Эд Кэтмул и Пэт Ханрахан создали компьютерные технологии, вдохнувшие новую жизнь в анимацию, спецэффекты, виртуальную реальность и искусственный интеллект

Эд Кэтмул и Пэт Ханрахан внесли огромный вклад в разработку технологии генерации изображений на компьютере (computer-generated imagery, или C.G.I.)

В 1980-х Пэт Ханрахан был молодым студентом, изучавшим биофизику в Университете Висконсина-Мэдисон, когда он решил забросить работу с микроскопическими насекомыми и присоединиться к небольшой группе специалистов по информатике, нацелившихся снять кино.

Руководил группой Эд Кэтмул, пионер компьютерной графики, ставший техническим директором новой компании Pixar. Фильм, который они решили снять, назывался «История игрушек». Он вышел в 1995 году, и стал вехой на пути развития анимационных фильмов.

В марте 2020 Ассоциация вычислительной техники, старейшая и наиболее крупная международная организация в компьютерной области, пообещала наградить Ханрахана и Кэтмула в этом году премией Тьюринга за их работу над трёхмерной компьютерной графикой. К этой премии, которую часто называют нобелевкой в информатике, прилагается денежный приз размером в $1 млн, который двое пионеров CGI разделят между собой.

Их работа изменила не только анимационные фильмы, но и голливудские спецэффекты, видеоигры и виртуальную реальность.

«И Пэт, и Эд оказали глубокое влияние на несколько индустрий, как своими техническими знаниями, так и лидерскими качествами», — сказал Дэвид Прайс, автор книги "Прикосновение Pixar: становление компании". «Многие из основополагающих техник трёхмерной компьютерной графики появились благодаря Эду или его подчинённым».

В самом начале молодые исследователи надеялись снять полнометражный фильм, кадры которого будут полностью созданы компьютером. Ханрахан не верил в осуществимость этой цели, однако посчитал, что ничто не мешает им хотя бы начать.

«Я не думал, что это станет возможным ещё при моей жизни, однако я мог потратить всю жизнь, работая над этим», — сказал в интервью Ханрахан, которому исполнилось уже 64 года.

Присоединившись к Pixar в 1986 году, он стал контролировать разработку программного комплекса RenderMan, которая основывалась на десятилетних трудах Кэтмула и других. RenderMan сыграл ключевую роль в производстве «Истории игрушек» и многих других фильмов от Pixar, в которых качество реалистичной трёхмерной анимации постоянно улучшалось. Однако влияние системы вышло далеко за пределы таких персонажей, как Вуди или Базз Лайтер.

В конце 1980-х Ханрахан с коллегами из Pixar начали продавать лицензию на использование RenderMan другими компаниями. Также они выпустили RenderMan Shading – язык программирования, позволявший каждому изменять эту технологию. В результате технология начала развиваться гораздо быстрее.

Компьютерные исследователи сочли анимацию в фильме «История игрушек» революционной

Ещё до выхода «Истории игрушек» RenderMan использовали для создания спецэффектов к таким влиятельным фильмам, как «Терминатор 2: Судный день» Джеймса Камерона, и «Парк Юрского периода» Стивена Спилберга. Позднее система участвовала в создании таких фильмов, как «Аватар», «Титаник» и «Властелин колец».

В начале 1970-х Кэтмул был аспирантом в Университете Юты, а его руководителем был один из отцов-основателей компьютерной графики Айвен Сазерленд. Перейдя в Нью-Йоркский технологический институт на Лонг-Айленде, а позднее в Lucasfilm (кинокомпанию из Северной Калифорнии, снявшую «Звёздные войны»), он принёс вместе с собой академическую ответственность, и поощрял своих инженеров делиться результатами своей работы с широким сообществом исследователей.

«В Юте мне безумно нравилось, — сказал в интервью Кэтмул, которому исполнилось 74 года. – Я хотел взять многие знакомые принципы с собой, чтобы применить их на новом месте».

Подобный подход сохранился и в Pixar. Компанией владел Стив Джобс, чья одержимость секретностью в рамках компании стала известна всему миру после того, как создал другую компанию, Apple. Но, несмотря на это, инженеры из Pixar, включая и Ханрахана, регулярно публиковали научные работы, подробно описывающие их деятельность.

«Почти каждый проект принадлежал сообществу или специалистам по информатике», — сказал Майкл Рубин, автор книги "Создатель дроидов: Джордж Лукас и цифровая революция". «RenderMan не был продуктом, сделанным в Pixar и для Pixar. Он принадлежал всему сообществу».

Всё это ускорило разработку программ и оборудования, в частности, специализированных компьютерных чипов, требуемых для создания трёхмерных изображений. Эти графические процессоры, GPU, позволили развиться компьютерным играм, число которых значительно умножилось в 1990-е и 2000-е. Позднее они сыграли главную роль в разработке виртуальной реальности и искусственного интеллекта. Некоторые из этих технологий легли в основу робомобилей, систем распознавания лиц и говорящих цифровых помощников типа Alexa.

Многое из этого стало возможным благодаря появлению новых языков программирования, позволивших каждому создавать новые программы для этих чипов – языков, похожих на тот, что лежит в основе RenderMan. Истоки этих языков тоже ведут к Ханрахану. Покинув Pixar в 1989 году, он продолжил свои исследования в качестве профессора в Принстоне и Стэнфорде, где они со студентами помогали разрабатывать эти языки.

В итоге Кэтмул стал президентом компании Pixar, а после того, как её в 2006 году купила Walt Disney Company, он помог вдохнуть новую жизнь в анимацию студии, существующей уже без малого 80 лет.

«Никто больше не оказал такого глубокого и обширного влияния на компьютерную графику, как Эд Кэтмул», — сказал Рубин.

Пионеры студии Pixar получили премию Тьюринга и $1 млн