计算机图形史上最重要的物品，竟是一只茶壶

撰文 | JESSE DUNIETZ

翻译 | 胡砚泊

审校 | 吴非

微软Windows的“管道”屏保

图片来源：Daniel Kufer/Youtube

让我们先玩个“找相同”的游戏吧！ Windows的“三维管道”屏保程序和动画《玩具总动员》以及《辛普森一家人》的制作人员都在他们的作品里安插了一个相同的彩蛋， 你能找出来吗？

你可能已经发现了，这几个场景都绘制了完全相同的物品： 一个反光的扁茶壶 。

当你在打游戏、电脑待机或是观看这些影视作品时，可能并不会察觉到这个小物件，但它对计算科学的发展却产生了巨大的影响。这个不显眼的茶壶有一个专门的名字—— 犹他茶壶 （Utah teapot），它的出现要追溯到1974年，那时它的提出者、计算机科学家马丁·纽维尔（Martin Newell）还是 犹他大学 的博士研究生。

犹他大学曾是计算机图形学的研究重镇。作为其中一员，纽维尔对3D图形的算法实现有着许多独到的见解，比如渲染图形的阴影效果、反光的材料质地或是通过旋转来展现不清晰的图形表面。但令他懊恼的是，他迟迟未能找到一个可以充分表达他设想的数字对象，因为那时模拟反射的典型物体都太过简单，比如国际象棋的棋子、甜甜圈和瓮等。

这三张3D渲染图来自于纽维尔1972年发表的论文中。在犹他茶壶出现前，国际象棋的棋子、甜甜圈和瓮是3D渲染的主要习作。

图片来源：国际计算机协会

有一天，纽维尔放下茶杯对妻子桑德拉（Sandra）说，他需要更多有趣的模型，桑德拉则建议他，为何不对家中的茶具进行数字化处理呢？这套美乐家（Melitta）牌的茶具再为普通不过，但却成了极具前景的模型。 茶壶表面圆滑、有较多鞍点 、手柄、盖子和壶口部分都是图形化实验的理想物件。与其他物体不同的是，茶壶能在自身表面形成阴影。纽维尔受到启发，在纸上临摹了起来。

马丁·纽维尔的“犹他茶壶”手绘稿

图片来源：加利福尼亚芒廷维尤电脑历史博物馆

之后，他向实验室的泰克储存管（Tektronix storage tube，一种早期的文本和图形终端）中输入了初拟的贝塞尔控制点（Bézier control points）作为茶壶的坐标系统，而这种控制点最早被用于汽车车身设计。一只外形小巧可爱的虚拟茶壶就此出现了，而且可以说，它比当今所有3D模型的使用范围都要广泛。

纽维尔的同事吉姆·布林（Jim Blinn）被这个新模型深深地迷住了。有一天，他为了展示新设计的软件能够调整物体的高度，将纽维尔的茶壶初版调扁了一些，在他看来这样的茶壶更加美观。于是，“犹他茶壶”就诞生了。