ผู้บุกเบิกด้านกราฟิกคอมพิวเตอร์ 3D

มีศิลปินที่มีพรสวรรค์หลายพันคนที่ทำงานในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์กราฟิกในปัจจุบันและมีบทบาทสำคัญในการสร้างเกมที่เราเล่นและภาพยนตร์ที่เราเฝ้าดูในงานศิลปะที่มีอยู่ แต่เบื้องหลังศิลปินดิจิทัลที่ยิ่งใหญ่ทุกคนเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านคอมพิวเตอร์ซึ่งช่วยทำให้งานของพวกเขาเป็นไปได้

ในบางกรณีนักวิทยาศาสตร์เองก็เป็นศิลปินด้วยในเรื่องอื่น ๆ พวกเขามาจากสาขาวิชาที่ไม่เกี่ยวข้องกันเลยทีเดียว สิ่งหนึ่งที่ทุกคนในรายการนี้มีเหมือนกันคือพวกเขาผลักดันให้คอมพิวเตอร์กราฟิกไปข้างหน้าอย่างใด บางคนวางรากฐานเมื่อหลายปีก่อนเมื่ออุตสาหกรรมยังอยู่ในช่วงวัยเด็ก อื่น ๆ การกลั่นเทคนิคการหาแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาเก่า

พวกเขาเป็นผู้บุกเบิกทั้งหมด:

01 จาก 10

Ed Catmull

Texture Mapping, Anti-aliasing, Subdivion Surfaces, Z-Buffering

เนื่องจากสถานะที่โด่งดังของเขาในฐานะหนึ่งในผู้ร่วมก่อตั้ง Pixar Animation Studios, Ed Catmull น่าจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านคอมพิวเตอร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในรายการนี้ ทุกคนที่ใช้เวลาต่อไปนี้หรืออ่านเกี่ยวกับอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์กราฟิกเกือบจะได้เจอชื่อของเขาเพียงครั้งเดียวหรือสองครั้งและแม้กระทั่งคนที่ไม่สนใจด้านเทคนิคของ CG อาจเห็นว่าเขายอมรับรางวัลออสการ์สำหรับความสำเร็จด้านเทคนิคในปี 2009

นอกเหนือจากพิกซาร์ผลงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Catmull ยังรวมถึงการประดิษฐ์การแม็ปเนื้องาน (การนึกภาพอุตสาหกรรมโดยไม่มีการทำแผนที่พื้นผิว) การพัฒนาขั้นตอนวิธีการต่อต้าน aliasing การปรับแต่งการจัดแบ่งประเภทแบบแบ่งส่วนและการสำรวจแนวคิด Z การข่มขู่ (การจัดการเชิงลึก)

Ed Catmull เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์รายแรกที่เริ่มวางรากฐานสำหรับอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์กราฟิกที่ทันสมัยและการมีส่วนร่วมของเขาในฟิลด์นี้เป็นเรื่องที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง ปัจจุบันเขากำลังทำหน้าที่เป็นประธานของ Pixar และ Walt Disney Animation Studios

02 จาก 10

Jim Blinn

Blinn-Phong Shader Model, การแมป Bump

Blinn เริ่มต้นอาชีพของเขาที่ NASA ซึ่งเขาได้ทำงานเกี่ยวกับการสร้างภาพให้กับภารกิจ Voyager อย่างไรก็ตามการมีส่วนร่วมของเขาในด้านกราฟิกคอมพิวเตอร์เกิดขึ้นเมื่อปี 1978 เมื่อเขาปฏิวัติวิธีที่แสงโต้ตอบกับพื้นผิว 3D ในสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ ไม่เพียง แต่เขาเขียนแบบจำลอง Shader Blinn-Phong ซึ่งนำเสนอวิธีการคำนวณการสะท้อนพื้นผิวที่มีราคาไม่แพง (เช่นรวดเร็ว) ในรูปแบบ 3D เขายังให้เครดิตกับการคิดค้นการทำแผนที่ชน

03 จาก 10

Loren Carpenter & Robert Cook

Reyes Rendering

คู่แรกของเราในรายการ Carpenter and Cook ไม่สามารถแยกออกได้เนื่องจากพวกเขาตีพิมพ์ผลงานที่บุกเบิกของพวกเขาเป็นผู้ร่วมเขียน (Ed Catmull ยังมีส่วนร่วมในการวิจัย) ทั้งคู่เป็นประโยชน์ในการพัฒนา photorealistic เรเยส สถาปัตยกรรมการแสดงผลซึ่งเป็นพื้นฐานของแพคเกจซอฟต์แวร์ PhotoRealistic RenderMan ที่ประสบความสำเร็จอย่างมากของพิกซาร์ (PRMAN for short)

Reyes ซึ่งย่อมาจาก ทำให้ทุกอย่างที่คุณเคยเห็น, ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการตั้งค่าสตูดิโอสะดุดตาที่สุดที่ Pixar แต่ยังเป็นกลุ่มของ Reyese spinoffs มักเรียกว่า renderers ที่ใช้ Renderman สำหรับสตูดิโอขนาดเล็กและศิลปินแต่ละราย Reyes ส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยชุดสแกนเนอร์ / raytracing เช่น Mental Ray และ VRay

04 จาก 10

เคน Perlin

Perlin Noise, Hypertexture, การเคลื่อนไหวตัวอักษรแบบเรียลไทม์, อุปกรณ์อินพุตสไตลัส

Perlin เป็นอีกหนึ่งอุตสาหกรรมที่มีผลงานที่ประสบความสำเร็จอย่างมากและล้ำค่า Perlin Noise เป็นพื้นผิวที่ได้รับความนิยมและน่าอัศจรรย์มาก (เช่นในรูปแบบที่รวดเร็วใช้งานง่ายไม่ต้องใช้แผนที่พื้นผิว) ซึ่งมีมาตรฐานในเกือบทุกชุดซอฟต์แวร์ 3D Hypertexture - ความสามารถในการดูการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวของโมเดลในแบบเรียลไทม์เป็นเทคนิคที่ช่วยประหยัดเวลาได้ดีในชุดเครื่องมือของศิลปิน ฉันคิดว่าการเคลื่อนไหวตัวอักษรแบบเรียลไทม์อาจพูดได้สำหรับตัวเอง อุปกรณ์อินพุตสไตลัส - ลองแยกประติมากรดิจิทัลจากแท็บเล็ต Wacom ที่เชื่อถือได้

นี่เป็นสิ่งที่ศิลปินดิจิตอลใช้ในทุกๆวันที่เขาหรือเธอสร้างสรรค์งานศิลปะ บางทีความก้าวหน้าของ Perlin ไม่ได้มีความหมายเหมือนกับการประดิษฐ์การทำแผนที่พื้นผิว แต่ทุกอย่างก็มีคุณค่า

05 จาก 10

Pat Hanrahan & Henrik Wann Jensen

การกระเจิงใต้ผิวดิน, การทำแผนที่โฟตอน

เคยเห็น Pixar's ของเล่นดีบุก หรือความพยายามอื่น ๆ ก่อนหน้านี้ในการแสดงภาพจริงของตัวละครมนุษย์? บางสิ่งบางอย่างดูออกใช่มั้ย? นั่นเป็นเพราะผิวของมนุษย์ไม่ได้เป็นสีทึบแสง - จริง ๆ แล้วส่งต่อกระจายหรือดูดซับส่วนใหญ่ของแสงที่กระทบกับผิวทำให้ผิวของเรามีสีแดงหรือสีชมพูอ่อนซึ่งหลอดเลือดอยู่ใกล้กับผิว ตัวแรเงาพื้นผิวก่อนไม่สามารถแสดงผลได้อย่างถูกต้องทำให้ตัวละครมนุษย์ปรากฏเป็นเงาตายหรือเหมือนผีดิบ

Suburface Scattering (SSS) เป็นเทคนิคการแรเงาที่ทำให้ผิวกระจ่างขึ้นโดยชั้นแต่ละชั้นจะส่งสีที่ต่างกันตามความลึกของแผนที่ซึ่งเป็นผลงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Jensen & Hanrahan ไปที่ฟิลด์และเป็นเครื่องมือในลักษณะที่ตัวละครมนุษย์แสดงผล ในวันนี้

อัลกอริธึมการทำแผนที่โฟตอนถูกเขียนขึ้นโดย Jensen อย่างเดียวและข้อตกลงที่คล้ายกันกับแสงที่ผ่านวัสดุโปร่งแสง โดยเฉพาะการทำแผนที่โฟตอนเป็นเทคนิคการส่องสว่างแบบสองขั้นตอนทั่วโลกที่ใช้กันโดยทั่วไปเพื่อจำลองแสงที่ผ่านกระจกน้ำหรือไอ

ทั้งสองได้รับรางวัลออสการ์ในผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนสำหรับการทำงานของพวกเขาในการกระเจิงใต้ผิวดิน

06 จาก 10

Arthur Appel & Turner Whitted

Raycasting & Raytracing Algorithms

แม้ว่าทางเทคนิคจะมีการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ ๆ กันสองแบบ แต่เราคิดว่า raycracing (Apped 1968) และ raytracing ในภายหลัง (Whitted 1979) เป็นรายการเดียวเนื่องจาก Turner Whitted ได้สร้างและปรับแต่งผลงานที่ Apple ทำมาหลายปีแล้ว

การเจาะรูหนึ่งสองครั้งเป็นพื้นฐานของเทคนิคการสร้างภาพที่ทันสมัยที่สุดและได้แทนที่ด้วยการแสดงผลแบบแร็กไลน์เนื่องจากมีความสามารถในการทำนายปรากฏการณ์แสงธรรมชาติได้อย่างถูกต้องเช่นการตกสีเลือดเงาการหักเหการสะท้อนและความลึกของฟิลด์ ถึงแม้ว่า renderers raytracing มีความแม่นยำสูงข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของพวกเขาได้เสมอ (และยังคง) ความเร็วและประสิทธิภาพของพวกเขา อย่างไรก็ตามด้วยซีพียูที่มีประสิทธิภาพสูงในปัจจุบันและฮาร์ดแวร์กราฟิกเฉพาะนี้ทำให้ปัญหาไม่ค่อยเด่นขึ้น

07 จาก 10

Paul Debevec

การแสดงผลและการสร้างแบบจำลองตามภาพ HDRI

ด้วยความคิดสร้างสรรค์ของเขา Paul Debevec จึงต้องรับผิดชอบต่อ "รถแห่งอนาคตที่นั่งอยู่ในห้องสีขาวที่ว่างเปล่า แต่ยังสะท้อนถึงสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยหมื่น" แต่เขาก็มีหน้าที่ในการลดขั้นตอนการทำงานของผู้เชี่ยวชาญด้านภาพสิ่งแวดล้อมยานยนต์และสถาปัตยกรรมหลายร้อยคน

การแสดงภาพตามภาพช่วยให้สามารถใช้ภาพ HDRI (ภาพพาโนรามา 360 องศาของสภาพแวดล้อม) เพื่อสร้างแผนที่แสงสำหรับฉาก 3D การสร้างแผนที่แสงจากมุมมองในโลกแห่งความเป็นจริงหมายความว่าศิลปินไม่จำเป็นต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงในการวางแสงและกล่องสะท้อนแสงในฉาก 3D เพื่อให้ได้ภาพที่น่านับถือ

การทำงานของเขาในการสร้างแบบจำลองภาพช่วยให้สามารถสร้างโมเดล 3 มิติจากภาพนิ่งได้ซึ่งเทคนิคเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในตอนแรก เดอะเมทริกซ์, และได้รับการดำเนินการในหลายสิบของภาพยนตร์ตั้งแต่นั้นมา

08 จาก 10

Krishnamurthy & Levoy

การทำแผนที่ตามปกติ

ที่จะเริ่มต้นด้วยสองคนนี้ ผลงานของพวกเขาอาจประกอบด้วยการพัฒนาเพียงชิ้นเดียว แต่เด็กผู้ชายก็เป็นคนใหญ่ การทำแผนที่ตามปกติสร้างขึ้นจากแนวคิดว่าอาจทำให้ตาข่ายมีรายละเอียดสูง (มีรูปหลายเหลี่ยมนับหลายล้าน) เป็นก้านเหลี่ยมที่มีความละเอียดต่ำโดยอิงตามพื้นผิวของแบบจำลอง

ซึ่งอาจไม่ค่อยมีเสียงมากนักหากคุณมาจากฉากหลังของผลภาพซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในการอุทิศเวลาในการแสดงผลของ CPU ถึง 80 ชั่วโมงในเฟรมเดียว เพิ่งได้รับคลังสินค้าเต็มรูปแบบของคอมพิวเตอร์และกำลังเดรัจฉานคุณอาจกล่าวได้

แต่ในอุตสาหกรรมเกมที่สภาพแวดล้อมทั้งหมดต้องมีการแสดงผล 60 ครั้งทุกวินาที? ความสามารถในการ "อบ" สภาพแวดล้อมเกมรายละเอียดสูงที่มีรูปหลายเหลี่ยมนับล้านเป็นตาข่ายแบบเรียลไทม์แบบโพลีมักจะเป็นเหตุผลเดียวที่เกมวันนี้ดูดีมาก เกียร์สงคราม ไม่มีการทำแผนที่ตามปกติ? ไม่มีโอกาส

09 จาก 10

Ofer Alon & Jack Rimokh

ก่อตั้งขึ้น Pixologic สร้าง ZBrush

เมื่อประมาณสิบปีที่ผ่านมาคนเหล่านี้ก็เข้าวงการอุตสาหกรรมเมื่อพวกเขาก่อตั้ง Pixologic และแนะนำแอ็พพลิเคชันการสร้างโมเดลปฏิวัติ ZBrush พวกเขาโดดเดี่ยวเดียวดายในยุคของประติมากรดิจิทัลและมีหลายร้อยน่าขนลุกละเอียดพื้นผิวไม่มีที่ติอินทรีย์แบบจำลอง 3 มิติเช่นโลกไม่เคยเห็น

ใช้ร่วมกับการทำแผนที่ตามปกติ ZBrush (และซอฟต์แวร์ที่คล้ายคลึงกันเช่น Mudbox ที่สร้างขึ้นในแนวเดียวกัน) ได้เปลี่ยนวิธีการทำงานของ modelers แทนที่จะทำงานเหนือขอบการไหลและโครงสร้างซึ่งขณะนี้เป็นไปได้ที่จะปั้นแบบจำลอง 3 มิติเช่นเดียวกับแผ่นดินดิจิทัลโดยไม่จำเป็นต้องวางจุดสูงสุดของรูปหลายเหลี่ยมตามจุดสุดยอด

ในนามของผู้สร้างโมเดลทุกแห่งขอขอบคุณคุณ Pixologic ขอบคุณ.

10 จาก 10

วิลเลียมรีฟส์

ขั้นตอนวิธี Motion Blur

Reeves เป็นหนึ่งในคนเหล่านั้นที่สวมใส่เพียงแค่หมวกทุกตัวที่คุณสามารถจินตนาการได้ในอุตสาหกรรมกราฟฟิกคอมพิวเตอร์ เขาทำงานเป็นผู้อำนวยการด้านเทคนิคของ John Lasseter's seminal Luxo Jr. (เกิดจากโคมไฟพิกซาร์) และมีบทบาทสำคัญในภาพยนตร์สารคดี 11 เรื่อง การมีส่วนร่วมของเขามักจะอยู่ในตำแหน่งทางเทคนิค แต่บางครั้งเขาก็ให้ยืมพรสวรรค์ของเขาในฐานะนักสร้างโมเดลและแม้แต่ในฐานะผู้สร้างภาพเคลื่อนไหว

ความสำเร็จด้านเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขาและเหตุผลที่แท้จริงที่เขาอยู่ในรายชื่อนี้ก็คือการพัฒนาอัลกอริทึมแรกในการเลียนแบบภาพเคลื่อนไหวในภาพเคลื่อนไหวของคอมพิวเตอร์