Les premiers écrans
Derrière l'infographie se trouvent le génie électrique, l'électronique et la télévision, dans l'état où ces domaines étaient durant la première moitié du XXe siècle. Des écrans avaient montré des images construites plus tôt que cela. Les frères Lumière utilisaient des caches pour les effets spéciaux dans des films à partir de 1895. Ces affichages étaient limités, et ils n'étaient pas interactifs. Rien de ce qu'on faisait dans la salle ne changeait l'image, sauf d'en sortir.
Le premier tube cathodique, le tube de Braun, a été inventé en 1897. De lui sont venus l'oscilloscope et le tableau de commande militaire, qui sont les ancêtres plus directs du domaine. Ce furent les premiers affichages électroniques à deux dimensions qui répondaient à un programme ou à la saisie d'une personne. Malgré cela, l'infographie n'a guère été une discipline avant les années 1950. Après la guerre, elle est sortie de travaux d'université et de laboratoire sur des ordinateurs plus avancés, et de travaux militaires sur le radar, l'aviation et les fusées. Ces projets produisaient plus d'information qu'une rangée de cadrans ne pouvait en montrer. On a construit de nouveaux affichages pour y faire face, et la discipline est venue avec eux.
Whirlwind, un crayon optique, une partie de tennis
Des projets des débuts, comme Whirlwind et SAGE, ont fait du tube cathodique un affichage utilisable et un moyen d'interagir, et ils ont introduit le crayon optique comme dispositif de saisie. Douglas T. Ross, sur le système Whirlwind SAGE, a écrit un petit programme qui captait le mouvement de son doigt et en affichait le vecteur, son nom tracé, sur le tube. C'est une démonstration modeste. C'est aussi l'idée entière en un geste : une main bouge, la machine enregistre le trajet, l'écran montre le trajet.
En 1958, William Higinbotham a construit Tennis for Two au Brookhaven National Laboratory, pour distraire les visiteurs. Ce jeu tournait sur un oscilloscope et simulait une partie de tennis. C'est l'un des premiers jeux interactifs dont une personne pouvait reconnaître l'image, et y jouer. En 1959, toujours au MIT, Ross travaillait à transformer des énoncés mathématiques en trajectoires d'outil tridimensionnelles pour une machine. Chemin faisant, il a placé un personnage de dessin animé Disney sur un tube d'affichage. Le travail sérieux et l'image se partageaient déjà une machine.
Hewlett-Packard est entrée en Bourse en 1957, après s'être constituée la décennie précédente, et les liens de ses fondateurs avec Stanford étaient forts. Cette relation compte dans la façon dont le sud de la baie de San Francisco est devenu l'endroit qu'on a ensuite appelé Silicon Valley. L'infographie a grandi aux côtés de l'industrie du matériel, non à l'écart. Une image avait besoin d'un affichage, un affichage avait besoin de circuits, et les circuits étaient un produit.
Sketchpad
En 1959, le TX-2 a été construit au Lincoln Laboratory du MIT, avec un ensemble de façons nouvelles pour une personne et une machine de se rencontrer. Un crayon optique pouvait dessiner sur l'ordinateur. Sketchpad, d'Ivan Sutherland, bâti sur cette machine vers 1962 et montré en 1963, est le programme que l'on montre encore du doigt. Avec le crayon, on pouvait dessiner des formes simples, les enregistrer et les rappeler.
Le crayon portait une petite cellule photoélectrique au bout. La cellule émettait une impulsion chaque fois que le canon à électrons de l'écran tirait directement sur elle. On cale l'instant de l'impulsion sur la position du canon à ce moment, et l'on sait où est le crayon. L'ordinateur peut alors y dessiner un curseur. C'est une astuce simple, et elle a résolu un problème qui semblait malaisé : l'écran est un point de lumière qui se déplace, non une surface qu'on peut toucher, de sorte que « où est le crayon » doit se poser selon le temps plutôt que selon le lieu.
Sketchpad a aussi changé ce qu'était un dessin. Si l'on veut un carré, inutile de conduire quatre lignes, à force de soins, jusqu'à ce qu'elles se rejoignent. On dit que l'on veut une boîte, et l'on dit où et de quelle taille. Le logiciel la construit. Mieux encore, le programme de Sutherland modélisait les objets eux-mêmes, pas une image déjà finie. À partir d'un modèle de voiture, on pouvait changer la taille des pneus sans affecter le reste de la voiture, ou étirer la carrosserie sans déformer les pneus. Une grande part des logiciels de dessin venus ensuite encaisse encore ce chèque. Les contraintes, et un modèle plutôt qu'une marque finie, sont les deux idées. L'infographie tridimensionnelle part de la seconde. Sketchpad III, de Timothy Johnson, la même année, montrait une vue en perspective à côté des vues de dessus, de face et de côté, en modèles filaires interactifs. Les arêtes cachées restaient visibles. L'image était tridimensionnelle dans ses données, et restait un enchevêtrement de lignes sur un tube plat.
Un nom, un jeu, une société
En 1961, Steve Russell, un autre étudiant du MIT, a écrit Spacewar! pour le DEC PDP-1. Des copies se sont répandues chez d'autres propriétaires de PDP-1. DEC lui-même a fini par en avoir une, et les ingénieurs se servaient du jeu comme diagnostic sur chaque machine neuve avant l'expédition. Les vendeurs apprenaient à l'allumer pour les clients et à l'appeler le premier jeu vidéo du monde. Le tennis de Higinbotham l'avait devancé de presque trois ans, mais le tennis était resté dans un laboratoire. Spacewar voyageait avec l'ordinateur.
Vers 1961 et 1962, à l'université de Cambridge, Elizabeth Waldram a écrit du code pour afficher des cartes de radioastronomie sur un tube cathodique. L'image n'était pas un jeu, et ce n'était pas un dessin animé. C'était la sortie d'un instrument scientifique, dessinée parce qu'un tableau de nombres avait la mauvaise forme pour la question. En 1963, E. E. Zajac, aux Bell Telephone Laboratories, a fait, au moyen d'un IBM 7090, un film montrant comment on pouvait changer l'attitude d'un satellite pendant qu'il était en orbite. Ken Knowlton, Frank Sinden, Ruth A. Weiss et Michael Noll travaillaient dans le même laboratoire. Le film de Sinden, Force, Mass and Motion, illustrait les lois de Newton. Au Lawrence Radiation Laboratory, Nelson Max a fait des films d'un fluide visqueux et d'ondes de choc. Boeing a fait un film d'un avion en vibration. La première bobine du domaine est une bobine de gens qui expliquent un système physique à quelqu'un qui n'allait pas lire les équations.
Au début des années 1960, Pierre Bézier, chez Renault, s'est servi des courbes de Paul de Casteljau, aujourd'hui appelées courbes de Bézier, pour modéliser des carrosseries. Les courbes sont plus difficiles à bien dessiner que les polygones. Elles sont aussi ce qu'est vraiment un panneau de carrosserie. Une grande part de la modélisation ultérieure repose sur ces mathématiques d'atelier.
Les sociétés sont arrivées vite. TRW, Lockheed-Georgia, General Electric et Sperry Rand comptaient parmi celles qui étaient actives au milieu des années 1960. IBM a répondu avec le terminal graphique 2250, le premier ordinateur graphique disponible dans le commerce. En 1966, Ralph Baer, chez Sanders Associates, a conçu un jeu domestique que Magnavox a vendu plus tard sous le nom d'Odyssey. C'était simple, et l'électronique était bon marché. Un joueur pouvait déplacer des points de lumière sur un téléviseur. Ce fut le premier produit grand public du domaine.
David Evans avait été directeur de l'ingénierie à la division informatique de Bendix de 1953 à 1962, puis professeur invité à Berkeley, intéressé par la rencontre des ordinateurs et des personnes. En 1966, l'université de l'Utah l'a engagé pour constituer un programme d'informatique, et l'infographie est devenue sa matière principale. Le département est devenu le principal centre de recherche du domaine au long des années 1970.
En 1966, Sutherland a construit le premier visiocasque commandé par un ordinateur. Il montrait deux images filaires, une par œil, de sorte que le spectateur voyait la scène en stéréo. Le matériel qui tenait l'affichage et le suivi était assez lourd pour qu'on l'appelle l'épée de Damoclès, pour la raison évidente. Un visiocasque destiné à la réalité virtuelle avait déjà été breveté en 1960. La machine de Sutherland est celle qui était pilotée par un ordinateur et dessinée comme de l'infographie. Il est passé du MIT à l'ARPA, puis à Harvard, et en 1967 Evans l'a amené dans l'Utah.
En 1968, Evans et Sutherland ont fondé la première société consacrée au matériel d'infographie. Sutherland la voulait à Cambridge, au Massachusetts. Salt Lake City l'a emporté, parce que le groupe de recherche s'y trouvait. La même année, Arthur Appel, chez IBM à Yorktown Heights, a décrit le premier algorithme de lancer de rayon, le début d'une famille de méthodes qui suivent la lumière depuis une source, jusqu'à une surface, puis dans la caméra. En 1969, l'Association for Computing Machinery a créé SIGGRAPH, groupe d'intérêt spécial pour le domaine. La première conférence annuelle a eu lieu en 1973. C'est encore là que se débat une grande part du travail publié.
Deux autres noms appartiennent à ces années parce que le travail est précis. Jack Bresenham, en 1962, a mis au point l'algorithme de ligne qui porte encore son nom, puis, plus tard, l'algorithme du cercle par le point médian. Il a passé 27 ans chez IBM, puis a enseigné à Winthrop. Charles Csuri a fait ce que l'on compte comme le premier art informatique, en 1964. A. Michael Noll faisait de l'art numérique depuis 1962, en se servant exprès de processus aléatoires, et en 1965, lui, Frieder Nake et Georg Nees ont été les premiers à exposer de l'art informatique en public. Cet avril-là, la Howard Wise Gallery a montré le travail de Noll à côté de motifs de points aléatoires de Bela Julesz. La première décennie du domaine contenait déjà un jeu, un affichage d'armes, une carrosserie, un satellite et un mur de galerie. Elle ne contenait pas encore d'image que la plupart des foyers auraient reconnue comme venant d'un ordinateur.