İlk ekranlar
Bilgisayar grafiğinin gerisindeki bilimler elektrik mühendisliği, elektronik ve televizyondur. Kastedilen, bu alanların yirminci yüzyılın ilk yarısındaki halidir. Ekranlar, emekle kurulmuş görüntüleri bundan daha önce de göstermişti. Lumière kardeşler 1895'ten itibaren filmlerde özel efekt için mat kullandı. O gösterimler sınırlıydı ve etkileşimli değildi. Odada yapılan hiçbir şey resmi değiştirmezdi. Dışarı çıkmak dışında.
İlk katot ışınlı tüp, Braun tüpü, 1897'de icat edildi. Ondan osiloskop ve askerî denetim paneli çıktı. Alanın daha doğrudan ataları bunlardır. Bir programa ya da bir kişinin girdisine cevap veren ilk iki boyutlu elektronik ekranlar onlardı. Buna rağmen bilgisayar grafiği 1950'lere kadar ancak ucundan bir disiplindi. Savaşın ardından, daha ileri bilgisayarlar üzerine üniversite ve laboratuvar çalışmasından ve radar, havacılık ile roketçilik üzerine askerî çalışmadan çıktı. Bu projeler, bir sıra kadranın gösterebileceğinden fazla bilgi üretti. Başa çıkmak için yeni ekranlar kuruldu. Disiplin de onlarla geldi.
Whirlwind, bir ışık kalemi, bir tenis oyunu
Whirlwind ve SAGE gibi erken projeler katot ışınlı tüpü işe yarar bir ekran ve bir etkileşim yolu haline getirdi. Girdi aygıtı olarak ışık kalemini de getirdiler. Douglas T. Ross, Whirlwind SAGE sisteminde küçük bir program yazdı. Program parmağının hareketini yakalıyordu ve bu hareketin vektörünü, yani parmağıyla izlediği adı, bir skopta gösteriyordu. Mütevazı bir demodur. Bütün fikir de tek bir harekettedir: el kımıldar, makine yolu kaydeder, ekran yolu gösterir.
1958'de William Higinbotham, ziyaretçileri eğlendirmek için Brookhaven National Laboratory'de Tennis for Two'yu kurdu. Oyun bir osiloskopta çalışıyordu ve bir tenis maçı benzetiyordu. Bir kişinin tanıyıp oynayabildiği resmi olan ilk etkileşimli oyunlardandır. 1959'da, hâlâ MIT'de, Ross matematik ifadelerini bir makine için üç boyutlu takım yollarına çevirmekle uğraşıyordu. Bu sırada bir Disney çizgi karakterini bir gösterge skopuna yerleştirdi. Ciddi iş ile resim aynı makineyi çoktan paylaşıyordu.
Hewlett-Packard 1957'de halka açıldı. Bir önceki on yılda şirketleşmişti ve kurucularının Stanford ile bağları sıkıydı. Bu ilişki, San Francisco Körfezi'nin güneyinin sonradan Silicon Valley diye anılan yer olmasına dahildir. Bilgisayar grafiği, donanım işinin yanında büyüdü, onun bir kenarında değil. Bir resmin ekrana ihtiyacı vardı, ekranın devrelere ihtiyacı vardı ve devreler bir üründü.
Sketchpad
1959'da TX-2, MIT Lincoln Laboratory'de kuruldu. Kişi ile makinenin karşılaşması için bir dizi yeni yol getiriyordu. Işık kalemi bilgisayarın üzerine çizebiliyordu. Ivan Sutherland'ın Sketchpad'ı bu makinede yaklaşık 1962'de kuruldu ve 1963'te gösterildi. İnsanların hâlâ işaret ettiği program odur. Kalemle basit şekiller çizilebilirdi, kaydedilebilirdi ve geri çağrılabilirdi.
Kalemin ucunda küçük bir fotoelektrik hücre vardı. Ekranın elektron tabancası doğrudan ona ateşlediğinde hücre bir darbe yayıyordu. Darbe, tabancanın o anki konumuna göre zamanlanınca kalemin yeri bilinir. Bilgisayar oraya bir imleç çizebilir. Basit bir numaradır ve sakil görünen bir sorunu çözmüştür. Ekran, dokunulabilen bir yüzey değil, gezinen bir ışık noktasıdır. "Kalem nerede" sorusu bu yüzden yerde değil, zamanda sorulur.
Sketchpad bir çizimin ne olduğunu da değiştirdi. Kare isteniyorsa dört çizgiyi kavuşturmak için üzerlerinde titremeye gerek yoktur. İstenenin bir kutu olduğu, yeri ve boyu belirtilir. Yazılım onu kurar. Daha da iyisi, Sutherland'ın programı nesnenin kendisini modelliyordu. Bir araba modeli verildiğinde lastiklerin boyutu arabanın kalanına dokunmadan değiştirilebilir. Gövde, lastikler bozulmadan gerilebilir. Sonraki çizim yazılımlarının çoğu hâlâ bu çeki bozdurur. İki fikir şunlardır: kısıtlar ve bitmiş bir iz yerine bir model. Üç boyutlu grafik ikincisinden başlar. Timothy Johnson'ın Sketchpad III'ü aynı yıl, üst, ön ve yan görünüşlerin yanında bir perspektif görünüş gösterdi. Etkileşimli tel kafes modellerdi bunlar. Gizli kenarlar görünür kaldı. Resim verisinde üç boyutluydu ve düz bir tüpün üzerinde hâlâ bir çizgi yumağıydı.
Bir ad, bir oyun, bir şirket
1961'de, bir başka MIT öğrencisi Steve Russell, DEC PDP-1 için Spacewar! oyununu yazdı. Kopyalar başka PDP-1 sahiplerine yayıldı. DEC'in eline de bir kopya geçti. Mühendisler oyunu, her yeni makine sevk edilmeden önce bir tanı aracı olarak kullandı. Satış görevlileri, müşteriler için oyunu açmayı ve ona dünyanın ilk video oyunu demeyi öğrendi. Higinbotham'ın tenisi ondan neredeyse üç yıl önceydi. Tenis ise bir laboratuvarın içinde kalmıştı. Spacewar bilgisayarla birlikte gitti.
1961 ve 1962 dolaylarında Cambridge Üniversitesi'nde Elizabeth Waldram, radyo astronomi haritalarını bir katot ışınlı tüpte göstermek için kod yazdı. Resim bir oyun değildi, bir çizgi film de değildi. Bilimsel bir aletin çıktısıydı. Bir sayı tablosu sorunun biçimine uymadığı için çizilmişti. 1963'te Bell Telephone Laboratories'te E. E. Zajac, bir IBM 7090 üzerinde, yörüngedeki bir uydunun yöneliminin nasıl değiştirilebileceğini gösteren bir film yaptı. Ken Knowlton, Frank Sinden, Ruth A. Weiss ve Michael Noll aynı laboratuvarda çalışıyordu. Sinden'in filmi Force, Mass and Motion Newton yasalarını resimliyordu. Lawrence Radiation Laboratory'de Nelson Max, ağdalı bir akışkanın ve şok dalgalarının filmlerini yaptı. Boeing, titreşen bir uçağın filmini yaptı. Alanın ilk gösteri bandı, denklemleri okumayacak birine fiziksel bir sistemi anlatan insanların bandıdır.
1960'ların başında Renault'da Pierre Bézier, araba gövdelerini modellemek için Paul de Casteljau'nun eğrilerini kullandı. Bu eğrilere bugün Bézier eğrileri denir. Eğriyi iyi çizmek çokgenden zordur. Bir kaporta panelinin aslında olduğu şey de eğridir. Sonraki modellemenin büyük kısmı bu atölye matematiğine yaslanır.
Şirketler çabuk geldi. TRW, Lockheed-Georgia, General Electric ve Sperry Rand, 1960'ların ortasında etkin olanlar arasındaydı. IBM, 2250 grafik terminaliyle karşılık verdi. Ticari olarak edinilebilen ilk grafik bilgisayar oydu. 1966'da Sanders Associates'te Ralph Baer, Magnavox'un sonradan Odyssey adıyla sattığı bir ev oyunu tasarladı. Basitti ve elektroniği ucuzdu. Oyuncunun bir televizyonda ışık noktalarını gezdirmesine imkân veriyordu. Alanın ilk tüketici ürünü oydu.
David Evans, 1953'ten 1962'ye kadar Bendix'in bilgisayar bölümünde mühendislik direktörüydü. Sonra Berkeley'de konuk profesör oldu. İlgisi, bilgisayarlar ile insanların nasıl karşılaştığıydı. 1966'da Utah Üniversitesi onu bir bilgisayar bilimi programı kurmak üzere işe aldı ve bilgisayar grafiği onun ana konusu oldu. Bölüm, 1970'ler boyunca alanın başlıca araştırma merkezi haline geldi.
1966'da Sutherland, bilgisayar denetimli ilk başa takılan ekranı kurdu. Her göze bir tane olmak üzere iki tel kafes görüntü gösteriyordu, böylece izleyici sahneyi stereo görüyordu. Ekranı ve takip düzeneğini tutan donanım, besbelli nedenle, Damokles'in Kılıcı denecek kadar ağırdı. Sanal gerçekliğe yönelik bir başa takılan ekran 1960'ta patentlenmişti. Bilgisayarın sürdüğü ve grafik olarak çizilen makine Sutherland'ınkiydi. MIT'den ARPA'ya, sonra Harvard'a geçti. 1967'de Evans onu Utah'a getirdi.
1968'de Evans ile Sutherland, bilgisayar grafiği donanımına adanmış ilk şirketi kurdu. Sutherland şirketi Massachusetts'teki Cambridge'de istemişti. Salt Lake City kazandı, çünkü araştırma grubu oradaydı. Aynı yıl Yorktown Heights'teki IBM'de Arthur Appel, ilk ışın atma algoritmasını tarif etti. Işığı bir kaynaktan bir yüzeye, oradan kameraya izleyen yöntem ailesinin başlangıcıydı bu. 1969'da Association for Computing Machinery, alan için bir özel ilgi grubu olan SIGGRAPH'ı başlattı. İlk yıllık konferans 1973'teydi. Yayımlanmış işin büyük kısmının hâlâ tartışıldığı yer orasıdır.
İki ad daha bu yıllara aittir, çünkü yapılan iş belirlidir. Jack Bresenham 1962'de, hâlâ adını taşıyan çizgi algoritmasını, daha sonra da orta nokta çember algoritmasını buldu. IBM'de 27 yıl geçirdi, ardından Winthrop'ta ders verdi. Charles Csuri 1964'te, ilk bilgisayar sanatı sayılan işi yaptı. A. Michael Noll 1962'den beri sayısal sanat yapıyordu ve rastgele süreçleri bilerek kullanıyordu. 1965'te o, Frieder Nake ve Georg Nees bilgisayar sanatını kamuya sergileyen ilk kişiler oldu. O nisan Howard Wise Gallery, Noll'un işini Bela Julesz'in rastgele nokta desenlerinin yanında gösterdi. Alanın ilk on yılında bir oyun, bir silah ekranı, bir araba gövdesi, bir uydu ve bir galeri duvarı vardı. Çoğu evin bilgisayardan geldiğini tanıyacağı bir resim henüz yoktu.