Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

программ для рисования в целом. Важнейшее из них — это различие между пространством Творчества и пространством Отображения. Весь креатив в компьютерной графике происходит в невидимом пространстве Творчества. Оно выражается в геометрической модели, хранящейся в памяти компьютера, и становится видимым в пространстве Отображения при визуализации пикселей. Творчество в программе для рисования происходит непосредственно в пространстве Отображения. Программы для рисования — это системы создания изображений, для которых нет различия между пространством Творчества и пространством Отображения. Пиксели в них (обычно) не отображают геометрическую модель и не имитируют реальность. Они создаются с нуля пользователем-художником. Они не поклоняются теореме Котельникова, потому что не являются выборкой из непрерывной сплошной среды. Они просто существуют. Столь многословно я пытался сказать, что программы для рисования не соблюдают Центральную Догму. Типичная программа для компьютерной графики похожа на работу в фотостудии. Вы идеально расставляете трехмерные объекты, а затем фотографируете их с определенного ракурса. Программы для рисования похожи на… э… на рисование. Они позволяют вам создать любое изображение с нуля.

Но программы для рисования — это определенно часть синтетической компьютерной графики, а не аналитической обработки изображений. В обработке изображений нет пространства Творчества. В современном мире рисование и обработку изображений объединили, поэтому их первоначальные различия стираются. Adobe Photoshop разрабатывался для обработки фотографий, но его современная версия включает инструменты для рисования в различных стилях и возможность создания геометрически определенных элементов.

За программой для рисования стоит своего рода модель. Но это просто метафора, а не геометрия и не физика. Это процесс рисования кистью на холсте. Программа для рисования, например SuperPaint, имитирует эту метафору с помощью компьютера. Кисть — это просто набор пикселей. На рисунке 7.20 выбранная в данный момент кисть (указана красной стрелкой) представляет собой диск среднего размера. Рукоятка кисти — это физический стилус, который используется для управления SuperPaint с помощью планшета. Его можно заменить и мышью, которая уже применялась где-то в PARC, но Шауп счел ее слишком неуклюжей — «как рисование куском мыла».

В SuperPaint, когда пользователь проводит стилусом над планшетом (без нажима), курсор на дисплее отслеживает его перемещение. Таким образом, курсор всегда показывает текущее местоположение стилуса. В тот момент, когда пользователь нажимает на стилус, крошечный переключатель на его кончике замыкается, а копия текущей кисти записывается в кадровый буфер в этом месте и мгновенно отображается на дисплее в выбранном цвете. Пока вы нажимаете на стилус, копии записываются в кадровый буфер и, следовательно, отображаются на дисплее так же быстро, как положение стилуса считывается с планшета. Сегодня это очевидный способ взаимодействия с компьютером, но тогда он был в новинку.

Что именно копируется или рисуется в кадровый буфер? Это некоторый набор пикселей в форме текущей кисти, выбранного цвета и с центром в актуальном местоположении стилуса. Мазок кисти определяется движением стилуса, последовательностью отдельных точек, которыми оно обозначается. Если они расположены достаточно близко, то копии кисти, которые последовательно записываются в кадровый буфер, накладываются друг на друга и образуют непрерывный мазок. Но мазок на самом деле не является непрерывным. В былые времена компьютер не всегда успевал за движением стилуса, оставляя пунктирный след из отдельных копий кисти.

В конце концов, когда закон Мура сделал компьютеры быстрее, появились программы для рисования, отображавшие непрерывный мазок кистью по геометрически определенному пути. Но на их разработку ушло много лет. Поначалу создание непрерывного штриха было мучительно медленным. Мы уже сталкивались с этой проблемой немного раньше. Демонстрация сплайна для Рави Шанкара в главе 6 представляла собой геометрически определенный мазок. Именно медленный рендеринг — пауза между моим жестом на планшете и отображением штриха в кадровом буфере — вызвала изумление в процессе демонстрации.

Adobe Photoshop сейчас доминирует среди инструментов для создания изображений, хотя изначально предназначался для обработки изображений — для интерактивного исправления пикселей, снятых фотокамерой, а не нарисованных кистью. Метафора с живописью очень сильна. Компьютерная программа, такая как SuperPaint или более поздний Photoshop, переосмысливает ее как интерактивное создание или изменение изображения с помощью локальных операций, которые выполняются кистью под управлением пользователя.

Анимация в Xerox PARC

После моего первого знакомства с SuperPaint и цветной видеосистемой я написал письмо в Xerox PARC (как и многие, путая систему с ее основной программой): «Одним из моих первых озарений, когда я увидел эту машину, было то, что она могла бы быть прекрасным инструментом для создания анимационных фильмов». Готовясь к официальному трудоустройству туда, я учился основам персонажной анимации по известной книге великого мультипликатора, заставившего Гиацинтового Бегемота танцевать в диснеевской «Фантазии», Престона Блэра, полной практических рекомендаций и примеров. На рисунке 7.21 показаны обложка книги и страницы, посвященные прыжкам и ходьбе.

Рис. 7.21

Когда я приехал в PARC в 1974 году, Рон Беккер, тот самый канадец в яркой рубашке, создатель ранней анимационной программы Genesys, находился там в длительной командировке, как и гарвардский аниматор Эрик Мартин. Их — так же, как и меня — привлекала система SuperPaint Дика Шаупа. И, естественно, Эрик вскоре нарисовал и записал прекрасную анимацию с прыгающим мячом «Всегда популярный прыгающий мяч» (The Ever-Popular Bouncing Ball, 1974), которая сейчас доступна в интернете.

Упражняться в анимации я начал с цикла ходьбы по книге Блэра. Затем я сделал идущую голову пирата, соленый огурец, молоток и помидор, а также цифровой скан головы Дэвида Ди Франческо. Мы тогда даже не подозревали, что делали первые шаги на пути, который в итоге приведет нас к Pixar и первому цифровому фильму.

Дэвид Ди Франческо

Когда я познакомился с художником Ди Франческо, он уже объездил весь мир в поисках способов объединить компьютеры и искусство. Грант Национального фонда искусств позволил ему в начале 1970-х годов поработать с Ли Харрисоном III из Computer Image Corporation. Дэвид отправился в Токио, чтобы получить доступ к одному из творений Харрисона под названием Scanimate, аналоговой анимационной машине, и лишь в 1974 году вернулся в США, где попал на одну из презентаций SuperPaint, которые Дик Шауп проводил в Сан-Франциско. Дэвид из зала задал Дику вопрос, что общего у SuperPaint и Scanimate Харрисона. Это был правильный вопрос, потому что Дик и Ли Харрисон давно дружили и Дик хорошо знал устройство Scanimate. Он предложил Дэвиду обратиться за подробностями в Xerox PARC.

Но когда Дэвид начал осаждать лабораторию настойчивыми звонками, Дик переключил взаимодействие с ним на меня. Непрекращающиеся просьбы Дэвида, приукрашенные его необычным юмором, в конечном счете околдовали меня,