История компьютерной графики: от первых пикселей до фотошопа

Компьютерная графика, несмотря на то, что появилась всего лет 50-60 назад, прошла довольно большой путь. При этом именно новые требования к уровню графики почти всегда заставляли развивать не только программы для создания этой графики, но и железо для компьютеров.

Вообще попытки развивать графику делали еще в 40-х годах. Но тогда состояние компьютерной техники было совсем уж печальным. Компьютеры в те времена были огромными и доступ к ним имели только ученые, которые сами же эти компьютеры и разрабатывали. Вычислительная техника той эпохи была не цифровой, а ламповой, всмысле работала по иному принципу, не так, как сейчас.

В начале 50-х годов во многих компьютерах стали применяться электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) в виде осциллографов, или трубок Вильямса, которые использовались как оперативная память. С их помощью примитивно, но получалось изображать простейшие объекты на дисплеях.

Решить проблему выведения изображений пытались довольно оригинальным способом. Изображения строились из алфавитно-цифровых символов. Принцип прост: разница в плотности алфавитно-цифровых знаков и неспособность человеческого зрения различать детали с расстояния позволили создавать на компьютере рисунки и псевдографические объекты. Подобные изображения на бумаге создавали еще машинистки на печатных машинках в конце XIX века.

К слову, такая графика до сих пор используется. По сути смайлики, составленные из двоеточий, дефисов, скобок и других знаков, это и есть символьная графика, так что можно сказать, что мы чтим традиции предков.

В 1955 году в лаборатории Массачусетского технологического института было изобретено световое перо. В основе его — стилус, который используется для выбора текста, рисования изображений и взаимодействия с элементами интерфейса на экране компьютера. 

Световые перья широко использовались в вычислительных терминалах 1960-х годов. С появлением ЖК-мониторов в 90-х годах они практически вышли из употребления, так как с экранами этих устройств работа светового пера стала невозможной.

Все это было лишь самым началом развития компьютерной графики. Более менее вменяемое движение началось уже в 60-х годах.

Прародителем современных графических редакторов считается система Sketchpad. Ее разработал в 1963 году Айвен Сазерленд. Это был его проект для кандидатской диссертации в MIT.

Sketchpad умел чертить ровные линии, увеличивать и уменьшать изображение, создавать трехмерные объекты. Для своего времени это была настоящая революция в графике. По сути, это был первый векторный редактор, ставший прообразом современных систем проектирования, таких как AutoCAD или Компас-3D. Также эту программу можно считать первым графическим интерфейсом. А сам термин “графический интерфейс” придумали лишь 10 лет спустя.

В том же 1963 году программист из Bell Labs Эдвард Зейджек разработал первую компьютерную анимацию — движение спутника вокруг Земли. Анимация демонстрировала теоретический спутник, использовавший гироскопы для поддержки своей ориентации относительно Земли. Вся компьютерная обработка была сделана на компьютерах серий IBM 7090 или 7094 с использованием программы ORBIT.

В последующие годы выходят и другие, более сложные и значимые анимации: в 1965 году «Tesseract» Майкла Нолла из «Bell Labs», в 1968 году «Кошечка» Николая Константинова и многие другие.

В 70-х годах появляются первые цветные мониторы и цветная графика — новый рывок в развитии компьютерной графики. Суперкомпьютеры с цветными дисплеями стали использоваться для создания спецэффектов в кино. А ближе к 80-м компьютеры стали еще более быстродействующими и научились рисовать 3D-изображения, возникла трехмерная графика и новое направление визуализации — фрактальная графика.

Только к 80-м компьютеры стали постепенно распространяться среди обычных людей. Да, они по-прежнему были дорогим удовольствием и использовались в основном для работы, но по крайней мере компьютеры перестали быть инструментом только для ученых, военных и крупных корпораций.

Чем больше компьютеров появляется в домах обычных людей, тем быстрее идет развитие технологий и графики в первую очередь. Во-первых, на ПК начинают делать игры, которые требуют хороших графических возможностей, во-вторых, начинается конкуренция за потребителей между производителями компьютеров и программ для них.

В 1984 году графические системы сделали еще один важный шаг вперед. Появилась MacPaint — программа для первого компьютера семейства Macintosh. Софт был довольно простым, как по функциям, так и с точки зрения интерфейса. Но в данном случае простота залог успеха. С 1984 года иконки в интерфейсе MacPaint почти не менялись, так что даже современные художники без проблем разберутся в программе.

Первая версия была хоть и прорывной, но по сути тестовой. Например, пользователи могли работать только в одном окне и с одной картинкой. Размер окна и его положения нельзя было поменять, как и подвигать панели инструментов. Все эти функции добавили во второй версии MacPaint.

Зато внутри редактора уже можно было двигать изображение, еще и без эффекта мерцания! Для этого софт использовал два отдельных буфера обмена: в одном хранились пиксели текущего положения, а во втором — пиксели предыдущего. Возможность вернуться к предыдущему состоянию рисунка подарила цифровым художникам их любимую функцию — отмену последнего действия.

Также в 80-х графика разделилась на растровую и векторную. Для работы с векторной графикой была создана программа MacDraw. В первую очередь она создавалась для работы с диаграммами, графиками и подобными рисунками.

А уже в 1993 году вышла третья версия SuperPaint, в которой появилась цветная графика. В этом редакторе можно было рисовать уже на совершенно ином уровне.

Вплоть до 90-х, да и в самих 90-х основной проблемой компьютерной графики был недостаток оперативной памяти. Многие графические редакторы нещадно висли и не позволяли обрабатывать больше одного изображения за раз. Именно эту проблему и решали разработчики графических редакторов и специализированного железа.

Отдельно стоит рассказать про Photoshop, который до сих пор является главной графической программой. Он даже стал именем нарицательным, от которого стали образовывать новые слова типа “фотошопить” или “отфотошопленный”. Проще говоря любая работа над изображением называется фотошопом.

Идея создания Photoshop принадлежала Томасу Ноллу. В 1987 году Томас написал диссертацию на тему обработки изображений. Он был недоволен возможностями своего Apple Mac Plus, который не мог показывать изображения. Для их вывода на монитор Томас написал программу под названием Display.

Оказалось, что программа Томаса похожа по возможностям на Pixar Image Computer. Это специальный компьютер, разработанный исключительно для работы с графикой. Он был очень дорогим и для своего времени действительно мощным.

Но внезапно оказалось, что разработка Нолла позволяет получить те же возможности, которые дает Pixar Image Computer, но на компьютере стоимостью 3000 долларов. По тем меркам это была лютая халява, ведь тот же компьютер от Pixar стоил больше 130000 долларов!

Довольно быстро к работе над Display подключился младший брат Томаса, который раньше занимался спецэффектами для кино. Совместными усилиями они добавили в свою разработку гамма-коррекцию, осветление и затемнение изображений, возможность настраивать цвет и контраст, а также много других функций.

Вы наверное хотите спросить “А причем тут Photoshop?” Во время поиска издателя Display был переименован в ImagePro, а несколько позже, в 1989 году — в Adobe Photoshop. Это произошло уже после заключения контракта с Adobe в 1988 году. Благодаря удачному сочетанию цены и возможностей программа, разработанная братьями, обошла конкурентов и стала популярнейшим графическим редактором.

Пожалуй, на этом мы остановимся. Дальше было еще много разных доработок, улучшений и долгое развитие графических программ и железа. Но, как мы и сказали, Photoshop до сих пор является лидером на рынке графики, так что по сути самые сильные рывки и перемены были уже позади.