Những người đàn ông đằng sau những đột phá
Có hàng ngàn nghệ sĩ tài năng tuyệt vời làm việc trong ngành công nghiệp đồ họa máy tính ngày nay, và họ có một vai trò rất lớn trong việc định hình các trò chơi chúng ta chơi và những bộ phim chúng ta xem trong các tác phẩm nghệ thuật mà họ đang có. Nhưng đằng sau mỗi nghệ sĩ kỹ thuật số lớn là một nhà khoa học máy tính đã giúp làm cho công việc của họ có thể.
Trong một số trường hợp, các nhà khoa học là những nghệ sĩ, trong các trường hợp khác, họ đến từ các ngành học hoàn toàn không liên quan. Một điều mà mọi người trong danh sách này có điểm chung là họ đã đẩy đồ họa máy tính về phía trước theo một cách nào đó. Một số người trong số họ đặt nền tảng nhiều năm trước đây khi ngành công nghiệp vẫn còn trong giai đoạn trứng nước. Những người khác tinh chế các kỹ thuật, tìm ra giải pháp mới cho các vấn đề cũ.
Họ đều là những người tiên phong:
01 trên 10
Ed Catmull
Lập bản đồ kết cấu, Chống răng cưa, Bề mặt phân khu, Z-Buffering
Bởi vì địa vị nổi tiếng là một trong những người đồng sáng lập của Pixar Animation Studios, Ed Catmull có lẽ là nhà khoa học máy tính nổi tiếng nhất trong danh sách này. Bất cứ ai dành nhiều thời gian theo dõi hoặc đọc về ngành Đồ họa máy tính gần như chắc chắn sẽ gặp tên của anh ta một lần hoặc hai lần, và thậm chí cả những người không quan tâm đến mặt kỹ thuật của CG có thể thấy anh ta nhận giải Oscar cho thành tích kỹ thuật trong năm 2009.
Ngoài Pixar, những đóng góp lớn nhất của Catmull cho lĩnh vực này bao gồm phát minh bản đồ kết cấu (cố gắng tưởng tượng một ngành công nghiệp không có ánh xạ kết cấu), phát triển các thuật toán chống răng cưa, tinh chỉnh mô hình bề mặt phân khu và công việc tiên phong về khái niệm Z -buffering (quản lý độ sâu).
Ed Catmull thực sự là một trong những nhà khoa học máy tính đầu tiên thực sự bắt đầu đặt nền tảng cho một ngành công nghiệp đồ họa máy tính hiện đại , và những đóng góp của ông cho lĩnh vực này thật sự đáng kinh ngạc. Ông hiện đang là chủ tịch của cả Pixar và Walt Disney Animation Studios.
02 trên 10
Jim Blinn
Blader-Phong Shader Model, Bump Mapping
Blinn bắt đầu sự nghiệp của mình tại NASA, nơi ông làm việc về trực quan cho nhiệm vụ Voyager, tuy nhiên đóng góp của ông cho đồ họa máy tính là vào năm 1978 khi ông cách mạng hóa cách ánh sáng tương tác với bề mặt 3D trong môi trường phần mềm. Anh ta không chỉ viết mô hình Blinn-Phong shader, mà đã trình bày một cách tính toán không tốn kém (tức là nhanh) tính toán phản xạ bề mặt trên một mô hình 3D , ông cũng được ghi nhận với phát minh lập bản đồ vết sưng.
03 trên 10
Loren Carpenter & Robert Cook
Reyes Rendering
Cặp đầu tiên của chúng tôi, trong danh sách, Carpenter và Cook là không thể tách rời vì họ đã xuất bản tác phẩm đột phá của họ với tư cách là đồng tác giả (Ed Catmull cũng đóng góp cho nghiên cứu). Cặp đôi này là công cụ trong sự phát triển của kiến trúc dựng hình Reyes photorealistic, tạo thành nền tảng cho gói phần mềm PhotoRealistic RenderMan thành công của Pixar (PRMan).
Reyes, viết tắt của Renders Everything You Ever Saw, vẫn được sử dụng rộng rãi trong các thiết lập studio, đáng chú ý nhất ở Pixar, nhưng cũng như một nhóm các spinoff Reyes thường được gọi là renderer tương thích với Renderman. Đối với các studio nhỏ và các nghệ sĩ riêng lẻ, Reyes chủ yếu được thay thế bằng các gói scanline / raytracing như Mental Ray và VRay.
04 trên 10
Ken Perlin
Perlin Noise, Hypertexture, Hoạt hình nhân vật theo thời gian thực, Thiết bị đầu vào dựa trên Stylus
Perlin là một trong những ngành công nghiệp nặng ký khác của những người đạt được thành tựu rất xa và vô giá. Perlin Noise là một kết cấu thủ tục phổ biến và cực kỳ linh hoạt (như trong, nhanh chóng, dễ dàng, không cần bản đồ kết cấu) có tiêu chuẩn trong hầu như mọi gói phần mềm 3D . Siêu văn bản — khả năng xem các thay đổi về kết cấu của mô hình theo thời gian thực — là một trong những kỹ thuật tiết kiệm thời gian tuyệt vời trong bộ công cụ của nghệ sĩ. Tôi nghĩ hoạt hình nhân vật trong thời gian thực có thể tự nói lên. Thiết bị đầu vào dựa trên bút stylus — hãy thử tách một nhà điêu khắc kỹ thuật số khỏi máy tính bảng Wacom đáng tin cậy của họ.
Đây là tất cả những thứ mà một nghệ sĩ kỹ thuật số sử dụng mỗi ngày mà anh ấy hoặc cô ấy làm nghệ thuật. Có lẽ không ai trong số những tiến bộ của Perlin đã đột phá như nói, phát minh ra bản đồ kết cấu, nhưng chúng có giá trị một chút.
05 trên 10
Pat Hanrahan & Henrik Wann Jensen
Phân tán bề mặt, ánh xạ Photon
Bạn đã từng nhìn thấy Đồ chơi Tin của Pixar hay bất kỳ nỗ lực ban đầu nào khác trong việc dựng hình ảnh thực tế về nhân vật của con người? Một cái gì đó nhìn ra, phải không? Đó là vì da người không hoàn toàn mờ đục - nó thực sự truyền, tán xạ, hoặc hấp thụ một phần lớn ánh sáng tấn công nó, tạo cho làn da của chúng ta một màu đỏ hoặc hồng tinh tế, nơi mạch máu gần bề mặt hơn. Các shader bề mặt ban đầu không có khả năng biểu hiện hiệu ứng này một cách đúng đắn, khiến cho các nhân vật của chúng xuất hiện chết hoặc giống zombie.
Phân tán bề mặt (SSS) là một kỹ thuật che phủ cho lớp da, với mỗi lớp truyền một màu sắc môi trường khác nhau dựa trên bản đồ độ sâu - đây là đóng góp lớn nhất của Jensen & Hanrahan cho lĩnh vực này, và nó là công cụ trong cách nhân vật được hiển thị hôm nay.
Thuật toán lập bản đồ photon được viết bởi Jensen một mình, và tương tự như giao dịch với ánh sáng đi qua các vật liệu mờ. Cụ thể, ánh xạ photon là một kỹ thuật chiếu sáng toàn cầu hai cực được sử dụng phổ biến nhất để mô phỏng ánh sáng truyền qua thủy tinh, nước hoặc hơi.
Hai người được trao giải thưởng Học viện về thành tích kỹ thuật cho công việc của họ về tán xạ dưới bề mặt.
06 trên 10
Arthur Appel & Turner Whitted
Raycasting & Raytracing Algorithms
Mặc dù về mặt kỹ thuật hai bước đột phá riêng biệt, chúng tôi đang đếm raycasting (Appel 1968) và sau đó là raytracing (Whitted 1979) như một mục duy nhất vì Turner Whitted về cơ bản đang xây dựng và thích ứng với công việc mà Appel đã làm nhiều năm trước.
Cùng với nhau, cú đấm thứ hai tạo thành cơ sở của hầu hết các kỹ thuật dựng hình hiện đại và đã thay thế các trình kết xuất quét vì khả năng tái tạo chính xác các hiện tượng ánh sáng tự nhiên như màu sắc, đổ bóng, khúc xạ, phản xạ và độ sâu trường ảnh một cách chính xác. Mặc dù renderer raytracing là rất chính xác, bất lợi lớn nhất của họ đã luôn luôn được (và vẫn còn) tốc độ và hiệu quả của họ. Tuy nhiên với các CPU cực kỳ mạnh mẽ hiện nay và phần cứng đồ họa chuyên dụng, điều này đã trở thành ít vấn đề hơn.
07 trên 10
Paul Debevec
Dựa trên hình ảnh Rendering & Modeling, HDRI
Do những đột phá của mình, Paul Debevec hoàn toàn chịu trách nhiệm cho hàng chục ngàn chiếc xe "tương lai bị bệnh" ngồi trong một căn phòng trống màu trắng nhưng vẫn phản ánh một môi trường đầy đủ "hình ảnh". Nhưng ông cũng chịu trách nhiệm đơn giản hóa quy trình làm việc của hàng trăm chuyên gia trực quan về môi trường, ô tô và kiến trúc.
Hiển thị dựa trên hình ảnh giúp bạn có thể sử dụng hình ảnh HDRI (hình ảnh toàn cảnh 360 độ của một môi trường) để tạo bản đồ ánh sáng cho cảnh 3D. Tạo bản đồ ánh sáng từ một vista thế giới thực có nghĩa là các nghệ sĩ không còn cần phải bỏ ra hàng giờ để đặt đèn và các hộp phản xạ trong cảnh 3D để có được một kết xuất đáng kính.
Tác phẩm của ông dựa trên mô hình dựa trên hình ảnh cho phép tạo ra một mô hình 3D từ một bộ sưu tập các hình ảnh tĩnh — những kỹ thuật này ban đầu được sử dụng trên The Matrix, và đã được triển khai trong hàng chục bộ phim kể từ đó.
08 trên 10
Krishnamurthy & Levoy
Ánh xạ thông thường
Nơi để bắt đầu với hai. Oeuvre của họ chỉ có thể bao gồm một bước đột phá duy nhất, nhưng cậu bé là một trong những lớn. Lập bản đồ bình thường, được xây dựng trên ý tưởng rằng nó có thể phù hợp với một lưới có độ chi tiết cao (với hàng triệu đa giác) đến một lồng đa giác độ phân giải thấp dựa trên các tiêu chuẩn bề mặt của mô hình.
Điều đó có vẻ không nhiều nếu bạn đang đến từ một nền hiệu ứng hình ảnh mà nó không phải là chưa từng dành để lên đến 80 giờ CPU của thời gian render cho một khung hình duy nhất của bộ phim. Chỉ cần có một kho chứa đầy máy tính và sức mạnh vũ phu, bạn có thể nói.
Nhưng làm thế nào về trong ngành công nghiệp trò chơi, nơi toàn bộ môi trường cần phải được trả lại 60 lần mỗi giây? Khả năng "nướng" các môi trường trò chơi có chi tiết cao với hàng triệu đa giác vào lưới thời gian thực thấp nhiều là lý do duy nhất khiến trò chơi ngày nay trông rất tệ. Gears of War không có bản đồ bình thường? Không phải là một cơ hội.
09 trên 10
Ofer Alon & Jack Rimokh
Được thành lập Pixologic, tạo ra ZBrush
Chỉ khoảng mười năm trước, những kẻ này làm rung chuyển ngành công nghiệp khi họ thành lập Pixologic và giới thiệu ứng dụng mô hình cách mạng, ZBrush. Họ một mình mở ra trong thời đại của nhà điêu khắc kỹ thuật số, và với nó đến hàng trăm mô hình 3D hữu cơ, hoàn hảo, kết cấu hoàn hảo như thế giới chưa từng thấy.
Được sử dụng kết hợp với ánh xạ thông thường, ZBrush (và các phần mềm tương tự như Mudbox được xây dựng trên cùng một khái niệm) đã thay đổi cách các nhà lập mô hình hoạt động. Thay vì lao động qua dòng chảy và cấu trúc liên kết , bây giờ có thể điêu khắc một mô hình 3D giống như nó là một mảnh đất sét kỹ thuật số với ít cần phải đặt đa giác đỉnh bằng đỉnh.
Thay mặt người lập mô hình ở mọi nơi, cảm ơn Pixologic. Cảm ơn bạn.
10 trên 10
William Reeves
Thuật toán Motion Blur
Reeves là một trong những người đã mặc chỉ là về mỗi chiếc mũ bạn có thể tưởng tượng trong ngành công nghiệp đồ họa máy tính. Ông làm giám đốc kỹ thuật cho phim ngắn Luxo Jr. của John Lasseter (sự ra đời của chiếc đèn Pixar) và đã đóng một vai trò quan trọng trong mười một phim truyện. Đóng góp của ông thường ở vị trí kỹ thuật, nhưng ông thỉnh thoảng cho vay tài năng của mình như là một người lập mô hình, và thậm chí một lần như là một nhà làm phim hoạt hình.
Thành tựu kỹ thuật vĩ đại nhất của anh ta, và lý do thực sự anh ta nằm trong danh sách này, là phát triển thuật toán đầu tiên để mô phỏng thành công chuyển động mờ trong hoạt ảnh máy tính.
Tìm hiểu về in 3D.