home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1990 / 1990 Time Magazine Compact Almanac, The (1991)(Time).iso / time / 050189 / 05018900.004 < prev    next >
Text File  |  1990-09-17  |  7KB  |  119 lines

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