3D Kompüter Qrafikində Öncülər

Çağırışların arxasında olanlar

Bu günün kompüter qrafika sənayesində çalışan, görkəmli qabiliyyətli sənətkarların sayı minlərlədir və biz oynadığımız oyunları və sənət əsərlərinə baxdığımız filmlərin formalaşmasında böyük rol oynayır. Amma bütün böyük rəqəmsal sənətkarların arxasında onların işinin mümkünlüyünü təmin edən kompüter alimidir.

Bəzi hallarda alimlər rəssamlar idi, digər hallarda isə tamamilə əlaqəli olmayan fənlərdən gəldilər. Bu siyahıda olan hər bir insanın bir yerdə olduğu bir şey, bir şəkildə irəli bir şəkildə kompüter qrafikini itələdi. Bəziləri, sənayenin hələ də körpəlikdə olduğu bir çox il əvvəl təməlini qoydu. Digərləri köhnə problemlərə yeni həllər taparaq, texnikaları incələşdirdi.

Onlar bütün pionerlər idi:

01 ilə 10

Ed Catmull

Todd Williamson / Köməkçi / Getty Images

Doku Xəritəçəkmə, Anti-aliasing, Subdivision Surfaces, Z-Buffering

Pixar Animation Studios-un birgə qurucularından biri olan Ed Catmull, bu siyahıda ən tanınmış kompüter alimidir. Kompüter Graphics sənayesi ilə əlaqədar hər hansı bir vaxt sərf edən və ya oxuduğu hər kəs, adını bir və ya iki dəfə demək olar ki, qarşıya qoyur və CG'nin texniki tərəfində maraqlanmadığı hallar da ona 2009-cu ildə texniki nailiyyətlər üçün Oscar mükafatını qəbul etmiş ola bilər.

Pixar kənarında, Catmull-in sahəyə ən böyük fəaliyyətləri doku xaritalması ( doku xaritalması olmayan bir sənayeyi təsəvvür etməyə çalış), anti-aliasing alqoritmlərinin inkişafı, bölmə səthinin modelləşdirilməsinin təkmilləşdirilməsi və Z - tamponlama (dərinliyin idarə edilməsi).

Ed Catmull, həqiqətən, müasir bir kompüter grafik sənayesi üçün zəmin hazırlamaq üçün həqiqətən ilk kompüter alimlərindən biri idi və sahəyə etdiyi fəaliyyətləri həqiqətən təəccübləndirir. Hal-hazırda həm Pixar, həm də Walt Disney Animation Studios başçılığını icra edir.

02/10

Jim Blinn

Wikimedia Commons

Blinn-Phong Shader Model, Bump Xəritəçəkmə

Blinn kariyerine NASA'da başlamış, burada Voyager missiyası üçün görselleştirme çalışması yapmış, lakin kompüter grafiklerine katkısı 1978-ci ildə bir proqram ortamında 3D yüzeyleri ile etkileşim biçimini inqilab ederken geldi. O, 3D modelində yerüstü hesablamalar aparmaq üçün hesablamalı ucuz (yəni sürətli) bir yol təqdim edən Blinn-Phong shader modelini yazmaqla yanaşı, o da birbaşa xəritəçəkmə ixtirası ilə hesablanır.

03/10

Loren Carpenter və Robert Cook

Photoshot / Contributor / Getty Images

Reyes Rendering

Siyahımızdakı birinci cütümüz, Carpenter və Cook, ayrılmazdır, çünki onlar həmtəsisçiləri (Ed Catmull tədqiqata də qatqı qoymuşdur) kimi təməlqoyma işlərini dərc etmişdilər. Bu cüt, fotoşəkilçi Reyes'in memarlıq quruluşunun inkişafında instrumental idi və Pixar'ın monoqrafiyada uğurlu FotoRealistic RenderMan proqram paketinin əsasını təşkil edir (PRMan üçün qısa).

Renders hər şeyi gördüyünüz Reyes, hələ də Pixar'da, xüsusilə də Renderman uyğun randevu kimi adlandırılan Reyes spinoff bir qrupu kimi studiya parametrlərində geniş yayılmışdır. Daha kiçik studiyalar və fərdi rəssamlar üçün, Reyes əsasən Mental Ray və VRay kimi scanline / raytracing paketləri tərəfindən təxirə salınmışdır.

04/10

Ken Perlin

Slaven Vlasic / Stringer / Getty Images

Perlin səs-küy, Hypertexture, Real-Time Karakter Animasiyası, Stylus Bazlı Giriş Aygıtları

Perlin, nailiyyətləri uzaq və əvəzsiz olan sənayenin ağır ağırlıqlarından bir dənəsi. Perlin Noise məşhur və şok edici çox yönlü prosessual tərkibdir (kimi, tez, asan, heç bir doku xəritəsi tələb olunur) demək olar ki, hər 3D proqram paketində standart gəlir. Hypertexture - real vaxt rejimində bir modelin dokusuna dəyişiklikləri nəzərdən keçirmək qabiliyyəti bir sənətkarın toolsetində böyük vaxt qənaət üsullarından biridir. Hesab edirəm ki, real vaxt xarakterli animasiya yəqin ki, özü üçün danışır. Stylus əsaslı Giriş Qurğuları - rəqəmsal heykəltəraşını etibarlı Wacom tabletindən ayırmağa çalışın.

Rəqəmsal sənətkarın sənət etdiyini hər gün istifadə etdiyi şeylər bunlardır. Yəqin ki, Perlinin irəliləyişlərindən heç biri, toxunma-Xəritəçəkmə ixtira kimi deyildi kimi təməlqoyma idi, lakin onlar qiymət kimi hər bit istəyirik.

05/10

Pat Hanrahan & Henrik Wann Jensen

Valerie Macon / Stringer / Getty Images

Yeraltı Dağılımı, Foton Xəritəçəkmə

Pixar-nin Tin Toy- ı ya da bir insan xüsusiyyətinin foto-realist göstərilməsində hər hansı digər erkən cəhdi görüldü? Bir şey görünür, sağ mı? Çünki insan dərisi tamamilə qeyri-şəffaf deyildir; əslində, dərinliyini qıraraq, qan damarlarının səthə daha yaxın olduğu bir cazibədar qırmızı və ya çəhrayı rəng verir. Erkən səth gölgeləri bu təsiri düzgün şəkildə göstərə bilməmiş, insan simvollarının ölü və ya zombi kimi görünməsinə səbəb olmuşdur.

Yeraltı Dağılımı (SSS) dərini dərinliklərdə xəritəyə əsaslanan fərqli mühit həcmini ötürən qatlamlarda dərini kölgələmə üsuludur - bu, Jensen & Hanrahan'ın sahəyə ən böyük töhfəsi və insan simvollarının göstərilməsində instrumental olur bu gün.

Foton Xəritəçəkmə alqoritmi yalnız Jensen tərəfindən yazılmışdır və eyni zamanda şəffaf materiallardan keçən işıqlarla məşğul olur. Xüsusilə, foton xəritələri şüşə, su və ya buxardan keçən işıqları simulyasiya etmək üçün ən çox istifadə olunan iki yollu qlobal işıqlandırma üsuludur.

İki mükafat, yerüstü səpilmə işlərinə görə texniki nailiyyətlərdə Akademiya mükafatlarına layiq görülmüşdür.

06-dan 10-a

Arthur Appel & Turner Whitted

Wikimedia Commons

Raycasting & Raytracing alqoritmləri

Texniki cəhətdən iki ayrı irəliləyişə baxmayaraq, Turner Whitted, əsasən, Appelin bir çox illər əvvəl etdiyi işi qurmaq və uyğunlaşdırmaqdan ötrü təkan olaraq, dırmaşma (Appel 1968) və daha sonra (Whitted 1979) raytracing (Whitted 1979) sayılırıq.

Birlikdə iki ədəd punch ən müasir göstərmə texnikasının əsasını təşkil edir və rəngli qanaxma, kölgə düşməsi, qırılma, əksiklik və sahənin dərinliyi kimi təbii işıqlandırma hadisələrini doğru şəkildə əks etdirmək üçün daha çox bacarığı olduğundan scanline göstəricilərini təxirə saldılar. Raytracing göstəriciləri olduqca doğru olsa da, onların ən böyük dezavantajı həmişə sürət və səmərəliliydi (və hələ də qalır). Ancaq günümüzün ultra-güclü CPU'ları və xüsusi grafik donanımı ilə bu, daha az bir məsələ halına gəlmişdir.

07/10

Paul Debevec

Max Morse / Stringer / Getty Images

Image Based Rendering & Modeling, HDRI

Onun çıxışı səbəbindən, Paul Debevec, boş ağ odada oturan, hələ də tam mühit əks etdirən on minlərlə pis məsləhətli "futuristik avtomobil" üçün məsuliyyət daşıyır. Lakin yüzlərlə ətraf mühit, avtomobil və memarlıq vizuallaşdırma mütəxəssislərinin işini sadələşdirmək üçün məsuliyyət daşıyır.

Şəkil əsaslı göstərilməsi bir 3D səhnə üçün işıq xəritələri yaratmaq üçün bir HDRİ təsvirindən istifadə etmək imkanı verir (ətraf mühitin 360 dərəcə panoramik görüntüsü). Gerçək bir dünya vizasından işıq xəritələrinin yaranması deməkdir ki, sənətkarların hörmətli bir iş görməsi üçün 3D sahəyə işıq və reflektor qutularını yerləşdirmək üçün artıq sərf etməsi lazım deyil.

Şəkil əsaslı modelləşdirmə ilə bağlı onun işləri hələ də görünüşlərin toplusundan bir 3D modelinin yaradılmasına imkan verir - bu üsullar ilk olaraq The Matrix- də istifadə olundu və onlardan sonra onlarla filmdə tətbiq olundu.

08/10

Krishnamurthy & Levoy

Stanford Universiteti

Normal Xəritəçəkmə

Bu iki ilə harada başlayacağıq. Onların işi yalnız bir təkamüldən ibarət ola bilər, amma oğlan o qədər böyük idi. Normal xəritəçəkmə, modelin səth normalarına əsaslanaraq, aşağı həcmli çoxbucaqlı qəfəsə yüksək həssas bir mesh (milyonlarla poliqon ilə) uyğun ola biləcəyi fikri üzərində qurulmuşdur.

Vizual efektli fondan gəlmiş olursanız, filmin bir kvadratına qədər göstərilmək üçün 80 saata qədər CPU saatına həsr olunmayan bir yer deyildir. Yalnız kompüterlərlə dolu bir anbara sahib olun və onu qüvvətləndirin.

Amma bütün ətraf mühitin hər saniyədə 60 dəfə göstərilməsi lazım olan oyun sənayesində necə olar? Çox poliqonlu real vaxtlı mesh halına gətirən yüksək səviyyəli oyun mühitlərini "yandırmaq" bacarığı bugünkü oyunların bu qədər yaxşı görünməsinin yeganə səbəbidir. Normal xaritalmadan müharibə dişli ? Heç bir şans yoxdur.

09/10

Ofer Alon & Jack Rimokh

Jason LaVeris / Contributor / Getty Images

Pixologic yaradıldı, ZBrush yaratdı

Təxminən on il bundan əvvəl bu uşaqlar Pixologic'i qurduqda və sənayeyə zərbə vurdular və Zbruşun inqilabi modelləşdirmə tətbiqini təqdim etdilər. Rəqəmsal heykəltəraşların dövründə tək-tək tərəfli şəkildə qurulmuşlar və dünya ilə görülən yüzlərlə fantastik detal, qüsursuz bir şəkildə düzəldilmiş, üzvi 3D modelləri gəldi.

Normal xəritələşdirmə ilə birlikdə istifadə edilən ZBrush (və eyni konsepsiyalar üzərində qurulmuş Mudbox kimi oxşar proqram) modellərin işini dəyişdi. Üst-axın və topoloji üzərində işləyən əvəzinə, 3D modeli bir neçə ədəd polygon verteksini vertex ilə yerləşdirmək üçün çox az sayda rəqəmsal gilli parça kimi heykəlləndirmək mümkündür.

Modelçular adından hər yerə təşəkkür edirəm Pixologic. Çox sağ ol.

10-dan 10-a

William Reeves

Alberto E. Rodriguez / Personal / Getty Images

Motion Blur alqoritmi

Reeves, kompüter qrafika sənayesində təsəvvür edə biləcəyiniz təxminən hər şapka geyilən adamlardan biridir. John Lasseter'in semino Luxo Jr adlı qısametrajlı filmi (Pixar lampanın doğulması) üzrə texniki direktor vəzifəsində çalışıb və on bir bədii filmdə böyük rol oynamışdır. Onun töhfələri adətən texniki vəzifələrdədir, lakin bəzən onun istedadlarını modellər, hətta animator kimi təqdim edir.

Onun ən böyük texniki nailiyyəti və bu siyahıda olan əsl səbəbi, kompüter animasiya sistemində hərəkət bulanıklığını müvəffəq etmək üçün ilk alqoritmi inkişaf etdirməkdir.

3D çap haqqında məlumat əldə edin.