爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

2020-03-24 15:38:08 8点赞 28收藏 2评论

3月18日,有“计算机界诺贝尔奖”之称的 2019 年图灵奖授予给了两位皮克斯动画(Pixar)的创始员工。

他们是艾德·卡特姆(Edwin E. Catmull)帕特里克·汉拉汗(Patrick M. Hanrahan)

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 艾德·卡特姆(左)和 帕特里克·汉拉汗(右)

这两位把最好年华献给电影行业的计算机科学家,不仅为今天的好莱坞电影特效技术奠定了基础,还彻底改变了游戏、虚拟现实和人工智能行业。

上世纪七八十年代,乔治·卢卡斯 集结了一大批年轻的科学家和工程师,把他的“星球大战”梦想搬上大银幕。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 上世纪七八十年代星战“原初三部曲”拍摄侧记,图源:looper.com

70 年代初,师从计算机图形学的创始人之一 伊万·萨瑟兰(Ivan Sutherland)、在犹他大学获得计算机博士学位的 艾德·卡特姆(Ed Catmull)因他的计算机图形学研究成果,受邀加入卢卡斯影业(Lucasfilm)。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 艾德·卡特姆(Ed Catmull)

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 1984年卢卡斯影业计算机部门(左三是卡特姆

那个时代,计算机生成的图像都是直线和多边形,卡特姆 在犹他大学时就提出了一种在计算机上显示曲面的方法

1972 年 卡特姆 应用自己的技术创作出一部名为“计算机动画之手”的短片,这是最早的计算机动画作品之一。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 《计算机动画之手》(1972)

1986 年 史蒂夫·乔布斯 收购了卢卡斯影业计算机动画部门,更名为皮克斯,他选择 卡特姆 担当动画公司的总裁。

△ 左至右:Ed Catmull, Steve Jobs和John Lasseter,图源:Pixar

卡特姆 对皮克斯最重要的贡献,就是构造了能对任意几何体使用的递归算法来创建平滑曲面的规则形成了皮克斯动画沿用至今的曲面技术。

在 卡特姆 的“学者风范”感召下,更多研究者和工程师加入了这个电影团队。

这时,旧金山威斯康星大学麦迪逊分校年轻的生物物理学学生 帕特里克· 汉拉汗(Patrick Hanrahan)决定放弃昆虫研究,入职皮克斯,与 卡特姆 搭档推动计算机图形学的发展。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 帕特里克·汉拉汗(Patrick Hanrahan)

这些年轻的研究者聚在一起,产生了一个“伟大的愿望”——完全用计算机来生成一部动画片

虽然这个目标看似渺茫,但 汉拉汗 说:

我认为这辈子不可能实现,但我可以花一生的时间去尝试。

卡特姆 和 汉拉汗 敏锐地意识到计算机动画的局限性——“恐怖谷”效应让人类角色看起来很“出戏”。

汉拉汗 在 卡特姆 和其他同事十多年工作的基础上,开发出了一个叫 RenderMan 的图形系统,汉拉汗 担任开发团队的首席架构师。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

RenderMan 用真实的材质和光影来渲染曲线形状,电影制作人可以把图像与真实场景自然融合,产生逼真的动画效果

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 图源:renderman.pixar.com


它拥有一个能给 CG 图像着色的着色器,软件在渲染过程中能将光反射与几何形状分开,并计算被着色对象上各个点的颜色,透明度和纹理,使得动画有“栩栩如生”的观感。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

80 年代后期,汉拉汗 和皮克斯的同事们把 RenderMan 开源给其他电影制作人;他们还发布了 RenderMan Shading 语言——一种允许任何人修改的计算机语言,结果引爆了这项技术的发展。

《机器人制造者:乔治·卢卡斯与数字革命》作者、曾经的卢卡斯员工 迈克尔·鲁宾 说:

RenderMan 不仅是皮克斯生产的工具,更是皮克斯的产品,它属于计算机科学家的社区。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ Renderman视频教程

在皮克斯工作期间,汉拉汗 还开发出了体积渲染技术。CG 艺术家可以对 3D 数据集的 2D 投影(例如一团烟雾)进行渲染。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ Renderman制作的《超人总动员2》

汉拉汗 与他人合著的论文中提出了“光场渲染”的概念(注:一种基于图像的渲染技术);


他还完善了
“利用表面下散射来描绘皮肤和头发”的技术,并使用蒙特卡洛射线追踪技术来渲染复杂光影效果——被称为全局照明(Global Illumination,GI)

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 图源:renderman.pixar.com

虽然 汉拉汗 1990 年就在 ACM SIGGRAPH 上发表了关于RenderMan的研究成果,然而等到计算机硬件足以实现他的理论,已经是 5 年后了。

计算机芯片制造商英伟达(NVIDIA)一直关注着这两人的研究成果,他们以 汉拉汗发表的 3D 图形论文为基础,驱动自己的芯片制造项目。

卡特姆 说:“英伟达图像处理单元(GPU)的兴起,让我们从中受益。”

硬件齐备,1995 年世界上第一部全部由计算机制作的 3D 动画电影——《玩具总动员》诞生了;

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 《玩具总动员》(1995)

1999 年,经过技术优化的《玩具总动员2》成了皮克斯“里程碑式的胜利”。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 《玩具总动员2》(1999)

观众认为这部电影既是艺术奇迹,更是技术奇迹。

RenderMan 在制作《玩具总动员》系列和之后许多皮克斯影片上都发挥了关键性作用;但它对电影行业的影响远远超过了伍迪和巴斯光年的故事。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

2001 年,RenderMan 成为第一个赢得奥斯卡奖的软件。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

在最近获得奥斯卡金像奖提名的 47 部电影中,有 44 部使用了皮克斯的 RenderMan ;其中就包括了《阿凡达》,《泰坦尼克号》,《指环王》三部曲和《星球大战》系列。

汉拉汗 和 卡特姆 二人组让计算机科学技术与娱乐产业的创造力结合在一起,创造出一个又一个视觉奇观。

从《虫虫危机》中的半透明叶子;

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

到去年《玩具总动员4》中随风摆动的雨滴,皮克斯出品的每部电影,都在挑战计算机图形技术的新高度。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

《皮克斯传奇》(The Pixar Touch-The Making of a Company)这本书中,作者大卫·普莱斯说:

3D 计算机图形技术的很多基础技术都来源于 艾德·卡特姆 和他领导的团队。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

受 汉拉汗 论文启发的 GPU 掀起了 90 年代的 3D 计算机游戏潮流,还促使虚拟现实复兴

在超级计算机和人工智能领域,GPU 十分擅长于训练 AI ;它在包括自动驾驶汽车、面部识别服务和 Alexa 等智能助手开发中起到至关重要的作用。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 去年英伟达在 GPU 技术大会上推出了 Clara AI 平台

汉拉汗 1989 年离开皮克斯,他先后担任过普林斯顿大学副教授(1991-1994)和斯坦福大学教授(1994 年至今),指导过 40 多名博士生。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

2003年 汉拉汗 与其他人联合创立了西雅图著名科技公司 Tableau Software,这家数据可视化公司在全球拥有 4,000 多名员工,去年 8 月以 157 亿美元的价格被 Salesforce 收购

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

而 卡特姆 则在皮克斯一呆就是三十多年,直到 2018 年才退休。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

△ 皮克斯的回忆(最左Catmull, 左二Steve Jobs,左三Bob Iger,最右John Lasseter

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

ACM(美国计算机学会) A.M. 图灵奖以英国数学家阿兰·M·图灵(Alan M. Turing)名字命名,创立于 1966 年,旨在表彰和奖励那些推动技术和行业发展的计算机科学家和工程师

谷歌为这一奖项提供了 100 万美元奖金

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

ACM 在 18 日宣布图灵奖获奖者时写道:

艾德·卡特姆 和 帕特里克·汉拉汗 通过概念上的创新以及对软硬件的贡献,从根本上改变了计算机图形学领域,对电影产生了革命性的影响。

爱上电影的计算机科学家,最后得了「图灵奖」

卡特姆 和 汉拉汗 将于今年 6 月 ACM 在旧金山举行的颁奖宴会上正式领取这一奖项。

未经授权,不得转载
展开 收起

《凯叔讲故事》京东大礼包 音频节目

《凯叔讲故事》京东大礼包 音频节目

1元起

《陈见:如何释放性魅力》音频节目

《陈见:如何释放性魅力》音频节目

68元起

《改善两性关系的秘密第二季》音频节目

《改善两性关系的秘密第二季》音频节目

88元起

小小优趣 狂欢限量 年卡VIP会员

小小优趣 狂欢限量 年卡VIP会员

暂无报价

全新作品:《张震讲故事》惊魂季

全新作品:《张震讲故事》惊魂季

18.3元起

学而思网校 少儿编程C++——小小极客初长成 直播课

学而思网校 少儿编程C++——小小极客初长成 直播课

6元起

《老梁的四大名著情商课》 音频节目

《老梁的四大名著情商课》 音频节目

99.5元起

《王东岳的中西哲学启蒙课》音频节目

《王东岳的中西哲学启蒙课》音频节目

197.34元起

《不一样的新概念英语》【2+3合辑】音频节目

《不一样的新概念英语》【2+3合辑】音频节目

349.5元起

《好男人,你也要学会撩妹》音频节目

《好男人,你也要学会撩妹》音频节目

199元起

《曹文:如何把孩子培养成英语学霸》音频节目

《曹文:如何把孩子培养成英语学霸》音频节目

99元起

《谢涛有声历史剧:三国到明清》音频节目

《谢涛有声历史剧:三国到明清》音频节目

149.5元起

《旅の日本語:不用学的旅游日语》音频节目

《旅の日本語:不用学的旅游日语》音频节目

99元起

《熊浩哈佛谈判术:生活无处不谈判》音频节目

《熊浩哈佛谈判术:生活无处不谈判》音频节目

99元起

《52倍人生——戴锦华大师电影课》音频节目

《52倍人生——戴锦华大师电影课》音频节目

暂无报价

《30天旅游英语特训营》音频节目

《30天旅游英语特训营》音频节目

99元起
2评论

发表评论请 登录
  • 最新
  • 最热
评论举报

请选择举报理由

相关文章推荐

更多精彩文章
更多精彩文章
最新文章 热门文章
28
扫一下,分享更方便,购买更轻松