊人。Yerli兄弟不想只为他人做嫁衣，于是继续进行CE的开发。最终完成的第一款第一人称射击游戏，就是后来被育碧连IP带技术买走的，开放世界标杆射击游戏——《FarCry》，中译名《孤岛惊魂》。
游戏《孤岛惊魂》
CE擅长超远视距渲染，视野距离可以达到2公里，能够实现“无缝”的场景切换。在原先的3D游戏中，人物从室内走出室外，通常需要经过一个不短的“Loading”界面，而CE完成的“无缝场景切换”，在当时的游戏开发、乃至图形学界掀起了一次革命。今天，CE的名声虽然不如UE、Unity响亮，然而在电子游戏乃至图形学的历史上，CE却留下了不少“浓墨重彩”：从最早的《孤岛惊魂》（后来连IP带代码卖给了法国大厂育碧）、《腐烂国度》、再到后来声名狼藉的《星际公民》……中国厂商也十分喜欢CE，畅游、蜗牛等厂都用CE开发过游戏，腾讯与卡普空合作的《怪物猎人Online》，也是用CE开发的。而《孤岛危机》绝对是CE的当家作品，由CE的开发者Crytek所自研，几乎穷尽了当时CE的最大潜力，从光影到细节，画面令人震撼，不过也因为对硬件性能压榨过于严重，在玩家中常常被称作“显卡杀手”。游戏《孤岛危机》
某种程度上，吴小毛是个十分感性的人。如同数年前，被《指环王》所感动看到了《孤岛危机》的吴小毛，又燃起了对Crytek这家公司的热情。说干就干，没过多久，吴小毛就应招进入了Crytek。在这家规模数百人的世界一流引擎公司里，吴小毛是当时引擎研发部里唯一一个中国人。吴小毛刚进入公司时，正是Crytek风光无限好的时候。彼时，CE早在游戏业界建立起了不错的认知，当年图形学顶级学会——SIGGRAPH大会上，Crytek主持的讲座一台接着一台，甚至让不少学术界的研究人士汗颜。要知道，如CE这么大的工程，核心开发团队不过十几个人，个个是以一当十的极客精英。每个开发模块都仅仅由一两个人负责，也不强调加班，与国内“堆人堆时间”的开发模式差异巨大。这种自由、纯粹的极客精神，不由得让吴小毛大开眼界。在德国，吴小毛一干就是6年。对游戏或图形学领域有所了解的人，大多了解CE最终陨落的命运。Crytek有一流的团队，也有好的作品，为什么最终没能打过Unity和Unreal？在吴小毛的叙述，和从业者给出的其他消息中，雷峰网认为，Crytek的败局很可能是“成也极客，败也极客”。一方面，在《孤岛危机》名头正盛时，Crytek没有乘胜追击，将IP的价值发挥到极致，反而转向开发了《罗马之子》等一些新的IP，甚至还分出力量做了社交类应用。旧有领域还尚未做透，就要向自己所不熟悉的领域进发，最终结果当然不如人意。反观Epic，用了几年时间，将《堡垒之夜》做成了世界级IP，并且将这一IP与Unreal紧紧捆绑，建立了不错的品牌认知，距离C端更近，也借此更进一步，在与CE的竞争中占得先机。另一方面，一个开发了十几年游戏引擎、接触过CE源码的老兵对雷峰网表示：CE“很技术，但不工程”。他说，CE3的代码相当混乱，就如同是大量的技术的“一锅乱炖”，冗杂在一起，竟然还能跑起来，让人十分惊讶。在渲染器模块里，CE居然将DX9和DX11两个不同版本的API混在一起编写，整个代码逻辑几乎不可读，更新维护起来更是根本难上加难。“CE能做一个非常好的Demo，但要用它去按项目开发的方式，去做这种流水线式的开发，CE是做不到的。”他最后这样总结道。Crytek热情洋溢、甚至有些放飞自我的开发模式，让CE代码的技术端十分超前，但却忽略了最重要的框架。虽然在产品端，玩家一时看不出引擎的优劣；但在开发端，开发者们却很难把这个工具实际投入使用。越来越少的人愿意用CE开发游戏，CE的生命力也就慢慢消亡了。吴小毛身处其中，也自然能看到Crytek的弱点，逐渐开始动了离开Crytek的念头。提出离职时，Crytek的CEO——Cevat Yerli也很不解：一个中国人，能在这家世界一流的引擎公司里，做到直接与CEO汇报的级别，薪资待遇也相当优渥，为什么会想要离开？
Cevat Yerli，Crytek的创始人与时任CEO
“我想让图形引擎的工具，有更多和更广泛的群体使用。”吴小毛如此回答。尽管言之凿凿，但吴小毛还并不清楚这条路具体该怎么走。不过他心中有一个明确的方向：游戏技术的严肃化和工业应用。可以说，吴小毛最终选择创业，是被一条视频“忽悠”了。彼时，一家叫Magic Leap的AR眼镜公司发布了一则产品宣传片。视频中，一群学生围坐在一个体育馆里，而倏忽间，一只鲸鱼从体育馆的地板上跃出，带起惊天的波浪，又扑回地面，转眼间在水花中消失不见。靠着这个惊艳的效果，Magic Leap给XR领域呈现了一个令人信服的愿景，收获融资无数，一时估值达到67亿美金。然而，不少人是后来才知道，这个视频居然并非实机演示，而是一个特效“假视频”。别人看过一次，只觉是特效惊人；吴小毛则是翻来覆去地看了许多遍，他看到的是图形学技术在非游戏领域里新的可能。游戏技术——尤其是图形学技术——在文化作品保护、智慧城市、影视制作的领域，正越来越受到重视。尤其是在国内行业严重受制于版号的今天，逃离游戏，可能将成为不少游戏厂商成长的“第二曲线”。而早在Crytek时，吴小毛就开始接触，如何使用游戏引擎赋能影视行业。他曾搭建了一个叫Cinebox的团队，用CE的技术，辅助过《移动迷宫》、《猩球崛起》的特效制作。由于影视团队大多不懂程序，Cinebox的产品也主做低代码，来让更多不懂技术的人加入CG后期制作中。2015年离开Crytek后，吴小毛先是在德国“招兵买马”，又回到中国拉起了一个团队，起名“GritWorld”，中文名“粒界”。刚开始，吴小毛想复制他在Crytek组建Cinebox团队的经验，通过改造一个成熟的游戏引擎，为非游戏领域——如数字内容创作、智慧城市和混合现实等领域——赋能。随着领域的前沿疆域被不断突破，图形学技术也再不愿被局限在建模、动画和渲染。它正在从交互入手，逐渐对计算机学科的各个其他领域提供新的视角，也为新兴硬件（比如XR）的交互，给出了新的可能性。XR领域的交互，较之3D游戏领域更加充满挑战。XR的交互不仅是3D的交互，更是虚拟和现实互联互通的交互，相较游戏又多了一层维度。粒界尝试过UE，也尝试过其他开源的引擎。然而这么做，一方面开发难度巨大、周期很长，另一方面公司的核心竞争力也积累不起来。于是吴小毛又花了5年时间，一边持续做项目，保证生存；一边持续开发着自己的自研引擎。通常认知下，图形引擎赛道早就被Unity和UE两款产品占领，前者轻量、泛用，后者精致、逼真，吴小毛想做自研引擎，凭什么和这两家引擎争夺市场？开发思路上，粒界选择的还是傻瓜化、低代码的道路，以让创作者在没有经验的情况下，不需要学习那么多重度的复杂的功能，就能创造内容。在XR和元宇宙正成为大趋势的当下，粒界开发的引擎工具也正超前地进行布局。做智能的引擎，以让更多使用者能加入3D内容的创作；做异构的引擎，以适配更多的终端，覆盖更多用户。与图形学结缘20年，吴小毛一路钻到了这个学科的最深处。他辗转待过两个中外的最顶尖团队，如今终于还是走在了创业的路上。疫情前的吴小毛，每个季度至少都要飞一次德国，2020之后频率降为每年两次。光在两地隔离，吴小毛一年几乎就要有2个月的时间住在酒店里。回到上海之前，吴小毛在杭州，和他当年在微软亚研的同僚们聚会喝茶。在朋友圈里，他写到：“想起当年半夜困了就睡沙发，醒了就继续编程，半夜还有永和豆浆，全力以赴冲击Siggraph的岁月。
以下是雷峰网与吴小毛对谈的采访实录，其中有关于产学研结合和“智能异构”图形学引擎，两个方面的前沿认知和观察，雷峰网在不改变原意的情况下做了精选和整理：雷峰网：在您看来，图形学的发展一共经历了几次大的变革？吴小毛：在我看来，图形学的发展与人机交互方式的推进分不开。从最早的SketchPad，到Windows，再到智能触屏手机和未来的XR，图形学仍在向着更智能、更多样的方向发展。同时，硬件的变化也是不容忽视的趋势。图形学的历史进程，与硬件的发展脱不开干系。如果英伟达、AMD晚两年推出他们的独立显卡，那么UE、CE、甚至Unity的上市都会受到很大影响。雷峰网：那在交互和硬件仍在不断变化的趋势下，粒界的技术布局是怎样的？吴小毛：图形引擎在接下来的下一代人机交互里面，我觉得它是一个连接器和求解器，而开发“智能、异构”的引擎，是我们的技术目标。一方面，我们的图形引擎要深度和AI技术结合，以人机协同代替人机交互：另一方面，我们的引擎也要能够足够覆盖更多的硬件设备，以提前应对未来纷繁复杂的硬件生态。下一代的人机交互是迭代出来的，不是被定义出来的。人和AI的维度太高了，而且应用领域也比以前更广。硬件对软件的定义作用会越来越小，而软件通过一个交互来定义，所以在未来，软件和硬件的整个生态是反过来的。而如果没有一个智能、异构的图形引擎，下一代的交互可能永远都迭代不出来。因为开发者不知道他怎么去异构地统一调度他的资源，这样就会导致每个单点设计，他都可能会走偏掉。举个很容易理解的例子，如果只在AR眼镜里不停迭代交互方式，那就容易面临一个问题：实际不可能把所有的计算放都在眼镜里进行，有时要在手机、PC等其他终端进行计算，否则单凭眼镜的算力难以满足轻量化和3D计算的需求。只考虑单一硬件算力的交互，从出发点上就有问题。异构的图形引擎可以在不同的硬件上实现泛用，就避免了这个问题的出现。所以我常说，我们在做的是第四代工业革命的第三代图形引擎。雷峰网：在图形学发展的路上，除了企业自己实现技术升级，您认为还有哪些助力，在未来值得期待？吴小毛：其实产学研结合，是技术发展中一个很值得关注的趋势。当时在Crytek，我们做了一个非常酷的事情。皮克斯有一个叫RenderMan的渲染器，它的算法REYES Pipeline当时使用的还是CPU计算。我就从德国卡鲁理工学院招来了一个博士生，我们团队和他一起，将这个算法移植到了GPU上，极大提高了它的性能。后来皮克斯的创始人，图灵奖获得者Edwin Catmull 对我们的这个项目赞赏有加，说他们皮克斯都没有实现的技术，被我们Crytek实现了。在Crytek时，我们还与德国的亚琛工大有一个合作项目，研究关于面光源软阴影的项目。吴小毛：从企业角度来看，我们产学研在中国做得并不好。这一点其实德国人做的比我们好很多，企业和高校之间的绑定关系非常紧密，而且他们学生在大三大四的时候就会大量的实习，所以他们在掌握很强研究能力的同时，学的东西又比较实用，这种能力对于产学研结合是十分重要的。产学研结合还很挑项目：找到一个又有研究价值，又有工程价值的项目，本身就很难。当然，中国也有产学研结合做的很好的项目，我在上海交大的恩师，马利庄教授，就与腾讯的优图实验室有很好的合作，在今年的Chinagraph大会上还荣获了“计算机图形学杰出奖”。
