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国际计算机协会(ACM)最近宣布，两个皮克斯动画工作室，帕特里克·汉拉汉和埃德温·卡特莫尔，被正式授予2019年图灵奖的“诺贝尔计算机科学奖”。
国际计算机协会(ACM)最近宣布，两个皮克斯动画工作室，帕特里克·汉拉汉和埃德温·卡特莫尔，被正式加冕为2019年图灵奖的“计算机世界诺贝尔奖”。
图灵奖要求非常高的获奖条件。一般来说，每年只有一名计算机科学家获得奖项，只有两名合作者或在同一方向做出贡献的科学家在几年内分享该奖项。自1966年以来，图灵奖已经颁发了53次，73名科学家获得了这一荣誉。与去年获奖的"深入研究"三位获奖者相比，今年两位获奖者的工作让公众感到更加亲切。《阿凡达》、《美女与野兽》和《指环王》三部曲等电影动画都有其跨时代的技术贡献。
图形的最初梦想-
用计算机重建一切
汉拉汉是著名的计算机科学家，皮克斯动画工作室的联合创始人和前总裁。卡图姆还是皮克斯动画工作室的创始员工之一，也是斯坦福大学计算机图形实验室的教授。在这个奖项中，ACM主要表彰他们对3D计算机图形学的贡献以及这些技术应用的革命性影响。
每个人都熟悉电影，但不熟悉计算机图形。什么是计算机图形学？获胜者汉拉汉的初衷可以解释为:“我认为我们可以将抽象概念、数学和算法转化为图像。这是世界上最酷的事情。”
这是32年后计算机图形学和图灵奖之间的又一次“邂逅”。伊万·泽兰特被誉为当代计算机辅助设计之父，于1988年获得图灵奖。1963年，他的博士论文答辩题目是“画板:人机交互交流的图形系统”，赢得了信息论之父香农的掌声。也就是说，“计算机图形学”这个术语是在那篇论文中首次提出的。
南京大学计算机科学与技术系的鲁彤教授告诉记者，伊万·泽兰特实现了相对简单的人机交互。他开发的图形系统具有绘图、拾取和定位图形对象的功能，从而使人们能够通过光笔显示器与计算机系统直接交互。随后，图形用户界面和计算机辅助设计技术相继问世，图形技术产业开始形成。
“简而言之，计算机图形学是以可视化的形式在人、计算机和现实世界之间搭建桥梁。”路童教授做了一个类比:“例如，我们在现实生活中用电脑来描绘一个人的形象，这与摄影不同。摄影是用计算机视觉方法捕捉固定画面，只有固定视角的成像结果才可用。另一方面，计算机图形学是生成一个360度的‘真人’，换句话说，就是‘把人移入计算机’。”
要将一个人“移入”计算机，必须实现整个人的数字化。在计算机图形学领域，数万行代码可能只能完成一个简单的图形实现，这是非常困难的。“比如，如何逐个重建人类的毛发？头发的形状应该是一个一个的，而不是一个一个的。它还应该表现出它柔软的质地，合适的颜色和随风飘荡……”路童说，所有这些都需要用计算机图形建模方法一个接一个地描绘出来，以接近现实。
在现实世界中，人只有一种。在现实世界中，还有植物、树木、海水、DNA和其他客观存在于千千的物体。这需要对物质世界的全面理解。北京大学的陈宝全教授曾经举过一个例子:“例如，要进行树木的三维重建，就必须了解植物的生长规律。要在屏幕上画水彩画，必须了解画笔、着色和纸纤维的渗透用计算机重建世界仍有很高的技术门槛。
他们改变了一个行业，
科技获得44项奥斯卡提名
计算机图形学改变了一个行业，迎来了一个时代。可以说，没有计算机图形，就没有3D动画电影。
动画电影是如何在我们的童年印象中制作的？“我们用手一帧一帧地画场景，然后一帧一帧地给它们上色，这样这些连续的图片以每秒25张图片的速度移动，从而生成动画。”卢顿说，汉拉汉和卡图姆的贡献在于他们在计算机图形学领域多年的工作。“简单地说，这两位科学家已经使电脑中的人越来越逼真了。他们可以哭，可以笑，可以变老，可以做各种各样的事情。”
美国计算机学会官方网站写道，汉拉汉和卡图姆通过在概念、软件和硬件方面的创新，从根本上影响了计算机图形领域。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，一直持续到今天。他们创造了一部全新的完全由电脑制作的动画电影。
卢顿说，在这些电影中，他们不仅采用了新的建模方法，还增加了新的渲染技术系统。渲染的功能是什么？“数字模型属于几何语言。例如，三角形网格模型没有颜色，也没有灯光效果。添加纹理和渲染后，模型可以呈现纹理，从而产生令人愉悦的真实感图形。”
例如，一个人的皮肤表面的纹理特征应该由一个算法自动生成并粘贴到一个模型上，以便看起来像真实的皮肤。例如，我们需要给环境光线和阴影，以进一步使所建立的模型与真实场景的效果相匹配。卢顿说，围绕这些方面，两位皮克斯的老手做了大量的开拓性工作，设计了一系列算法，并开发了他们自己的一些技术系统。
《海底总动员》、《侏罗纪公园》、《指环王》……许多人的“童年记忆”都使用过这种特效技术。据报道，过去几年奥斯卡视觉效果奖的47项提名中，有44项采用了皮克斯的一系列技术。凭借他们在计算机图形学方面的研究，他们两人先后获得了七项奥斯卡奖。艺术和技术的完美融合是无与伦比的。
我们正处于图形和
交互技术快速发展的浪潮
赢得图灵奖后，在计算机图形学领域还有什么期待？你知道，“用电脑重建一切”的最初梦想还远未实现。
用谷歌人工智能负责人杰夫·迪恩的话来说:“他们几十年前开发的技术至今仍是该领域的标准实践，这令人印象深刻。重要的是，它们还将在未来的增强现实/虚拟现实、数据可视化、医学成像和其他领域产生重要影响。”
微软亚洲研究院网络图形小组指出，图形将在未来应用于机器人、3D打印、虚拟现实、增强现实、数字双胞胎等场景。
鲁彤说，虚拟现实目前已经得到应用。例如，故宫的文物可以通过电脑“复活”，这样清明上河图就可以呈现出流动的画面，再现一千多年前的生活场景。所谓的增强现实技术，也就是说，我们可以戴上眼镜，将虚拟计算机图形中的虚拟场景叠加到手机拍摄的现实世界中。现实世界和图形特效的结合可以让每个人都有全新的感觉。此外，计算机图形还可以与一些可佩戴设备相结合，如眼镜、头盔、甚至衣服，以及车载设备、医疗设备等，以进一步开发各种创新应用。
业内有人指出，随着下一代虚拟现实设备和增强现实设备的出现，现实世界和虚拟世界将更好地融合，给人类带来一个超现实的世界。
路童说，计算机图形非常适用，可以继续用于生成逼真的图形、视觉效果和计算机动画，使图形显示更加真实或个性化。“然而，我们目前的工作方式仍然是32年前第一位图灵奖获得者工作的延伸和发展。人、计算机和现实世界之间的关系并没有根本改变。在未来，我们还期待计算机图形学的新革命，更加自然和以人为本的人机交互，以及更具革命性和破坏性的图形生成和显示技术，这些都需要在计算机图形学方面进行进一步的研究。”(记者杨管道)
责任:吉爱玲
