Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

моим проводником по ранней истории компьютерной графики. Этим он и пытался заниматься на протяжении всего дня в чайной Bloomsbury Hotel, хотя мы никак не могли перестать смеяться и предаваться воспоминаниям.

«Я впервые встретил вас в ноябре 1971 года», — сообщил он, когда мы пожали друг другу руки.

«И вы тот дьявол, который втянул меня в эти патентные разборки в 1990-х», — поддразнил я его.

«Конечно, это я».

(Мои коллеги и я сделали все возможное в британском суде, чтобы спасти британскую компанию — разработчика программного обеспечения — от другой британской компании — производителя оборудования. Нам не удалось доказать свою правоту, и разработчик программного обеспечения прекратил свою деятельность. Но затем та самая компания-производитель попробовала совершить такой же юридический маневр против американской компании в американском суде. На этот раз мы помогли защитить Adobe и ее флагманский продукт Photoshop от неподъемных лицензионных отчислений. Суд милостиво признал все пять патентов недействительными и отклонил все притязания сутяг.)

«И я, — добавил Робин, — впервые познакомил вас с Джеком Брезенхэмом».

Джек Брезенхэм — еще один герой из истории компьютерной графики. Он, как и я, происходил из Кловиса, штат Нью-Мексико. Мы с Робином погрузились в глубины истории.

О лучшем проводнике по ранней истории компьютерной графики нельзя и мечтать, и уж точно не найти более остроумного собеседника. Робин проработал в Университете Восточной Англии более 40 лет и до сих пор остается его почетным профессором. Он сам участник многих событий этой истории. В разное время он работал с Кунсом, Безье и Сазерлендом, а также в первых университетских центрах Массачусетского технологического института, Кембриджа и Юты. Но он рассказал мне и о менее известных эпизодах с участием таких компаний, как Citroën, Renault и General Motors.

Рассказы Робина вскоре прояснили фундаментальную историческую проблему и проблему определений. Компьютерная графика связана как с внутренними моделями объектов, так и с их изображениями. Начинается ли ее история с моделей — или все же с изображений? В зависимости от расстановки акцентов существуют разные ее версии. Истории компьютерной графики и автоматизированного проектирования, как правило, по вполне понятным причинам тесно переплетены друг с другом.

Кунс и Безье

Присвоить Кунсу и Безье звание отцов-основателей компьютерной графики проблематично, потому что ни один из них не создавал изображения, во всяком случае поначалу. Кунс создал свои фундаментальные работы в авиационной промышленности, в одной из старейших американских авиационных компаний — Chance Vought. Безье сделал то же самое в Renault, одном из старейших французских автопроизводителей. Они оба использовали геометрические модели трехмерных поверхностей внутри компьютера, но не имели дисплея для просмотра изображений. Кунс занимался созданием реальных поверхностей планера самолета, а Безье — реальных поверхностей кузова автомобиля.

Они не задумывались об изображениях как таковых. Их интересовали реальные объекты в реальном трехмерном пространстве, сделанные из реальных материалов: кузова автомобилей, крылья самолетов или их макеты. Мы снова сталкиваемся с различием между пространством Творчества и пространством Отображения. У Кунса и Безье было первое, но не было второго. Или, другими словами, для них в качестве дисплеев выступали сами объекты, а вовсе не изображения. При помощи станков с компьютерным управлением они создавали реальные вещи из настоящих материалов. Другими словами, они занимались компьютерным проектированием объектов, а не иллюстративной компьютерной графикой. Позже в этой главе мы постараемся распутать переплетение этих двух направлений. Но нет никаких сомнений в том, что Кунс и Безье претендуют на почетное место и там и там. С их историй и начнем наш рассказ.

Стивен Кунс

Кунс заводил меня, он заводил Айвена Сазерленда, он стоил нескольких профессоров.

— Тимоти Джонсон, создатель Sketchpad III (Массачусетский технологический институт)

Стивен Энсон Кунс (рис. 6.17) был не только интеллектуальным лидером. Он потрясающе интересно читал лекции, и студенты любили его. Занятия у него проходили здорово и весело.

История гласит, что примерно в 1936 году, когда Кунс изучал математику в Массачусетском технологическом институте, он работал уборщиком в Chance Vought Aircraft. Подметая пол в конструкторском бюро, Кунс случайно заметил, что его начальник запутался в математике, описывающей поверхность самолета. Поэтому он тайно разработал математическое решение, которое получило известность под названием «патч» или «лоскут Кунса». Со скромного шага интуитивного математика, формализовавшего процесс проектирования самолетов, началось восхождение будущего отца автоматизированного проектирования и компьютерной графики.

Жизнь Кунса складывалась совсем не гладко. В молодости ему пришлось бросить занятия математикой в Массачусетском технологическом институте всего через год после поступления «из-за неблагоприятных условий», поэтому он так и не получил формальной научной степени. Неблагоприятные условия, вероятно, заключались в элементарной нехватке средств. Тем не менее благодаря своим достижениям в авиационной промышленности в 1948 году он стал помощником преподавателя в Массачусетском технологическом институте. В конце концов его назначили адъюнкт-профессором. Но, к недоумению его коллег и несмотря на его огромное влияние и авторитет среди других пионеров компьютерной графики, работавших в MIT, в частности Айвена Сазерленда и Тима Джонсона (см. блок-схему), он так и не получил дальнейшего повышения. Возможно, причиной тому было отсутствие у него докторской степени. Однако впоследствии он все-таки занимал профессорские должности в университетах Сиракуз, Юты, Мичигана и Колорадо.

Рис. 6.17

Форма заплатки: лоскут Кунса

Карьера Робина Форреста связана как с САПР, так и с компьютерной графикой. В тот день в Блумсбери он рассказал мне поучительную историю о компьютерном проектировании в эпоху, непосредственно предшествовавшую появлению компьютеров. Речь шла о знаменитом истребителе Spitfire, сыгравшем в 1940 году заметную роль в решающей битве за Британию против люфтваффе, военно-воздушных сил Германии. Мастер-проект Spitfire представлял собой набор поперечных сечений, физически вырезанных из листов алюминия и сложенных стопками на огромных столах где-то в секретном месте в Хэмпшире. Хотя по ним можно было воспроизвести необходимое количество самолетов, но им определенно не хватало надежной защиты в памяти компьютера, потому что компьютеров еще не существовало. Один удар люфтваффе по зданию в Хэмпшире уничтожил бы все технические разработки истребителя.

Но вопрос Робина заключался в другом: какова форма крыла Spitfire между этими поперечными сечениями? Это не было определено, а потому составляло серьезную проблему. Требовалась гладкая поверхность, интерполирующая последовательные сечения, но таковой еще не существовало.

Его слова напоминают нам о сплайне из истории моей встречи с Рави Шанкаром. Авиаконструкторам требовалось применить тот же принцип к двумерным поверхностям. Они нуждались в гладкой функции, которая интерполировала бы последовательные кривые, такие как поперечные сечения