پیشگامان گرافیک کامپیوتری 3D

مردان پس از دستیابی به موفقیت

هزاران هنرمند با استعداد با استعداد که در صنعت گرافیک کامپیوتری امروز کار می کنند وجود دارد و آنها نقش مهمی در شکل دادن به بازی هایی که ما بازی می کنند و فیلم هایی که به کارهای هنری می پردازیم، اهمیت می دهند. اما پشت هر هنرمند بزرگ دیجیتال یک دانشمند کامپیوتری است که به امکان کار آنها کمک کرد.

در برخی موارد، دانشمندان هنرمندان خود بودند، در مواردی دیگر از رشته های کاملا غیر مرتبط با آن آمده بودند. یکی از چیزهایی که هر فردی در این فهرست مشترک دارد این است که گرافیک کامپیوتری به نوعی به جلو حرکت کرده است. بعضی از آنها سالها پیش وقتی که صنعت هنوز در دوران کودکی خود بود، زمینه کار را فراهم کرد. دیگران تکنیک ها را رفع کردند، راه حل های جدیدی برای مشکلات قدیمی پیدا کردند.

آنها همه پیشگامان بودند:

01 از 10

اد کاتمول

تاد ویلیامسون / همکار / گتی ایماژ

نقشه برداری بافت، Anti-aliasing، سطوح زیرسطحی، Z-Buffering

Ed Catmull به دلیل یکی از بنیانگذاران استودیوهای انیمیشن Pixar Animation، به احتمال زیاد شناخته شده ترین دانشمند کامپیوتر در این لیست است. هر کسی که صرف مقدار زیادی از وقت و یا خواندن در مورد صنعت کامپیوتر گرافیک تقریبا قطعا نام خود را یک بار یا دو بار، و حتی مردمی که علاقه مند در سمت فنی از CG ممکن است دیده او پذیرفته جایزه اسکار برای دستیابی به تکنولوژی در سال 2009.

به غیر از پیکسار، بزرگترین کمک های Catmull به این زمینه شامل اختراع نقشه برداری بافت (سعی کنید تصور یک صنعت بدون نقشه برداری بافت)، توسعه الگوریتم های anti-aliasing، پالایش مدل سازی سطحی زیرزمینی و کار پیشگام در مفهوم Z -بفری (مدیریت عمق).

Ed Catmull واقعا یکی از اولین دانشمندان کامپیوتر بود که واقعا شروع به ساختن زمینه برای صنعت گرافیک کامپیوتری مدرن کرد و مشارکت او در زمینه واقعا هیجان انگیز بود. او در حال حاضر رئيس جمهور از هر دو استودیو انیمیشن Pixar و والت دیزنی است.

02 از 10

جیم بلین

ویکیپدیا

مدل شیدر Blinn-Phong، نقشه بردار

بلین حرفه خود را در ناسا آغاز کرد، جایی که او در تجسم سازی برای مأموریت ویجر مشغول به کار بود، اما سهم وی در گرافیک کامپیوتری در سال 1978 به وقوع پیوست، زمانی که انقلاب راه نور را با سطوح سه بعدی در یک محیط نرم افزاری تغییر داد. او نه تنها مدل شیدر Blinn-Phong را ارائه داد، که یک روش رایانه ای ارزان (یعنی سریع) محاسبه بازتاب های سطح بر روی یک مدل سه بعدی را ارائه داد ، او همچنین با اختراع نقشه برداری ضربه به دست آمده است.

03 از 10

لورن کارپنتر و رابرت کوک

فتوشاپ / سازنده / گتی ایماژ

رییس رندرینگ

اولین جفت ما در لیست، کارپنتر و کوک هستند جدایی ناپذیر هستند چرا که آنها کار نوآورانه خود را به عنوان همکاری نویسندگان منتشر کردند (Ed Catmull نیز در تحقیق کمک کرده است). این جفت در ساختن معماری ریزدای فاکتورهای Reyes نقش مهمی را ایفا کرد، که پایه ای از پاور پوینت موفق به ارائه ی نرم افزاری PhotoRealistic RenderMan (PRMan for short) می شود.

Reyes، که برای Renders همه چیز را همیشه می بیند، همچنان به طور گسترده ای در تنظیمات استودیو مورد استفاده قرار می گیرد، مخصوصا در Pixar، بلکه همچنین به عنوان خوشه ای از Spinoff های Reyes که معمولا Renderers سازگار با Renderman نامیده می شوند. برای استودیوهای کوچکتر و هنرمندان فردی، Reyes عمدتا توسط بسته های Scanline / raytracing مانند Mental Ray و VRay جایگزین شده است.

04 از 10

کن پرلین

Slaven Vlasic / Stringer / Getty Images

Perlin Noise، Hypertexture، انیمیشن Real Time Character، دستگاه های ورودی مبتنی بر Stylus

Perlin یکی دیگر از آن سنگین وزن های صنعت است که دستاوردهای بسیار دور و ارزشمند است. پرلین نویز یک بافت نرم افزاری محبوب و تکان دهنده و متنوع است (به عنوان سریع، آسان، بدون نقشه بافت مورد نیاز) که در تقریبا هر بسته نرم افزاری سه بعدی استاندارد می شود. Hypertexture - توانایی مشاهده تغییرات در بافت مدل در زمان واقعی - یکی از تکنیک های صرفه جویی در وقت در مجموعه ابزار هنرمند است. من فکر می کنم انیمیشن شخصیت در زمان واقعی احتمالا برای خودش صحبت می کند. دستگاه های ورودی مبتنی بر دیافراگم - سعی کنید جداگانه مجسمه سازی دیجیتال از قرص Wacom قابل اعتماد خود را.

این همه چیزهایی است که یک هنرمند دیجیتال از هر روزی که هنرمند می سازد استفاده می کند. شاید هیچ کدام از پیشرفت های پرلین به عنوان پیشگویی کننده ای نیست که بگویم، اختراع نقشه برداری بافت، اما هرچند ارزشمند است.

05 از 10

پت هنرهان و هنریک وان جنسن

Valerie Macon / Stringer / Getty Images

پراکندگی زیرسطحی، نقشه برداری فوتون

تا به حال اسباب بازی قلع Pixar دیده اید ، یا هر گونه تلاش اولیه دیگر در ارائه تصویر واقعی واقع گرایانه از شخصیت انسان؟ چیزی به نظر می رسد، درست است؟ این به این دلیل است که پوست انسان به طور کامل متضاد نیست - در واقع، قسمت زیادی از نور را که به آن ضربه می زند، انتقال می دهد، بخش زیادی از آن را جذب می کند و پوست ما را رنگی قرمز یا صورتی ظریف می کند که رگهای خونی آن را به سطح نزدیک تر می کنند. شیدرهای سطح اولیه قادر به ارائه این اثر به درستی نیستند، و باعث می شود شخصیت های انسانی مانند مرده یا زامبی ظاهر شوند.

پراکندگی زیرسیستم (SSS) یک روش سایه زنی است که پوست را در لایه ها ارائه می دهد و هر لایه براساس نقشه های عمقی رنگ محیطی مختلف را انتقال می دهد؛ این بزرگترین سهم جensن و هانراحان در این زمینه است و در نحوه ارائه شخصیت های انسانی امروز.

الگوریتم نقشه برداری فوتون توسط یانسن به تنهایی نوشته شده است، و به همین ترتیب با عبور نور از مواد شفاف نیز در ارتباط است. به طور خاص، نقشه برداری فوتون یک روش نوردهی جهانی است که به طور شایع برای شبیه سازی نور عبور از شیشه، آب یا بخار استفاده می شود.

دو اثر جایزه اسکار جایزه اسکار برای موفقیت در کارهایشان در زمینه پراکندگی زیرسطحی را به دست آوردند.

06 از 10

آرتور اپپل و ترنر ویتد

ویکیپدیا

الگوریتم Raycasting و Raytracing

اگر چه از نظر فنی دو پیشرفت جداگانه است، ما در حال شمارش ریکاستینگ (Appel 1968) و بعدا raytracing (Whitted 1979) به عنوان یک ورودی تنها، چرا که ترنر Whitted بود اساسا در ساخت و سازگاری کار است که Appel سالها پیش انجام شده است.

با هم، این دو پانچ اساس بسیاری از تکنیک های رندر جدید را تشکیل می دهد و به دلیل توانایی بالایی در تولید پدیده های نور طبیعی مانند خونریزی، افتادن سایه، انعکاس، انعکاس و عمق میدان، رندرهای Scanline را جایگزین کرده است. اگر چه رندرهای Raytracing بسیار دقیق هستند، اما بزرگترین ضرر آنها همواره (و هنوز باقی مانده) سرعت و کارایی آنها است. با این حال با استفاده از پردازنده های فوق العاده قدرتمند امروز و سخت افزار گرافیکی اختصاصی، این مسئله کمتر شده است.

07 از 10

پل دبوف

مکس مورس / استریجر / گتی ایماژ

رندر تصویری و مدل سازی، HDRI

به خاطر پیشرفت هایش، پل دبووك صرفا مسئول ده ها هزار ناكارآمد از "ماشین های آینده نگر است كه در اتاق سفید خالی نشسته اما هنوز هم منعكس كننده تصاویر كامل محیط" هستند. اما او همچنین مسئول ساده سازی گردش کار صدها متخصص محیط زیست، خودرو و معماری تجسم است.

رندر بر اساس تصویر امکان استفاده از یک تصویر HDRI (یک تصویر پانورامای 360 درجه ای از محیط) را برای تولید نقشه های نور برای یک صحنه 3D فراهم می کند. تولید نقشه های نور از یک دنیای واقعی به این معنی است که هنرمندان دیگر نیازی به صرف ساعت دادن چراغ ها و جعبه های انعکاسی در صحنه 3D برای دریافت رندر محترم.

کار او بر روی مدل سازی تصویر مبتنی بر تصویر، امکان تولید یک مدل سه بعدی از مجموعه تصاویر ساکن را فراهم می کند. این تکنیک ها در ابتدا در The Matrix مورد استفاده قرار گرفت و از آن به بعد در ده ها فیلم اجرا شده است.

08 از 10

کریشامومتری و لوووی

دانشگاه استنفورد

نقشه برداری عادی

از کجا شروع کنید؟ خلاقیت آنها تنها می تواند یک موفقیت واحد باشد، اما پسر آن بزرگ بود. نقشه برداری عادی براساس این ایده است که ممکن است یک mesh بسیار دقیق (با میلیون ها چند ضلعی) را به قفس چند ضلعی با وضوح پایین بر اساس استاندارد های سطح مدل برساند.

این ممکن است به نظر نرسد اگر شما از پس زمینه های جلوه های بصری می آید که در آن به طور غیرممکن است تا تقریبا 80 ساعت پردازنده از زمان رندر را به یک فریم فیلم اختصاص دهید. فقط می توانید یک انبار پر از کامپیوتر و نیروی بی رحم آن، شما ممکن است بگویید.

اما چگونه در صنعت بازی ها که در آن تمام محیط ها نیاز به 60 بار در هر ثانیه ارائه شده است؟ توانایی "بازی کردن" محیط بازی های بسیار دقیق با میلیون ها چندضلعی به یک مش کم در زمان واقعی در واقع، تنها دلیل آن است که بازی های امروز بسیار خوب عمل می کنند. Gears of War بدون نقشه برداری معمولی؟ شانسی وجود ندارد.

09 از 10

Ofer Alon & Jack Rimokh

جیسون لاورس / همکار / گتی ایماژ

Pixologic را تاسیس کرد، ZBrush را ایجاد کرد

تقریبا ده سال پیش این افراد وقتی که Pixologic را تاسیس کردند، صنعت را تکان دادند و ZBrush را معرفی کردند. آنها به تنهایی در دوران مجسمه سازی دیجیتال افتادند و با آن صدها مدل سه بعدی بی نظیر، بی نظیر و بافتی، مانند جهان که هرگز ندیده بود، آمد.

ZBrush (و نرم افزارهای مشابه مانند Mudbox ساخته شده بر اساس مفاهیم مشابه) با نقشه برداری معمولی مورد استفاده قرار گرفته است، مدلسازان کار را تغییر داده است. به جای کار بر روی لبه جریان و توپولوژی ، اکنون می توان یک مدل 3D را مانند یک قطعه دیجیتال رس با کمی نیاز به قرار دادن رگی چند ضلعی توسط رأس قرار داد.

از طرف مدل سازان در همه جا، با تشکر از شما Pixologic. متشکرم.

10 از 10

ویلیام ریوز

آلبرتو ا. رودریگز / کارکنان / گتی ایماژ

الگوریتم Motion Blur

ریوز یکی از آن دسته از بچه هایی است که فقط در مورد کلاهایی که می توانید در صنعت گرافیک کامپیوتری تصور کنید استفاده می شود. او به عنوان کارگردان فنی فیلم کوتاه لکسو جونیور جان لستر (تولد لامپ پیکسار) کار کرده و نقش مهمی در یازده فیلم دارد. مشارکت او معمولا در موقعیت های فنی قرار دارد، اما گاهی اوقات استعدادهای خود را به عنوان یک طراح و حتی یک بار به عنوان یک انیماتور قرض می دهد.

بزرگترین دستاورد فنی او و دلیل واقعی او در این لیست، توسعه الگوریتم اول برای موفقیت در حرکت انیمیشن در انیمیشن کامپیوتری است.

درباره چاپ سه بعدی اطلاعات بیشتری کسب کنید.