图形学人物简史：两位图灵奖与奥斯卡得主的图形学研究往事

大数据文摘授权转载自AI科技评论 整理：李梅、王玥 编辑：陈彩娴 8 月 8 日至 11 日，计算机图形学国际顶级会议 SIGGRAPH 在加拿大温哥华举办。2019 年图灵奖和多次奥斯卡奖「双料得主」Pat Hanrahan 和 Ed Catmull 在大会上亮相，作了一场题为“Shading Languages and the Emergence of Programmable Graphics Systems”（着色语言与可编程图形系统的出现）的报告。 Pat Hanrahan，皮克斯动画工作室创始人之一，现任斯坦福大学计算机图形学实验室教授。他在皮克斯动画工作室主导了 RenderMan 界面规范和 RenderMan 着色语言的设计，并参与了《玩具总动员》等皮克斯经典作品的制作。凭借在渲染方面的杰出工作，他曾 3 次获得奥斯卡金像奖。 Edwin Catmull，著名计算机科学家，皮克斯动画工作室联合创始人及前总裁，曾参与创办纽约理工学院（NYIT）计算机图形实验室，该实验室被称为现代视觉特效的起源地。他将自身对于动画的热爱与计算机图形学融合，依靠自身技术先后 9 次获得奥斯卡金奖。 2019 年，为表彰他们对 3D 计算机图形学的贡献，以及对电影制作和计算机生成图像 (CGI) 等应用的革命性影响，Hanrahan 和 Catmull 这两位计算机图形学的奠基者被共同授予图灵奖。 在本次演讲中，Hanrahan 通过他在皮克斯和斯坦福的图形学研究经历，展示了自上世纪 80 年代以来渲染系统、着色语言、GPU 等的发展历程。他认为，图形学的发展带来了计算机体系结构的黄金时代，使得我们可以构建不同类型的计算机来优化不同的任务。 而 Edwin Catmull 讲述了自己入门计算机图形学、为了图形学发展而奔走求职，再到创立 Lucas 影业计算机图形学部门的传奇经历，而这个部门正是皮克斯的前身。Catmull 回忆道，在那段时间里，自己与身边的创作者们在各自的领域突破限制，将各种不可能变为现实，那是一个激动人心的时代。

Pat Hanrahan

获得图灵奖实在是荣幸之至。第一位在计算机图形学领域获得图灵奖的人是计算机图形学之父 Ivan Sutherland（1988年）。Edwin 是 Ivan 的学生，而我在皮克斯动画工作室工作，所以这是两代研究者共同的荣誉。在我之前的一整代计算机图形学学者为这个领域奠定了基础，在早期的职业生涯中给了我很多启发。 图注：1988年图灵奖得主Ivan Sutherland 我因为在电影行业的计算机图像生成作品受到赞誉，我就首先从这方面讲起。下面这张著名的虚拟图像是由 George Lucas 的电影公司 Industrial Light and Magic（简称“工业光魔”）制作的，名为“The Road to Point Reyes”。Point Reyes是北加州的一个海滨，制作这张图像旨在让 Lucas 相信计算机图形学可以为想象中的世界绘制逼真的画面，可以创造出我们在世界上看到的多样性，并展示出令人信服的细节和复杂性。 图注：The Road to Point Reyes 被授予图灵奖后，我意识到，更大的计算机科学界实际上并不太了解计算机图形学或制作电影所需的知识。他们认为这很神奇，的确很神奇，我不得不向人们解释计算机图形学是什么，以及制作电影需要什么样的图形学知识。我们需要开发模型和算法来为我们周围的一切创建图片，整个 SIGGRAPH 圈都在为此共同努力。多年来，我们弄清楚了如何制作人的照片，如何渲染人、地点、事物、茶壶、兔子、山、腿、溪流、云、彩虹、光晕、光环、布料。我还研究头发和皮肤。不仅仅是 Edwin 和我，整个图形学圈子提出了几百上千个超酷的想法，使得制作电影成为可能。 这张照片只是早期用图形学能制作出虚拟图像的一个例子。我们在卢卡斯电影公司时，Lucas 主要为他的电影做特效，目标是创建可以无缝融合到实景中的计算机图形。 下图是早期的一个应用：1985 年工业光魔发行的电影“Young Sherlock Holmes”（《少年福尔摩斯》）。你可以看到教堂里的彩色玻璃人物。 图注：电影《少年福尔摩斯》 计算机图形学的早期目标是制作逼真的图像，这也是我们的第一个目标。