Laboratuvardan masaya
1970'ler boyunca alanın kuruluş işinin şaşırtıcı bir bölümü Utah Üniversitesi'nde yapıldı. Ivan Sutherland, David Evans'ın kurduğu programa alınmıştı. İkisi birlikte ileri bir grafik dersi verdi. O odadan çıkan öğrenciler daha sonra Pixar'ı, Silicon Graphics'i ve Adobe'yi kurdu. Tom Stockham'ın görüntü işleme grubu, grafik laboratuvarının hemen yanında çalışıyordu. “Veri olarak resim” ile “sahne olarak resim” arasındaki ayrım bir uçurum değil, çoktan bir koridordu.
Bir el, bir yüz, bir çaydanlık
Edwin Catmull, Boeing'den gelmişti ve fizik öğrenimi görüyordu. Disney ile büyümüş, canlandırmayı sevmiş, bunu elle yapacak kadar iyi çizemediğini de görmüştü. Bilgisayarı ayrı bir meslek saymıyor, canlandırmanın sonraki adımı sayıyordu. Gördüğü ilk bilgisayar canlandırması kendisinindi: açılıp kapanan bir el. 1974'te bir deseni üç boyutlu bir modelin üzerine boyayarak doku eşlemenin öncülüğünü yaptı. Bu artık temel tekniklerden biridir ve ışık ve malzemeler üzerine not onun neye dönüştüğünü anlatır. Açık hedefi, bilgisayar grafiğinden yapılmış bir uzun metraj filmdi. Pixar'daki kurucu rolünün ardından, yirmi yıl sonra buna ulaştı.
Aynı sınıfta Fred Parke, karısının yüzünü canlandırdı. El de yüz de 1976 uzun metrajı Futureworld içinde görünür. İkisi de aslında 1972 tarihli deneysel kısa film A Computer Animated Hand için yapılmıştı. Sinema izleyicisi bu resimlerle, bir laboratuvar onları bitirdikten dört yıl sonra karşılaştı. Gecikme, o dönem için olağana yakındı.
Martin Newell'in Utah çaydanlığı ve onun durağan işlemeleri, 1970'lerde CGI için bir kısaltma oldu. Çaydanlık iyi bir sınavdır. Eğrileri, ince bir kulpu, bir emziği vardır. Gövde düzgün gölgelenmezse kötü bir rüyadan çıkmış porselen gibi durur. İnsanlar onu hâlâ işliyor. Çoğu zaman bir şaka olarak, aynı zamanda bir ölçüm olarak.
John Warnock da aynı çevredendi. Daha sonra Adobe'yi kurdu ve PostScript ile yayıncılığı değiştirdi: sayfa düzeni dağılmadan, bir makinenin ekrandan baskıya taşıyabildiği bir sayfa betimi. Adobe ardından fotoğraf düzenlemenin standart aracı haline gelen Photoshop'a ve filmde hareket işinde yaygın kullanılan After Effects'e geçti. James Clark da oradaydı. Silicon Graphics'i kurdu. Bu firmanın makineleri, üst düzey işlemeye 1990'ların başına kadar egemen oldu.
Gizli yüzeyler ve düz olmayan gölge
Utah'taki büyük pratik ilerlemelerden biri gizli yüzey belirlemeydi. Ekranda üç boyutlu bir nesne çizmek için bilgisayar, izleyicinin durduğu yerden bakınca hangi yüzeylerin nesnenin arkasında kaldığına karar vermeli ve onları dışarıda bırakmalıdır. Yoksa her arka kenar görünür. Katı bir cisim amaçlanmış olsa bile resim bir tel model gibi okunur. Genellikle yalnızca Core denilen 3D Core Graphics System, bu çizgideki ilk grafik standardıydı. SIGGRAPH'tan yirmi beş kişi onu kavramsal bir çerçeve olarak kaleme aldı. Belirtim 1977'de yayımlandı ve sonraki standartlara taban oldu.
Gölge aynı on yılda geldi. Resimlerin boyanmış çokgenler gibi görünmesini durduran şey oydu. Henri Gouraud, Jim Blinn ve Bui Tuong Phong, adlarını taşıyan modelleri kurdu. Gouraud gölgelendirmesi ile Blinn-Phong gölgelendirmesi, bir yüzeyin düz bir dolgu yerine derinlik önermesini sağlar. Blinn 1978'de kabartma eşlemeyi tanıttı. Geometri eklemeden pürüzlü bir yüzey taklit etmenin yoluydu. Daha sonraki eşlemelerin büyük bölümü bu hilenin soyundan gelir ve işe yarar bir hiledir. Alttaki çokgen düz olsa bile göz, gezinen bir normali kabul eder.
On yılın sonunda ev bilgisayarları kendi resimlerini üretmeye başlıyordu. Bir ev bilgisayarı için bilinen en erken 3B grafik programı, Kazumasa Mitazawa'nın yazdığı ve Haziran 1978'de Apple II için çıkan efekt takımı 3D Art Graphics'tir. Sonraki anlamda bir modelleme paketi değildi. Konunun laboratuvardan çıktığının kanıtıydı, en azından satın alınabilir bir gösterim olarak.
Önce oyun salonu, sonra yonga
Modern oyun salonu, 1970'lerde gerçek zamanlı iki boyutlu sprite'lar üzerinde doğdu. 1972'deki Pong, kabin oyunları arasında ilk büyük ilgi görenlerden biriydi. 1974'teki Speed Race, sprite'ları dikey kayan bir yol boyunca hareket ettirdi. 1975'teki Gun Fight insan görünüşlü canlandırılmış karakterler taşıyordu. 1978'deki Space Invaders tek ekrana çok sayıda canlandırılmış figür koydu. Bu son ikisi, bir Intel 8080'in çerçeve tamponu grafiklerini oynanabilir hızda kaydırabilmesi için ayrık yongalardan kurulmuş bir barrel shifter kullanıyordu. Görüntü, işlemciye tek başına fazla ağır gelmeye başlamıştı bile. Bu olgu, sonraki on yılın küçültülmüş halidir.
1980'ler, alanın tesadüfen birkaç ürünü olan bir akademik konu olmaktan çıkıp çok sayıda geliştiricisi olan bir işe dönüştüğü yıllardır. Ev bilgisayarları yayıldı. Bir TX-2 görmeyecek insanlar resim yazıyordu.
Metal-oksit-yarıiletken çok büyük ölçekli tümleştirme, 16 bitlik işlemcileri kullanılabilir kıldı ve ilk grafik işlemci yongalarını da ortaya çıkardı. NEC'in μPD7220'si bu yongaların ilkiydi, tümüyle tümleşik bir NMOS parça. 1024'e 1024'e kadar çözünürlükleri destekliyor, bir dizi kartta kullanılıyordu. Intel'in 82720'si lisanslı bir klondu ve Intel'in ilk grafik işlemcisiydi. Bellek aynı sırada ucuzladı. Texas Instruments on yılın ortasında video RAM'i tanıttı: ekranın her bayt için işlemciyle çekişmeden okuyabildiği çerçeve tamponu belleği. Hitachi 1984'te HD63484'ü çıkardı. Bu, ilk CMOS grafik işlemcisiydi. Yüksek çözünürlüklü renk yapabiliyor, tek renkte de sonradan 4K denecek şeyi verebiliyordu. Texas Instruments 1986'da TMS34010'u tanıttı, ilk tümüyle programlanabilir MOS grafik işlemcisi. Program çalıştırabilen bir görüntü denetleyicisi, dışarıdan tarif edilen bir dikdörtgeni doldurmakla yetinen bir görüntü denetleyicisinden başka bir nesnedir.
GPU sözcüğü üzerine daha sonraki bir tartışma vardır. NVIDIA bu sözcüğü 1999'da dönüşüm, aydınlatma ve işlemeyi birlikte yapan bir yonga için kullandı ve GeForce 256'ya ilk dedi. μPD7220 daha erkendir ve düz anlamda bir grafik işlemcisidir. İki “ilk”, farklı işlere aittir. NVIDIA'nın iddiasının yeri, tüketici üç boyut kartıdır.
İş istasyonları, Japon bir ışın izleyici, vitray bir şövalye
Bu on yılda terminaller akıllandı. Grafik işinin daha büyük bölümü ana bilgisayardan iş istasyonuna taşındı. Açık bir örnek, Bell-Northern Research'ten ayrılan ve David Pearson'un yönettiği Ottawa firması Orcatech'in yaptığı Orca 1000, 2000 ve 3000'dir. Orca 3000, Motorola 68000 ile AMD bit dilimli işlemciler kullanıyor, Unix çalıştırıyor ve bilgisayar destekli mühendisliğin pahalı ucunu hedefliyordu. Sanatçılar da bu sırada kişisel bilgisayarın, başta Amiga ve Macintosh olmak üzere, bir tasarım aracı olabileceğine karar veriyordu. Macintosh, yenilik etkisi geçtikten çok sonra da grafik tasarım stüdyolarında kaldı. Doğruydu ve önceki yöntemlerden hızlıydı. Teslim tarihi olan bir stüdyoda ağırlığı olan tek sınav budur.
1980'lerden sonraki makineler yaygın olarak grafik kullanıcı arayüzü kullanıyordu. Veri, komut satırıyla değil simgeler ve resimlerle sunuluyordu. Grafik, kenara sonradan vidalanmış bir özel efekt olmaktan çıkmış, çoklu ortamın beş temel öğesinden biri olmuştu.
Gerçekçi işleme için Osaka Üniversitesi 1982'de LINKS-1'i kurdu. 257'ye kadar Zilog Z8001 işlemcili bir makineydi. Üç boyutlu bir görüntü çizmenin özü, her pikselin parlaklığını bakış noktasından, ışıklardan ve nesnelerden çıkarmaktır. LINKS-1 bunu, her pikseli bağımsız ve paralel olarak ışın izleme (ray tracing) ile hesaplayarak yaptı. Bu düzene göre yazılmış yazılımla yüksek gerçekçilikte görüntüleri hızla işleyebiliyordu. 1984 itibarıyla dünyanın en güçlü bilgisayarıydı. İkna edici bir resmin ne kadar pahalıya geldiğine dair işe yarar bir hatırlatma. David Immel ile James Kajiya 1986'da işleme denklemini ortaya koydu. Genel aydınlatmaya doğru bir adımdı. Hedef, ışığın resmi gibi değil ışık gibi davranan bir resimse gereken şey budur.
Aynı yıllarda film işini Star Wars ve başka bilimkurgu yapımları sürükledi. Lucasfilm ile Industrial Light & Magic, öteki stüdyoların başvurduğu adres oldu. Renk anahtarı, “bluescreen”ın türlü biçimleri, ilk üçlemenin sonraki filmlerinde ilerledi. 1985'ten iki parça, on yılı işaret olarak aştı. Dire Straits'in “Money for Nothing” videosu, tümüyle bilgisayar üretimi bir filme yetecek kadar yakındı ve CGI'yi bir müzik izleyicisine tanıdık kıldı. Young Sherlock Holmes içindeki bir sahne ekrana vitray bir şövalye koydu. Uzun metraj bir filmdeki ilk tam CGI karakterdi. 1988'de ilk gölgelendiriciler, işi yalnızca gölgelendirme olan küçük programlar, Pixar'da yazıldı. Pixar o sırada ILM'den ayrı bir şirketti. Kamunun bu programların ne yapabildiğini görmesi sonraki on yılı buldu. 1980'lerin sonlarında Pixar, ilk tümüyle bilgisayar üretimi kısa filmlerin bir bölümü için Silicon Graphics makineleri kullandı. O on yıl boyunca bir odada “ciddi grafik” denince görünen şey bir SGI iş istasyonuydu.
Aynı yıllara video oyunlarının altın çağı denir. Gerekçenin araştırma makaleleriyle ilgisi azdır. Atari, Nintendo, Sega ve ev bilgisayarları, yani MS-DOS PC, Apple II, Mac ve Amiga, bilgisayar resimlerini bunları istememiş genç bir izleyiciye gösterdi. İzleyici de resimleri geri vermedi. Program yazabilen biri, bu makinelerin birkaçında kendi oyununu yazabiliyordu. Oyun salonlarında gerçek zamanlı 3B donanım 1988'de geldi. Namco System 21 ile Taito Air System, bu işe ayrılmış ilk kartlardı. Meslek tarafında Evans and Sutherland ile Silicon Graphics, oldukça düz bir çizgiyle sonraki tek yongalı GPU'ya varan 3B raster donanımı kurdu. CPU'nun yanında duran, grafik işini paralel yapan güçlü bir yonga.
On yıl, grafiği yalnızca filmlere bakınca unutulması kolay pazarlara da itti. Evans and Sutherland Digistar, planetaryumlar için yıldız yansıtıyordu. Taşıt tasarımı, taşıt benzetimi ve kimya aynı yöntemleri aldı ve bir izleyiciye değil bir karara çevirdi. Cornell'deki Donald Greenberg bu yılları ders vererek ve yazarak geçirdi. NSF Center for Computer Graphics and Scientific Visualization'ı kurdu. Öğrencilerinin dikkate değer bir bölümü, aralarında Robert L. Cook ve Marc Levoy da olmak üzere, sonradan gelen işe geçti. Öğretmenlerini bu açıklıkla sayabilen bir alan henüz gençtir.