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3D计算机图形学的先驱

觀醫療科技的發展史,了解科技帶給我們的進步! (四月 2025)

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Anonim

在当今的计算机图形行业中,有数以千计的才华横溢的艺术家,他们在塑造我们所玩的游戏和我们观看的艺术作品中扮演着巨大的角色。但每位伟大的数字艺术家背后都是一位帮助他们完成工作的计算机科学家。

在某些情况下,科学家本身就是艺术家,而在其他情况下,他们来自完全不相关的学科。这个列表中的每个人都有一个共同点,就是他们以某种方式推动计算机图形向前发展。他们中的一些人多年前奠定了基础,当时该行业还处于起步阶段。其他人改进了技术,寻找旧问题的新解决方案。

他们都是先锋:

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艾德卡特莫尔

纹理映射,抗锯齿,细分曲面,Z缓冲

由于他作为皮克斯动画工作室联合创始人之一的着名地位,Ed Catmull可能是这份名单上最知名的计算机科学家。任何花费任何时间关注或阅读计算机图形行业的人几乎肯定会有一两次出现他的名字,即使对CG技术方面不感兴趣的人也可能看到他在2009年接受奥斯卡技术成就奖。

除了皮克斯之外,Catmull对该领域的最大贡献还包括纹理映射的发明(试图想象一个没有纹理映射的行业),抗锯齿算法的发展,细分曲面建模的细化以及Z概念的开创性工作。 - 缓冲(深度管理)。

Ed Catmull是真正开始为现代计算机图形行业奠定基础的第一批计算机科学家之一,他对该领域的贡献确实令人咋舌。他目前是皮克斯和沃尔特迪斯尼动画工作室的代理总裁。

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吉姆布林

Blinn-Phong Shader模型,凹凸贴图

Blinn的职业生涯始于NASA,他在那里为Voyager任务进行可视化,然而,他对计算机图形的贡献发生在1978年,当时他彻底改变了光在软件环境中与3D表面交互的方式。他不仅编写了Blinn-Phong着色器模型,该模型提出了计算廉价(即快速)计算3D模型上的表面反射的方法,他还被认为是凹凸贴图的发明。

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罗兰卡彭特和罗伯特库克

雷耶斯渲染

名单上的第一对,Carpenter和Cook是不可分割的,因为他们作为共同作者发表了他们的开创性工作(Ed Catmull也为研究做出了贡献)。这两人在照片写实主义的发展中起了重要作用 雷耶斯 渲染架构,构成了皮克斯成功的PhotoRealistic RenderMan软件包(简称PRMan)的基础。

雷耶斯,代表 呈现你所见过的一切, 仍然广泛用于工作室设置,最着名的是皮克斯,但也作为雷耶斯衍生产品的集群,通常称为Renderman兼容的渲染器。对于较小的工作室和个人艺术家来说,雷耶斯大多已被扫描线/光线跟踪包取代,如Mental Ray和VRay。

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肯佩林

Perlin噪声,超文本,实时角色动画,基于触笔的输入设备

Perlin是另一位业内重量级人物,他们的成就具有深远意义和宝贵价值。 Perlin Noise是一种流行且令人震惊的多功能程序纹理(如快速,简单,无需纹理贴图),几乎可用于所有3D软件包中。超文本 - 实时查看模型纹理变化的能力 - 是艺术家工具集中最节省时间的技术之一。我认为实时角色动画可能说明一切。基于触控笔的输入设备 - 尝试将数字雕塑家与他们可靠的Wacom平板电脑分开。

这些都是数字艺术家每天用来制作艺术品的所有东西。也许Perlin的进步没有像说的那样具有开创性,即纹理映射的发明,但它们都是有价值的。

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Pat Hanrahan和Henrik Wann Jensen

次表面散射,光子映射

曾经见过皮克斯的 铁皮玩具 或任何其他早期尝试照片般逼真的人物角色渲染?东西看起来,对吧?这是因为人体皮肤并非完全不透明 - 它实际上透射,散射或吸收大部分光照射到它上面,使我们的皮肤呈现出细微的红色或粉红色,血管更接近表面。早期的表面着色器无法正确渲染此效果,导致人物角色看起来死亡或僵尸状。

次表面散射(SSS)是一种着色技术,可以分层渲染皮肤,每个层根据深度图传输不同的环境色调 - 这是Jensen&Hanrahan对该领域的最大贡献,它对人类角色的渲染方式起到了重要作用今天。

光子映射算法由Jensen单独编写,类似处理光通过半透明材料。具体而言,光子映射是一种双通道全局照明技术,最常用于模拟穿过玻璃,水或蒸汽的光。

这两个人因其在次表面散射方面的工作获得了技术成就奖。

06年10月

Arthur Appel&Turner Whitted

光线投射和光线跟踪算法

虽然在技术上有两个独立的突破,但我们将光线投射(Appel 1968)和后来的光线追踪(Whitted 1979)作为单一条目进行计数,因为Turner Whitted基本上是在建立和调整Apple多年前所做的工作。

这两个打孔一起构成了大多数现代渲染技术的基础,并且已经取代了扫描线渲染器,因为它们能够更精确地再现自然光照现象,如颜色流失,阴影衰减,折射,反射和景深。虽然光线追踪渲染器非常精确,但它们的最大缺点一直是(现在仍然如此)它们的速度和效率。然而,凭借当今的超强CPU和专用图形硬件,这已成为一个问题。

07年10月

Paul Debevec

基于图像的渲染和建模,HDRI

由于他的突破,Paul Debevec全权负责成千上万的不明智的“未来汽车坐在一个空荡荡的白色房间,但仍然反映了一个完整的环境”图像。但他也负责简化数百名环境,汽车和建筑可视化专家的工作流程。

基于图像的渲染使得可以使用HDRI图像(环境的360度全景图像)来生成3D场景的光图。从真实世界的视景生成光照贴图意味着艺术家不再需要花费数小时在3D场景中放置灯光和反光盒以获得可敬的渲染。

他在基于图像的建模方面的工作允许从静止图像集合生成3D模型 - 这些技术最初被使用 矩阵, 从那以后,已经在几十部电影中实施过。

08/10

Krishnamurthy和Levoy

法线贴图

从这两个开始。他们的全部作品可能只有一个突破,但男孩是一个很大的突破。法线贴图建立在这样的思想基础之上:根据模型的曲面法线,可以将高度详细的网格(具有数百万个多边形)拟合到低分辨率多边形网格中。

如果您来自视觉效果背景,那可能听起来不是很多,因为在单帧胶片上投放时间高达80小时的CPU时间并非闻所未闻。你可能会说,只需要一个装满电脑的仓库,然后蛮力。

但是在游戏行业中,整个环境需要每秒渲染60次呢?将具有数百万个多边形的高度详细的游戏环境“烘焙”到低多边形实时网格中的能力几乎是当今游戏看起来非常好的唯一原因。 战争机器 没有正常映射?不是机会。

09年10月

Ofer Alon和Jack Rimokh

成立Pixologic,创造了ZBrush

大约十年前,这些人在创立Pixologic并推出革命性建模应用程序ZBrush时震撼了整个行业。他们一手创造了数字雕塑家的时代,随之而来的是数百种奇特细节,无可挑剔的有机3D模型,就像世界上从未见过的那样。

与常规映射结合使用,ZBrush(以及基于相同概念的Mudbox等类似软件)改变了建模者的工作方式。现在可以雕刻3D模型,而不是在边缘流和拓扑结构上进行雕刻,就像它是一块数字粘土一样,几乎不需要按顶点放置多边形顶点。

代表各地的建模者,谢谢Pixologic。谢谢。

10个中的10个

威廉里夫斯

运动模糊算法

里夫斯是那些几乎戴着你在计算机图形行业所能想到的每一顶帽子的人之一。他曾担任John Lasseter的开创性技术总监 Luxo Jr. 短片(皮克斯灯的诞生),并在十一部故事片中扮演重要角色。他的贡献通常都是技术职位,但他偶尔会将自己的才能作为建模者,甚至曾作为动画师。

他最大的技术成就和他在这个名单上的真正原因是开发了第一个成功模拟计算机动画中运动模糊的算法。