Det finns tusentals fantastiskt begåvade artister som arbetar i dagens datorgrafikindustri och de har en stor roll i att forma de spel vi spelar och de filmer vi tittar på i konstverk som de är. Men bakom varje stor digital konstnär är en datavetenskapare som hjälpte till att göra sitt arbete möjligt.
I vissa fall var forskarna konstnärer själva, i andra kom de från helt orelaterade discipliner. Den enda sak som varje person på den här listan har gemensamt är att de skjuter upp datorgrafik framåt på något sätt. Några av dem lagde grunden för många år sedan när industrin fortfarande var i sin linda. Andra förfinade teknikerna, hitta nya lösningar på gamla problem.
De var alla pionjärer:
01 av 10Ed Catmull
Textur kartläggning, Anti-aliasing, Subdivision Surfaces, Z-Buffering
På grund av sin berömda status som en av grundarna till Pixar Animation Studios är Ed Catmull förmodligen den mest kända datavetenskaparen på listan. Den som har spenderat någon tid efter att ha läst eller läst om datorgrafikindustrin har nästan säkert stött på hans namn en eller två gånger, och även personer som inte är intresserade av CGs tekniska sida kan ha sett honom acceptera ett Oscar för teknisk prestation 2009.
Bortsett från Pixar innehåller Catmulls största bidrag till fältet uppfinning av texturmappning (försök att föreställa sig en bransch utan texturmappning), utvecklingen av anti-aliasingalgoritmer, förfining av delningsytemodellering och banbrytande arbete på Z-konceptet -buffering (djuphantering).
Ed Catmull var verkligen en av de första datavetenskaparna som verkligen började lägga grunden för en modern datorgrafikindustri, och hans bidrag till fältet är verkligen svindlande. Han verkar för närvarande som president för både Pixar och Walt Disney Animation Studios.
Jim Blinn
Blinn-Phong Shader Model, Bump Mapping
Blinn började sin karriär på NASA, där han arbetade med visualiseringar för Voyager-uppdraget, men hans bidrag till datorgrafik kom 1978 då han revolutionerade hur ljus interagerar med 3D-ytor i en mjukvarumiljö. Inte bara skrev han Blinn-Phong-skuggmodellen, vilken presenterade ett beräkningsmässigt billigt (dvs snabbt) sätt att beräkna yta reflektioner på en 3D-modell, han är också krediterad med uppfinningen av bump-kartläggning.
03 av 10Loren Carpenter & Robert Cook
Reyes Rendering
Vårt första par på listan, Carpenter och Cook är oskiljaktigt eftersom de publicerade sitt banbrytande arbete som medförfattare (Ed Catmull bidrog också till forskningen). Paret var medverkande i utvecklingen av den fotorealistiska Reyes rendering arkitektur, som ligger till grund för Pixars monumentalt framgångsrika PhotoRealistic RenderMan mjukvarupaket (PRMan för kort).
Reyes, som står för Gör allt du någonsin har sett, används fortfarande ofta i studioinställningar, framförallt hos Pixar, men också som ett kluster av Reyes spinoffs som vanligen kallas Renderman-kompatibla renderers. För mindre studior och enskilda artister har Reyes oftast ersatts av scanline / raytracingpaket som Mental Ray och VRay.
04 av 10Ken Perlin
Perlin Noise, Hypertexture, Real-Time Character Animation, Stylus-Based Input Devices
Perlin är en annan av de tunga branscher som prestationerna är omfattande och ovärderliga. Perlin Noise är en populär och chockerande mångsidig procedurstruktur (som i, snabb, enkel, ingen texturskarta krävs) som levereras i praktiskt taget varje 3D-mjukvarupaket. Hypertexture-möjligheten att visa förändringar i en modell texturer i realtid-är en av de stora tidsbesparande teknikerna i en konstnärs verktygssats. Jag tycker att teckenanimering i realtid talar förmodligen för sig själv. Stylus-Based Input Devices-försök att skilja en digital skulptör från sin pålitliga Wacom-tablett.
Det här är allt som en digital konstnär använder varje dag som han eller hon gör konst. Kanske var ingen av Perlins framsteg lika banbrytande som sagt, uppfinningen av texturmappning, men de är lika värdefulla.
05 av 10Pat Hanrahan & Henrik Wann Jensen
Subsurface Scattering, Photon Mapping
Någonsin sett Pixars Tennstycke eller något annat tidigt försök till fotorealistisk återgivning av en mänsklig karaktär? Något ser ut, eller hur? Det beror på att människans hud inte är helt ogenomskinlig - den sänder, sprider eller absorberar en stor del av det ljus som slår det, vilket ger vår hud en subtil röd eller rosa nyans där blodkärlen ligger närmare ytan. Tidiga ytskärmar var oförmögna att göra denna effekt på rätt sätt, vilket ledde till att mänskliga tecken uppträdde som döda eller zombieliknande.
Subsurface Scattering (SSS) är en skuggningsteknik som gör huden i lager, med varje lager som sänder en annan omgivningsklimat baserat på djupkartor. Det är Jensen & Hanrahans största bidrag till fältet och det är avgörande för hur mänskliga tecken görs i dag.
Photon mapping algoritmen skrevs av Jensen ensam och liknande behandlar ljus som passerar genom genomskinliga material. Specifikt är fotonmappning en två-pass global belysningsteknik som används mest för att simulera ljus som passerar genom glas, vatten eller ånga.
De två var utmärkta akademiska utmärkelser i teknisk prestation för sitt arbete med underjordisk spridning.
06 av 10Arthur Appel & Turner Whitted
Raycasting & Raytracing Algorithms
Även om vi tekniskt två separata genombrott, räknar vi med raykasting (Appel 1968) och senare raytracing (Whitted 1979) som en enda post eftersom Turner Whitted väsentligen byggde på och anpassade det arbete som Apple hade gjort många år tidigare.
Tillsammans utgör den ena stansen grunden för modernaste renderingstekniker och har ersatt scanline-renderare på grund av deras större förmåga att exakt reproducera naturliga belysningsfenomen som färgblödning, skuggaförlust, refraktion, reflektion och skärpedjup. Även om raytracing renderers är mycket exakta, har deras största nackdel alltid varit (och fortfarande) deras hastighet och effektivitet. Men med dagens ultra-kraftfulla processorer och dedikerad grafikkhårdvara har detta blivit mindre av ett problem.
07 av 10Paul Debevec
Bildbaserad rendering och modellering, HDRI
På grund av hans genombrott är Paul Debevec ensam ansvarig för tiotusentals dåligt upplysta "futuristiska bilar som sitter i ett tomt vitt rum men fortfarande återspeglar en hel miljö" -bilder. Men han är också ansvarig för att förenkla arbetsflödet från hundratals miljö-, fordons- och arkitektoniska visualiseringsspecialister.
Bildbaserad rendering gör det möjligt att använda en HDRI-bild (en 360-graders panoramabild av en miljö) för att skapa ljuskartor för en 3D-scen. Att skapa ljuskartor från en verklig vista innebär att konstnärer inte längre behöver spendera timmar att placera ljus och reflektorboxar i en 3D-scen för att få en respektabel bild.
Hans arbete med bildbaserad modellering möjliggör generering av en 3D-modell från en samling stillbilder - dessa tekniker användes ursprungligen på Matrisen, och har implementerats i dussintals filmer sedan dess.
08 av 10Krishnamurthy & Levoy
Normal kartläggning
Var ska man börja med dessa två. Deras oeuvre kan bara bestå av ett enda genombrott, men pojken var en stor. Normal kartläggning bygger på tanken att det är möjligt att passa en mycket detaljerad mask (med miljontals polygoner) till en polygonal bur med låg upplösning baserat på modellens ytnormal.
Det kanske inte låter lika mycket om du kommer från en visuell verkningsbakgrund där det inte är ovanligt att ägna upp till 80 CPU-timmar för att göra tid till en enda filmruta. Bara få ett lager fullt av datorer och brute force det, kanske du säger.
Men hur är det med spelbranschen där hela miljöer måste göras 60 gånger per sekund? Förmågan att "baka" mycket detaljerade spelmiljöer med miljontals polygoner till ett lågpoly realtidsnät är ganska mycket den enda anledningen till att dagens spel ser så bra ut. Gears of War utan normal kartläggning? Inte en chans.
09 av 10
Ofer Alon & Jack Rimokh
Grundad Pixologic skapade ZBrush
För ungefär tio år sedan rockade dessa killar industrin när de grundade Pixologic och introducerade det revolutionerande modelleringsprogrammet, ZBrush. De inledde ensam den digitala skulptörens epok, och med det kom hundratals fantastiskt detaljerade, oklanderligt strukturerade, organiska 3D-modeller som världen aldrig sett.
Används i samband med normal kartläggning, har ZBrush (och liknande program som Mudbox byggt på samma begrepp) förändrat hur modellerare arbetar. Istället för att arbeta över kantflödet och topologin, är det nu möjligt att skulpta en 3D-modell som en digital lera med lite behov av att placera polygons vertex med vertex.
På vegna av modellerare överallt, tack Pixologic. Tack.
10 av 10William Reeves
Motion Blur-algoritm
Reeves är en av de killar som har använt nästan alla hattar du kan tänka dig inom grafikindustrin. Han arbetade som teknisk direktör på John Lasseter sämst Luxo Jr. kortfilm (Pixar lampans födelse) och har spelat stora roller i elva filmsekvenser. Hans bidrag har vanligtvis varit i tekniska positioner, men han har ibland lånat sina talanger som modellare, och till och med en gång som animatör.
Hans största tekniska prestation och den verkliga anledningen till att han är på den här listan är att utveckla den första algoritmen för att framgångsrikt efterlikna rörelseoskärpa i datoranimation.
