Читать интересную книгу "Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит"

Примерно так же мы оцениваем финансовые риски. Нам нужно знать, что они находятся в разумных пределах.

Закон Мура описывает аппаратный феномен, выражающийся для нас в Усилении. То, что прежде казалось недостижимым, становится осуществимым, а затем обыденным.

Снова Сазерленд: рождение виртуальной реальности

И все же он изучал не настоящий Диаспар. Он двигался по ячейкам памяти, глядя на город-видение… Для компьютеров, схем памяти, для всего множества механизмов, создававших рассматриваемое Элвином изображение, это был просто вопрос перспективы. Они «знали» форму города и поэтому могли показать, как он выглядит снаружи.

— Артур Ч. Кларк. «Город и звезды», 1956. Отрывок из докторской диссертации Джима Блинна (1978)

Наивысшим средством отображения, «предельным дисплеем», конечно же, будет комната, в которой компьютер управляет существованием материи. Стул, показанный в такой комнате, был бы достаточно хорош, чтобы сидеть на нем. Наручники, показанные в такой комнате, сковывали бы руки, а пуля, показанная в такой комнате, была бы смертельной. При соответствующем программировании такой дисплей буквально стал бы Страной Чудес, в которую вошла Алиса.

— Айвен Сазерленд. «Предельный дисплей» (1965)

«Алиса в Стране Чудес с комментариями», изданная в 1960 году Мартином Гарднером, входила в список обязательного чтения для поколения, очарованного своими ментальными путешествиями и волшебными грибами. Поэтому неудивительно, что описание «предельного дисплея», сделанное Айвеном Сазерлендом в 1965 году, воспринимается как психоделический сон и вызывает в памяти «Алису в Стране Чудес». Воплощение давней мечты закрепило за Сазерлендом славу лидера среди разработчиков компьютерной графики в 1960-х. В 1968 году он создал в Гарварде устройство, которое назвал «наголовным дисплеем». Пользователь, надев на голову изобретение Сазерленда, видел простую трехмерную компьютерную сцену, «виртуальную реальность», наложенную на реальный мир вокруг. Виртуальная реальность (VR) — это современный оксюморон для той части, которая создается компьютером. Наложение VR на реальный мир называется дополненной реальностью (AR), то есть реаль ностью, «увеличенной» или «улучшенной» виртуальностью. В обоих словосочетаниях слово «реальность» употребляется довольно странно, но так уж они прижились.

Некоторые считают наголовный дисплей Сазерленда первой реализацией VR или AR. Дисплеи, надевающиеся на голову, делались и раньше, но именно этот впервые отслеживал положение головы и корректировал виртуальную сцену почти в реальном времени, чтобы приспособиться к постоянно меняющейся перспективе пользователя. На рисунке 6.40 (испытуемый с прибором на голове — не Сазерленд) показана его оптическая часть.

Наголовный дисплей Сазерленда даже не приблизился к контролю над «существованием материи», но он представлял стереоскопическое изображение трехмерного мира, созданного из отрезков прямых линий в перспективе. И перспектива эта была перспективой Ларри Робертса, сочетавшей в себе однородные координаты и матричные манипуляции. Sketchpad Сазерленда в 1963 году не соблюдал Центральную Догму компьютерной графики, но его наголовный дисплей 1968-го уже подчинялся ей.

Рис. 6.40

Закон Мура сделал возможной виртуальную реальность. Разработка наголовных дисплеев велась в начале Эпохи 2, после того как Гордон Мур сформулировал «закон» в 1965 году. Сазерленд использовал интегральные микросхемы для наголовных дисплеев.

Если верить слухам, Сазерленд тогда заявил, что все проблемы компьютерной графики решены! Это утверждение стало неожиданностью для нескольких поколений разработчиков, которые год за годом продолжали решать стоящие перед компьютерной графикой задачи (и продолжают решать до сих пор — в материалах конференции Siggraph немало таких статей). Сазерленд во время нашего с ним разговора заявил, что никогда бы не сказал ничего подобного. И действительно, опровергая расхожее утверждение, Сазерленд написал в 1966 году статью под названием «Десять нерешенных проблем в компьютерной графике». Но его слова хорошо согласуются с советом, который он дал Джеймсу Каджии, другому выдающемуся выпускнику Юты.

Сам Сазерленд занялся очень тяжелой проблемой в совершенно другой области. Он объединился с Карвером Мидом (именно Мид придумал термин «закон Мура»), чтобы справиться с, казалось бы, неразрешимыми проблемами проектирования интегральных микросхем все более и более высокой плотности. То есть Сазерленд сосредоточился на сохранении закона Мура живым и действенным. Сегодня он все еще работает над сложным аспектом все той же проблемы в своем офисе в Портленде, штат Орегон.

Лучший способ проводить исследования — выбрать проблему, которую все считают действительно сложной. Найдите способ взглянуть на нее свежим взглядом, который сделает 90 % этой проблемы легкими. Решите эти легкие 90 %. Тогда все остальные будут работать над сложными 10 % и ссылаться на вас.

Цифровой Свет: от форм к оттенкам

Я начал эту главу с описания своей демонстрации компьютерной графики для Рави Шанкара в начале 1970-х годов. Я хотел доступно объяснить понятие модели, основанной на геометрии, используя двумерный пример, и подчеркнуть важность теоремы отсчетов, показав ее применение в обратном порядке через концепцию сплайна. Сплайн как пример интерполяции или аппроксимации точек привел к патчу интерполяции или аппроксимации кривых (фактически сплайнов). Так появился трехмерный мир компьютерной графики.

Затем я вернулся к концу эпохи Whirlwind и посвятил оставшуюся часть главы экскурсии по 1950-м и 1960-м годам, показав вам существовавшую тогда питательную среду, порожденную нацистской и советской угрозами и массированным ответом на них посредством американских технологий. Правительство США, и особенно ARPA и NASA, обеспечили нам безопасный и управляемый мир, где возникла целая плеяда компьютерных новаторов. Они использовали весь потенциал своего разума при щедрой финансовой поддержке в защищенной от внешних угроз среде. Они находились за пределами промышленной конкуренции, и над ними не довлела обязанность приносить прибыль.

Поскольку, говоря о демонстрации для Рави Шанкара, я описывал цветной дисплей, а она произошла в 1970-е, вы могли подумать, что и остальная часть главы, посвященная 1950-м и 1960-м годам, рассказывает о цветной графике. К сожалению, это не так. Только сейчас, дойдя до конца 1960-х, мы попали в точку, где вот-вот появится цвет, а динамо-машина закона Мура приведет его в движение.

От форм и изображений в оттенках серого мы перейдем в следующих главах к цвету, оттенкам, прозрачности, текстуре, свету, тени и всему прочему, что обычно присуще реалистичным изображениям. Мы узнаем, как визуализировать одноцветную освещенную область в форме треугольника, а затем применить сверхспособность Усиления, чтобы достичь наивысшей славы компьютерной графики.

Далее я сосредоточу повествование только на той части компьютерной графики, которая относится к компьютерной анимации, — и мы наконец узнаем, как в недрах машины рождается кино.

7. Оттенки смысла

Эпоха 1 была серой, а Эпоха 2 — цветной. Цвет появился в Цифровом Свете вскоре после события, положившего начало Эпохе 2, — после того как Гордон Мур