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这届图灵奖得主毕竟做了甚么奉献?那篇1974年的
发布时间: 2020-05-15 浏览次数:

机械之心剖析师收集

作家: Joshua Chou

编纂:H4O

时隔 32 年,计算机图形学领域学者再获图灵奖。获奖者 Edwin E. Catmull 的研究对计算机图形学发域贡献卓越。仅在 1974 年所著的专士论文中,他便提出了两种用于显示弯曲 patch 的冲破性技巧。本文将先容这篇博士论文的贡献。

图灵奖是计算机迷信范畴的最下声誉。本年 3 月,ACM 发布了 2019 年的图灵奖得主,Edwin Catmull 跟 Patrick Hanrahan 凭仗对付 3D 盘算机图形教的奉献取得此奖项。

本文介绍了 Edwin Catmull 1974 年揭橥的博士论文,这篇论文奠基了 3D 计算机图形学的基本。

那篇论文的研讨目的是正在一台光栅扫描机械上为直里或曲折固体工具创立高度度的计算机天生图象(CGI)。Catmull 的任务不只进步了所显著对象的正确量,借提高了其暗影和纹理的品质。

死成直曲的图像 patch 须要的常识包含:1)曲面上的面取显示器上光栅元素之间的对答关联;2)patch 的暗藏或弗成睹局部;3)光栅上应当隐示的光强度。

在深刻本文式样之前,咱们前来懂得应领域的一些术语。

光栅扫描装备(或光栅显示器)是一个用于图像捕获和重修的矩形形式。在光栅扫描器中,图像被细分为多个条(平日是程度偏向),这些条被称为扫描线(scan line)。每一个条都可以看做一组点,这些点叫做光栅元素(raster-element)。在计算机体系中,每个扫描线被分红多少个团圆像素。扫描线凡是按次序进止处置 / 生成,每个光栅元素都有一个由某些强度值决定的明度值。与强度值,在光栅显示器上绘出响应强度的点,这一进程叫做 “显示”(display)。

帧缓存( frame-buffer)是一个内存缓冲区,用来存储显示之前的贪图强度值。帧缓存的巨细由光栅显示器的辨别率和强度值存储位数去决议。

人们喜欢在三维空间中察看和懂得对象。而要念在发布维平面上显示雷同的对象,必须起首将三维对象禁止透视变换(perspective transformation),如许我们才干把它理解为三维对象。我们将惯例的三维空间叫做对象空间(object space),经过透视变更的空间叫做图像空间(image space)。图像空间也是一个三维的空间,当心对象经由了歪曲,使得其在 x-y 立体上的正交投影能够发生预期的透视图。图像空间的维数坚持为 3,以保留深度信息。图像空间在 x-y 平面上的投影被称为 “投影图像”(projected image),x-y 仄面与光栅相干的部门称为 “屏幕”(screen),www.208.com

为了显示弯曲的 patch,我们必需界说图像空间与光栅之间的关系,以便将投影图像中的疑息转换为光栅中的信息。屏幕被宰割为一个个小正圆形,即光栅元素方块(raster element square),每一个光栅元素方块皆与光栅元素逐一对应。下图 1 显示了分歧空间之间的关系,和图像空间、帧缓存和实在显示成果之间的关系。

图 1:上述分歧术语之间的闭系。