Úttörők a 3D-s számítógépes grafika terén

Több ezer csodálatos tehetséges művész dolgozik a mai számítógépes grafikai iparban, és hatalmas szerepet játszanak a játékokban játszott játékokban és a filmekben, amelyeket a műalkotásokba nézünk. De minden nagyszerű digitális művész mögött egy számítógépes tudós segített a munkájuk megvalósításában.

Bizonyos esetekben a tudósok maguk is művészek voltak, másokban teljesen független diszciplínákból származtak. Az egyik dolog, hogy mindenki ezen a listán közös, hogy a számítógépes grafikát valamilyen módon előretolta. Néhányan közülük sok éve alapozta meg az alapjait, amikor az ágazat még gyerekcipőben volt. Mások finomították a technikákat, új megoldásokat találtak a régi problémákra.

Mindannyian úttörők voltak:

01. oldal, 10

Ed Catmull

Texture Mapping, Anti-aliasing, részfelületi felületek, Z-pufferelés

A Pixar Animation Studios egyik alapítója, Ed Catmull valószínűleg a listán a legismertebb számítógépes tudós. Bárki, aki a Számítógépes Grafika iparágra vonatkozó olvasási vagy olvasási időt töltötte el, szinte biztosan találkozik a nevével egyszer vagy kétszer, és még a CG technikai oldalán sem érdeklő emberek is láthatták, hogy elfogadja az Oscar-díjat a technikai teljesítményért 2009-ben.

A Pixaron kívül Catmull legnagyobb munkatársa a textúra leképezésének (megpróbálja elképzelni egy iparágot textúra-feltérképezés nélkül), az anti-aliasing algoritmusok kidolgozásával, a felosztás felszíni modellezésének finomításával és úttörő munkával a Z koncepcióra -blokkolás (mélységkezelés).

Ed Catmull valóban az egyik első számítógépes tudós volt, akik valóban megkezdték a korszerű számítógépes grafikai ipar alapjainak megteremtését, és hozzájárulása a térséghez valóban megdöbbentő. Jelenleg a Pixar és a Walt Disney Animation Studios elnöke.

02. oldal, 10

Jim Blinn

Blinn-Phong Shader modell, Bump mapping

Blinn megkezdte karrierjét a NASA-nál, ahol a Voyager-küldetés vizualizációján dolgozott, de a számítógépes grafikákhoz való hozzájárulása 1978-ban történt, amikor forradalmasította a fény kölcsönhatását a 3D-s felületekkel egy szoftverkörnyezetben. Nemcsak ő írta meg a Blinn-Phong shader modellt, amely egy 3D-s modellezésre vonatkozó, számítási szempontból olcsó (vagyis gyors) módszert jelentett fel, ráadásul a bump mapping kidolgozásával is foglalkozik.

03. oldal, 10

Loren Carpenter és Robert Cook

Reyes Rendering

Az első pár a listán Carpenter és Cook szétválaszthatatlan, mert társszerzőiként jelentetették meg az úttörő munkát (Ed Catmull szintén hozzájárult a kutatáshoz). A páros a fotorealisztikus fejlődésben volt szerepet Reyes amely a Pixar monumentálisan sikeres PhotoRealistic RenderMan szoftvercsomagjának (PRMan for short) alapját képezi.

Reyes, ami azt jelenti Render mindent, amit valaha látott, még mindig széles körben használják a stúdió beállításaiban, leginkább a Pixaron, de a Reyes spinoffok csoportjaként is rendszerint Renderman-kompatibilis rendererként említik. A kisebb stúdiók és egyéni művészek számára a Reyes-t többnyire a scanline / raytracing csomagok, mint a Mental Ray és a VRay váltotta fel.

04. oldal, 10

Ken Perlin

Perlin zaj, Hypertexture, valós idejű karakter animáció, Stylus alapú bemeneti eszközök

Perlin egyike azon iparági nehézsúlyúaknak, akik az eredmények messze hatóak és felbecsülhetetlenek. A Perlin Noise népszerű és sokkolóan sokoldalú eljárási struktúra (mint a gyors, egyszerű, nem igényel textúra térképet), amely gyakorlatilag minden 3D szoftvercsomagban megtalálható. A hipertextúra - a modell textúráinak valós időben történő megváltoztatásának képessége - a művész eszköztárának egyik nagyszerű időt takarító technikája. Úgy gondolom, hogy a valós idejű karakter-animáció talán önmagáért beszél. Stylus-alapú beviteli eszközök - próbáljon meg egy digitális szobrát elkülöníteni a megbízható Wacom tabletumból.

Ezek mind olyan dolgok, amelyeket egy digitális művész minden egyes napot használ, hogy művészetet csinál. Talán Perlin egyik fejlődése sem olyan újszerű volt, mint mondani, a textúra leképezésének feltalálása, de mindegyik értékes.

05. oldal, 10

Pat Hanrahan és Henrik Wann Jensen

Felszín alatti szétszóródás, Photon Mapping

Látta Pixarét Tin Toy vagy bármely más korai kísérletet a fotorealisztikus megjelenítésre egy emberi karakterre? Valami néz ki, ugye? Ez azért van, mert az emberi bőr nem teljesen átlátszatlan - valójában továbbítja, szétszórja vagy elnyeli a fény nagy részét, amely sztrájkolja, és bőrünket finom vörös vagy rózsaszín árnyalattal látja el, ahol az erek közelebb vannak a felszínhez. A korai árnyékolók képtelenek voltak ennek a hatásnak a megfelelővé tételére, és az emberi karakterek halottak vagy zombi-szerűek.

A felszín alatti szóródás (SSS) olyan árnyékolási technika, amely rétegenként roncsolja a bőrt, és minden réteg mélységi térképeken alapuló eltérő környezeti színt sugároz - ez a Jensen & Hanrahan legnagyobb hozzájárulása a mezőhöz, és az emberi karakterek megjelenítésének eszköze Ma.

A foton leképezés algoritmust Jensen írta egyedül, és hasonló foglalkozik az áttetsző anyagok átvitelével. Pontosabban, a foton leképezés egy kétlépéses globális megvilágítási módszer, amelyet leggyakrabban az üveg, víz vagy pára áthaladó fény szimulálására használnak.

A két díjat az Akadémia díjátadóinak ítélték technikai megvalósításban a felszín alatti szórásra való munkájuk során.

06. oldal, 10

Arthur Appel & Turner Whitted

Raycasting és Raytracing algoritmusok

Bár technikailag két különálló áttörés, számoljuk a raycasting (Appel 1968) és később raytracing (Whitted 1979), mint egy bejegyzés, mert Turner Whitted alapvetően építése és adaptálása az a munka, amit az Apple már sok évvel ezelőtt.

Az egy-két lyuk a legmodernebb renderelési technikák alapját képezi, és helyettesítik a scanline renderelőket, mivel nagyobb a képességeik, hogy pontosan reprodukálják a természetes megvilágítási jelenségeket, mint a színes vérzés, az árnyékelhárítás, a refrakció, a reflexió és a mélységélesség. Bár a raytracing renderelők nagyon pontosak, a legnagyobb hátrányuk mindig (és még mindig) a sebességük és hatékonyságuk. Azonban a mai nagyteljesítményű processzorok és dedikált grafikus hardverek miatt ez kevésbé jelent problémát.

07. oldal, 10

Paul Debevec

Képalapú renderelés és modellezés, HDRI

Az áttörések miatt Paul Debevec kizárólagos felelősséggel tartozik az olyan tévedhetetlen, "figyelmetlen" futurisztikus autókért, akik üres, fehér helyiségben ülnek, de tükrözik a teljes környezetet. De ő is felelős a több száz környezeti, autóipari és építészeti vizualizációs szakemberek munkafolyamatának egyszerűsítéséért.

A kép alapú renderelés lehetővé teszi egy HDRI kép (360 fokos panorámakép megjelenítését egy környezetből), hogy könnyű térképeket hozzon létre egy 3D jelenethez. A könnyű térképek létrehozása egy valós világnézetből azt jelenti, hogy a művészeknek többé nem kell órákat töltenie, hogy fényt és fényvisszaverő dobozokat helyezzenek el egy 3D-s jelenetbe, hogy tisztességes megjelenítést kapjanak.

Kép-alapú modellezésével kapcsolatos munkája lehetővé teszi egy 3D-s modell létrehozását állóképekből - ezeket a technikákat kezdetben használták A Mátrix, és azóta tucatnyi filmben valósultak meg.

08. oldal, 10

Krishnamurthy és Levoy

Normál leképezés

Hol kezdődhet ez a két. Művészetük csak egy áttörést jelenthet, de a fiú nagy volt. A normál leképezés arra az elképzelésre épül, hogy egy nagyon részletes háló (sok millió sokszög) egy alacsony felbontású poligonális ketrecbe illeszkedik a modell felületi normái alapján.

Ez talán nem fog úgy hangzani, ha vizuális effektus hátteréről érkezik, ahol nem feltétlenül 80 CPU órás renderelés időtartamát egyetlen filmkeretre szánják. Csak vegyél egy raktárt, amely tele van számítógéppel, és ragyogó erővel, mondja.

De mi a helyzet a játékiparban, ahol a teljes környezetet másodpercenként 60-szor kell megjeleníteni? Az a képesség, hogy "rendkívül részletes, sokmillió sokszögű játékkörnyezetet" képes sütni egy alacsony polipú valós idejű hálóba, nagyjából az egyetlen oka annak, hogy a mai játékok úgy tűnnek annyira jónak. A háború fogaskerekei normál leképezés nélkül? Nem esély.

09. oldal, 10

Ofer Alon és Jack Rimokh

Alapított Pixologic, létrehozta a ZBrush-ot

Körülbelül tíz évvel ezelőtt ezek a srácok megindították az iparágat, amikor megalapították a Pixologic-ot, és bemutatták a forradalmi modellező alkalmazást, a ZBrush-ot. A digitális szobrász korszakában egyedülállóan beköltöztek, és ezúttal több száz fantasztikusan részletezett, kifogástalanul texturált, szerves 3D-s modellek jöttek be, mint a világ soha nem látott.

A normál leképezéssel együtt használva a ZBrush (és hasonló szoftverek, mint a Mudbox, amelyek ugyanazon koncepciókra épülnek) megváltoztatták a modellek működését. Ahelyett, hogy túlélné az élővezetéket és a topológiát, most már képes 3D-s modellezést készíteni, mint egy digitális agyagdarab, és kevés csúcsponttal kell rendelkeznie a sokszög csúcsainak csúcspontjával.

A modellezők nevében mindenütt, köszönöm Pixologic. Köszönöm.

10/10

William Reeves

Motion Blur algoritmus

Reeves egyike azoknak a srácoknak, akik csaknem minden kalapot el tudnak képzelni a számítógépes grafikai iparban. John Lasseter miniszterelnök technikai igazgatójaként dolgozott Luxo Jr. rövidfilm (Pixar lámpa születése), és tizenegy játékfilmben jelentős szerepet játszott. Hozzájárulásai általában technikai pozíciókban voltak, de alkalmanként modellezőként és akár animátorként is kölcsönadta tehetségét.

Legnagyobb technikai eredménye és a valóságos oka az, hogy az első algoritmust sikeresen emulálja a számítógépes animáció mozgásánál.