#5.3.1 CG动画-在商业探索中转型（1971）

| 重要CGI研究实验室：俄亥俄州立大学计算机图形研究小组（CGRG）正式创立

• 俄亥俄州立大学的查尔斯·丘里（Charles Csuri）创立
• 致力于CG动画技术的艺术创作应用，将CG动画技术融入艺术系学生课程体系，通过规范化团队架构吸引外部科研资源。
• 理念：通过微型计算机实现复杂计算机动画功能，并使其具备易用性。
• 成员：包括艺术学院、工业设计系、摄影与电影系、计算机与信息科学系及数学系的师生，组成跨学科团队。
• 同年，丘里凭借“实时电影动画的软硬件需求”（Software and Hardware Requirements for Real Time Film Animation）项目再获美国国家科学基金会（NSF）资助。
• CGRG在1970年代初发表了大量关于动画技术及其控制方法的研究成果。

🎊 “罗伯特阿贝尔联合公司”（Robert Abel and Associates）创立与“多轨运动控制”广告CG实验（1971–1980s）

创始人：罗伯特·阿贝尔（Robert Abel）、康·佩德森（Con Pederson）；主要业务：电视广告视觉特效、早期计算机动画与运动控制摄影；成立时间：1971 年（美国洛杉矶）

罗伯特·阿贝尔联合公司（RA&A）是 1970–80 年代“高端广告特效＋早期 CG 动画”的代名词，也是从传统光学特效走向计算机图形时代的一座关键桥梁。

• 多轨运动控制与“伪3D”特效体系

  • 多轨运动控制摄影系统
    • 阿贝尔与佩德森将《2001 太空漫游》中使用的特效摄影系统改造成通用运动控制平台，用于电视片头和广告拍摄。RA&A 最高峰时期拥有 九条水平运动控制轨道、多台 360° 运动控制吊臂、光学打印机，以及前投影 / 背投影系统，可以精确重复复杂镜头运动，在纯光学时代就实现了带有“3D 幻觉”的镜头语言。
  • 狭缝扫描（slit-scan）与“光迹动画”
    • 佩德森在狭缝扫描技术基础上进行改良，用于为电视台（如 ABC）制作绚丽的频道片头，将光源在长时间曝光下拉成动态光轨。该类拍摄结合运动控制，实现了具有强烈节奏感的抽象“光之通道”，成为 70 年代科幻视觉的一种标志风格。

• “糖果苹果霓虹灯”（Candy-Apple Neon）背光合成

  • 理查德·泰勒（Richard Taylor）的背光合成工艺
    • 先在黑底上拍摄高对比度图形或轮廓，再通过背光、遮罩和多次光学打印，让画面呈现出极其明亮、边缘发光的霓虹效果。
      这一工艺在 7-Up、Levi’s 等广告中反复出现，成为电视广告史上辨识度极高的“发光线框”和霓虹视觉风格。

• 矢量预视觉与早期 CG 动画

  • 矢量图形预视觉（pre-vis）系统
    • RA&A 引入 Evans & Sutherland 的矢量显示设备（PS2 等），先在矢量屏上预演复杂摄影机运动和图形路径，再根据预览结果去布置真实摄影机与光学合成流程——这是很早的 “数字预视觉（previsualization）” 实践。
  • 直接从矢量屏“拍片”的动画
    • 比尔·科瓦奇（Bill Kovacs）在 RA&A 的基础上进一步发展这套工作流，通过 直接用电影机对准矢量显示器逐帧拍摄，配合“矢量填充”技巧，制作了诸如 Panasonic Glider、TRW 广告和 The Black Hole 试片段等作品——这些作品已经具有非常现代的 3D 线框 / 实体运动感，却仍完全基于当时的实时矢量硬件和光学摄影完成。
  • 向光栅 CG 过渡
    • 随后 RA&A 成立 Abel Image Research（AIR）开发自有光栅动画软件，用于制作 High Fidelity、Benson & Hedges 广告、“Sexy Robot” Brilliance 等著名 CG 片段，进一步把广告行业推向全数字 3D 动画时代。

• 历史意义与行业影响

  • 从光学特效到计算机动画的“中间态工作室”
    • 将多轨运动控制、狭缝扫描、前后投影与矢量 / 光栅计算机图形整合到一个统一的广告制作管线中，是少数真正实现“传统特效＋CG 互补”的工作室之一。
  • 培养了一代 CG/VFX 核心人才
    • 工作室聚集了大量后来在 Rhythm & Hues、Sony Imageworks、Metrolight 等公司继续引领业界的导演、技术总监与动画师；RA&A 关闭后，这批人才在全球多家特效公司中“开枝散叶”，对 80–90 年代的电影 CG 发展产生了持续影响。
  • 广告 CG 美学的奠基者
    • 从“糖果苹果霓虹灯”到线框 3D 机械，再到高度精致的金属 / 玻璃 CG 广告，用短短 30 秒的商业片不断试探技术边界，也为后来的 MTV 视觉、频道包装、运动图形动画提供了美学模板——可以说，它把“实验电影级的特效与 CG”带进了普通电视观众的日常视野。

↑ 七喜“糖果苹果霓虹灯”广告（1974）

| CG动画短片：《元数据》（Metadata，1971）

• 匈牙利裔动画师彼得·福尔德斯（Peter Foldes）制作，
• 使用内斯特·伯特尼克（Nestor Burtnyk）和马塞尔·韦恩（Marceli Wein）编写的第一个关键帧动画程序制作.
• 动画内容实际上是不断从上一个图像变形到下一，这类形式后来被称为补间、插值、或变形动画。

| CG动画短片：《透视康奈尔大学》（Cornell in Perspective，1971）

• 康奈尔大学的唐纳德·格林伯格（Donald P. Greenberg），使用通用电气视觉模拟实验室的设备制作，以当时的3DCG技术来说，这是一个令人不可思议的作品。

• 📸 成为建筑动画的早期案例。

• 时间存疑：也有报到称该片发布于1977，但根据康奈尔大学官方网站信息该片完成于1971。而从现存影片看，该片的技术更符合70年代后期CGI技术。这其中要么是出现了记录错误，或者其实有两个名为 Cornell in Perspective 的短片。

《元数据》动画截图
© 1971 Peter Foldes

《元数据》动画截图
© 1971 Peter Foldes

《透视康奈尔大学》
（Donald Greenberg，1971）

| 视频游戏：《银河游戏》（Galaxy Game，1971）

• 斯坦福大学的比尔·皮茨（Bill Pitts）和休·塔克（Hugh Tuc）开发

• 首款使用矢量显示器的街机视频游戏

• 最初的原型成本为2万美元，在迪吉多的小型计算机“PDP-11”上开发，由电子屏、游戏操控器和带有座椅木制大柜子组成。
• 据说吸引了“10层楼高”的人群排队尝新。

| 视频游戏：《电脑空间》（Computer Space，1971）

• 诺兰·布什内尔（Nolan Bushnell）和泰德·达布尼（Ted Dabney）开发

• 首款量产的、使用电视屏幕的、有声的街机数字视频游戏

• 提出最初的“精灵图”概念，

  • 即把2D图像当作悬浮物直接集成进数字动画显示中，从而减少帧缓存的数据计算，
  • 是视频游戏动画技术的一项重要创新。
• 他两在1972年创立了著名的视频游戏公司雅达利（Atari）。

|视频游戏：《公路赛跑者》（Road Runner，1971）

• 巴利制造公司（Bally Manufacturing）

• 第一个全息投影视频游戏

• 玩家操纵的汽车是全息投影，在实际移动的微缩模型场景上行驶，看起来有一种裸眼AR的感觉，但也有一种在操纵幽灵车的感觉。

《电脑空间》
© 1971 Nutting Associates

《公路赛跑者》
© 1971 Bally

| 技术研究-3D着色法：“古鲁德着色法”（Gouraud shading）

• 犹他大学的亨利·古鲁德（Henri Gouraud）发表的以自己名字命名的3D着色法
  • Gouraud H. (1971). Continuous Shading of Curved Surfaces. IEEE Transactions on Computers C-20(6), 623-29.
• 优点是计算速度较快，缺点是可能看到小小的平面拼接效果。
• 古鲁德以其妻子为原型制作并渲染了第一个著名的3DCG人脸图像。

|技术研究-3D渲染：“光线投射”（Ray Casting）

• 数学应用集团（MAGI）的戈德斯坦（R. A. Goldstein）和内格尔（R. Nagel）发表了《3D视觉模拟》（3-D Visual simulation）
• 把光线追踪（Ray Tracing​）原理用于反向模拟摄影过程来渲染实体的阴影图像，这种基于非递归光线跟踪的算法后来被称为“光线投射”。
• Goldstein, R. A., & Nagel, R. (1971). 3-D Visual simulation. SIMULATION, 16(1), 25–31.

| 微处理器：英特尔4004

• 世界上首款商用的4位微处理器

• 有2300个晶体管，每秒执行6万次操作，定价200美元。

| 非线性编辑设备：CMX 600 

• CMX系统公司推出首款真正的非线性编辑设备

• 允许“跳场”录制和播放，使用光笔控制系统进行编辑，具有预览功能，
• 安装在迪吉多的计算机PDP-11上，内置两个黑白显示器，但该设备只适合离线编辑。
• 价格相当昂贵（约25万美金），据说只制造了几套用于电视节目和商业广告制作。

| 显示设备：扭曲向列型液晶显示器（TN-LCD）

• 由马丁·沙德​（Martin Schadt）和沃尔夫冈·赫尔弗里希（Wolfgang Helfrich）发明
• 通过将液晶分子以90度扭曲排列以防止光散射，使其拥有更好对比度和实用性。
• TN-LCD仅短暂应用于早期个人电脑和视频游戏机的低端产品，但它首次验证了电场驱动像素的可行性，这一原理被后续液晶显示技术继承并优化。