Пионеры в 3D компьютерной графике

Есть тысячи талантливых талантливых художников, работающих в современной компьютерной графической индустрии, и они играют огромную роль в формировании игр, в которые мы играем, и о фильмах, которые мы смотрим в произведениях искусства, которыми они являются. Но за каждым великим цифровым художником стоит ученый-компьютер, который помог сделать их работу возможной.

В некоторых случаях ученые были самими художниками, в других - из совершенно несвязанных дисциплин. Единственное, что есть у каждого человека в этом списке, это то, что они каким-то образом продвинули компьютерную графику. Некоторые из них заложили основу много лет назад, когда индустрия все еще находилась в зачаточном состоянии. Другие уточняли методы, находили новые решения старых проблем.

Все они были пионерами:

01 из 10

Эд Катмулл

Отображение текстур, сглаживание, поверхности раздела, Z-буферизация

Из-за его знаменитого статуса одного из соучредителей студии Pixar Animation, Эд Катмулл, вероятно, самый известный компьютерный ученый в этом списке. Любой, кто потратил какое-то время или читал о индустрии компьютерной графики, почти наверняка натолкнулся на свое имя один или два раза, и даже люди, не заинтересованные в технической стороне CG, возможно, видели, как он принял премию Академии за технические достижения в 2009 году.

Помимо Pixar, наибольший вклад Catmull в область включает изобретение текстурного картирования (попробуйте представить отрасль без текстурного сопоставления), разработку алгоритмов сглаживания, уточнение моделирования поверхности подразделения и новаторскую работу над концепцией Z - буферизация (управление глубиной).

Эд Катмулл действительно был одним из первых компьютерных ученых, которые действительно начали закладывать основы современной индустрии компьютерной графики, и его вклад в поле действительно потрясающий. В настоящее время он является действующим президентом студии Pixar и Walt Disney Animation.

02 из 10

Джим Блинн

Модель шейкера Блинна-Фонга, отображение ударов

Блинн начал свою карьеру в NASA, где работал над визуализацией миссии Voyager, однако его вклад в компьютерную графику появился в 1978 году, когда он произвел революцию в отношении того, как свет взаимодействует с 3D-поверхностями в программной среде. Он не только написал модель шейдера Blinn-Phong, которая представила вычислительно недорогой (то есть быстрый) способ вычисления поверхностных отражений на трехмерной модели, ему также приписывается изобретение отображения рельефа.

03 из 10

Лорен Карпентер и Роберт Кук

Reyes Rendering

Наша первая пара в списке «Карпентер и Кук» неотделима, потому что они опубликовали свою новаторскую работу в качестве соавторов (Эд Катмулл также внес вклад в исследование). Пара сыграла важную роль в развитии фотореалистического Reyes рендеринг архитектуры, которая составляет основу монументально успешного программного пакета Pixar's RenderMan (PRMan для краткости).

Рейес, что означает Делает все, что вы когда-либо видели, по-прежнему широко используется в студийных настройках, особенно в Pixar, но также как кластер Reyes spinoffs, обычно называемый рендеринговыми рендерерами. Для небольших студий и отдельных художников Reyes в основном были вытеснены пакетами scanline / raytracing, такими как Mental Ray и VRay.

04 из 10

Кен Перлин

Perlin Noise, Hypertexture, анимация персонажей в режиме реального времени, устройства ввода на основе стилуса

Перлин - еще один из тех тяжеловесов отрасли, достижения которых являются далеко идущими и неоценимыми. Perlin Noise - популярная и потрясающе универсальная процедурная текстура (как, например, быстро, легко, без текстурной карты), которая поставляется стандартно практически во всех трехмерных программных пакетах. Hypertexture - возможность просмотра изменений текстур модели в реальном времени - одна из величайших методов экономии времени в наборе инструментов художника. Я думаю, анимация персонажей в реальном времени, вероятно, говорит сама за себя. Устройства ввода на основе стилуса - попробуйте отделить цифровой скульптор от их надежного планшета Wacom.

Это все, что цифровой художник использует каждый день, когда он или она делает искусство. Возможно, ни один из достижений Перлина не был столь же новаторским, как, например, изобретение текстур-картографирования, но они кажутся ценными.

05 из 10

Пэт Ханрахан и Хенрик Ванн Дженсен

Подповерхностное рассеяние, картирование фотонов

Когда-либо видели Pixar's Оловянная игрушка или любая другая ранняя попытка фотореалистичного отражения человеческого характера? Что-то выходит, не так ли? Это потому, что кожа человека не совсем непрозрачна - она ​​фактически передает, рассеивает или поглощает большую часть света, который ударяет по ней, придавая нашей коже тонкий красный или розовый оттенок, когда кровеносные сосуды ближе к поверхности. Ранние шейдеры были неспособны правильно отразить этот эффект, заставляя человеческих персонажей казаться мертвыми или похожими на зомби.

Подповерхностное рассеяние (SSS) - это метод затенения, который отображает кожу в слоях, причем каждый уровень передает другой окружающий оттенок на основе карт глубины - это самый большой вклад Дженсена и Ханрахана в поле, и он играет важную роль в способе отображения человеческих персонажей сегодня.

Алгоритм отображения фотонов был написан только Дженсеном, и аналогичные работы касаются света, проходящего через полупрозрачные материалы. В частности, фотонное картирование представляет собой двухпроходную глобальную технологию освещения, используемую наиболее часто для имитации света, проходящего через стекло, воду или пар.

Они были награждены премиями Академии в технических достижениях за их работу по рассеянию подповерхностного слоя.

06 из 10

Артур Аппель и Тернер Уайт

Алгоритмы Raycasting & Raytracing

Хотя технически два отдельных прорыва, мы рассчитываем на расистацию (Appel 1968), а затем на raytracing (Whitted 1979) в качестве единственной записи, потому что Тернер Уайтт в основном основывался и адаптировал работу, которую Apple сделала много лет назад.

Вместе один-два пуансона составляют основу самых современных методов рендеринга и вытесняют рендереры scanline из-за их большей способности точно воспроизводить явления естественного освещения, такие как цветовое излучение, теневой спад, рефракция, отражение и глубина резкости. Хотя рендеринги raytracing очень точны, их наибольший недостаток всегда был (и по-прежнему остается) их скоростью и эффективностью. Однако с сегодняшними ультрамощными процессорами и специализированным графическим оборудованием это стало проблемой.

07 из 10

Пол Дебьев

Рендеринг и моделирование на основе изображений, HDRI

Из-за его прорывов Пол Дебевец несет исключительную ответственность за десятки тысяч недобросовестных «футуристических автомобилей, сидящих в пустой белой комнате, но все же отражающих изображения полной окружающей среды». Но он также отвечает за упрощение рабочего процесса сотен специалистов в области охраны окружающей среды, автомобилестроения и архитектурной визуализации.

Изображение-рендеринг позволяет использовать HDRI-изображение (360-градусное панорамное изображение окружающей среды) для создания световых карт для 3D-сцены. Создание световых карт из реальной перспективы означает, что художникам больше не нужно тратить часы, размещая огни и коробки отражателей в 3D-сцене, чтобы получить респектабельный рендер.

Его работа по моделированию на основе изображений позволяет создавать трехмерную модель из коллекции неподвижных изображений - эти методы первоначально использовались на Матрица, и с тех пор они были реализованы в десятках фильмов.

08 из 10

Кришнамурти и Левой

Нормальное отображение

С чего начать с этих двух. Их творчество может состоять только из одного прорыва, но мальчик был большим. Нормальное отображение основывается на идее, что можно подогнать высокодетализированную сетку (с миллионами полигонов) к многоугольной клетке низкого разрешения на основе нормалей поверхности модели.

Это может показаться не очень похожим, если вы исходите из фона визуальных эффектов, где нелегко посвятить до 80 часов процессора времени рендеринга одному кадру фильма. Вы можете сказать, просто получите склад, полный компьютеров и грубой силы.

Но как насчет в игровой индустрии, где вся окружающая среда должна отображаться 60 раз в секунду? Возможность «испечь» очень подробные игровые среды с миллионами полигонов в сетку с низким полином в реальном времени - это единственная причина, по которой сегодняшние игры выглядят так хорошо. Gears of War без нормального отображения? Не случайно.

09 из 10

Офер Алон и Джек Римох

Основанный Pixologic, создал ZBrush

Примерно десять лет назад эти парни потрясли индустрию, когда основали Pixologic и представили революционное приложение моделирования ZBrush. Они в одиночку открыли эпоху цифрового скульптора, и с его помощью сотни фантастически подробных, безупречно текстурированных, органических 3D-моделей, подобных миру, никогда не видели.

Используемый совместно с обычным отображением, ZBrush (и подобное программное обеспечение, такое как Mudbox, построенное на тех же концепциях) изменило способ работы модельеров. Вместо того, чтобы работать над краевым потоком и топологией, теперь можно вылепить трехмерную модель, такую ​​как кусочек цифровой глины, при этом не нужно размещать вершины полигонов по вершинам.

От имени модельеров повсюду, спасибо Pixologic. Спасибо.

10 из 10

Уильям Ривз

Алгоритм Motion Blur

Ривз - один из тех парней, которые носили почти каждую шляпу, которую вы можете себе представить в индустрии компьютерной графики. Он работал техническим директором по семантике Джона Лассетера Luxo Jr. короткометражный фильм (рождение лампы Pixar) и сыграл важную роль в одиннадцати художественных фильмах. Его вклад, как правило, занимал технические должности, но он иногда одалживал свои таланты в качестве модельера и даже однажды в качестве аниматора.

Его величайшее техническое достижение и настоящая причина, по которой он находится в этом списке, - это разработка первого алгоритма для успешного эмулирования размытости движения в компьютерной анимации.