2019 圖靈獎新鮮出爐，獲獎者為皮克斯公司（Pixar）的兩位開創元老：Edwin E. Catmull 和 Patrick M. Hanrahan。
圖靈獎（Turing Award）由美國計算機協會（ACM）於 1966 年設立，專門獎勵那些對計算機事業作出重要貢獻的個人。圖靈獎對獲獎條件要求極高，評獎程序極嚴，是計算機界最負盛名、最崇高的一個獎項，有“計算機界的諾貝爾獎”之稱。
此次圖靈獎授予 Catmull 和 Hanrahan 就是為了表彰他們對 3D 計算機圖形學的貢獻，以及這些技術對電影製作和計算機生成圖像（CGI）等應用的革命性影響。
大家深深喜愛的《玩具總動員》、《指環王》、《海底總動員》、《阿凡達》、《侏羅紀公園》等電影給觀眾帶來的震撼體驗正是得益於這兩位早在 20 世紀在 3D 計算機圖形學做出的貢獻，目前 3D 計算機圖形學技術早已深植每一部手機和筆記本電腦中。
3D 動畫電影背後的功臣
Edwin Catmull 是一名計算機科學家，也是皮克斯和迪士尼動畫工作室的前總裁。
而 Patrick Hanrahan 是皮克斯的創始員工，也是斯坦福大學計算機圖形實驗室的教授。
早在猶他州大學讀博期間，Edwin Catmull 介紹了一種突破性的技術，這種技術可以生成曲面的圖像。此前，計算機生成的圖像都是直線和多邊形，並由此產生了兩種新技術：Z 緩衝和紋理映射，前者用於確定對象在屏幕上可見的部分，後者它為計算機生成的圖形提升真實感。
同時，Catmull 還創建了一種通過粗糙多邊形網格來表示光滑曲面的方法。Catmull 創造的基礎技術，幫助計算機圖形從粗糙的線框模型轉移到具有曲面的對象的可視化。他提出的紋理映射，讓設計師可以有效地將 2D 圖像粘合到 3D 對象的表面上，以獲得更逼真的外觀效果，在消除“鋸齒”等方面起著重要作用。鋸齒指的是圖形周邊的的粗糙邊緣，是原始計算機圖形的標誌。
猶他州大學之後，Catmull 又創建了紐約理工學院（NYIT）計算機圖形實驗室，這是美國最早的專用計算機圖形實驗室之一。另一位圖靈獎得主 Hanrahan 也在該實驗室短暫工作過。
1979 年，工業光魔的創始人、好萊塢著名導演 George Lucas 聘請了 Catmull。在那裡，Catmull 聘用了許多致力於將計算圖形推向逼真圖像的技術人員，不斷進行 3D 計算機圖形動畫的創新，當時這個行業被傳統的 2D 技術所主導。
1986 年，喬布斯收購了 George Lucas 的工業光魔的電腦動畫部，成立了皮克斯動畫工作室。正在動畫部擔任副總裁的 Catmull 被任命為皮克斯的共同創辦人和技術總主管，也開啟了 Catmull 和 Hanrahan 緣分的延續。
Patrick Hanrahan 是威斯康星大學生物物理學博士，Catmull 為皮克斯僱傭的早期員工之一，於 1986 年作為首席架構師加入了皮克斯動畫工作室。
在皮克斯公司期間，Hanrahan 花了大量時間對材料和光線進行建模，讓動畫看起來更接近現實生活。Hanrahan 曾表示：“物理學家通常不去研究皮膚或毛髮，以及為什麼它們是那個樣子。但我研究了，並花了幾年時間讓比如光線這類事情看起來真實。”
幾番努力下，他與包括 Catmull 在內的團隊一起創建了一種新的計算機圖像渲染體系，可以使用真實的材料屬性和光線來渲染曲線形狀，用於描述三維模型並把它轉換成逼真的數字圖像，後來命名為 RenderMan。RenderMan 渲染器結合了 Catmull 早前在該領域開創的 Z 緩衝和細分曲面技術。
RenderMan 技術孕育了動畫電影的誕生。1995 年，世界上第一部全電腦製作的 3D 動畫長片《玩具總動員》在全美上映。
RenderMan 因其高超的渲染質量和及其快速的渲染能力而被廣泛應用在高端運動圖像的生產製作過程中，成為好萊塢電影的標配渲染器。幾乎每一部好萊塢電影的 CGI（計算機生成圖像）渲染，都能見到 RenderMan 的身影。最近 47 部奧斯卡視覺效果提名影片中有 44 部使用了 RenderMan，包括《阿凡達》、《泰坦尼克號》、《美女與野獸》、《魔戒電影三部曲》、《星球大戰前傳》等。
時至今日，Renderman 仍然是 CGI 視覺效果的標準工作流。
1989 年，Hanrahan 離開了皮克斯，迴歸學術界。
在斯坦福大學 Hanrahan 和他的學生在 RenderMan 規範引入了 RenderMan 著色語言，使其可以在功能強大的 GPU 上實時工作。他們開發的 GPU 編程語言促進了 OpenGL 等商業版本的發展，從而徹底改變了視頻遊戲的編寫方式。GPU 上使用的各種著色語言的流行和多樣性，要求 GPU 硬件設計者開發更靈活的體系架構，這些架構反過來又允許 GPU 在各種計算環境中使用，包括運行高性能計算的算法，以及為人工智能應用程序在海量數據集上訓練機器學習算法。
特別值得一提的是，Hanrahan 和他學生共同開發的 GPU 語言——Brook。Brook 後來催生出了英偉達的 CUDA。
2003 年，Hanrahan 作為創始人之一，創辦了 Tableau Software，致力於幫助人們查看並理解數據。
而 Catmull 繼續留在皮克斯，在 2006 年被迪士尼收購後，Catmull 領導著公司的動畫部門，直到 2019 年退休。在他的領導下，動畫工作室的數研究人員發明併發布了很多基礎技術（包括圖像合成、運動模糊、布料模擬等），這些技術為計算機動畫電影和計算機圖形學做出了更大的貢獻。
顛覆計算機圖形學技術
Edwin Catmull 和 Patrick Hanrahan 在概念創新和對軟硬件的貢獻，從根本上影響了計算機圖形學領域，並對電影製作產生了革命性的影響。
如今，在價值 1380 億美元的全球電影業中，3D 動畫電影已經成為一面旗幟，廣受歡迎。3D 計算機圖像也成為正視頻遊戲、VR（虛擬現實）以及 AR（增強現實）等新興領域的根本。
總之，他們提出的開創性的技術為現在的 CGI（計算機生成圖像）發展做出了巨大貢獻，意義重大。而且，他們對編程圖形處理單元（GPU）的洞察已經超越了計算機圖形本身，影響了包括數據中心管理和人工智能在內的多個領域。
例如，3D 圖像技術為製作逼真的視頻遊戲鋪平了道路，並推動了 VR 技術的復興。這項技術現在也催生了一個全新的行業——圖形處理器。更有證據證明，這些 GPU 擅長訓練人工智能算法以識別人類語音，並能讓超級計算機模擬核武器的爆炸。
對於他們的成就，ACM 主席 Cherri M.Pancake 如此評價道：
CGI 改變了電影製作和人的體驗方式，同時也對娛樂業產生了深遠的影響。同時，兩者的貢獻也表明，計算在圖像學上的進步還能對其他領域帶來深遠的影響。例如，Hanrahan 為 GPU 開發著色語言，使其成為廣泛領域的通用計算引擎。
谷歌 AI 掌門人 Jeff Dean 說：“他們幾十年前開發的技術，在今天仍然是這個領域的標準。它們未來也將會在 AR/VR、數據可視化、醫學成像等領域產生重要的影響。”
加州大學聖地亞哥分校教授 Ravi Ramamoorthi 表示：“他們的貢獻不僅催生了皮克斯的電影，也帶動了整個行業對計算機生圖像技術的發展。”
《機器人制造者：喬治·盧卡斯與數字革命》的作者 Michael Rubin，曾在工業光魔與 Catmull 共事過，他說：“沒有人像 Catmull 那樣對計算機圖形學產生如此深刻而廣泛的影響。”
與眾不同的皮克斯
兩位獲獎者都出自皮克斯，它有什麼特別的“基因”？
皮克斯最著名的企業文化就是“以下犯上”，確切地說，在創作領域，皮克斯內部完全沒有“上下”的概念。在《怪物公司》DVD 花絮中，我們得以一窺皮克斯的工作環境，那裡好比一個“娛樂無極限”的大型遊樂園，到處都是稀奇古怪的玩具和稀奇古怪的員工，任何一個普通動畫師都可以提出創意供大家討論。當地報紙曾如此描述：“前青春期的天堂，連自助餐廳裡都在招待好玩的食品，普通員工會很高興地告訴老闆怎樣做才最好。”
皮克斯還有另一個“基因”——喬布斯。
以控制和神秘著稱的喬布斯對皮克斯採取完全反常的方式，他會了解最新的技術進步，但並不“指手畫腳”。Catmull 說：“他把技術交給了我和皮克斯的其他人，他對我們發表我們所做的一切沒有意見。”
Catmull 和皮克斯曾經的創意官 John Lasseter 曾在皮克斯的官方網站表達了對喬布斯的致意：
“史蒂夫·喬布斯是我們一位親愛的、富有遠見的朋友，他是皮克斯大家庭的一盞明燈。他先於我們其餘人預見到了皮克斯的潛力，那是我們未曾想像到的。史蒂夫給了我們機會，並且相信了我們那個瘋狂的夢——製作電腦動畫影片；他經常說，‘要把它做好’。他的精神力量、品行，以及他對生活的熱愛讓我們每個人變得更好。他永遠是皮克斯 DNA 的一部分。”
https://awards.acm.org/about/2019-turing
https://www.nytimes.com/2020/03/18/technology/pixar-pioneers-win-1-million-turing-award.html
https://www.wired.com/story/pixar-pioneers-win-computing-industrys-nobel-prize/
https://techcrunch.com/2020/03/18/pixar-cg-pioneers-pat-hanrahan-and-edwin-catmull-share-1m-turing-award/
https://www.cnet.com/news/pixar-graphics-gurus-win-turing-award-computings-top-prize/
https://www.technologyreview.com/f/615376/pixars-computer-graphics-pioneers-have-won-the-1-million-turing-award/
圖片來源自網絡
閱讀更多 與非網 的文章
