home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 050189 / 05018900.004 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-09-23  |  6.8 KB  |  131 lines

  1.                                                                                 TECHNOLOGY, Page 65Through the 3-D Looking Glass
  2.  
  3.  
  4. With new power and an Oscar, computer graphics comes of age
  5.  
  6. By Philip Elmer-Dewitt
  7.  
  8.  
  9.     On one screen, a swirling storm cloud slowly twists itself
  10. into the characteristic funnel shape of a killer tornado. On
  11. another, molecules the size of baseballs jostle frantically for
  12. position, each seeking out a comfortable docking site on
  13. another's surface. On a third screen, a small child in bright
  14. white diapers rises on stubby legs and toddles across a room.
  15.  
  16.     These remarkable moving images and hundreds like them on
  17. display last week in Philadelphia at the tenth annual
  18. exposition of the National Computer Graphics Association are
  19. more than pretty pictures. Each represents a three-dimensional
  20. microcosm, stored within the memory of a computer, that human
  21. operators can turn, twist and reshape all they want. When
  22. special goggles, bodysuits and gloves are used to display and
  23. manipulate the images, those microcosms can become so real that
  24. viewers feel they have stepped through a kind of electronic
  25. looking glass into a completely artificial, computer-generated
  26. world.
  27.  
  28.     Three-dimensional computer graphics, the technique by which
  29. digital machines generate realistic-looking objects and move
  30. them as fast as they would move in real life, has come of age.
  31. Architects are using 3-D technology to let clients walk through
  32. buildings before they are constructed. Scientists employ it to
  33. visualize phenomena too fast, too small or too explosive to be
  34. seen firsthand. Industry is relying on it to speed up design
  35. and production cycles.
  36.  
  37.     As 27,000 artists, engineers and enthusiasts gathered for
  38. their big show, the computer-graphics experts had special reason
  39. to celebrate. Late last month two of their own, John Lasseter
  40. and William Reeves of Pixar, a computer manufacturer in San
  41. Rafael, Calif., won the first Academy Award given for a totally
  42. computer-generated film -- a short subject called Tin Toy that
  43. starred a rambunctious baby and a windup music man. Says Jaron
  44. Lanier, founder of VPL Research, a small Redwood City, Calif.,
  45. company that makes the equipment used to help people enter a
  46. computer-generated world: "This is the year that this stuff is
  47. finally starting to work."
  48.  
  49.     Behind the burst of activity is a dramatic advance in
  50. computer technology. Over the years, computer scientists have
  51. devised an impressive array of mathematical techniques, or
  52. algorithms, for rendering 3-D images on a 2-D computer screen.
  53. Traditionally, these algorithms -- for drawing things in
  54. perspective, for example, removing surfaces hidden from the
  55. viewer's line of sight or painting finished objects with texture
  56. and shade -- have been encoded in programs and stored in
  57. computers as software. As such, they used up massive quantities
  58. of computer time. To draw a simple object ten times a second,
  59. the minimum needed to create the illusion of motion, took 1
  60. billion calculations a second. The highly polished images that
  61. won Tin Toy its Oscar took some 12 trillion calculations each.
  62.  
  63.     But in the past five years much of this mathematical logic
  64. has been incorporated into tiny, special-purpose computer
  65. chips. Graphics calculations that used to require a $250,000
  66. bank of hardware can now be performed by a single plug-in board.
  67. In just the past year the cost of an entry-level 3-D computer
  68. has fallen by nearly 70%, to less than $16,000. Within the next
  69. five to eight years, predicts Jim Clark, chairman of Silicon
  70. Graphics, the leading manufacturer of 3-D workstations, "we'll
  71. see the kind of images Tin Toy represents on an ordinary
  72. personal computer."
  73.  
  74.     These advanced machines have already started to change the
  75. way Americans work and play. The packaging for dozens of
  76. name-brand consumer products, from Ivory Snow to Kleenex
  77. tissues, is now designed on 3-D computers rather than from
  78. mock-ups made of cardboard or clay. Last year the entire line
  79. of Coca-Cola soft drinks was redesigned around a new logo -- a
  80. project that would have taken twice as long had it not been done
  81. by machine. Timex wristwatches, Ping golf clubs, Reebok sneakers
  82. and Volvo station wagons are all created on graphics
  83. workstations. Volvo even uses a satellite hookup to connect its
  84. design computers in California with its manufacturing computers
  85. in Gothenburg, Sweden. If a new model does not leave sufficient
  86. headroom to accommodate the average American driver, the
  87. computer in Gothenburg can spot the oversight before the car
  88. gets built.
  89.  
  90.     Scientists are also reaping rewards from 3-D visualization.
  91. By studying insulin molecules modeled on a computer, the Danish
  92. biotechnology firm Novo-Nordisk was able to create a synthetic
  93. insulin that did not clump when injected into the blood, an
  94. insight that cut three years off the usual eight-year
  95. research-and-development cycle for a new drug. By displaying
  96. weather data on a computer, researchers at the University of
  97. Illinois have been able to capture the exact moment when a
  98. tornado forms within a thunderstorm, a breakthrough that if
  99. incorporated into an early-warning system, could one day save
  100. lives.
  101.  
  102.     Some of the benefits of 3-D graphics have more to do with
  103. science fiction than with science. At NASA's Ames Research
  104. Center, visitors who put on special computerized gloves and
  105. helmets can actually experience what it would be like to explore
  106. various 3-D worlds -- a space station orbiting the earth, for
  107. example, or the landscape of Mars. The gloves are equipped with
  108. magnetic position trackers and fiber-optic sensors that
  109. telegraph every movement of the hand directly to the machine.
  110. The helmet is equipped with a pair of stereoscopic TV
  111. projectors, one for each eye, that are carefully coordinated so
  112. that a slight turn of the head to the right will shift the
  113. entire synthetic world to the left.
  114.  
  115.     "That's the key to the illusion," says Lanier of VPL, which
  116. supplies NASA with its DataGloves, and has developed its own
  117. EyePhones goggles and full-body DataSuit. "Once you reach a
  118. certain threshold, your brain suddenly flips into believing that
  119. the virtual world is the real world." Lanier used the power of
  120. this illusion to teach himself to juggle. Donning Data-Gloves
  121. to control some computer-generated balls, he began tossing them
  122. around in slow motion and then gradually sped up the simulation
  123. until he was juggling at a normal pace. Lanier envisions the day
  124. when architects will not just wander around computer-generated
  125. buildings but will also move walls and rearrange windows simply
  126. by reaching out and grabbing them. Eventually, he predicts,
  127. couples will be able to visit artificial tropical islands
  128. together. What they do there will be limited only by their
  129. imagination -- and the power of their computers.
  130.  
  131.