電腦繪圖(一)-電腦繪圖的發展歷史跟重要里程碑

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今天剛啟用這個Blog 從別的地方搬過來 以下後面這幾篇是從別的地方import進來的 好像有點醜 不過將就著用

最近在寫shader d3d的fixed function pipeline就是用 Gouraud shading來實作的 就找了一下他們的歷史發現還蠻有趣的有學過計算機圖形學的人應該都知道
在電腦繪圖的歷史中最重要的是在1970年代
在猶他大學的 Gouraud(法國人)跟他的學生Phong(華裔越南人)發表的幾篇論文
197X年這附近的幾篇論文我反覆看了幾次 發現還蠻有趣的
下面列出四個 對我們現在看到的3d漂亮畫面有比較大的影響的東西(我指RealTime)
1.Phong reflection model (1975)
(後來被微軟一個叫做Blinn改良 後來的人稱這個model叫做 Phong Blinn model)
2.Gouraud Shading (1970)
3.Phong Shading (1975)
4.Utah teapot(猶他茶壺)
Gouraud 的方法主要針對簡單燈光模型中的漫射項目 先計算物體各頂點的平均光源強度 然後用雙線性插值求出多邊形內每一點的光源強度 這種方法計算量較小 但無法完全消除馬赫帶效應 存在演算法難以處理的奇異情況 對強光的處理也不夠理想(就是說不能處理specular 一但有反射的光源就會把整個物體給變醜 現在一般的fixed function rendering都用Gouraud的方法 所以很多反射的東西都是在貼圖上做手腳不過這是指fixed function rendering而言) Phong 的方法同樣是增量線性插值 但進行插值的是頂點處的平均法向量 對多邊形中的像素點 經由插值得到法向量來分別計算光源強度 這種方法克服了亮度插值的一些不足 並可以很好地處理鏡面反射 但計算量較 Gouraud 方法為大
像現在很多3d demo都會有一個茶壺 他的名字就叫做”猶他茶壺”
那時候為了做電腦繪圖研究 他們特別製作了一個茶壺 然後在scan進電腦中
現在去猶他大學應該還看的到 這邊有他的近照 http://www.sjbaker.org/teapot/

其實有比Gouraud更差的方法 就是flat shading..
像以前的VR快打2那種菱角 就是用這方法 後來看到比較平滑的遊戲 除了面數增加 也有改成Gouraud實作 大家就會覺得 劍魂跟VR快打2差很多了

1950年代初期MIT(麻省理工學院)發展出來的 Whirlwind搭配使用CRT螢幕，應該可以算是電腦繪圖的萌芽。

1960年代初期已經能在紙上或是底片上一格一格費時地繪製出簡易的飛行模擬 即使1960年中期發展出消去隱藏面技術(Remove Hidden Line) 電腦繪圖仍然僅止於實驗室中，能搭配灰階螢幕跟點陣式印表機就算是高檔的機器了。

1969 SIGGRAPH電腦繪圖協會成立。
1969 IBM世界上第一部用電腦繪圖製作的廣告片。

1970年代拜Microcomputer之賜 電腦繪圖的研究費用跟門檻稍微降低 一般大學研究室也可以負擔得起 猶他大學(University of Utah)在這一段期間作育英才無數 像是目前依然沿用的 Gouraud shading、Phong shading、color map、bump map都是這時候被發表出來的。
1972 PONG乒乓球大賽，世界上第一個2D電腦遊戲。
1973 West world 世界上第一部2D電腦動畫。
1973 SIGGRAPH電腦繪圖展覽開辦。
1974 Future world上屆上第一部3D電腦動畫。
1977 奧斯卡增設”視覺特效”獎項，由Star War(星際大戰)獲獎。
1978 Superman 第一度使用3D電腦動畫片頭的電影。
1978 Computer Graphics World 雜誌成立。
1979 Black Hold第一部使用3D電腦特效的電影。

1980年代發展的 64-bit RISC(Reduced Instruction Set Computer)繪圖工作站搭配強大運算能力的minicomputer讓電腦繪圖得以商業化。各種超越70’s的新理論跟新技術在各國發表，電腦動畫成為各理工大學的熱門競爭項目之一，

康乃爾大學的熱輻射法算圖(Radiosity rendering)、加州柏克萊大學的曲面模型(Spline modeling)、
俄亥俄州立大學的階層式人物動畫(Hierarchical character animation)跟反向式關節運動(Inverse Kinematics)、
多倫多大學的程序式模型與動畫技術(Procedural modeling & animation)、
蒙特婁大學的人物角色動畫(Character animation)與嘴型同步技術(Lip syncing animation)、
東京大學的引力球模型技術(Blobby surfaces modeling)。

出現成熟的動畫套裝軟體，例如加拿大的alias、softimage、prisms、美國的wavefront、法國的TDI(Tomson Digital Image)。

1980 PDI (Pacific Data Image)創立。
1981 SGI (Silicon Graphics, Inc. )成立，該公司開發繪圖程式庫(GL)與性能優異的3D顯示卡，持續發展的OpenGL繪圖程式庫儼然成為業界的標準，在美國包括Digital Effects、MAGI、Robert Abel Associates等等製作公司都有相當優秀的商業作品。

1982 TRON(電子世界爭霸戰)發行。
1982 AutoCAD發表。
1983 Alias公司成立。
1984 Wavefront公司成立。
1984 The Last Star Fighter使用大量3D太空船。
1986 ILM 成立CGI部門。
1987 Metrolight, RezN8, Kleiser/Walczak等公司成立。
1988 Willow Morph首度使用Morph技術。
1988 Pixar 以Tin Toy贏得奧斯卡最佳動畫短片。
1989 Abyss ILM製作3D水怪。

1990年代末期出現軟體公司合併跟軟體大改版的風潮，動畫軟體產業開始在銷售上賺錢。

1990 3D Studio問世。
1991 Terminator2
1991 Beauty and Beast使用2D人物與3D背景。
1993 Jurassic Park
1993 Digital Domain公司成立。
1994 Forrest Gump (阿甘正傳)
1995 DreamWorks夢工廠成立。
1995 Toy Story (玩具總動員) 史上第一部全3D電腦動畫電影。
1995 DreamWorks 買下PDI。
1998 Titanic(鐵達尼號)創全球最高票房紀錄。
1998 Maya發表。
1999 Iron Giant(鐵巨人)華納公司發行。


2000年代
2001 Shrek (史瑞克)奪得奧斯卡首次最佳動畫長片獎。
2001 Final Fantasy第一部全3D模仿真人的電腦動畫。
2001 The Lord of Th Ring (魔戒)
2001 Harry Potter
2002 Spiderman
2002 Star Wars 2
2002 The Lord of The Ring 2
2003 Finding Nemo(海底總動員)創下動畫片在全美國最高票房紀錄，Lion King依然是動畫片在全球最高票房紀錄。
2003 Hulk 由李安導演
2004 Shrek 2
2004 Shark Tale
2004 The Incredibles
2004 The Polar Express