Υπάρχουν χιλιάδες εξαιρετικά ταλαντούχοι καλλιτέχνες που εργάζονται στη σημερινή βιομηχανία γραφικών υπολογιστών και έχουν τεράστιο ρόλο στη διαμόρφωση των παιχνιδιών που παίζουμε και των ταινιών που παρακολουθούμε στα έργα τέχνης που είναι. Αλλά πίσω από κάθε σπουδαίο ψηφιακό καλλιτέχνη είναι ένας επιστήμονας υπολογιστών που βοήθησε να καταστεί δυνατή η δουλειά τους.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι επιστήμονες ήταν οι ίδιοι οι καλλιτέχνες, σε άλλες προέρχονταν από εντελώς ανεξάρτητες πειθαρχίες. Το ένα πράγμα που έχει κάθε κοινό σε αυτή τη λίστα είναι ότι έσπρωξαν τα γραφικά των υπολογιστών προς τα εμπρός με κάποιο τρόπο. Μερικοί από αυτούς έβαλαν το έδαφος πριν από πολλά χρόνια, όταν η βιομηχανία ήταν ακόμα στα σπάργανα. Άλλοι επεξεργάστηκαν τις τεχνικές, βρίσκοντας νέες λύσεις στα παλιά προβλήματα.
Όλα ήταν πρωτοπόροι:
01 από 10Ed Catmull
Χαρτογράφηση υφής, αντιπαράθεση, επιφάνειες υποδιαίρεσης, ζ-απομόνωση
Λόγω της διάσημης κατάστασής του ως ενός από τους συνιδρυτές των Pixar Animation Studios, ο Ed Catmull είναι ίσως ο πιο γνωστός επιστήμονας υπολογιστών σε αυτόν τον κατάλογο. Οποιοσδήποτε έχει περάσει αρκετό καιρό μετά ή να διαβάσει σχετικά με τη βιομηχανία Γραφικών Υπολογιστών έχει σχεδόν βρει το όνομα του μια ή δύο φορές και ακόμη και οι λαοί που δεν ενδιαφέρονται για την τεχνική πλευρά του CG μπορεί να τον έχουν δει να αποδέχονται το βραβείο Όσκαρ για τεχνικά επιτεύγματα το 2009.
Εκτός από την Pixar, η μεγαλύτερη συμβολή του Catmull στο πεδίο περιλαμβάνει την εφεύρεση της χαρτογράφησης υφής (προσπαθήστε να φανταστείτε μια βιομηχανία χωρίς χαρτογράφηση υφής), την ανάπτυξη αλγορίθμων κατά της αλλοιώσεως, τη βελτίωση της μοντελοποίησης επιφανειών υποδιαίρεσης και την πρωτοποριακή εργασία στην έννοια του Z -buffering (διαχείριση βάθους).
Ed Catmull ήταν πραγματικά ένας από τους πρώτους επιστήμονες υπολογιστών για να αρχίσει πραγματικά να θέτει τις βάσεις για μια σύγχρονη βιομηχανία γραφικών υπολογιστών, και οι συνεισφορές του στον τομέα είναι πραγματικά εκπληκτικές. Διετέλεσε πρόεδρος του Pixar και του Walt Disney Animation Studios.
Jim Blinn
Μοντέλο Shinder Blinn-Phong, Χαρτογράφηση Bump
Ο Blinn ξεκίνησε την καριέρα του στη NASA, όπου εργάστηκε για απεικονίσεις για την αποστολή Voyager, ωστόσο, η συμβολή του στα γραφικά του υπολογιστή ήρθε το 1978 όταν ξεσήκωσε τον τρόπο αλληλεπίδρασης του φωτός με τις 3D επιφάνειες σε ένα περιβάλλον λογισμικού. Όχι μόνο έγραψε το μοντέλο shader του Blinn-Phong, το οποίο παρουσίασε έναν υπολογιστικό φθηνό (δηλαδή γρήγορο) τρόπο υπολογισμού των αντανακλάσεων της επιφάνειας σε ένα 3D μοντέλο, ενώ επίσης πιστώνεται με την εφεύρεση της χαρτογράφησης χτυπήματος.
03 από 10Loren Carpenter & Robert Cook
Ρέγιες
Το πρώτο μας ζευγάρι, στη λίστα, Carpenter και Cook είναι αδιαχώριστες επειδή δημοσίευσαν την πρωτοποριακή δουλειά τους ως συν-συγγραφείς (ο Ed Catmull συνέβαλε επίσης στην έρευνα). Το ζευγάρι βοήθησε στην ανάπτυξη του φωτορεαλιστικού Reyes καθιστώντας την αρχιτεκτονική, η οποία αποτελεί τη βάση του μνημειακά επιτυχημένου πακέτου λογισμικού PhotoRealistic RenderMan της Pixar (σύντομα).
Reyes, που αντιπροσωπεύει Renders Όλα που έχετε δει ποτέ, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως σε περιβάλλοντα στούντιο, κυρίως στο Pixar, αλλά και ως συστάδες των spinoffs του Reyes που τυπικά αναφέρονται ως επεξεργαστές συμβατούς με Renderman. Για μικρότερα στούντιο και μεμονωμένους καλλιτέχνες, ο Reyes αντικαταστάθηκε ως επί το πλείστον από πακέτα scanline / raytracing όπως το Mental Ray και το VRay.
04 από 10Ken Perlin
Perlin Θόρυβος, Hypertexture, Animation χαρακτήρων σε πραγματικό χρόνο, συσκευές εισόδου βασισμένες σε γραφίδα
Ο Perlin είναι ένας άλλος από αυτούς τους βαρέων βαρών βιομηχανίας που τα επιτεύγματα είναι μεγάλα και ανεκτίμητα. Το Perlin Noise είναι μια δημοφιλής και συγκλονιστικά ευπροσάρμοστη διαδικαστική υφή (όπως μέσα, γρήγορη, εύκολη, χωρίς χάρτες υφής) που έρχεται στάνταρ σχεδόν σε κάθε τρισδιάστατο πακέτο λογισμικού. Το HyperTexture - η δυνατότητα να βλέπει κανείς τις αλλαγές στις υφές ενός μοντέλου σε πραγματικό χρόνο - είναι μία από τις σπουδαίες τεχνικές εξοικονόμησης χρόνου στο σύνολο εργαλείων του καλλιτέχνη. Νομίζω ότι σε πραγματικό χρόνο animation χαρακτήρα μιλάει μάλλον για τον εαυτό της. Συσκευές εισόδου βασισμένες σε γραφίδα-δοκιμάστε να διαχωρίσετε έναν ψηφιακό γλύπτη από το αξιόπιστο tablet Wacom.
Αυτά είναι όλα όσα χρησιμοποιεί ένας ψηφιακός καλλιτέχνης κάθε μέρα που κάνει τέχνη. Ίσως καμία από τις εξελίξεις του Perlin δεν ήταν τόσο πρωτοποριακή όσο λέει, η εφεύρεση της χαρτογράφησης υφής, αλλά είναι εξίσου πολύτιμες.
05 από 10Πατ Χανράχαν & Χένρικ Γουάν
Υπόστρωμα διάχυσης, χαρτογράφηση φωτονίων
Έχει δει Pixar Tin Toy ή οποιαδήποτε άλλη πρόωρη προσπάθεια φωτορεαλιστική απόδοση ενός ανθρώπινου χαρακτήρα; Κάτι κοιτάζει μακριά, έτσι; Αυτό συμβαίνει επειδή το ανθρώπινο δέρμα δεν είναι εντελώς αδιαφανές - μεταδίδει, διασκορπίζει ή απορροφά ένα μεγάλο μέρος του φωτός που το χτυπάει, δίνοντας στο δέρμα μας μια λεπτή κόκκινη ή ροζ απόχρωση όπου τα αιμοφόρα αγγεία είναι πιο κοντά στην επιφάνεια. Οι πρώτες σκίαση των επιφανειών δεν ήταν ικανές να κάνουν αυτό το αποτέλεσμα σωστά, προκαλώντας τους ανθρώπινους χαρακτήρες να εμφανίζονται νεκροί ή σαν ζόμπι.
Το SSS είναι μια τεχνική σκίασης που καθιστά το δέρμα σε στρώματα, με κάθε στρώμα να μεταδίδει μια διαφορετική απόχρωση περιβάλλοντος με βάθος χάρτες - αυτή είναι η μεγαλύτερη συμβολή του Jensen & Hanrahan στο πεδίο και είναι καθοριστική για τον τρόπο με τον οποίο οι ανθρώπινοι χαρακτήρες αποδίδονται σήμερα.
Ο αλγόριθμος χαρτογράφησης φωτονίων γράφτηκε από τον Jensen μόνο και παρόμοια ασχολείται με το φως που διέρχεται από ημιδιαφανή υλικά. Συγκεκριμένα, η χαρτογράφηση φωτονίων είναι μια τεχνική διπλού περάσματος παγκόσμιας φωτισμού που χρησιμοποιείται πιο συχνά για την προσομοίωση του φωτός που διέρχεται από γυαλί, νερό ή ατμό.
Οι δύο βραβεύτηκαν βραβεία Ακαδημαϊκών στο τεχνικό επίτευγμα για την εργασία τους στην υπογείων διασκορπισμό.
06 από 10Άρθουρ Απέλ και Τέρνερ Γουίττετ
Αλγόριθμοι Raycasting & Raytracing
Αν και τεχνικά δύο ξεχωριστές ανακαλύψεις, μετράμε την εκπομπή raycasting (Appel 1968) και αργότερα το raytracing (Whitted 1979) ως ενιαία είσοδο επειδή ο Turner Whitted βασιζόταν ουσιαστικά και προσαρμόζει το έργο που είχε κάνει η Apple πολλά χρόνια πριν.
Μαζί, η γροθιά ενός-δύο αποτελεί τη βάση των πιο σύγχρονων τεχνικών απόδοσης και έχει αντικαταστήσει τους επεξεργαστές scanline λόγω της μεγαλύτερης ικανότητάς τους να αναπαράγουν με ακρίβεια τα φαινόμενα φυσικού φωτισμού, όπως η αιμορραγία χρώματος, η παρακέντηση σκιάς, η διάθλαση, ο προβληματισμός και το βάθος πεδίου. Αν και οι επεξεργαστές raytracing είναι πολύ ακριβείς, το μεγαλύτερο μειονέκτημα τους ήταν πάντα (και εξακολουθεί να παραμένει) η ταχύτητα και η αποτελεσματικότητά τους. Ωστόσο, με τις εξαιρετικά ισχυρές CPU του σήμερα και το ειδικό υλικό γραφικών, αυτό έχει γίνει λιγότερο πρόβλημα.
07 από 10Paul Debevec
Εικόνα-βασισμένη απόδοση και μοντελοποίηση, HDRI
Λόγω των ανακαλύψεών του, ο Paul Debevec είναι αποκλειστικά υπεύθυνος για δεκάδες χιλιάδες ανεπιθύμητων "φουτουριστικών αυτοκινήτων που κάθεται σε ένα άδειο δωμάτιο λευκού αλλά εξακολουθεί να αντικατοπτρίζει μια πλήρη εικόνα". Αλλά είναι επίσης υπεύθυνος για την απλούστευση της ροής εργασίας εκατοντάδων ειδικών στον τομέα του περιβάλλοντος, της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αρχιτεκτονικής απεικόνισης.
Η απόδοση βάσει εικόνας επιτρέπει τη χρήση μιας εικόνας HDRI (μια πανοραμική εικόνα 360 μοιρών ενός περιβάλλοντος) για τη δημιουργία φωτεινών χαρτών για μια τρισδιάστατη σκηνή. Δημιουργώντας φωτεινούς χάρτες από μια πραγματική προβολή μέσα σημαίνει ότι οι καλλιτέχνες δεν χρειάζεται πλέον να περνούν ώρες που τοποθετούν τα φώτα και τα κιβώτια ανακλαστήρων σε μια τρισδιάστατη σκηνή για να αποκτήσουν μια αξιοσέβαστη απόδοση.
Η δουλειά του σε μοντελοποίηση με βάση την εικόνα επιτρέπει τη δημιουργία ενός 3D μοντέλου από μια συλλογή ακίνητων εικόνων - αυτές οι τεχνικές αρχικά χρησιμοποιήθηκαν για Το Matrix, και έχουν εφαρμοστεί σε δεκάδες ταινίες από τότε.
08 από 10Krishnamurthy & Levoy
Κανονική χαρτογράφηση
Πού να ξεκινήσετε με αυτά τα δύο. Το έργο τους μπορεί να αποτελείται μόνο από μια μοναδική ανακάλυψη, αλλά το αγόρι ήταν μεγάλο. Η κανονική χαρτογράφηση βασίζεται στην ιδέα ότι είναι δυνατή η τοποθέτηση ενός πολύ λεπτομερούς πλέγματος (με εκατομμύρια πολύγωνα) σε πολυγωνικό κλουβί χαμηλής ανάλυσης με βάση τους κανονικούς επιφανειακούς όρους του μοντέλου.
Αυτό μπορεί να μην ακούγεται πολύ, αν προέρχεστε από ένα φόντο οπτικών εφέ, όπου δεν είναι ανήκουστο να αφιερώσετε έως και 80 ώρες CPU χρόνο απόδοσης σε ένα ενιαίο καρέ ταινιών. Απλά πάρετε μια αποθήκη γεμάτη υπολογιστές και ωμή δύναμη, μπορείτε να πείτε.
Αλλά τι συμβαίνει στη βιομηχανία παιχνιδιών όπου ολόκληρα περιβάλλοντα πρέπει να αποδίδονται 60 φορές κάθε δευτερόλεπτο; Η ικανότητα να "ψήνουν" εξαιρετικά λεπτομερή περιβάλλοντα παιχνιδιών με εκατομμύρια πολύγωνα σε ένα πλέγμα σε πραγματικό χρόνο χαμηλού πλέγματος είναι λίγο και μόνο ο λόγος για τον οποίο τα σημερινά παιχνίδια φαίνονται τόσο βρώμικα καλά. Gears of War χωρίς κανονική χαρτογράφηση; Δεν υπάρχει περίπτωση.
09 από 10
Προσφορά Alon & Jack Rimokh
Founded Pixologic, δημιούργησε το ZBrush
Πριν από περίπου δέκα χρόνια αυτοί οι τύποι έσκαψαν τη βιομηχανία όταν ίδρυσαν Pixologic και εισήγαγαν την επαναστατική εφαρμογή μοντελοποίησης ZBrush. Αυτοί εισήγαγαν με μοναδικό τρόπο στην εποχή του ψηφιακού γλύπτη, και με αυτό ήρθαν εκατοντάδες φανταστικά λεπτομερείς, άψογα υφή, οργανικά 3D μοντέλα όπως ο κόσμος δεν είχε δει ποτέ.
Χρησιμοποιούμενη σε συνδυασμό με την κανονική χαρτογράφηση, ο ZBrush (και παρόμοιο λογισμικό όπως το Mudbox βασισμένο στις ίδιες έννοιες) άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν οι μοντελιστές. Αντί να δουλεύουμε πάνω από την άκρη-ροή και την τοπολογία, είναι τώρα δυνατό να σκαλίζουμε ένα τρισδιάστατο μοντέλο σαν ένα κομμάτι ψηφιακού πηλού με ελάχιστη ανάγκη να τοποθετήσουμε την κορυφή των πολυγώνων στην κορυφή.
Εκ μέρους των μοντελιστών παντού, σας ευχαριστώ Pixologic. Ευχαριστώ.
10 από 10William Reeves
Αλγόριθμος Motion Blur
Ο Reeves είναι ένας από εκείνους τους τύπους που φορούσε σχεδόν κάθε καπέλο που μπορείτε να φανταστείτε στη βιομηχανία γραφικών υπολογιστών. Εργάστηκε ως τεχνικός διευθυντής στον στέλεχος του John Lasseter Luxo Jr. ταινία μικρού μήκους (η γέννηση της λάμπας Pixar) και έχει παίξει σημαντικούς ρόλους σε έντεκα ταινίες μεγάλου μήκους. Οι συνεισφορές του είναι συνήθως σε τεχνικές θέσεις, αλλά περιστασιακά δανείζει τα ταλέντα του ως μοντέλο, και μάλιστα μια φορά ως εμψυχωτής.
Το μεγαλύτερο τεχνικό του επίτευγμα και ο πραγματικός λόγος που βρίσκεται σε αυτόν τον κατάλογο είναι η ανάπτυξη του πρώτου αλγορίθμου για την επιτυχή προσομοίωση της θαμπάδας κινήσεων στην κίνηση του υπολογιστή.
