2019图灵奖出炉

国际计算机协会ACM宣布，将2019年度图灵奖授予Edwin E. Catmull（艾德·卡特姆）和Patrick M. Hanrahan（帕特里克·汉拉汗），以此表彰他们对3D计算机图形学的贡献，以及这些技术对电影制作和计算机生成图像（CGI）等应用的革命性影响。ACM同时还宣布，将于2020年6月20日在加利福尼亚州旧金山举行ACM年度颁奖宴会，正式为二人颁发奖项，两位获奖者也将共同分享100万美元的奖金。

  （左：卡特姆    右：汉拉汗）

  自1966年至2019年，图灵奖已经颁发了53届，共有73位科学家获此殊荣，涉及到计算机科学的多个技术分支领域，例如，概率论、计算理论、编程语言和系统等。今年的图灵奖则是继1988年获奖的Ivan Sutherland（伊凡·苏泽兰特）之后，图形学第二次获得图灵奖。

  作为“计算机界诺贝尔奖”的图灵奖，向来以高标准严要求著称，一般每年只奖励一名计算机科学家，只有极少数年度有两名在同一方向上做出贡献的科学家同时获奖。而此次获奖的汉拉汗和卡特姆不仅都是出色的计算机科学家，还均是皮克斯动画工作室的创始成员。他们25年前参与制作的《玩具总动员》，是首部完全使用电脑动画技术的3D动画电影，对电影和游戏CG特效产生了革命性影响，为世界创造出了一种全新的、完全由计算机动画制作的影像存在。

  （《玩具总动员》剧照）

  今年75岁的艾德·卡特姆虽然已经退休，但他不仅曾参与创立了皮克斯，还担任过华特·迪士尼动漫工作室的总裁。1988年图灵奖的获得者伊凡·苏泽兰特曾是他的导师。

  1974年，卡特姆以计算机科学博士的身份毕业于犹他大学，在他的博士论文中，就提出了一种明确显示弯曲块状物而非多边形的突破性方法，并在此基础上提出了3D环境中的Z缓冲（Z-buffering）和纹理贴图（texture mapping），该技术在开发拟真图形学以及消除“锯齿状图形”方面发挥了重要作用，是生成逼真CG图形的决定因素。

  毕业后，他重返纽约理工学院（NYIT）担任计算机图形实验室主任，真正进入电影行业则是在5年之后。1979年，好莱坞著名导演兼制片人乔治·卢卡斯邀请他加入卢卡斯影业，并负责领导计算机图形学小组，致力于推动图形学向真实感图像发展。

  但当时的动画电影领域还是以传统 2D 技术为主导，直到1986年，乔布斯买下了卢卡斯影业的计算机图形学小组，创办了皮克斯公司，让卡特姆担任CTO，他才开始在3D动画电影领域大展拳脚。

  （在皮克斯时期的卡特姆和汉拉汗）

  而汉拉汗则正是卡特姆在皮克斯成立之初招募的首批员工之一。今年65岁的汉拉汗，目前是斯坦福大学计算机图形学实验室的教授。1985年在威斯康星大学麦迪逊分校获得生物物理学博士学位后，汉拉汗曾在NYIT计算机图形实验室工作过。1986年加入皮克斯后，与卡特姆一拍即合，共同参与了计算机图像渲染系统RenderMan的研究开发。

  Renderman支持复杂的灯光和着色器，将光反射行为与几何形状分开，并计算形状上各点的颜色、透明度和纹理，帮助计算机生成电影中的视觉特效，如皮毛和水花等，让生成的数字图像比之前的任何图像都更真实。

  正是凭借其强大、逼真的功能，Renderman一度成为好莱坞电影的标配渲染器。据统计，在过去47部被提名奥斯卡最佳艺术特效的电影中，使用RenderMan的就有44部之多，包括《阿凡达》《泰坦尼克号》《星球大战前传》等。

  在皮克斯工作期间，汉拉汗还开发了体积渲染技术（volume rendering），该技术使CGI艺术家可以渲染3D数据集的2D投影，例如，一团烟。

  1989 年，汉拉汗在离开皮克斯之后进入普林斯顿大学和斯坦福大学任教。从20世纪90年代开始，他和学生组成的研究团队扩展了RenderMan的着色语言，使其可以在当时刚打入市场的GPU上实时运行。他们开发的GPUs编程语言，也带动了商业版着色语言（包括阴影语言OpenGL）的开发，并由此彻底改变了视频游戏这个行业。

  此外，汉拉汗的研究团队还发明了用于GPU的语言Brook，最终间接催生了NVIDIA的CUDA。

  或许，正如谷歌AI高级研究员兼高级副总裁杰夫·狄恩所说的，3D 计算图像这项技术还将在未来几年影响到包括虚拟现实、增强现实、数据可视化、教育、医学影像在内的更多领域。