Er zijn duizenden geweldig getalenteerde kunstenaars die werken in de hedendaagse grafische industrie van computers, en ze hebben een grote rol bij het vormgeven van de games die we spelen en de films die we bekijken in de kunstwerken die ze zijn. Maar achter elke grote digitale kunstenaar zit een computerwetenschapper die heeft geholpen hun werk mogelijk te maken.
In sommige gevallen waren de wetenschappers zelf kunstenaars, in andere kwamen ze uit volledig niet-verwante disciplines. Het enige dat elke persoon op deze lijst gemeen heeft, is dat ze de grafische afbeeldingen van de computer op de een of andere manier naar voren hebben geschoven. Sommigen legden vele jaren geleden het fundament toen de industrie nog in de kinderschoenen stond. Anderen verfijnden de technieken en vonden nieuwe oplossingen voor oude problemen.
Ze waren allemaal pioniers:
01 van 10Ed Catmull
Texture Mapping, Anti-aliasing, Subdivision Surfaces, Z-Buffering
Vanwege zijn gevierde status als een van de medeoprichters van Pixar Animation Studios, is Ed Catmull waarschijnlijk de bekendste computerwetenschapper op deze lijst. Iedereen die enige tijd besteedt aan het volgen of lezen van de Computer Graphics-industrie is bijna zeker een keer of twee keer op zijn naam gekomen, en zelfs mensen die niet geïnteresseerd zijn in de technische kant van CG hebben hem misschien een Academy Award voor technische prestaties in 2009 zien accepteren.
Afgezien van Pixar omvatten de grootste bijdragen van Catmull aan het vakgebied de uitvinding van texture mapping (probeer een industrie voor te stellen zonder texture mapping), de ontwikkeling van anti-aliasing algoritmen, de verfijning van modellering van subdivisieoppervlakken en baanbrekend werk op het concept van Z -buffering (dieptebeheer).
Ed Catmull was echt een van de eerste computerwetenschappers die echt begon met het leggen van de basis voor een moderne computer grafische industrie, en zijn bijdragen aan het veld zijn werkelijk verbijsterend. Hij is momenteel waarnemend president van zowel Pixar als Walt Disney Animation Studios.
Jim Blinn
Blinn-Phong Shader-model, Bump Mapping
Blinn startte zijn carrière bij NASA, waar hij werkte aan visualisaties voor de Voyager-missie, maar zijn bijdrage aan computergraphics kwam in 1978 toen hij een revolutie teweegbracht in de manier waarop licht interageert met 3D-oppervlakken in een softwareomgeving. Niet alleen schreef hij het Blinn-Phong shader-model, dat een computationeel goedkope (dat wil zeggen snelle) manier voor het berekenen van oppervlaktereflecties op een 3D-model presenteerde, hij wordt ook gecrediteerd voor de uitvinding van bump mapping.
03 of 10Loren Carpenter & Robert Cook
Reyes-weergave
Ons eerste paar, op de lijst, Carpenter en Cook zijn onafscheidelijk omdat ze hun baanbrekende werk als co-auteurs hebben gepubliceerd (Ed Catmull heeft ook bijgedragen aan het onderzoek). Het paar was behulpzaam bij de ontwikkeling van het fotorealistische Reyes rendering architecture, die de basis vormt van het monumentaal succesvolle PhotoRealistic RenderMan softwarepakket van Pixar (kortweg PRMan).
Reyes, wat staat voor Vergroot alles wat je ooit hebt gezien, wordt nog steeds veel gebruikt in studio-instellingen, met name bij Pixar, maar ook als een cluster van Reyes-spin-offs die doorgaans worden aangeduid als Renderman-compatibele renderers. Voor kleinere studio's en individuele artiesten is Reyes meestal verdrongen door scanline / raytracing-pakketten zoals Mental Ray en VRay.
04 van 10Ken Perlin
Perlin Ruis, Hypertexture, Real-Time Character Animation, op stylus gebaseerde invoerapparaten
Perlin is ook een van die zwaargewichten in de industrie waarvan de prestaties verreikend en van onschatbare waarde zijn. Perlin Noise is een populaire en schokkend veelzijdige procedurele textuur (zoals in, snel, eenvoudig, geen texture-map vereist) die standaard is in vrijwel elk 3D-softwarepakket. Hypertexture - de mogelijkheid om wijzigingen in de texturen van een model in realtime te bekijken - is een van de geweldige tijdbesparende technieken in de gereedschapset van een kunstenaar. Ik denk dat real-time karakteranimatie waarschijnlijk voor zichzelf spreekt. Op stylus gebaseerde invoerapparaten - probeer een digitale beeldhouwer te scheiden van zijn vertrouwde Wacom-tablet.
Dit zijn allemaal dingen die een digitale kunstenaar elke dag gebruikt dat hij of zij kunst maakt. Misschien was geen van de ontwikkelingen van Perlin net zo baanbrekend als bijvoorbeeld de uitvinding van texture-mapping, maar ze zijn net zo waardevol.
05 van 10Pat Hanrahan & Henrik Wann Jensen
Subsurface Scattering, Photon Mapping
Pixar's ooit gezien Tin Toy of een andere vroege poging tot fotorealistische weergave van een menselijk personage? Er lijkt iets af te zien, toch? Dat komt omdat de huid van de mens niet helemaal ondoorzichtig is - hij verspreidt, verstrooit of absorbeert een groot deel van het licht dat op de huid valt, waardoor onze huid een subtiele rode of roze tint krijgt waar de bloedvaten dichter bij het oppervlak zijn. Vroege oppervlakkige shaders waren niet in staat dit effect op de juiste manier weer te geven, waardoor menselijke karakters er dood of zombie-achtig uitzien.
Subsurface Scattering (SSS) is een schaduwtechniek die de huid in lagen plaatst, waarbij elke laag een andere omgevingskleur uitzendt op basis van dieptekaarten - dit is de grootste bijdrage van Jensen en Hanrahan aan het veld en het is een instrument in de manier waarop menselijke karakters worden weergegeven vandaag.
Het algoritme voor het in kaart brengen van fotonen werd geschreven door Jensen alleen en soortgelijke deals met licht dat door doorschijnende materialen gaat. In het bijzonder is foton mapping een tweeledige globale verlichtingstechniek die meestal wordt gebruikt om licht dat door glas, water of damp gaat, te simuleren.
De twee werden bekroond Academy Awards in technische prestaties voor hun werk op ondergrondse verstrooiing.
06 van 10Arthur Appel & Turner Whitted
Raycasting & Raytracing algoritmen
Hoewel het technisch gezien twee afzonderlijke doorbraken zijn, tellen we raycasting (Appel 1968) en later raytracing (Whitted 1979) als een enkele vermelding omdat Turner Whitted in wezen voortbouwde op het werk dat Apple vele jaren eerder had gedaan en het aanpaste.
Samen vormen de een-twee punch de basis van de meeste moderne renderingtechnieken en hebben ze scanline-renderers verdrongen vanwege hun grotere vermogen om natuurlijke belichtingsverschijnselen zoals kleurbloeding, schaduwafvloeiing, breking, reflectie en scherptediepte nauwkeurig te reproduceren. Hoewel raytracing-renderers zeer nauwkeurig zijn, is hun grootste nadeel altijd (en nog steeds) hun snelheid en efficiëntie gebleven. Met de ultra-krachtige CPU's en speciale grafische hardware van vandaag is dit echter minder een probleem geworden.
07 van 10Paul Debevec
Beeldgebaseerde weergave en modellering, HDRI
Vanwege zijn doorbraken is Paul Debevec de enige verantwoordelijke voor tienduizenden slecht geadviseerde 'futuristische auto's die in een lege witte kamer zitten, maar nog steeds een afbeelding van een volledige omgeving weergeven'. Maar hij is ook verantwoordelijk voor het vereenvoudigen van de workflow van honderden experts op het gebied van milieu, automotive en architecturale visualisatie.
Beeldgebaseerde weergave maakt het mogelijk om een HDRI-afbeelding te gebruiken (een 360 graden panoramisch beeld van een omgeving) om lichtkaarten te genereren voor een 3D-scène. Het genereren van lichtkaarten vanuit een realistisch uitzicht betekent dat artiesten niet langer uren hoeven te besteden aan het plaatsen van lichten en reflectorboxen in een 3D-scène om een respectabele weergave te krijgen.
Zijn werk op het gebied van beeldgebaseerde modellering maakt het mogelijk een 3D-model te genereren uit een verzameling stilstaande beelden - deze technieken werden aanvankelijk gebruikt The Matrix, en sindsdien geïmplementeerd in tientallen films.
08 van 10Krishnamurthy & Levoy
Normale toewijzing
Waar te beginnen met deze twee. Hun oeuvre mag slechts uit een enkele doorbraak bestaan, maar jongen was het een grote. Normale toewijzing is gebaseerd op het idee dat het mogelijk is om een zeer gedetailleerd net (met miljoenen polygonen) te passen op een polygonale kooi met lage resolutie op basis van de oppervlaknormalen van het model.
Dat klinkt misschien niet zo veel als je komt van een visuele effectenachtergrond waar het niet ongehoord is om tot 80 CPU-uren aan weergavetijd aan één filmfragment te wijden. Pak gewoon een magazijn vol met computers en brute kracht, zou je kunnen zeggen.
Maar hoe zit het in de gamesindustrie waar complete omgevingen 60 keer per seconde moeten worden weergegeven? Het vermogen om zeer gedetailleerde game-omgevingen met miljoenen polygonen te 'bakken' in een low-poly real-time mesh is vrijwel de enige reden dat de games van vandaag er zo goed uitzien. Oorlogswapens zonder normale mapping? Geen kans.
09 van 10
Ofer Alon & Jack Rimokh
Founded Pixologic, creëerde ZBrush
Zowat tien jaar geleden wisten deze jongens de industrie te rocken toen ze Pixologic oprichtten en de revolutionaire modelleringsapplicatie ZBrush introduceerden. Ze hebben het tijdperk van de digitale beeldhouwer in zijn eentje ingeluid en kwamen met honderden fantastisch gedetailleerde, onberispelijk gestructureerde, organische 3D-modellen die de wereld nog nooit had gezien.
Gebruikt in combinatie met normale mapping, heeft ZBrush (en vergelijkbare software zoals Mudbox gebouwd op dezelfde concepten) de manier veranderd waarop modelers werken. In plaats van te werken over edge-flow en topologie, is het nu mogelijk om een 3D-model te modelleren alsof het een stuk digitale klei is met weinig behoefte om polygonen vertex per hoekpunt te plaatsen.
Namens de modelbouwers overal, bedankt Pixologic. Dank je.
10 van 10William Reeves
Motion Blur-algoritme
Reeves is een van die jongens die zowat elke hoed heeft gedragen die je maar kunt bedenken in de computer grafische industrie. Hij werkte als technisch directeur op de baanbrekende dag van John Lasseter Luxo Jr. korte film (de geboorte van de Pixar-lamp) en speelde belangrijke rollen in elf speelfilms. Zijn bijdragen waren meestal in technische functies, maar hij heeft af en toe zijn talenten als modeler en zelfs als een animator uitgeleend.
Zijn grootste technische prestatie en de echte reden dat hij op deze lijst staat, is het ontwikkelen van het eerste algoritme om motion blur in computeranimatie met succes te emuleren.
