3Dコンピュータグラフィックスのパイオニア

ブレークスルーの背後にある男性

今日のコンピュータグラフィックス業界では、すばらしい才能を持った数多くの才能あふれるアーティストがいます。彼らが演じるゲームや、私たちが見ている作品を彼らが描いている作品に組み立てるのに大きな役割を果たしています。 しかし、あらゆる偉大なデジタルアーティストの後ろには、仕事を可能にするコンピュータ科学者がいます。

いくつかのケースでは、科学者はアーティスト自身であり、他のケースでは完全に無関係な分野から来たものであった。 このリストのすべての人が共通していることの1つは、何らかの形でコンピュータグラフィックスを前方に押し込んだことです。 何年か前に業界が未発達の時代に基礎を築いた人たちもいました。 他の人たちは技術を洗練し、古い問題に対する新しい解決法を見つけました。

彼らはすべてパイオニアだった。

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エド・カトマール

トッドウィリアムソン/寄稿者/ゲッティイメージズ

テクスチャマッピング、アンチエイリアス、サブディビジョンサーフェス、Zバッファリング

Pixar Animation Studiosの共同設立者の一人として有名であるため、Ed Catmullはおそらくこのリストの中で最も有名なコンピュータ科学者です。 コンピュータグラフィックス業界に従ったり、読んだりするのに時間を費やした人は、彼の名前を1〜2回聞いたことがほとんどあり、CGの技術面に無関心な人でも、2009年に技術的な成績でアカデミー賞を受賞したかもしれません。

Pixar以外にも、 テクスチャマッピングテクスチャマッピングなしの産業を想像してみてください)、アンチエイリアスアルゴリズムの開発、サブディビジョンサーフェスモデリングの改良、Zのコンセプトに関する先駆的研究バッファリング(深度管理)。

Ed Catmullは、 現代のコンピュータグラフィックス産業の基礎を築き始めた最初のコンピュータ科学者の一人であり、彼の貢献は本当に驚異的です。 現在、ピクサーとウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオの社長を務めています。

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ジムブリン

ウィキメディアコモンズ

Blinn-Phongシェーダモデル、バンプマッピング

BlinnはNASAで彼のキャリアをスタートし、Voyagerミッションのビジュアライゼーションに携わりましたが、コンピュータグラフィックスへの貢献は1978年、光がソフトウェア環境で3Dサーフェスとやり取りする方法に革命をもたらしました。 彼は、 3Dモデル上で表面反射を計算するための計算上安価な(すなわち速い)方法を提示したBlinn-Phongシェーダモデルを書いただけでなく、バ​​ンプマッピングの発明も信じられています。

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ローレン・カーペンター&ロバート・クック

Photoshot /コントリビュータ/ゲッティイメージズ

レイズレンダリング

リストの最初のペアは、共著者として画期的な研究を発表したため、CarpenterとCookは不可分です(Ed Catmullも研究に貢献しました)。 このペアは、フォトリアリスティックなReyes レンダリングアーキテクチャの開発に役立ちました。これは、Pixarの記念碑的に成功したPhotoRealistic RenderManソフトウェアパッケージ(略してPRMan)の基盤を形成しています。

Raysers You Saw Sawの略であるReyesは、スタジオの設定、とりわけPixarで広く使われていますが、Renderman準拠のレンダラと呼ばれるReyesスピンオフのクラスタとしても広く使われています。 小規模のスタジオや個々のアーティストのために、Reyesは主にMental RayやVRayのようなスキャンライン/レイトレーシングパッケージに取って代わりました。

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ケン・パーリン

Slaven Vlasic /ストリンガー/ゲッティイメージズ

パーリンノイズ、ハイパーテクスチャ、リアルタイムキャラクタアニメーション、スタイラスベースの入力デバイス

Perlinは業績が非常に高く評価されている業界大物の一人です。 Perlin Noiseは、ほぼすべての3Dソフトウェアパッケージに標準装備されている一般的で驚くほど多彩な手続きテクスチャ(速い、簡単、テクスチャマップ不要)です。 ハイパーテキスチャ(モデルのテクスチャへの変更をリアルタイムで表示する機能)は、アーティストのツールセットでは時間を節約するための優れたテクニックの1つです。 私はリアルタイムのキャラクターアニメーションはおそらくそれ自体のために話すと思います。 スタイラスベースの入力デバイス - 信頼できるWacomタブレットからデジタル彫刻家を分離してください。

これは、デジタルアーティストが毎日、芸術を作っているすべてのものです。 おそらく、Perlinの進歩のどれもが、テクスチャマッピングの発明という画期的なものではなかったかもしれませんが、それらはすべて価値のあるものです。

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Pat Hanrahan&Henrik Wann Jensen

ヴァレリー・マコン/ストリンガー/ゲッティイメージズ

地下散乱、フォトンマッピング

Pixarの錫のおもちゃ、または人間のキャラクターの現実的なレンダリングの他の初期の試みを見たことがありますか? 何か外見は、右か? それは、人間の肌は完全に不透明ではないので、実際にはそれを当てる光の大部分を透過、散乱、吸収するので、血管が表面に近い微妙な赤やピンクの色合いになります。 初期のサーフェスシェイダーは、この効果を適切にレンダリングすることができず、人間のキャラクターが死んでいるかゾンビのように見えました。

サブサーフェススキャッタリング(SSS)は、各レイヤーが深度マップに基づいて異なる周囲の色合いを送信する、レイヤーでスキンをレンダリングするシェーディングテクニックです。これはJensen&Hanrahanのフィールドへの最大の貢献であり、人間のキャラクタがレンダリングされる方法今日。

光子マッピングアルゴリズムは、Jensenのみによって書かれ、同様に半透明材料を通過する光を扱う。 具体的には、光子マッピングは、ガラス、水、または蒸気を通過する光をシミュレートするために最も一般的に使用される2パスグローバル照明技術である。

2人は、地下散乱に関する研究成果の授与式アカデミー賞を受賞しました。

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Arthur Appel&Turner Whitted

ウィキメディアコモンズ

レイキャスティングとレイトレースアルゴリズム

技術的に2つの別々の突破口がありますが、Turner Whittedは本質的にAppelが何年も前に行っていた作業をベースにしていたため、レイキャスティング(Appel 1968)とそれ以降のレイトレース(Whitted 1979)を1つのエントリとしてカウントしています。

1つの2つのパンチは、最新のレンダリング技法の基礎を形成し、カラーブリード、シャドウフォールオフ、屈折、反射、および被写界深度のような自然な照明現象を正確に再現する能力が高いため、スキャンラインレンダリングに取って代わりました。 レイトレーシングレンダラーは非常に正確ですが、その最大の欠点は、常に速度と効率性です(まだ残っています)。 しかし、今日の超強力なCPUと専用のグラフィックハードウェアでは、この問題はあまり問題になりません。

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ポール・デベク

最大モールス/ストリンガー/ゲッティイメージズ

画像ベースのレンダリングとモデリング、HDRI

彼のブレークスルーのために、Paul Debevecは、空白の部屋に座っているがまだ完全な環境を反映している何千もの悪用された「未来的な車」のために単独で責任を負います。 しかし、数百人の環境、自動車、建築の視覚化スペシャリストのワークフローを簡素化する責任も負っています。

画像ベースのレンダリングでは、HDRI画像(環境の360度のパノラマ画像)を使用して、3Dシーンのライトマップを生成することができます。 現実の世界のビスタからライトマップを生成することは、アーティストが、尊敬できるレンダリングを得るために、ライトやリフレクタボックスを3Dシーンに配置する時間を費やす必要がなくなったことを意味します。

画像ベースのモデリングに関する彼の研究は、静止画像のコレクションから3Dモデルを生成することを可能にします。これらの手法は当初Matrixで使用されて以来、数十のフィルムに実装されていました。

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クリシュナナーシー&レボイ

スタンフォード大学

通常マッピング

どこから始めるのか。 彼らの作品は一つの画期的なものでしかないかもしれないが、少年は大きなものだった。 ノーマルマッピングは、モデルのサーフェス法線に基づいて、非常に詳細なメッシュ (数百万のポリゴンを含む)を低解像度ポリゴンケージに合わせることができるという考えに基づいています。

これは、映画の1つのフレームに最大80 CPU時間のレンダリング時間を費やすことのない、視覚効果の背景から来ている場合にはあまり好きではないかもしれません。 ちょうどコンピュータでいっぱいの倉庫を手に入れて、それを無理やりにしてください。

しかし、毎秒60回の環境全体をレンダリングする必要があるゲーム業界はどうでしょうか? 何百万ものポリゴンを使って非常に詳細なゲーム環境を低ポリゴンのリアルタイムメッシュに「焼き付ける」能力は、今日のゲームがとてもうまく見える唯一の理由です。 通常のマッピングがない戦争のギア ? チャンスではありません。

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Ofer Alon&Jack Rimokh

Jason LaVeris /寄稿者/ゲッティイメージズ

Pixologicを創設し、ZBrushを創設

ちょうど約10年前、これらの人たちはPixologicを設立し、画期的なモデリングアプリケーションZBrushを導入して業界を揺るがしました。 彼らは独創的にデジタル彫刻家の時代を迎えました。そして、これまで見たことのない世界のような、何百もの非常に詳細で、完璧なテクスチャ付きの有機的な3Dモデルが登場しました。

通常のマッピングと組み合わせて使用​​すると、ZBrush(および同じ概念で構築されたMudboxのような類似のソフトウェア)がモデラーの動作を変えました。 エッジフローやトポロジーで作業するのではなく、3Dモデルを彫刻することは、ポリゴンの頂点を頂点ごとに配置する必要がほとんどなく、デジタルクレーのようにすることが可能です。

どこでもモデラーの代わりに、Pixologicに感謝します。 ありがとうございました。

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ウィリアム・リーブス

アルベルトE.ロドリゲス/スタッフ/ゲッティイメージズ

モーションブラーアルゴリズム

Reevesは、コンピュータグラフィックス業界であなたが想像できるすべての帽子をちょうど着用している人の一人です。 John Lasseterの画期的な映画「 Luxo Jr. 」(Pixarランプの誕生)でテクニカルディレクターを務め、11の長編映画の主役を演じた。 彼の貢献は通常技術的な立場にありましたが、時には彼の才能をモデラーとして、そして一度はアニメーターとして貸し出しています。

彼の最大の技術的成果、そして彼がこのリストに載っている本当の理由は、コンピュータアニメーションのモーションブラーをうまくエミュレートするための最初のアルゴリズムを開発するためです。

3D印刷について学ぶ。