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图灵奖花落皮克斯大佬,探寻3D动画开创之路

编辑:三帝影视 点击:

 
2020 年 6 月 20 日星期六在加利福尼亚州旧金山举行的 ACM 年度颁奖宴会上,将正式为 Hanrahan 和 Catmull 颁发奖项,两位获奖者也将共同获得 100 万美元奖金。
 
两位大佬,一部 3D 动画电影史
 
Catmull 于 1974 年在犹他大学获得计算机科学博士学位。他的导师包括计算机图形学之父、1988 年 ACM A.M. 图灵奖获得者 Ivan Sutherland。
 
在他的博士学位论文中,Catmull 引入两种突破性的技术来显示曲面补丁而不是多边形:用于管理计算机图形学中图像深度坐标的 Z 缓冲(Z-buffering);以及将二维表面纹理映射在三维对象上的纹理映射(texture mapping)。
 
在犹他大学期间,Catmull 还创建了一种通过指定一个粗糙多边形网格来表示一个平滑曲面的新方法。Catmull 的技术在发展真实感图形和消除 “锯齿”(原始计算机图形学的一个特征,图形周围的粗糙边缘)方面发挥了重要作用。
 
离开犹他大学后, Catmull 成立了纽约理工学院(NYIT)计算机图形实验室,这是美国最早的专用计算机图形实验室之一。在那个时候,Catmull 就梦想着制作一部计算机动画电影。
 
1979 年,《星球大战》的导演 George Lucas 聘请了 Catmull,使得他离自己的动画电影梦又近了一步。在 Lucas 电影公司(LucasFilm),Catmull 及其同事继续开发 3D 计算机图形动画的创新技术,而当时这个行业仍然被传统的 2D 技术所主导。
 
1986 年,史蒂夫?乔布斯(Steve Jobs)收购了卢卡斯电影公司(LucasFilm)的计算机动画部门,并将其更名为皮克斯,Catmull 担任总裁。
 
而 Pat Hanrahan 就是 Catmull 执掌皮克斯动画工作室的第一批员工。
 
Hanrahan 于 1985 年获得了威斯康星大学麦迪逊分校的生物物理学博士学位,加入皮克斯动画工作室之前,还曾在 NYIT 的计算机图形学实验室短暂工作过。
 
在皮克斯动画工作室期间,Hanrahan 是一种新型图形系统的首席架构师,该技术可以使用真实的材料属性和光线来渲染曲线形状。此系统(后来称为 RenderMan)的一个关键思想是着色器(用于着色 CGI 图像)。RenderMan 的功能将光反射行为与几何形状分开,并计算形状上各点的颜色、透明度和纹理。RenderMan 系统还结合了 Catmull 早前在该领域做出的贡献的 Z 缓冲和细分曲面创新。
 
在皮克斯工作期间, Hanrahan 还开发了体绘图(volume rendering)技术,该技术使 CGI 艺术家可以渲染 3D 数据集的 2D 投影,例如抽烟。
 
在 Hanrahan 最常被引用的论文中,Hanrahan 与合著者 Marc Levoy 一起介绍了一种光场渲染技术,这种方法可通过从任意点生成新视图而没有深度信息或特征匹配,从而使观看者感觉它们正在穿越场景。Hanrahan 还开发了使用次表面散射来描绘皮肤和头发的技术,并使用蒙特卡洛射线追踪技术来渲染复杂的照明效果(所谓的全局照明或 GI)。
 
1990 年,Hanrahan 在一篇开创性论文中发表了他的 RenderMan 研究。此时,距离计算机硬件发展到可以使用 Hanrahan 的 RenderMan 系统制作完整的 3D 计算机动画电影《玩具总动员》,还有五年的时间。
 
在 Catmull 的领导下,皮克斯使用 RenderMan 技术制作了一系列成功的电影。皮克斯还将 RenderMan 授权给其他电影公司,在过去 47 部获得奥斯卡最佳视觉效果提名的电影中,有 44 部使用了该软件,其中包括《阿凡达》、《泰坦尼克号》、《美女与野兽》、《指环王》三部曲以及《星球大战前传》等。
 
1989 年,Hanrahan 在离开皮克斯之后进入普林斯顿大学和斯坦福大学担任学术职务。从 20 世纪 90 年代开始,他和他的研究团队扩展了 RenderMan 着色语言,使其可以在更强大的 GPU 上实时工作。Hanrahan 和他的学生开发的 GPUs 编程语言,也引起了商业版本(包括 OpenGL 阴影语言)的开发,并彻底改变了视频游戏的编写。
 
GPUs 上广泛使用的各种着色语言,最终要求 GPUs 硬件设计人员开发更灵活的体系结构。这些架构又反过来使 GPUs 可以用于各种计算环境,包括为高性能计算应用程序运行算法,以及为人工智能应用程序在海量数据集上训练机器学习算法。特别一提的是,Hanrahan 和他的学生还开发了一种用于 GPU 的语言:Brook,并最终催生了 NVIDIA 的 CUDA。
 
Catmull 在皮克斯呆了 30 多年,皮克斯后来也成为迪斯尼动画工作室的子公司。在他的领导下,实验室的数十名研究人员发明并发布了对计算机动画电影和计算机图形产生重大贡献的基础技术,包括图像合成(image compositing)、运动模糊(motion blur)、布料模拟(cloth simulation)等。
 
玩具总动员、海底总动员、超人总动员、赛车总动员、机器人总动员、飞屋环游记、寻梦环游记、怪兽大学、头脑特工队等耳熟能详的动画电影,均出自皮克斯动画工作室
 
Hanrahan 和 Catmull 也因其技术贡献,而获得 ACM SIGGRAPH 以及美国电影艺术与科学学院奖项及荣誉。
 
 
“计算机界的诺贝尔奖”
 
 
图灵奖(Turing Award),由 ACM 于 1966 年设立,全称 ACM A.M. 图灵奖,专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。
 
 
图灵奖名称取自计算机科学先驱、英国科学家艾伦?麦席森?图灵(Alan M. Turing),这个奖设立目的之一正是为了纪念这位伟大的科学家。
 
 
图灵奖对获奖者要求极高,评奖程序极严,一般每年只奖励一名计算机科学家,只有极少数年度有两名在同一方向上做出贡献的科学家同时获奖。因此,图灵奖也是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项,有 “计算机界的诺贝尔奖” 之称。
 
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