2019图灵奖公布:两位计算机图形学先驱获奖,为

2019图灵奖公布:两位计算机图形学先驱获奖,为

时间:2020-03-24 16:42 作者:admin 点击:
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3月18日,国际计算机协会ACM官方公布了2019年度图灵奖的获得者:Patrick M. Hanrahan和Edwin E. Catmull,以表彰他们对3D计算机图形学的贡献,以及这些技术对电影制作和其他计算机生成图像(CGI)的革命性影响。

Catmull是计算机科学家,曾是皮克斯(Pixar)和迪士尼动画工作室(Disney Animation Studios0的总裁。Pixar的创始员工Hanrahan是斯坦福大学计算机图形学实验室的教授。

Ed Catmull和Pat Hanrahan通过概念创新以及对软件和硬件的贡献,从根本上影响了计算机图形学领域。他们的工作对电影制作产生了革命性的影响,从25年前的《玩具总动员》开始,一直延续到今天,产生了一种全新的完全由计算机动画制作的故事片。

ACM总裁Cherri M. Pancake说:“ CGI改变了电影的制作和体验方式,同时也深刻影响了更广泛的娱乐行业。Catmull和Hanrahan的贡献证明了在计算专业化的进步可以对该领域的其他领域产生重大影响。例如,Hanrahan为GPU开发着色语言,使其成为广泛领域的通用计算引擎,包括我自己的高性能计算专业。”

Google AI高级研究员兼高级副总裁Jeff Dean说道,“技术不断发展,但是数十年前Hanrahan和Catmull所开发的东西至今仍是该领域的标准做法,这给人留下了深刻的印象。更重要的是人们认识到CGI技术的科学贡献,未来几年它将深刻影响虚拟和增强现实,数据可视化,教育,医学成像等领域。”

Catmull不凡人生:

从计算机图形学博士到担任Pixar总裁

Catmull于1974年在犹他大学获得计算机科学博士学位,他的指导老师包括计算机图形学之父Ivan Sutherland和1988年ACM AM图灵奖获得者。

在他的博士学位论文中,Catmull介绍了用于显示弯曲斑块而不是多边形的突破性技术,其中出现了两项新技术:Z缓冲(当时由Wolfgang Straber进行了描述),用于管理计算机图形学中的图像深度坐标;以及纹理贴图,将二维表面纹理包裹在三维对象周围。

在犹他州时,Catmull还创建了一种通过指定更粗糙的多边形网格来表示光滑表面的新方法。毕业后,他与吉姆·克拉克(Jim Clark)合作,后者后来在Catmull-Clark细分曲面上找到了Silicon Graphics和Netscape,现在是动画和电影特效中使用的出色表面补丁。

Catmull的技术在开发照片级逼真的图形,消除“锯齿”(形状周围的粗糙边缘)方面起着重要作用,锯齿是原始计算机图形的特征。

离开犹他大学后,Catmul)成立了纽约理工学院(NYIT)计算机图形实验室,这是美国最早的专用计算机图形实验室之一。

在那个时候,Catmull梦想着制作一部计算机动画电影。1979年,乔治·卢卡斯(George Lucas)聘请了Catmul),在卢卡斯电影公司,Catmull及其同事继续开发3D计算机图形动画的创新,而那时这个行业仍然被传统的2D技术所主导。

1986年,史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)收购了卢卡斯电影公司(LucasFilm)的计算机动画部门,并将其更名为皮克斯(Pixar),Catmull担任总裁。

Pat Hanrahan

创造CGI视觉效果标准RenderMan

Pat Hanrahan是Pixar的创始员工,Hanrahan于1985年获得了威斯康星大学麦迪逊分校的生物物理学博士学位,加入Pixar之前曾在NYIT的计算机图形学实验室短暂工作过。

Hanrahan担任Pixar任新型图形系统首席架构师,该图形系统允许使用真实的材质和照明来渲染弯曲的形状。

此系统(后来称为RenderMan)的一个关键思想是着色器(用于着色CGI图像)。RenderMan系统将光反射行为与几何形状分开,并计算形状上各点的颜色,透明度和纹理。RenderMan系统还结合了Catmull早前在该领域做出的贡献的Z缓冲和细分曲面创新。

在Pixar工作期间,Hanrahan还开发了体积渲染技术,该技术使CGI研究可以通过3D数据集(例如一团烟)渲染2D投影。Hanrahan与他的合著者Marc Levoy一起在被引用最多的论文中介绍了光场渲染,这种方法可通过从任意点生成新视图而没有深度信息或特征匹配的方式,使观看者感觉它们正在穿越场景。

Hanrahan继续开发使用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的照明效果(即全局照明或GI)。

Hanrahan在ACM SIGGRAPH上发表的1990年开创性论文中分享了他的RenderMan研究。然而,要使计算硬件发展到可以使用Hanrahan的RenderMan系统制作全长3D计算机动画电影《玩具总动员》的程度,还需要五年的时间。

在Catmull的领导下,Pixar使用RenderMan制作一系列成功的电影,并将RenderMan授权给其他电影公司。该软件被应用于已被提名获得视觉效果类奥斯卡金像奖的47部电影中的44部,其中包括《阿凡达》,《泰坦尼克号》,《美女与野兽》,《指环王》三部曲以及《星球大战》前传,RenderMan已经是CGI视觉效果的标准工作流程。

在1989年离开Pixar后,Hanrahan在普林斯顿大学和斯坦福大学担任学术职务。从1990年代开始,他和他的学生扩展了RenderMan着色语言,使其可以在强大GPU上实时工作。

GPU上广泛使用的着色语言及其多样性最终要求GPU硬件设计人员开发更灵活的体系结构。这些体系结构又允许GPU用于各种计算环境,包括用于高性能计算应用程序的运行算法,以及在人工智能应用程序的 海量数据 集上训练机器学习算法。Hanrahan和他的学生还开发了Brook,这是一种用于GPU的语言,也是NVIDIA开发出CUDA的基础。

关于图灵奖

图灵奖(Turing Award),全称“A.M. 图灵奖(A.M Turing Award)”,由美国计算机协会(ACM)于1966年设立,专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家艾伦·麦席森·图灵(Alan M. Turing)。

由于图灵奖对获奖条件要求极高,评奖程序又是极严,一般每年只奖励一名计算机科学家,只有极少数年度有两名合作者或在同一方向作出贡献的科学家共享此奖。因此它是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项,有“计算机界的诺贝尔奖”之称。

每一年的图灵奖一般在下一年的4月初颁发,从1966年至今共67名获奖者,按国籍分,美国学者最多,欧洲学者偶见之,华人学者目前仅有2000年图灵奖得主姚期智(现在清华大学、香港中文大学)。

据相关资料统计,截止2018年,美国斯坦福大学的图灵奖人数(校友或教职工)位列世界第一(27位),美国麻省理工学院(25位)、美国加州大学伯克利分校(25位)并列世界第二;哈佛大学(14位)和普林斯顿大学(13位)分列世界第四和第五名。