圖靈獎(jiǎng)是以計(jì)算機(jī)之父圖靈的名字命名的獎(jiǎng)項(xiàng)，由美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）于1966年設(shè)立，作為計(jì)算機(jī)科學(xué)殿堂的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，它通常每年只授予一名在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，作出重大而具有持久影響力貢獻(xiàn)的人，獎(jiǎng)金的總金額更是高達(dá)100萬(wàn)美元。

近日，ACM（國(guó)際計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)）宣布2019年度圖靈獎(jiǎng)授予Edwin E． Catmull與Patrick M． Hanrahan，表彰他們對(duì)3D計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的貢獻(xiàn)，以及對(duì)電影制作和計(jì)算機(jī)生成圖像等應(yīng)用的革命性影響。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也稱之為CG，是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。

或許大家對(duì)兩位科學(xué)家的名字較為陌生，但你一定得了解他們所作出的貢獻(xiàn)，假設(shè)沒(méi)有這兩位，我們不知道何時(shí)才能看到3D動(dòng)畫(huà)電影。

Edwin E.Catmull是迪士尼動(dòng)畫(huà)的退休總裁，Patrick M.Hanrahan是斯坦福圖形學(xué)教授，但他們有一個(gè)共同的身份，傳奇動(dòng)畫(huà)公司——皮克斯（Pixar）的開(kāi)創(chuàng)元老。

兩位在電影制作和計(jì)算機(jī)生成圖像（CGI）領(lǐng)域的成就，引領(lǐng)皮克斯開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的時(shí)代，1995 年，該公司上映了世界上第一部3D動(dòng)畫(huà)電影——《玩具總動(dòng)員》，對(duì)電影和游戲CG特效的發(fā)展產(chǎn)生了革命性影響。

雖然技術(shù)在不斷發(fā)展，但是Hanrahan和Catmull幾十年前開(kāi)發(fā)的技術(shù)，至今仍是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3D特效的開(kāi)山鼻祖

Catmull是著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家，讀書(shū)期間Catmull發(fā)明了兩個(gè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本技術(shù)：Z緩沖，用于管理計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的圖像深度坐標(biāo)；以及紋理映射，將二維表面紋理包裹在三維對(duì)象周圍，這為以后生成逼真的CG圖形奠定了基礎(chǔ)。

隨后，Catmull成立了紐約理工學(xué)院（NYIT）計(jì)算機(jī)圖形實(shí)驗(yàn)室，這是美國(guó)最早的專用計(jì)算機(jī)圖形實(shí)驗(yàn)室之一。該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)仍為迪士尼、IBM、HBO等公司管理數(shù)字動(dòng)畫(huà)和攝影項(xiàng)目。

1979年，Catmull加入了盧卡斯影業(yè)并負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)小組；

1986年，史蒂夫·喬布斯買下盧卡斯影業(yè)的計(jì)算機(jī)部門，成立了皮克斯，由Catmull擔(dān)任公司首席技術(shù)官。

姍姍來(lái)遲的Hanrahan先是進(jìn)入NYIT計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作，而后于1986年，加入到了皮克斯動(dòng)畫(huà)工作室。

在皮克斯就職期間，兩人合作開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)了一種新的圖形系統(tǒng)—RenderMan。

RenderMan可稱之為一個(gè)計(jì)算機(jī)圖像渲染體系，它支持復(fù)雜的燈光和著色器，將光反射行為與幾何形狀分開(kāi)，并計(jì)算形狀上各點(diǎn)的顏色、透明度和紋理，同時(shí)，RenderMan系統(tǒng)結(jié)合了Catmull提出的Z緩沖和細(xì)分曲面創(chuàng)新。

RenderMan憑借它強(qiáng)大、逼真的功能，成為了業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)工具，在過(guò)去47部獲得奧斯卡視覺(jué)特效提名的電影中，有44部使用了這個(gè)技術(shù)，包括我們熟知的《泰坦尼克號(hào)》、《阿凡達(dá)》和《星球大戰(zhàn)》等3D大作。

跨時(shí)代意義

如今，在全球1380億美元的電影產(chǎn)業(yè)中，3D動(dòng)畫(huà)是最受歡迎的那一類

但三維計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)對(duì)于蓬勃發(fā)展的視頻游戲行業(yè)以及新興的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域也至關(guān)重要。

Catmull和Hanrahan在該技術(shù)上做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，這些貢獻(xiàn)對(duì)于當(dāng)今的CGI圖像的發(fā)展仍然是不可或缺的。

此外，他們對(duì)編程圖形處理單元（GPU）的研究水平已經(jīng)超出了計(jì)算機(jī)圖形的范疇，這些研究深刻影響了包括數(shù)據(jù)中心管理和人工智能在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。

谷歌AI副總裁是這么認(rèn)為的：“由于3D計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常普及，我們常常忘卻這個(gè)領(lǐng)域在不久前是什么樣子的。雖然技術(shù)在不斷發(fā)展，但是Hanrahan和Catmull幾十年前開(kāi)發(fā)的技術(shù)，至今仍是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這給人留下了深刻的印象。表彰CGI技術(shù)的科學(xué)貢獻(xiàn)，并讓公眾了解這樣一個(gè)在未來(lái)幾年將影響VR與AR、數(shù)據(jù)可視化、教育、醫(yī)學(xué)影像等諸多領(lǐng)域的學(xué)科，是十分重要的。”

特別值得一提的，Hanrahan 和他的學(xué)生還開(kāi)發(fā)了一種用于 GPU 的語(yǔ)言：Brook，可以將類似C這樣的語(yǔ)言通過(guò)編譯器編譯為CG代碼，隱藏了利用圖形學(xué)API實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，可以說(shuō)是大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程，并最終催生了 NVIDIA 的 CUDA。