De Geschiedenis van Interactieve Computergraphics - Deel 2

1962: De Sketchpad 1

Er begon toen steeds meer geëxperimenteerd te worden met technieken om animaties te maken met computers.

In 1962 kwam de revolutionaire Sketchpad 1 op de markt, ontworpen door de Amerikaanse Ivan Sutherland. Ivan Sutherland wordt door velen beschouwd als de creator van de eerste interactieve computergraphics. Een echte pionier dus, die ook later veel belangrijke ontwikkelingen op zijn naam is gaan schrijven.

Met de Sketchpad werd de computer neergezet als een soort van artificiële intelligentie: een computer die met de mens meedenkt tijdens het grafisch tekenen met de computer. Een belangrijk begin in het ontstaan van de grafische interface en het laten meedenken van de computer met menselijke handelingen.

Dit 'meedenken' gebeurde in de vorm van het helpen bij het tekenen van bijvoorbeeld cirkels en lijnen met handige tools. Ook was er een soort van 'pen tool', zoals die nu nog steeds in vector-graphics design software wordt gebruikt. De Sketchpad is daarmee ook een belangrijke voorloper van programma’s als Affinity Photo, Affinity Designer, Photoshop en Illustrator.

De Sketchpad 1 was niet alleen het allereerste intelligente grafische tekenprogramma, het was ook de eerste grafische interface (GUI) en in zekere zin dus ook de allereerste vorm van interactieve computergraphics.

Op YouTube staat een kopie van de originele demonstratiefilm van de Sketchpad. Hierin kun je goed zien hoe grensverleggend dit apparaat was.

1962: Spacewar

Nu computers tot steeds meer toe in staat waren kwamen ook de eerste computerspellen. Het spel Spacewar, ontwikkeld door Steve Russell in een samenwerking met anderen, was een belangrijke in de ontwikkeling van computer games en wordt gezien als het eerste of tweede computerspel ooit ter wereld. Het spel was geschreven voor de DEC PDP-1 computer.

Het is ook de eerste keer dat een particle system/pixel cloud werd gebruikt in een spel. En voor het eerst dat formules voor het berekenen van snelheid en versnellingen van voertuigen in computerspellen werden gebruikt.

1963: Eerste 3D computersimulatie

In 1963 kwam het befaamde Bell Labs, die al veel belangrijke technieken (voor het Amerikaanse leger) had ontwikkeld en nog zou gaan ontwikkelen, met de allereerste computer-gegenereerde film van een 3D-simulatie. De naam die het project kreeg was ‘Simulation of a two-giro gravity attitude control system’ en het werd gemaakt door Edward E. Zajac.

De korte film kun je hier bekijken in YouTube.

1963: Beflix Animatiesysteem

In hetzelfde jaar kwam ook het Beflix systeem/programmeertaal (van Bell Flicks) op de markt. Ontwikkeld door Ken Knowlton.

Dit systeem was revolutionair, omdat het in tegenstelling tot eerdere programmeertalen werkte met eenvoudige grafische instructies, zoals ‘teken een lijn van punt A naar punt B’, ‘kopieer een regio’, ‘vul een gebied met een kleur’, ‘zoom in op een gebied’ etc. En werkte met raster-graphics, dus afbeeldingen opgebouwd met pixels. Tegenwoordig zijn deze technieken gemeengoed en heeft iedereen wel eens van dergelijke instructies gebruik gemaakt in programma’s als Photoshop en Affinity Photo. Maar destijds was dit nieuw en revolutionair.

De computerinstructies moesten nog op ponskaarten worden gedrukt en werden zo in de computer ingevoerd. Door het invoeren van een ponskaart met instructies werd zo de afbeelding door de computer ingelezen en geconstrueerd. Het uiteindelijke resultaat kon vervolgens digitaal naar tape worden weggeschreven. Deze tape, die ook control-codes bevatte, werd gebruikt om steeds het volgende frame op een computerbeeldbuis weer te geven. Tegelijkertijd werd een camera automatisch aangestuurd om per frame een foto te maken. Dit werd herhaald voor alle frames in de animatie. Op die manier ontstond frame voor frame een film. Met deze methode zijn veel artistieke films gemaakt.

1964: De eerste computermuis

Een jaar later kwam Douglas Engelbart, een Amerikaans elektrotechnicus, met een andere revolutionaire uitvinding: de allereerste computermuis. Deze bestond uit een houten behuizing met elektronica en twee metalen wieltjes die in contact kwamen met de ondergrond.

1964: Het RAND Tekentablet

Er werd steeds meer verbeterd aan interfaces en apparatuur om digitaal grafisch te kunnen werken. In 1964 ontwikkelde het Amerikaanse RAND Corporation het eerste grafische tekentablet waarmee het mogelijk was met een tekenpen een digitale interface te bedienen en digitaal te tekenen.

Het tekentablet was 25,4 x 25,4 cm (10 x 10 inch) groot en zou het eerste betaalbare digitale grafische invoer-apparaat zijn. Er was zelfs al een computerprogramma voor geschreven om handgeschreven letters te herkennen en om te zetten naar computertekens.

1964: 'Boeing man'

Ook op het gebied van 3D werd in 1964 vooruitgang geboekt. In hetzelfde jaar maakte William A. Fetter, art-director bij Boeing in Wichita, de eerste 3D-afbeelding met wireframes. Hij was ook de eerste die sprak over de term ‘computergraphics’, de benaming die we tot op de dag van vandaag nog steeds gebruiken.

De wireframe afbeelding die hij maakte was er een van een man. Dit soort afbeeldingen werd gebruikt voor vliegtuig cockpit-designs bij Boeing en daarom werd deze eerste wireframe ook wel bekend onder de naam ‘Boeing man’.

Tegenwoordig zijn wireframes niet meer weg te denken in 3D-modeling software.

1965: De Hyperlink

In 1965 werd door Ted Nelson van het Project Xanadu de term Hyperlink bedacht. Hij publiceerde een reeks boeken waarin hij schreef over het linken van documenten op een wereldwijd netwerk. Hij deed dit nog voordat zo'n netwerk nog maar bestond, want het internet was er nog lang niet.

Ted Nelson was niet de eerste die droomde van het linken van documenten, want al in 1945 schreef de Amerikaanse engineer, uitvinder en wetenschappelijk administrator Vannevar Bush in zijn artikel 'As we may think' al over het koppelen van documenten in microfilm. Maar het was in 1965 wel de eerste keer dat dit idee daadwerkelijk werd uitgedacht voor computers en computernetwerken.

1965: Eerste touchscreen

Het jaar erop kwam E.A. Johnson van het Royal Radar Establishment in Malvern, Verenigd Koninkrijk, met het allereerste ‘capaciteits’-touchscreen. Door middel van een vinger op het computerscherm kon een applicatie worden bediend. Dit was dus al een verre voorloper van touchscreens zoals wij die tegenwoordig heel normaal vinden en standaard gebruiken in telefoons en tablets.

Drie jaar later, in 1968, publiceerde Johnson een artikel met de volledige omschrijving van deze touchscreen-technologie.

1967: De 'Kinoautomat'

In 1967 was daar de allereerste interactieve film ter wereld: Kinoautomat. Bedacht door Radúz Činčera voor het Tsjechoslowaakse paviljoen op Expo 67 in Montreal, Quebec, Canada.

Het ging hier om een speelfilm waar op negen momenten in de film werd gepauzeerd en een host het podium op kwam die het publiek vroeg te stemmen met hun stemkastje over het vervolg van de film. Het publiek bepaalde dus steeds hoe de film verder ging.

De film was op de expo goed ontvangen en er werd geschreven over een gegarandeerde hit. Hollywood wilde de technologie graag gaan gebruiken, maar omdat het project eigendom was van een communistische staat kwam dit niet van de grond en ging dat dus helaas niet door.

Bekijk een impressie van Kinoautomat op YouTube.

1968: Eerste geprogrammeerde karakteranimatie

In 1968 werd door de Rus Nikolai Konstantinov de allereerste door een computer gegenereerde karakter-animatie gemaakt. Letterlijk, want de animerende kat was opgebouwd uit alfanumerieke karakters. Op een grote Russische BESM-4 computer ontwikkelde Konstantinov samen met een groep Russische natuurkundigen en wiskundigen een wiskundig model van de beweging van een kat om daarmee de animatie-frames op te bouwen.

De honderden frames van de animatie werden door de computer afgedrukt op papier en werden achter elkaar frame voor frame gefilmd. Hierdoor was de eerste computeranimatie van een lopende kat een feit.

De korte film 'Kitten' kun je hier op YouTube bekijken.

1968: 'The Sword of Damocles'

Ivan Sutherland, de maker van de Sketchpad die we net al voorbij zagen komen in 1962, ontwikkelde in 1968 samen met zijn student Bob Sproull de ‘Sword of Damocles’ (Het Zwaard van Damocles). Deze uitvinding wordt gezien als allereerste ‘head-mounted’ virtual reality device (HMD). Dus het allereerste virtual reality apparaat dat je op je hoofd kon dragen.

De graphics die de gebruiker te zien kreeg waren nog wel wat primitief en bestonden uit kamers, gemaakt met wireframes, maar er was wel al head-tracking, dus met het bewegen van je hoofd kon je al navigeren door de virtuele wereld. Dat was een grote stap vooruit in de ontwikkeling van virtual reality.

1969: Eerste framebuffer

Een framebuffer, ook wel framestore genoemd, is een geheugen waarin een bitmap (afbeelding in pixels) wordt opgeslagen. Deze buffer van pixels kan worden gebruikt voor het voeden van beeld aan bijvoorbeeld een computermonitor. Er was al lang en vaak gesproken over het maken van een framebuffer voorafgaand aan 1969, maar computersystemen met genoeg en betaalbaar geheugen om deze te bouwen waren er toen nog niet.

In 1969 kwam A. Michael Noll van Bell Labs voor het eerst met een display dat was voorzien van een framebuffer. Later werd dit ook gebruikt in kleurenmonitoren en tegenwoordig heeft iedere videokaart een framebuffer aan boord.

1969: De Scanimate

In 1969 ontwikkelde Lee Harrison van de Computer Image Corporation in Denver een belangrijke voorloper op DVE’s (Digital Video Effect): een analoge video effects generator, de Scanimate.

De Scanimate was een apparaat dat met analoge elektronica, zoals golfvorm-generatoren, video-effecten kon genereren. Het apparaat werd veel gebruikt bij het maken van video-animaties voor o.a. televisieprogramma’s, reclames, show titels en films. De animaties konden in realtime worden gegenereerd door de instellingen van oscillatoren etc. met knoppen te verdraaien. Dat dit in realtime gedaan kon worden was een groot voordeel ten opzichte van de nog primitieve en trage digitale systemen destijds.

Op YouTube staat een introductie-video van de Scanimate.

1970: Het begin van OOP

Alan Kay, student aan de Universiteit van Utah, was geïnspireerd door de computertaal Simula. Vanwege de eigenschappen die al wat van Object Georiënteerd Programmeren (OOP) mogelijk maakten. Hij wilde een computertaal ontwerpen die verder ging met die eigenschappen. Voor mensen zonder specialistische kennis. Een taal die puur Object Georiënteerd was.

Hij verkocht zijn idee aan Xerox Palo Alto Research Center (Xerox PARC) en ontwikkelde daar samen met een groep onderzoekers een programmeertaal die de naam Smalltalk kreeg. De taal zou gaan draaien op de allereerste personal computer ooit gebouwd: de Dynabook. Het kreeg belangrijke Object Georiënteerde, simulatie- en graphics-specifieke eigenschappen, die we nu nog steeds in moderne Object Georiënteerde Programmeertalen gebruiken. Zoals het werken met classes, objecten, overerving etc. Smalltalk bestaat nu, in 2019, nog steeds, maar wordt niet veel meer gebruikt.

Ik vind het belangrijk om Smalltalk in deze blogserie op te nemen, omdat OOP revolutionair was en veel heeft versneld bij het ontwikkelen van grafische interfaces en het opzetten van softwareapplicaties. Het heeft ook direct bijgedragen aan een snellere ontwikkeling van grafische software en technieken die vooral op grafisch en interactief gebied grensverleggend en verbeterend zijn geweest en we nog altijd gebruiken. De ontwikkelingen hebben uiteindelijk ook geleid tot het ontstaan van de programmeertaal C++ die tot op de dag van vandaag nog steeds een belangrijke basis is voor veel software en een belangrijke standaard heeft gezet waar veel huidige programmeertalen op zijn gebaseerd.

1971: Metadata en de eerste Keyframe Animatie

De wetenschapper Nestor Burtnyk, die werkte voor de National Research Council (NRC) in Canada, had van een animator bij Disney gehoord dat voor traditionele animaties de tekenaars hoofd-frames tekenden en dat assistenten vervolgens de tussenliggende frames opvulden. Hij vond dat het invullen van deze in-betweens beter door computers kon worden gedaan. Hij ontwikkelde dus samen met Marceli Wein animatie-software die deze in-betweens automatisch berekende. Dit was dus de eerste keer dat morphing-technieken werden ingezet bij het berekenen van in-betweens tussen frame A en frame B. Ze noemden deze nieuwe techniek ‘keyframe animation’.

In 1971 maakte de in Hongarije geboren regisseur en animator Peter Foldes, die in 1946 naar Groot Brittannië was geëmigreerd en later in Frankrijk woonde, op uitnodiging van de National Film Board (NFB) in Canada een experimentele korte film met vloeiende morphs op deze nieuwe keyframe-animatiesoftware. De film bestond uit handgetekende digitale keyframe-illustraties die naar elkaar werden geïnterpoleerd met automatisch berekende inbetweens. Dit was de allereerste film die is gemaakt met keyframe animatiesoftware met inbetweening. De film kreeg de naam Metadata. Ik vond nog een kopie van de film hier op YouTube.

Tegenwoordig is iedere animator bekend met deze technieken en wordt het veelvuldig in animatiesoftware toegepast.

1972: ARPANET

In 1963 ontstond bij wetenschapper J.C.R. Licklider het idee voor een groot computer netwerk. In oktober van dat jaar overtuigde hij, inmiddels werkend bij de afdeling Advanced Research Projects Agency (ARPA) van de Amerikaanse defensie, Ivan Sutherland en Robert (Bob) Taylor ervan dat dit netwerk erg belangrijk zou gaan worden.

Licklider verliet ARPA al voordat de daadwerkelijke ontwikkeling startte, maar Sutherland en Taylor gingen verder met het idee. Taylor nam Larry Roberts aan om mee te werken aan het netwerk dat ARPANET zou gaan heten. Het ARPANET was een vroege vorm van een packet-switching netwerk (pakket geschakeld netwerk).

Er werden 140 computerwetenschapsbedrijven benaderd om in het ARPANET te investeren, maar daar waren maar 12 bedrijven toe bereid. De anderen vonden het idee maar vreemd. Uiteindelijk is het bedrijf Bold, Beranek and Newman Inc. (BBN) Uitgekozen en werd op 7 april 1969 gestart met de bouw van het netwerk.

In eerste instantie verbond het netwerk één computer in Utah met drie computers in Californië. Later werden hier ook de Amerikaanse universiteiten op aangesloten. In 1972 werd het ARPANET ook opengesteld voor niet-universiteiten. De omvang van het netwerk werd snel steeds groter en groter.

1972: Oprichting Atari en arcade-spel Pong

Op 27 juni 1972 richtten Nolan Bushnell en Ted Daphney in de Verenigde Staten een bedrijf op met de naam Atari. Atari speelde een belangrijke rol in de opkomst van de arcade-spelindustrie met het spel Pong. Allan 'Al' Alcorn, de eerste design-engineer die bij Atari werd aangenomen, kreeg de opdracht om een arcade-versie van het tennisspel van de Magnavox Odysey te maken. Dit spel kreeg de naam Pong.

De Magnavox Odysey was een spelcomputer voor thuis die in hetzelfde jaar, maar net een maand eerder dan de oprichting van Atari op de markt kwam. Ik kom hierop terug in het volgende deel.

Computers en digitale techniek waren nog duur, dus de eerste versie van de Pong-hardware was nog gebouwd met losse elektronica-onderdelen waarmee samen alleen het spel Pong gespeeld kon worden. Er was nog geen sprake van een processor.

Speel responsive Pong

Om tijden te laten herleven heb ik een responsive versie van Pong gemaakt die je dus op alle schermformaten goed kunt spelen. Schakel over naar fullscreen met de fullscreen-button die je onder het spel in de uitlegbalk vindt om het spel beeldvullend te spelen. Zie je geen fullscreen-button? Dan ondersteunt helaas je browser of apparaat geen full screen mode. Veel plezier!

Conclusie

Dat was het voor deel twee. In dit deel zagen we de eerste ontwikkelingen van digitale computers, interfaces en ook de muis en het tekentablet. We zagen het allereerste computerspel ter wereld opkomen, het prille begin van 3D technieken, primitieve animatiesystemen en het allereerste echte computernetwerk dat nog heel groot zou gaan worden. We zagen door computer gegenereerde animaties enerzijds en de allereerste keyframe-animatie door mens en computer samen gemaakt anderzijds, om voor het eerst tot een korte film voor een groot publiek op een filmfestival te komen. Zij het nog in een vroeg stadium, er begon in deze periode toch duidelijk beweging te komen in de ontwikkeling van computers. En een groeiende groep ontwikkelaars, uitvinders, techneuten en creatievelingen begon nu te dromen en zich als doel te stellen om animaties met computers te kunnen gaan maken en na te denken over grafische, interactieve interfaces.

In deel drie gaan we verder waar we nu zijn gebleven en zullen we zien hoe deze ontwikkelingen zich vervolgden. Naar spelcomputers voor thuis, ontwikkelingen op het gebied van grafische interfaces, 3D-modeling, morphing en meer. De ontwikkelingen volgden zich destijds in steeds snellere vaart op. De komende maanden blijf ik nieuwe delen aan deze serie toevoegen tot zes in totaal.

Vond je dit interessant of wil je iets vragen of melden? Laat iets van je horen hieronder en deel de blog op sociale media. Het motiveert me om meer kwaliteitsblogs als deze te blijven schrijven! Na het klikken op like/dislike heb je ook de optie om ergens op te reageren als je dat wilt (optioneel). Bedankt en tot de volgende!

Lees verder in deel 3 >