A háromdimenziós számítógépes grafika:
interaktív perspektivalizmus
A perspektíva elsõ alkalmazása óta
folyamatosan születnek kísérletek,
hogy a perspektivikus képet létrehozó
hosszadalmas folyamatot megkönnyítsék.19
A XVI. és a XIX. század között számos
perspektíva-szerszámot (pontosabban,
perspektíva segédeszközt) találtak föl.
Ezeknek az volt a célja, hogy
segítségükkel különösen bonyolult
perspektivikus képeket alkossanak,
igazolják a perspektíva elvét,
segítésék a diákokat a tanulásban,
felkeltsék a mûvészek vevõinek érdeklõdését,
vagy egyszerûen intellektuális
játékot nyújtsanak. Dürer már a
XVI. század elején több ilyen
gépet leírt.20
Az egyik eszköz
derékszögû keretre szerelt háló,
mely a mûvész és a tárgy között
helyezkedik el. Egy másikon a
tekintet vonalát egy húr képviseli.
A húr egyik végét rögzítik, a másik
folyamatosan mozgatható a tárgy
legfontosabb pontjai között. Azt
a pontot, ahol a húr a vetület
fakerettel jelzett síkját metszi,
két egymást keresztezõ húr mutatja.
A keretre rácsukható táblát minden
új pozíciónál odaillesztik, és a
felületén megjelölik a metszéspontot.
A késõbbi perspektíva-eszközök közé
tartozott még a perspektográf,
a pantográf, a fizikonotrace és
az optigráf.
De mért kellene kézzel mozgatni
pontról pontra a fénysugarat képviselõ
húrt? A perspektíva-eszközök mellett számos
optikai szerkezet is forgalomban volt,
különösen a domborzat vizsgálatában és a
topográfiai felméréseknél. Ide tartozott
a camera obscura néhány korai változata,
az ormótlan sátraktól a könnyen
hordozható dobozokig. 1800 után a
mûvész felszereléséhez tartozott a
camera lucida is, melyet 1806-ban
szabadalmaztattak.21 A camera lucida
prizmával mûködött, ennek két tükrözõ
felülete 135 fokos szögben állt.
A rajzoló addig igazgatta tekintetét,
míg egyszerre nem látta a képet és
a rajzolófelületet, ahol a kép körvonalát
ceruzával kihúzhatta.
A camera obscura és a camera
lucida alkotta képek felületesek
voltak, további munkába telt, míg
rögzítették is e képeket. A rajzolónak
aprólékosan követnie kellett a képet,
hogy a rajz végsõ formáját rögzítse.
Az igen idõigényes folyamatot a fényképezés
számolta föl. A valóság képpé alakítása,
a valódi tárgyak perspektivikus megfeleltetése
mechanikussá vált. Ám ez a mechanizmus nem
hatott a perspektíva további alkalmazásaira.
Latour szerint a perspektíva
„négysávos autópályát" jelent a valóság
és leképzése között. Valóságos és képzeletbeli
tárgyakat vegyíthetünk
egyszerû geometriai modell
segítségével, a valóság és
a modell közötti út pedig oda-vissza
járható. De a geometrikus modell
megteremtése továbbra is manuális
folyamat maradt, amelyhez a
perspektivikus és az analitikus geometria
módszereire, ceruzára, vonalzóra és
radírra volt szükség. A modell perspektivikus
vetületének megrajzolása itt is néhány órás
rajzolást igényelt. A geometrikus modellálás
és ennek ábrázolása még jó ideig nem vált
mechanikussá és automatikussá.
A gépesítést semmi sem képviseli talán
olyan drasztikusan, mint a Henry Ford
által 1913-ban felállított futószalag.
A futószalag két alapelvre épült. Az egyik
a részek standardizálása, melyet már a XIX.
században alkalmaztak katonai egyenruhák
készítésében. A másik, újabb elv a gyártási
folyamat sorozatosan ismétlõdõ, egyszerû
cselekvéselemekekre bontása volt, amit
olyan munkások is végezhettek, akiknek
nem kellett az egész folyamathoz érteniük,
így könnyen helyettesíthetõkké váltak.
Úgy tûnt, eljött a modern mechanika csúcsa.
De a spanyol feltaláló, Leonardo Torres y Quevedo
még ugyanebben az évben javaslatot tett
programozott gépek ipari használatára.22
Kimutatta, hogy bár korábban is létezett automata,
soha sem alkalmazták hasznosan:
A régi korok automatái... az élõlények
küllemét és mozgását utánozzák, de ennek
kicsi a gyakorlati szerepe. Valójában olyan
felszerelésre van szükség, amely a pusztán
emberinek látszó mozdulatot kihagyja, és
megkísérli az élõ ember teljesítményét elérni,
hogy tehát az embert felválthassa a gép.23
A gépesítéskor a feladatot ember végzi, de a
fizikai munkát átadja a gépnek. Az automatizálás
továbbfejleszti a gépesítést, itt már
az emberi szervek megfigyelõ, erõkifejtõ
és döntésbeli szerepét is a programozott gép
veszi át.
Az „automatizálás" szó 1947-ben született meg,
Ford 1949-ben megkezdte az elsõ automatizált gyár
felépítését. Az automatizálást a második világháború
során a digitális számítógép kifejlesztése tette
lehetõvé - így a kompjuterizálás szinonímája lett.
Egy évtizeddel késõbb már a létezõ és nemlétezõ
tárgyak perspektivikus kivetítésének folyamata is
elindult az automatizálás felé.24
Az 1960-as évek
elejére a Boeing tervezõi már a gép kifutópályán
való landolásának és a pilóta mozgásának szimulálásában háromdimenziós számítógépes grafikára támaszkodhattak.25
A perspektivikus kép automatizálásával a digitális
számítógép a reneszánszban megkezdett folyamatot
tetõzte be. Az automatizálást az tette lehetõvé,
hogy a perspektivikus rajz készítése mindig is
aprólékos folyamat volt, olyan algoritmus, amely
kis lépések sorozatával egy térbeli tárgy
háromdimenziós pontjainak koordinátáit egy
adott síkra vetíti. A számítógép megjelenése
elõtt az algoritmus lépéseit tervezõk és
mûvészek hajtották végre. A kompjúter lehetõvé
tette, hogy mindez automatikusan történjék,
tehát hatékonyabban is.26
A perspektívát leíró, kompjúterrel végezhetõ
algoritmus részleteit az 1960-as évek elején
tette közzé Larry G. Roberts, aki akkor a MIT
hallgatója volt.27 A perspektívát leíró algoritmus
a hagyományos perspektivikus technikákhoz igen
hasonló módon alkot perspektivikus képet. Robertsnek
a perspektivikus geometriát tárgyaló XIX. századi
német szakkönyvekbõl kellett kiindulnia, hogy
eljusson a perspektíva matematikájához.28 Az algoritmus
a valóságot szilárd tárgyakra bontja, a tárgyakat
tovább egyszerûsíti egyenesek meghatározta síkokra.
Az egyenesek végpontjainak koordinátáit a számítógép
raktározza. Ugyancsak elraktározza a valódi kamera
paramétereit, a nézõpont koordinátáit, a nézet
irányát és a vetület síkjának helyzetét. Ezen
információk birtokában az algoritmus pontról
pontra haladva megteremti a tárgy perspektivikus képét.
A perspektivikus szerkezet kompjuterizálása
lehetõvé tette, hogy automatikusan jöjjön létre
egy tetszõleges nézõpont által látott
modell perspektivikus képe: a valódi
kamera képe a valódi világról. E kép
azonban durva és statikus. Hogy a
szimulált landolást filmen mutassák
be, a Boeing szakértõinek a számítógépes
technológiát kézzel kellett pótolniuk.
A hagyományos rajzfilmhez hasonlóan
másodpercenként huszonnégy képre volt
szükség. E képeket számítógép hozta
létre, és egyszerû vonalakból álltak.
A kockákat egy mûvész festette ki kézzel.
A kész kockákat - szintén kézzel - animációs
állványon vitték filmre.
Az 1970-es és 1980-as években fokozatosan
a színezést is gépesítették. Számos algoritmus
készült, hogy a szintetikus képhez megalkossák
a mélység jeleit: ilyen volt a rejtett vonal,
a rejtett felület eltávolítása, az árnyalás,
az anyag, az atmoszferikus perspektíva,
az árnyékok, a tükrözõdés és a többi.29
1962-ben Ivan Sutherland megtervezte
legendás Sketchpad (Vázlattömb)-programját.
A Sketchpad segítségével a kezelõ egyenesen
a számítógép képernyõjére tud rajzolni,
miközben az ernyõt könnyû tollal érinti.
Ugyanebben az évben az ITEK forgalmazni
kezdte a Sketchpad-hez hasonló Elektromos
Rajzológépét.30
Bár mindkét program csak a
kétdimenziós grafikára terjedt ki, már az
interaktív grafika új paradigmáját vezették
be: ha az ember a képernyõn változtatott
valamit, a kezelõ módosítatta a kompjúter
memóriájában az adatokat.31
Amikor az interaktív szerkesztés új
paradigmáját a háromdimenziós rajzolás
algoritmusával összesítették, alapvetõen új módja
született meg a perspektivikus kép használatának.
Ez forradalmibb fejlemény volt, mint a perspektivikus
szerkesztés automatizálása maga. Hiszen hagyományos
tervezõk is megtehették volna, amit a Boeing - hogy
a háromdimenziós adatok felhasználásával
perspektivikus filmkockákat gyártsanak -,
legfeljebb lassabban ment volna a dolog.
De most az vált lehetõvé, hogy a valódi
kamera nézõpontját változtatva a
perspektivikus vetület megfelelõ
változásait azonnal lehessen látni.
Arra is lehetõség nyílt, hogy
interaktív módon háromdimenziós modelleket
építsenek és mûködtessenek, és a változásokat
kövessék a képernyõn.
Az interaktív háromdimenziós
számítógép-grafika megjelenése meggyorsította
azt a folyamatot, amely célul tûzte, hogy az
operátor tevékenysége és a bemutatott eredmények
közötti fáziskésést kiküszöbölje. A sebességért
való hajszában - amely az 1970-es években
felgyorsult, mikor a szintetikus képeket a
repülés szimulálásában kezdték alkalmazni
- a háromdimenziós grafika algoritmusa a
software-rõl fokozatosan átkerült a hardware-be,
és minden egyes algoritmus külön kompjúter
chip lett. A Silicon Graphics, a számítógépes
grafika hardware-változatának egyik legfontosabb
gyártója az ilyen rendszert „geometria-gépnek"
nevezte el.
A kifejezés pontosan írja le a perspektivikus
ábrázolás automatizálásának második szakaszát.
Az elsõ szakasz, azaz a fényképezõgép kamerája,
amelynek lencséjébe fizikailag bele van építve
a perspektíva, a létezõ tárgy perspektivikus
képének létrejöttét gépesítette. Most, amikor
a perspektíva algoritmusa és más szükséges
geometriai eljárások szilikonba vannak foglalva,
lehetségessé vált, hogy nemlétezõ tárgyak modelljeit
is be lehessen mutatni és interaktívan változtatni.
A jelen esszé kijelentette, hogy a XX. században
a látás nominalizmusának automatizálása új korszakba
lépett. Az automatizmus jele az új technológiák
tömege, melyek a háromdimenziós valóságot
rögzítik és mutatják meg képen, ezek mind a
XX. század közepe óta jelentek meg, ilyen
a radar, az infravörös képalkotás, a lézeres
érzékelés, a CAT scan, a mágneses visszaverésre
épülõ képalkotás, a háromdimenziós
számítógép-grafika, és a kompjúter-holográfia.
Az 1960-as évek elejétõl a látás teljes
automatizálása is folyamatban van, azzal
a céllal, hogy megteremtse a látás
kompjúteres rendszerét, amely automatikusan
felismerné a tárgyakat és értelmezné a helyzeteket.
E technológiák kifejlesztését jelentõs kutatómunka
kíséri, mely a látás nominalizmusának általános
problémáit vizsgálja a számítástechnika, a kísérleti
pszichológia és az idegkutatás terén. Új formális
matematikai módszereket dolgoztak ki, hogy a képet mint
a mélységrõl való információt értelmezzék, és megfordítva,
hogy ezen információt valós képekké alakítsák. A látás
nominalizálásának automatizálását vizsgáló kutatás felhívta
a figyelmet az emberi látás bizonyos vonatkozásaira is.
Az emberi látás vizsgálatának új paradigmája voltaképp
az 1970-es évek során merült föl a MIT-en. E paradigma
az emberi látás célját a formák felismerésében fogalmazza
meg, ez a kutatókat annak tanulmányozására sarkallja,
hogy az agy milyen algoritmusok alapján „kompútálja" a
tárgyak alakját a retinán megjelenõ képtõl kezdve
- abban a reményben, hogy ezeket az algoritmusokat
késõbb a kompjúteres látás rendszerében fel tudják
használni. 32 E paradigma megjelenése, amely az emberi
látást annak egyetlen szerepére egyszerûsíti, továbbá
a kísérõ kutatási beruházások jól mutatják a látás
e szerepének gazdasági fontosságát a modern társadalomban.