Pixar-Pioniere hinter der Toy Story-Animation gewinnen den "Nobelpreis" für Computer

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In der Eröffnungsszene von Toy Story, die 1995 veröffentlicht wurde, ist eine Gruppe von Kisten über das Kinderzimmer verteilt. Die Sonne scheint in den Raum, als eine Mr Potato Head-Puppe Geld von einem scheinbar angeschlagenen Guss aus Plastik und Plüschtieren vor einer Pappbank verlangt.

Auf dem Bild kommt der Held an – ein Cowboy-Sheriff aus Plastik und Stoff mit einer Schnur, um ihn zum Sprechen zu bringen. Der Sheriff wirft einen Schatten auf die bösartige Kartoffel, die vor dem Gesetz flieht.

Es ist eine Szene, die aus der Fantasie eines Kindes gerissen wurde. Es war auch der Höhepunkt jahrzehntelanger Entwicklung in der Computeranimation.

In diesem Jahr wurden zwei der Männer, die hinter diesen Fortschritten stehen, Ed Catmull und Pat Hanrahan, mit dem Turing Award ausgezeichnet. Der Preis würdigt "dauerhafte und wichtige" Beiträge auf dem Gebiet der Datenverarbeitung und gilt als "Nobelpreis" für Informatik.

Die Auszeichnung wird von der Association for Computing Machinery vergeben und ist mit einem Geldpreis von 1 Mio. USD verbunden, der zwischen den Gewinnern aufgeteilt wird.

Computeranimation

Dr. Catmull, einer der Gründer von Pixar, dem Studio hinter Toy Story, und Dr. Hanrahan, einer der ersten Mitarbeiter von Pixar, wurden Anfang März über ihren Sieg informiert.

Die beiden alten Freunde und ehemaligen Kollegen hatten gerade genug Zeit, um sich zu einem festlichen Essen zu treffen, bevor in Kalifornien, wo beide leben, Maßnahmen zur Sperrung von Coronaviren ergriffen wurden.

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"Die digitale Revolution, die wir in allen Arten von Filmen, Fernsehen und Spielen gesehen haben – wahrscheinlich hat niemand mehr dazu beigetragen als Ed und Pat", sagt David Price, Autor des Buches The Pixar Touch.

Um Toy Story und andere computeranimierte Filme zu ermöglichen, mussten Dr. Catmull, Dr. Hanrahan und ihre Teams Wege entwickeln, um Computer dazu zu bringen, dreidimensionale Objekte zu visualisieren.

Während seines Postdoktorats hat Dr. Catmull einen Weg gefunden, einen Computer dazu zu bringen, eine gekrümmte Oberfläche zu erkennen. Sobald Entwickler eine mathematisch definierte Kurvenoberfläche hatten, konnten sie weitere Funktionen hinzufügen – wie Textur und Tiefe.

"Schritt für Schritt finden Sie heraus, welche Art von Beleuchtung angewendet werden soll. Dann beginnen Sie, die Physik einzufügen, da Kunststoff Licht in eine Richtung reflektiert und Metall es auf eine ganz andere Weise reflektiert", erklärt Dr. Catmull.

Dr. Catmull hatte sich schon immer für Animation und Film interessiert.

Nach seiner Promotion und seiner Arbeit in einem Grafiklabor in New York wurde er schließlich Leiter der von George Lucas gegründeten Computerabteilung von Lucasfilms. Der Schöpfer von Star Wars und Jurassic Park erkannte das Potenzial von Computeranimationen in Filmen.

Aber Dr. Catmulls sagt, sein Traum, einen computeranimierten Film in Spielfilmlänge zu machen, wurde immer noch als "wild unpraktisch" angesehen.

"Die meisten Leute haben die Idee als irrelevanten Wunschtraum abgetan."

Pixar ist geboren

1986 kam der Apple-Gründer Steve Jobs mit. Er kaufte die Computerabteilung von Lucasfilms und verwandelte sie in eine eigenständige Firma, Pixar.

Zunächst versuchte die Firma, Computerhardware zu verkaufen. Als dies nicht gelang, konzentrierte sich Pixar wieder auf Computerbilder.

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Ed Catmull

Dr. Hanrahan war einer der frühesten Mitarbeiter des Unternehmens. Er wurde beauftragt, einen Mindeststandard für die Verwendung von Computercode zur Beschreibung von Bildern zu erstellen.

"Pixar war ein magischer Ort", sagt Dr. Hanrahan, der jetzt an der Stanford University unterrichtet.

Er beaufsichtigte die Erstellung von RenderMan – der Software, mit der Pixar seine 3D-Animation erstellt – und arbeitete mit Teams aus der gesamten Branche zusammen.

Schattierung und Licht

Entscheidend war, dass Dr. Hanrahan herausfand, wie Licht von verschiedenen Oberflächen reflektiert werden kann. Auf Oberflächen wie der menschlichen Haut tritt ein Teil des Lichts durch oder wird absorbiert.

Wenn Sie dieses Maß an Licht und Schatten richtig einstellen, erhalten die Bilder einen realistischen Look.

Mit RenderMan wurden Animationsfilme wie Toy Story und Pixars A Bug's Life erstellt. Es war auch wichtig für visuelle Effekte von Live-Action-Filmen wie Terminator 2, Titanic und Jurassic Park.

Entwicklungen in der Computeranimation trieben die Videospielbranche sowie Fortschritte in der virtuellen und erweiterten Realität voran. Und seine Fortschritte sind eng mit den Fortschritten beim maschinellen Lernen verbunden.

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""Warten auf Computer, um aufzuholen

Laut Dr. Catmull ermöglichte die Aufteilung der Arbeit in der gesamten Branche und mit anderen Sektoren größere Durchbrüche, insbesondere die Verarbeitungsleistung

Computer der 1980er und 1990er Jahre hatten nur einen Bruchteil der Rechenleistung, die Laptops und Smartphones heute haben.

"(Ein Mangel an Rechenleistung) war definitiv ein begrenzender Faktor", erklärt Dr. Catmull.

"Sie mussten sich fast die Zeit nehmen, an den Algorithmen zu arbeiten, damit die Rechenleistung die Ideen einholen konnte, die wir hatten."

Aber auch heute noch sind computeranimierte Filme auf kleine Armeen von Animatoren angewiesen.

"Es ist ein sehr arbeitsintensiver Prozess, wir müssen noch viele Dinge manuell erledigen", sagt Dr. Hanrahan.

"Wenn du nur einen Charakter haben willst, der durch eine Welt läuft und eine menschenähnliche Bewegung hat, die dich denken lässt, dass es natürlich ist, ist das ein großes Problem … wir haben keine Ahnung, wie wir das gut machen können."

Entwicklungen in der Robotik haben zu Verbesserungen in diesem Bereich beigetragen und gezeigt, wie wichtig es immer noch ist, das Lernen in verschiedenen Bereichen auszutauschen.

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Obwohl Steve Jobs bei Apple als sehr geheimer Marktführer bekannt war, sagte Dr. Catmull bei Pixar, er sei weitaus offener und verstehe die Notwendigkeit, Innovationen auszutauschen.

"Das Veröffentlichen war eines der Dinge, die uns geholfen haben, die besten Leute anzuziehen. Die besten Leute zu finden war weitaus wichtiger als jede einzelne Idee, und Steve hat das verstanden", sagt Dr. Catmull.

Kreationen, die dauern

Herr Hiobs war auch eine wesentliche Außenstimme für Pixars Filme; er arbeitete nicht an ihnen, würde aber vorbeischauen, um seine Meinung zu äußern. Eines der denkwürdigen Dinge, die er dem Pixar-Team erzählte, war, dass Computer zwar alle paar Jahre weggeworfen werden, die von ihnen erstellten Filme jedoch Generationen dauern würden.

Dies ist erst das zweite Mal, dass der Preis für Fortschritte in der Computergrafik vergeben wurde.

Die offizielle Zeremonie zur Verleihung des Turing-Preises ist für Juni 2020 geplant.

Der Ausbruch des Coronavirus hat möglicherweise dazu geführt, dass nur wenige Menschen auf die Bekanntgabe der Errungenschaften von Dr. Catmull und Dr. Hanrahan aufmerksam wurden.

Aber mit Millionen von Menschen auf der ganzen Welt, die in ihren Häusern eingesperrt sind, ist es sicher, dass viele die Filme gesehen haben, die diese Männer ermöglicht haben.