Біографія Айвена Сазерленда: історія відкриттів

Етапи великого шляху комп'ютерної графіки. Зараз тривимірні зображення можна побачити скрізь, починаючи з комп'ютерних ігор і закінчуючи системами моделювання в реальному часі. Раніше, коли тривимірна графіка існувала тільки на суперкомп'ютерах, в цій області не було єдиного стандарту. Всі програми писалися практично з "нуля", але в кожній з них реалізовувалися свої методи для відображення графічної інформації. З приходом могутніх процесорів і графічних прискорювачів тривимірна графіка стала реальністю для персональних комп'ютерів. Проте шлях цей був настільки довгим і тернистим, наскільки взагалі можна собі представити. У справжній статті ми спробуємо відстежити етапи становлення комп'ютерної графіки. Зрозуміло, багато дивовижних фактів залишаться за рамками нашого огляду, але основні віхи на шляху втілення людських фантазій в приголомшливий уяву світ машинної графіки будуть відмічені.

50-і роки: від текстових зображень до графічної консолі.

У 50-х роках XX сторіччя дорогоцінний машинний час використовували лише для розрахунків промислових і військових завдань. Зовнішній вигляд ЕОМ міг привести в обурення будь-якого сучасного користувача. Купи перфокарт і багатоголосі алфавітно-цифрові друкуючі пристрої, що чинять невимовний шум, - така була доля тодішнього програміста. Ідея застосування принтера для створення картин і фотографій лежала, можна сказати, на вигляді. Якщо друкуючий пристрій здібний до побудови графіків, гістограм і діаграм, то чом би не написати програму, яка, використовуючи різницю в щільності кожного знаку, виводила б на друкуючий пристрій текстові зображення? Зрозуміло, розробники просувалися до створення дисплеїв як найбільш зручних засобів для візуалізації інформації, проте цей процес йшов дуже поволі. Тільки у 1959 році в Массачусетському технологічному інституті (МТІ) був створений комп'ютер ТХ-2, що вперше використовує графічну консоль. З цієї миті комп'ютерна графіка знаходить цей додаток своїх методів і напрацювань - дисплей.

60-і роки: від "Альбому" до анімації.

У 1961 році студент МТІ, Айвен Сазерленд, створив комп'ютерну програму, названу "Альбомом" (Sketchpad). Вона дозволяла малювати прості фігури на дисплеї, зберігати їх, а також звертатися до вже готових прототипів. Введення інформації здійснювалося за допомогою світлового пера, принцип роботи якого достатньо простий. На кінчику пера розташовувався невеликий фотоелектричний осередок, що випускає потік імпульсів. Як тільки перо опинялося у видимій області екрану монітора комп'ютера, спеціальний уловлювач імпульсів реагував на положення пера. Ця реакція відображалася відповідним чином: на екрані виникала лінія. Сазерленд знаходив, здавалося б, геніальні рішення тих проблем, з якими йому доводилося стикатися при створенні "Альбому". Навіть зараз багато звичних для нас речей беруть свій початок саме з ідей Айвена. Так, наприклад, якщо вам потрібно намалювати квадрат, вас абсолютно не турбує, як зробити це правильно: намалювати чотири однакові відрізки, з'єднавши їх під прямим кутом. Ви просто вибираєте необхідний інструмент для малювання квадрата, задаєте місцеположення і розміри останнього, а комп'ютер все робить за вас. Інший приклад ідей Сазерленда, реалізованих в "Альбомі", поміщений в тому, що програма дозволяла моделювати об'єкти. Можна було працювати із зображенням автомобіля, змінюючи розміри його шин, але не зачіпаючи решту частини моделі. Зараз це сприймається як само собою зрозуміле, але тоді вважалося новинкою. Слід зазначити, що графіка у той час була виключно векторною, побудованою з безлічі тонких ліній. У тому ж році інший МТІ, що вчиться, Стів Рассел, придумує першу відеогру - "Зоряні війни" (Space war). Програма була написана для комп'ютера PDP-1 корпорації DEC (Digital Equipment Corporation). Згодом "Зоряні війни" сталі такі популярні, що встановлювалися на кожну машину PDP-1, що продавалася, а інженери компанії DEC використовували гру як тест, що визначає працездатність зібраного комп'ютера. Співробітники інших наукових організацій і інститутів також пробували свої сили в комп'ютерній анімації для візуального відображення своїх дослідницьких робіт. Так, наприклад, Нельсон Макс з Lawrence Radiation Laboratory створює фільми "Перебіг в'язкої рідини" і "Розповсюдження ударних хвиль в твердому середовищі". У компанії Boeing Aircraft з'являється анімація "Вібрація літака". Як видимий, у той час дорогі комп'ютерні ресурси використовувалися виключно ради практичних потреб, згідно з основною діяльністю компаній. Крупні корпорації - TRW, Lockheed-Georgia, General Electric, Sperry Rand та інші поступово починають виявляти зацікавленість в комп'ютерній графіці. В середині 60-х років компанія IBM випускає перший графічний термінал комерційного рівня IBM 2250 за ціною 125 000 дол. У 1967 році на базі Університету в штаті Юту організовується дослідницький центр комп'ютерної графіки світового масштабу. Технічне оснащення створеної лабораторії було достатньо могутнім для залучення в свої стіни крупних фахівців. Таким чином, вже через рік в Університеті з'явилися відомий нам Айвен Сазерленд і не менш талановитий Дейв Еванс, такий, що вже довгий час дослідив питання візуальної взаємодії комп'ютерів з користувачами. Пізніше до Сазерленду і Евансу приєднується студент Університету Юти Ед Катмалл. Що виріс на діснєєвської мультиплікації, Катмалл приділяє основну увагу саме комп'ютерної анімації. Проте він швидко розуміє, що ніяких талантів в малюванні чого-небудь не має, і тому вирішує перекласти цю операцію на комп'ютер. Перша анімація, створена Едом в 1972 році, показувала його долоню, що відкривалася і закривалася. Тоді ж Фред Пейркс, інший студент, що займався у Сазерленда, утілює на комп'ютері анімоване обличчя своєї дружини. У стінах дослідницького центру комп'ютерної графіки Університету Юти знайшли себе багато піонерів в даній області, що стали згодом знаменитими. Так, наприклад, це були Джон Уорнок - пізніше він заснував Adobe Systems і розробив концепцію революційного у видавничій справі мови опису сторінок PostScript; Джим Кларк, що потім очолив корпорацію Silicon Graphics. Слід зазначити, що саме в Університеті Юти був придуманий алгоритм видалення невидимих поверхонь. Суть його полягала в тому, що при побудові тривимірних об'єктів на екрані комп'ютер визначав, які дійсно видимі ділянки відображати, а які реально невидимі в перспективі - приховувати. Даний підхід дозволив створювати на плоскому дисплеї об'ємні фігури.

Висновки