计较机图形学历次年夜的变化均与产业运用紧密亲密相干，从动画建造，到游戏开发，再到互联网期间的交互等，都能望到它深刻此中。
始终以来，如《寻梦周游记》《阿凡达》及《美男与野兽》等动画片子，以生动传神的画面带给了人们夸姣的享用。却不知如许惹人进胜的艺术暗地里，有着两位技能年夜腕的卓着进献，他们就是皮克斯的两位联合开创人，计较机图形迷信专家卡特莫尔以及斯坦福年夜学传授汉拉罕。
近日，国际计较协会（ACM）将2019年图灵奖授予他们二人，以表扬他们对3D计较机图形学的进献，和这些技能对片子建造以及计较机天生图象（CGI）的首要影响。
素有“计较机界诺贝尔奖”之称的图灵奖规格极高，凡是一年只授予一位计较机迷信家，只有少数环境下才会有两名互助者或者在统一标的目的得到庞大突破的迷信家获此殊荣。此次颁奖，也是继1988年之后，计较机图形学再次加冕这项桂冠。
完成物体全方位外形的数字化
事实甚么是计较机图形学？获奖者汉拉罕的话也许可以透显露一些信息——“我认为咱们可以把形象观点、数学以及算法转换成图象，这是世界上最酷的事儿。”
简略地说，计较机图形学次要研究若何在计较机顶用代码来完成图形，和操纵计较机入行图形的计较以及处置，内容次要包括建模、衬着、动画以及人机交互。这些技能是各种静态仿真运用的焦点技能，可以极年夜提高虚构实际体系的沉醉感。而3D计较机图形学是指用计较机主动绘制三维的物体、人体等，方针是尽量传神，最佳可以或许“以假乱真”。
眺望智库AI事业部部长、图灵机械人首席策略官谭茗洲指出：“完成这个方针最年夜的难点在于，一是绘制曲面，不少物体以及人体不是规则的长方体、正方体或者球体，而是相对于柔软、自由的曲面体；再一个是衬着，也就是给三维模子填充颜色以及暗影的进程，照片以及视频显示在二维立体上，遭到光照以及颜色、暗影等影响，视觉上会以为它们有平面感，若何天生天然的颜色以及暗影就是3D计较机图形学中最关头的部门。”
用计较机来复刻3D抽象，就要完成物体360°全方位外形的数字化，在计较机图形畛域，一个简略的图形可能必要几万行代码能力完成，要创建一个完备的平面抽象，更是难上加难。人物纤细的脸色变革、植物宛在目前的毛发、随风泛起的水流波纹等，全数必要操纵计较机图形学建模方式逐一刻划。可以说，3D动画就等于用计较机重修一个世界，技能门坎极高。
促进计较机技能以及片子“联姻”
在3D动画泛起以前，咱们所望到的2D动画片子，都是由一帧帧固定画面构成的。比方，视频凡是采纳的是24帧，即每一秒播放24幅画面，如许一来每一分钟至少要建造1440张画面。我国传统动画片子《年夜闹天宫》就是采纳了这类建造模式，在那时没无数字技能的环境下，仅是手工绘制就用了两年多时间。尔后几十年间，虽然数字技能在不竭成熟，但到了今天，2D动画照旧必要年夜量的人工手绘，十分费时、花钱、费力。
有业内助士评估，计较机图形学扭转了一个工业，创始了一个期间。没有计较机图形学，就没有3D动画片子。
从ACM的民间通知布告上，咱们可以或许望到卡特莫尔以及汉拉罕的获奖缘由：他们在观点立异以及软硬件方面的进献，对计较机图形学发生了基础性的影响，并对这些技能在影视建造以及CGI等运用上发生了反动性影响。
“1995年泛起的第一部3D动画片子《玩具总带动》，就是出自卡特莫尔以及汉拉罕之手。他们缔造了一种全新的、彻底由计较机建造的动画片子，可以说，促进了计较机技能以及片子‘联姻’。”谭茗洲暗示。
卡特莫尔于1974年在犹他年夜学得到计较机迷信博士学位。在念书时代，他遇到了他的导师——“计较机图形学之父”伊万·萨瑟兰。在伊万·萨瑟兰的率领下，他意想到，那时新兴的计较机图形学将成为动画行业的根本，这恰好连系了他的两项快乐喜爱——计较机以及动画。卡特莫尔立异性地发现了两个计较机图形学的根基技能——纹理映照以及B样条，开发了最先的3D显示算法以及多边形映照技能以迫近繁杂的曲面。
在卢卡斯影业事情时代，卡特莫尔以及汉拉罕等研究职员一块儿开收回一套着色技能以及响应的软件“衬着者”，令计较性能够胜利地将光反射举动与几何外形分隔，从而天生极具真实感的图形，胜利助推了《闭幕者2：审讯日》以及《侏罗纪公园》等多款爆品。卡特莫尔以及汉拉罕的技能支撑，也让全球望到了一种全新的、彻底由计较机建造的动画影像。
正如ACM主席凯里·谢里所言:“CGI图象开发扭转了片子建造以及体验的方法，同时也对更普遍的文娱工业发生深遥影响。”在现在全世界价值1380亿美元的片子行业之中，3D动画影片已经成为深受人们接待的类型之一。
图灵奖其实不是计较机图形学的终点
鉴于图灵奖在业界至高的职位地方，有研究者认为，若是一项技能的发现者被授予图灵奖，那就阐明这个畛域的原始开拓“做到头了”，接上去就会入进修修补补以及年夜规模运用的阶段。本年的获奖名单刚一颁布，就有计较机图形学畛域研究者趁势喊出“计较机图形学竣事了！”
针对此事，谢里评估道：“计较机图形学是ACM协会中最年夜且最具活气的研究畛域之一。卡特莫尔以及汉拉罕的进献证实，一项公用的计较技能可以对其余畛域发生重年夜影响。比方，汉拉罕在图形处置器（GPU）着色语言方面的研究，使患上这些语言被用作更普遍畛域内的通用计较引擎，包含高机能计较畛域。”
回首汗青不难发明，计较机图形学历次年夜的变化均与产业运用紧密亲密相干，从动画建造，到游戏开发，再到互联网期间的交互等，都能望到它深刻此中。然而期间在成长，技能在前进，运用需求也在不竭产生变革。以上这些场景的技能研发也许已经经知足了需求，但计较机图形学的远景照旧十分广漠。
“咱们不能不认可，这两位迷信派别十年前的研究功效仍然是当今该畛域的尺度。但更首要的一点是，这些研究功效会在将来几年对AR、VR、数据可视化、教诲、医学影像等诸多畛域发生影响。”google高档研究员、人工智能高档副总裁杰夫·狄恩暗示。
微软亚洲研究院网络图形组也曾经指出，计较机图形学将来将运用在机械人、3D打印、虚构实际、加强实际、数字化孪生等场景。
实在，计较机图形学今朝在虚构实际方面已经经有所运用，比方以前故宫铺出的“动起来”的《清明上河图》，就是技能职员采纳了三维结构恢复算法以及虚构情况组织方式，生动地重现了一千多年前的糊口情形。这类体验式沉醉数字艺术，同时也为中国传统绘画的数字化再现创始了新的思绪。
有业内助士指出，将来咱们将等待计较机图形学新的反动，泛起加倍天然、以人为本的人机交互方法，和更具反动性以及倾覆性的图形天生以及显示技能，这所有都有待于计较机图形学入一步的研究。