history

1980 年代的電腦圖學 - 3

發表於 1988, Renderman 成了描述 3D 場景的一種標準，由當時仍在 Pixar 的 Pat Hanrahan（現在在 Stanford）組織了當時大部分技術成型，並且給與了它這個名字。在那之後， Hanrahan 就遷移至 Princeton University 了。

說 Renderman 是一個標準，而不是一套工具或程式，是有道理的。它界定一個一致的界面，可以用來描述“幾乎“所有 3D 場景裏頭會有的物件，3D 模型、光源、鏡頭、大氣效果…等。一旦一個 3D 場景被轉成 Renderman 格式後，“理論上“，這個檔案可以被套用在任何一個“認得它的 renderer“上頭進行算圖。（譯注：重點在於，它是一個 open standard，而不是像 Microsoft Office 系列的 doc 這樣 close format；另一方面，因為 Renderman Interface 的設計，在一開始就保留了可供擴充的 Options, Attributes, RunProgram…等，是以有辦法向後相容個數十年也不成問題）也因此，對於程式開發者來說，只要他們有辦法讓他們開發的 3D 套件可以輸出 Renderman 格式的檔，就可以受惠於這個開發格式。自它公開了，就有 19 家公司替它背書，其中包括了 Apollo, Autodesk, Sun Microsystems, NeXT, MIPS, Prime, 與 Walt Disney.

Renderman 這個標準裏頭，另一個大功臣就屬 'shaders' 這個點子了。shader 是一小段程式碼，被拿來描述物體表面材質、燈光的特質、大氣效果…等。

這之間，很多人來來往往於不同的公司與案子之間。Jeff Kleiser 在參與了 Tron （隔了二十多年，它的續集 Tron Legacy 將預計在今年, 2010, 上映）與 Flash Gordon 之後，跑去他哥哥（或弟弟，這就是我覺得英文討人厭的地方了，哥哥弟弟，姐姐妹妹不分~）Randal Kleiser 執導的 Flight of the Navigator (IMDb, Wikipedia )電影裏頭，擔任 Digital Effects Supervisor.

1980 年代的電腦圖學 - 2

原文

1982 年，一位來自 NYIT（紐約技術學院）的程式設計員兼動畫師 Tom Brigham，靠著一段講述一個女人經過變形而轉化為一隻大山貓的動畫，驚動了整個 SIGGRAPH 會場，自那時起，Morphing這個技術名詞也就跟著出現了。雖然說，Morphing 這個技術是一定會成為電影或動畫產業家喻户曉、衆所周知的技術，但在當時，除了讓會場裏頭觀眾覺得嚇一跳以外，就一直沒有被重視，直到數年後，於 1987 年，由 LucasFilm 在一部叫 Willow (Wikipedia, Lucasfilm) 的電影裏頭使用了這個技術，把一位女巫變成一連串的動物，然後最後又變為人形起，Morphing 才慢慢受到重視。

Willow is a 1988 fantasy adventure film directed by Ron Howard and produced/co-written by George Lucas. Warwick Davis stars in the film, as well as Val Kilmer, Joanne Whalley, Jean Marsh and Patricia Hayes. With a sword and sorcery setting, Davis stars as the eponymous lead character and hero Willow, a reluctant Nelwyn (halfling) farmer who plays a critical role in protecting a special baby from a tyrannical queen.

1980 年代的電腦圖學

原文： http://www.danielsevo.com/hocg/hocg_1980.htm

1980 年代，是電腦圖學進入 Hollywood 的黃金時代。

“SIGGRAPH 自 1980 年代的早起開始茁壯。“Catmull 回憶著：“SIGGRAPH 是個非常好的組織，它非常幸運地，總是可以請到一些對的人，在對的時間點，做出對的決定與事來。也因此，SIGGRAPH 這個組織理所當然地，成了最好的學術組織之一，裏頭有大量的知識與技術分享，對所有參與的人來說，都非常的開放。幾年下來，它產生了為數可觀，令人驚豔的成果。它讓一群人得以聚在一起，分享知識與在工作上合作。最棒的是，它一直以來都是如此。“

在 SIGGRAPH 1980 那年，有一部Vol Libre（譯注：請點選左邊的 link 來看個一張圖，這是將近 30 年前，一個工程師獨立完成的畫面!）的影片震驚人全會場：一部使用全 CG，快速飛越一大片山脈的動畫。重點是，那些山脈還全部是使用碎形（fractal）產生的! 作者是一位來自於在西雅圖的波音航空公司的程式員 -- Loren Carpenter，他在專研了 Mandelbrot 的研究後，做了一些修改所模擬出來的碎形山脈。

Carpenter 自 1966 年起至 1980，就一直是在波音航空的電腦服務部門（Computer Services department）工作，同時，在華盛頓大學（University of Washington）期間，他就開始透過學校的圖書館來了解當時電腦圖學的進展，進而跟上最新的技術。最後，他靠著自己的努力進了波音航空一個開發與電腦繪圖軟體相關的部門工作。也因為進了波音，才讓 Carpenter 有更多的機會接觸到當時非常先進的圖繪硬體設備，透過與其它工程人員的合作，Carpenter 在波音那發表了不少論文。（譯注：這和現在這個時代來說，每一台個人電腦都可以完成某種程度的繪圖作品相比，實在是讓人不得不對硬體技術的進展感到欽佩。）

70 年代時，Carpenter 正在建構一台飛機的 3D 模型，然後再 render 出來，當時，他非常希望同時有某種很酷的場景可以來搭配這一段飛行影片。後來，他在研讀了 Mandelbrot 的書後，一度對於書中提到的方法限制是如此的多，結果也沒那麼漂亮，而感到非常的失望。這段期間，Lucas 的 Star Wars 才剛上映，作為這部影片的影迷，Carpenter 再次希望，他有朝一日可以透過電腦做出一段非常驚人的場景，而且最好還是外星世界的地形。也因為這樣而趨使 Carpenter 繼續執行這個想法，而在最後的 1979 年，他想到了如何使用碎形來創造出一個地表出來，實現他的夢想。（譯注：過了將近十年才完成的夢想）

1975 年代的電腦圖學

原文：原文：HISTORY OF COMPUTER GRAPHICS -- 1970-79

1974/1975，可能是電腦圖學界的轉淚點，主要原因之一是圖學引起更多人的注意，另一方面是圖學重鎮由猶它大學（UU）轉往紐約技術學院（NYIT）。前兩者一起看的話，就是有更多人投入 NYIT 這個新圖學重鎮。

很多人參與 NYIT，我們來小聊一下其中一位先生 -- Alvy Ray Smith。Smith 是生平事蹟是少有的比較有趣的。他一開始，對於電腦圖學是沒什麼興趣的，挺多就是在學生時代，使用電腦圖學做了個作品出來（就一張圖）而已。就著，他前往紐約大學任教，因為他過去有圖學的經驗，所以紐約大學的 Herb Freeman 先生非常希望他可以投入這一塊的研究（譯注：跟上時代?!），但他實在不感興趣，不管怎麼樣都無法被說服。隨後，因緣際會下，在他因為溜冰斷了條腿後，有了時間重新思考他的人生方向而決定回去 UC Berkeley 任教時，順道去拜訪了他的好友 Richard Shoup （Shoup 當時在 PARC (Palo Alto Research Center) 開發一個叫 SuperPaint 的系統），本只想順道看看 Shoup 的 SuperPaint 的，就十來分鐘就好。結果一看，極為驚人，當下他下了個決定：電腦圖學是他今後要投入的領域。於是他加入 PARC，最後又輾轉到 NYIT（譯注：因為 PARC 不打算投入彩色營幕相關的研究，而著手寫 SuperPaint 的 Smith 就跑去找 Catmull 了）。

譯注：個人非常推薦喜好電腦圖學的人，常常去看看 Alvy Ray Smith 的個人網頁。裏頭的東西多到讓人會嚇一跳，很容易看到一張不曉得在幹麻的圖片，但整個就是很有趣，除了網站做得非常醜以外。另一方面，Smith 因為在 SuperPaint 與 Compositing 上的貢獻，先後得了兩次美國電影藝術與科學學會（Academy of Motion Picture Arts and Sciences）的技術獎項。又，Smith 也是 HSV color space 的發明人，因為有了他的發明，讓我們可以免除使用 RGB color space 來調整顏色時的痛苦，在這邊特別感謝他的貢獻。另一方面，Smith 其實也是 Pixar 的創立合夥人之一的，只是後來 Pixar 被賣到 Steve Jobs 下時，他們大吵了一架，然後他就退出 Pixar 了。也因此，Pixar 的歷史都沒有提到這個人，但這個人的確是個非常重要的人…所以說…是有心結什麼的是嗎XD 不過 Smith 手邊倒是有留下一些歷史記錄。

1970 年代的電腦圖學

原文：HISTORY OF COMPUTER GRAPHICS -- 1970-79

1970 年代，電腦圖學開始在電視產業現身。Computer Image Corporation（CIC）這一家公司開發了很多的軟硬體，像是 ANIMAC, SCANIMATE 和 CAESAR。這些系統的工作方式是，先把畫好的圖給掃進電腦，然後對掃進來的圖做處理，像是縮放、拉扯、變形、旋轉…等一些幾合變形，然後最後再把結果輸出給電視。（譯注：這是個很有趣的現象。如果 Computer Graphics 對那個時代來說，還是個非常新穎與實驗性質的技術，那麼一個經濟社會，對待新技術的方式，常常是由比較財大氣粗的超大型跨國企業，或是小到不行要求 niche 求生存的 start-up 才會去踫的。所以我原以為電影產業會比電視產業來得早接觸 Computer Graphics，顯然是我搞錯了!）

當時的 3D 模形只有 Flat Shading 一種，沒有多餘的陰影變化線索，讓看的人去感受它的立體樣貌，只能憑藉著外觀上的輪廓來猜測，非常的不直覺。雖然可以透過使用更多的 polygon 來讓 3D 模形的品質好一點，但幫助有限，而且對當時計算能力不夠好的電腦來說，是個負擔，並沒有解決掉根本的問題。1971 年，Henri Gouraud 發表了一篇論文，他想出了一個方法來改善這個問題：透過內插每一個 polygon face 頂點上的顏色，可以做出一些顏色的漸進式變化，這就是後來很有名的 Gouraud shading。（譯注，沒記錯的話，這個方法在 199x 年代的遊戲，是最常見的 shading 方法，那時的 Phong shading 算是比較昂貴的方法。又，當時 Gouraud 還不到 30 歲。）Gouraud shading 最棒的地方就在於：它的方法很簡單，計算不複雜，但是卻可以立即獲得很大的改善。

1960 年代的電腦圖學

原文：HISTORY OF COMPUTER GRAPHICS -- 1960~1969

電腦圖學（Computer Graphics）的出現，全來自於一位當時 MIT 的學生 -- Ivan Sutherland。Sutherland 在 1961 年開發出一套叫 Sketchpad 的電腦繪圖程式。Sketchpad 允許使用者透過一個叫光筆（light pen）的東西，在電腦螢幕上畫一些簡單的圖形，同時提供存檔與日後的讀取。（譯注：略過不有趣的光筆介紹）

Sutherland 的 Sketchpad 這個程式，很巧妙地把一些圖學的問題給解決掉了，即便現在，很多電腦圖學的界面與使用方式，都是借鏡於 Sketchpad 而來的。（譯注，我想原因之一是，它是史上第一個公開的繪圖軟體，另一方面，那時侯的 HCI 也才剛發跡。）舉個例子來說：如果有個人想要畫一個正方形的話，他（她）並不需要擔心如何畫好那四條線，而是透過滑鼠，指定左上角與右下角，或是直接透過可以輸入的界面輸入位置與大小，然後由程式幫他（她）畫出一個完全的正方形來。（譯注，這個想法在 1961 年就有了!）另一個例子是，Sutherland 把畫的內容當成一個個的物件，所以你可以針對每個你畫過的東西做處理。舉個例子，你可以只放大一個輪胎而不去影響到車身的其它部位，反之亦然。（譯注，這也可以說是巧合，因為那個年代的電腦圖學，因為硬體上的設計與限制，所以只提供向量圖學，所以就比較容易發展出以物件來處理的概念了。）

（譯注，跳過這一段闡訴有關向量與點陣之間的差異。）