图形学人物简史：两位图灵奖与奥斯卡得主的图形学研究往事(2)

我们当时有一个叫做 Reyes 的渲染系统。Reyes 是 “render everything you ever saw” （渲染你所见过的一切）的有趣缩写。我们的目标是模拟视觉世界的多样性，眼睛能看到什么事物，我们就要做到能对此进行建模。我们想要实现完全不同层次的几何和视觉复杂性；想要没有伪影的、能与实景结合的高质量图像；我们想让这个渲染系统一直能在硬件中高效工作。 大家应该读过 Robert Cook、Loren Carpenter 以及 Ed Catmull 合著的这篇关于 Reyes 的图像渲染架构的伟大论文。当我到达目的地时，他们已经完成了所有这些令人惊叹的创新工作。 我在 1986 年到皮克斯的时候，我们有一个硬件方面的目标。我们要渲染一个具有 8000 万个微多边形的场景，而在当时，如果你购买一个硬件，它可能只能够渲染 40000 个多边形。我们需要的计算总量远远超出了我们用现有机器所能做的事情。所以，除非我们构建硬件来加速过程，否则我们不可能做到这一点。 以 Monsters University （《怪兽大学》）这部电影为例，它需要 1 亿小时的 CPU 时来计算，这大约比我们的目标高出 100 万倍。1983 年到 2013 年，30 年来，在摩尔定律下，计算能力每 5 年增加大约 10 倍。所有的一切都是通过计算能力的提高来实现的。 我的工作是在渲染质量中处理着色语言。下图是 1983 年的我，当时我是一个非常快乐的研究生，那是我发现计算机图形学大约 1 年后，我花了 1 年时间自学如何用 C 语言和 unix 编程，我以前不知道如何编程。我决定学习编程是因为我想学习计算机图形学并创作一些东西。我努力实现每篇论文，我工作的实验室里有一个 STC 图形终端，我整日坐在那里编写软件来实现各种算法。 图注：1983 年的 Pat Hanrahan 这是我写的第一篇论文，题目是“Procedures for Parallel Array Processing on a Pipelined Display Terminal”。事实上，当时我的导师 Lenn Yore 对神经网络非常痴迷，他主要研究计算机视觉和硬件。这些为硬件构建硬件和语言的想法，自从我开始从事图形学以来就一直存在于我的生活中。 在我加入皮克斯之后，我读到了两篇很棒的论文，其中一篇是 1984 年 Robert Cook 发表的“Shade Trees”，是当时 Render Advance System 项目的一部分，另一篇是 1985 年 Ken Perlin 发表的“An Image Synthesizer”。他们的想法是，如果你有一个渲染系统，你应该为它构建某种语言或某种扩展它的某种方式。 这是我当时写的语言。除了我，没有人喜欢这张被腐蚀了的茶壶的照片，我以前一直用它作为我的测试示例。 茶壶上的凹凸不平是由 Ken Perlin 提出的噪声函数产生的，你只需将六个分形杂色（fractal noise）相加，就可以创建这种随机的凹凸纹理，然后再用它来对表明进行扰动。最后，计算表面法线（surface normals），对事物进行着色。这就是一个典型的 RenderMan 着色器。