Ten trzeci

Zacznijmy od małego eksperymentu. Weź w każdą rękę po jednym dłu-gopisie i skieruj je ku sobie końcami. Teraz zamknij jedno oko i odsuń dłonie na jakieś 40 centymetrów od oczu. Gotowe? A teraz spróbuj, nie otwie-rając drugiego oka, zetknąć koniuszki długopisów ze sobą.

Najprawdopodobniej nie uda ci się tego zrobić. Dlaczego? Po prostu przez chwilę utraciłeś kontrolę nad trze-cim wymiarem przestrzeni, do którego oceny niezbędne jest widzenie stereoskopowe, a więc wykorzystujące oboje oczu. Bez tego nie będziesz mógł stwierdzić, jak daleko znajduje się wysoki komin, będziesz miał problemy z oceną prędkości i bezpiecznym prowadzeniem samochodu.

Trzeci wymiar ma ogromne znaczenie dla orientacji w przestrzeni i wykonywania mnóstwa czynności. Nasz gatunek wyewoluował na rozległych równinach, gdzie widzenie przestrzenne i ocena odległości były kluczo-we dla przetrwania. To dlatego nasze oczy ustawione są w jednej płaszczyźnie tak, by jak największy obszar – około 100 stopni – obejmował pole widzenia stereoskopowego. Koń nie może się pochwalić takimi możliwo-ściami – ustawione po bokach głowy oczy dają mu wprawdzie pole widzenia sięgające 270 stopni, ale trójwy-miar obejmuje zaledwie około 10 stopni.

Przez tysiące lat wszystkie prace, jakie wykonywaliśmy, odbywały się w trzech wymiarach. Od rąbania drewna, przez oranie pola, po pracę przy taśmie i w biurze wykorzystywaliśmy nasz ewolucyjny talent, więk-szość czasu działając w świecie mającym głębię.

Zmiana nastąpiła niedawno, wraz z pojawieniem się telewizji. Nagle dwuwymiarowy obraz stał się jednym z centralnych punktów naszego życia, a obserwowanie spłaszczonej przestrzeni – ulubionym hobby. Później przyszły komputery i stały się normalnym narzędziem pracy. Wczesne systemy operacyjne nawet nie próbo-wały udawać, że mają cokolwiek wspólnego z prawdziwym, trójwymiarowym światem. Kto pamięta DOS i pracujące w nim programy, wie, że tam wszystko odbywało się na płaszczyźnie.

Jak jest to niewygodne i nienaturalne, łatwo uświadomić sobie, gdy pomyślimy, że w dwóch wymiarach nic niczego nie może zasłonić. Jeśli na ekranie pojawia się jakiś nowy element, to poprzedni musi albo zniknąć na dobre, albo przesunąć się gdzieś na bok.

Okna zgodne z intuicją

Nic więc dziwnego, że specjaliści od tworzenia interfejsów użytkownika nie wytrzymali długo i zaczęli kom-binować, jak by tu wprowadzić „tego trzeciego” do płaskiego świata komputerów. Pierwsze próby pojawiły się już w latach 70., kiedy w laboratoriach firmy Xerox- czyniono przymiarki do stworzenia graficznego interfejsu użytkownika. Z tych badań skorzystali twórcy komputerów Macintosh, którzy już na początku lat 80. posługi-wali się dobrze dziś znanymi obiektami: oknami, ikonami, kursorem i myszką. Choć do solidnych trzech wy-miarów wciąż było bardzo daleko, to elementy na ekranie wreszcie zaczęły zachowywać się zgodnie z intuicją – przesuwając jedno okno na drugie, mogliśmy liczyć, że przykryją się wzajemnie, a nie odepchną. To mniej więcej tak, jak przemieszczanie kartek po stole – choć płaskie, potrafią się pod sobą chować. Nagle z płaszczyzny przeskoczyliśmy w prymitywne co prawda, ale jednak trzy wymiary.

Po tak udanym początku można było liczyć na dynamiczny rozwój nowej koncepcji. Niestety – na liczeniu się skończyło. Przez kilkanaście kolejnych lat trójwymiarowa grafika w komputerach rozwijała się rozpaczli-wie wolno. Problemem była przede wszystkim moc obliczeniowa maszyn. Pokazanie na ekranie wiarygodnie wyglądającego obiektu trójwymiarowego wymagało mnóstwa obliczeń. Maszyna musiała poradzić sobie z równaniami opisującymi każdy punkt rysowanego obiektu, ustalić jego pozycję, a potem jeszcze obliczyć sposób padania i odbijania się światła od takiego wirtualnego przedmiotu.

Efekt był taki, że komputer zajmujący się rysowaniem nieco bardziej złożonego obiektu trójwymiarowego nie miał po prostu siły na wykonywanie jakichkolwiek innych zadań.

Rzut oka na pulpit

Zmiany pojawiły się dopiero w latach 90., gdy zapanowała powszechna moda na udawanie trzech wymiarów. Jak to często z innowacjami bywa, sprawa zaczęła się od gier. Trzeci wymiar do zabawy dodały konsole takie jak PlayStation (1994) i Nintendo 64 (1996), które miały dość mocy obliczeniowej, by w czasie rzeczywistym wyliczać wszystkie te położenia punktów i odbicia światła.

Nieco gorzej miała się sprawa z komputerami, bo te poza liczeniem grafiki musiały równocześnie robić inne, poważniejsze rzeczy. Pojawiały się co prawda coraz liczniejsze gry, w których uwzględniano perspektywę, ale nie było jeszcze co marzyć o wprowadzeniu trzech wymiarów do zwykłych zastosowań. Mniej więcej w tym czasie, gdy na rynku pojawiły się Windowsy 95, których elementy do dziś goszczą w interfejsie systemów ope-racyjnych, do sprzedaży zaczęły wchodzić pierwsze układy graficzne, których zadaniem było wspomaganie obliczeń niezbędnych do wyświetlania grafiki trójwymiarowej. S3 ViRGE, ATI Rage i Matrox- Mystique nie odniosły- specjalnego sukcesu, ale wypuszczony w 1996 roku układ Voodoo szybko stał się standardem w grach.

Niestety, przez kolejne lata grafika 3D (3‑dimensional, czyli trójwymiarowa) kojarzona była praktycznie tyl-ko z zabawą lub profesjonalnymi zadaniami związanymi z projektowaniem przemysłowym czy architektonicz-nym. Kolejne edycje systemów operacyjnych jakoś omijały możliwość wykorzystania trzeciego wymiaru, wciąż dogadując się z użytkownikiem dzięki grafice niewiele różniącej się od tego, co w latach 70. wymyślili inżynierowie Xeroxa.

Trudno powiedzieć, kto pierwszy stwierdził, że czas to zmienić, ale jakieś 2–3 lata temu zaczęły pojawiać się coraz ciekawsze projekty. Jednym z bardziej efek-townych zastosowań grafiki trójwymiarowej w interfejsie użytkownika jest menedżer okien Beryl stosowany w systemie Linux. Film demonstrujący jego dzia-łanie można zobaczyć na przykład tutaj.

Nagle okazało się, że efekty traktowane dotąd jako bajery dla maniaków gier komputerowych mogą się przy-dać w uczciwej, biurowej pracy. Ot, na przykład wypełniasz niezmiernie ważne tabelki w arkuszu kalkulacyj-nym, aż tu nagle rozlega się dźwięk sygnalizujący nadejście e-maila. Nie musisz minimalizować okienek arku-sza i innych, starannie poustawianych programów. Możesz łatwo zajrzeć na inny pulpit, na którym uruchomio-ny jest program mailowy. Dzięki systemowi wykorzystania grafiki trójwymiarowej wbudowanemu w interfejs użytkownika rzut oka na inny pulpit przypomina spojrzenie „za róg” monitora – nie musisz nawet wsadzać tam głowy, wystarczy na chwilę wyciągnąć szyję. Komputer nakłada obraz obu pulpitów na trójwymiarową kostkę i nieco ją obraca. Od razu widać, czy warto odrywać się od pracy i odbierać e-maila, czy może to kolejna cudowna oferta powiększenia penisa.

Trzeci wymiar rządzi

Lawinowo zaczęły pojawiać się kolejne zastosowania trójwymiarowej grafiki w programach innych, niż gry. Wydany przez Apple- iTunes od niedawna pozwala przeglądać okładki zgromadzonych na komputerze albu-mów w sposób podobny do tego, jak przeszukujemy płyty na sklepowej półce. Przewijany rząd okładek prze-pływa przed naszymi oczami dzięki technikom grafiki 3D.

Trzeci wymiar do płaskich map satelitarnych dodał zdobywający coraz większą popularność program Google Earth. Do fotografii miast dodawane są w nim przestrzenne modele budynków, a poruszając się po wirtualnym centrum takich metropolii jak San Francisco, można poczuć ogrom zasłaniających niebo wieżowców.

Również nowe Windowsy Vista w większości wersji wykorzystują interfejs Aero, który w wielu miejscach wprowadza trzeci wymiar. Jeśli chcemy zaprowadzić porządek w porozrzucanych po całym ekranie oknach, możemy jednym poleceniem ułożyć je w karny rządek. Każde z okien będzie wyglądało jak plansza reklamo-wa stojąca przy drodze – jego zawartość zostanie pokazana z uwzględnieniem zasad perspektywy. To nic inne-go, jak czysta grafika 3D. Elementy wspomagania grafiki trójwymiarowej wykorzystano już nawet w interfej-sie pakietu Microsoft Office 2007. Skoro korzystają z tej techniki nawet programy biurowe, wygląda na to, że grafika trójwymiarowa nareszcie stała się normalnym elementem pracy z komputerem.

Zauważyli to twórcy procesorów wyspecjalizowanych we wspomaganiu grafiki trójwymiarowej. Jeden z głównych graczy, nVidia, wprowadza właśnie na rynek tanie układy graficzne, które będą zintegrowane z pły-tami głównymi wielu producentów. To, wbrew pozorom, ważny krok. Komputery, które mają grafikę zinte-growaną z płytą to przede wszystkim tani sprzęt biurowy, na którym działała mało która gra. Wraz z wprowa-dzeniem nowych układów nVidia zaczęła konkurować z Intelem, a jak wiadomo na rynkowej konkurencji naj-lepiej wychodzą klienci.

A więc, szanowni państwo! Ogłaszamy, że po ćwierć wieku istnienia komputerów osobistych te mądre i szybkie maszyny nareszcie nauczyły się tego, co nasi praprzodkowie wiedzieli już 200 milionów lat temu. Trzeci wymiar ma znaczenie!

Piotr Stanisławski

* Mały z trzecim*
Trójwymiarowa grafika przestała być domeną dużych komputerów. Coraz częściej pojawia się w małym sprzę-cie przenośnym. Większość nowych telefonów komórkowych z wyższej półki ma zintegrowane funkcje wspo-magania grafiki 3D, które przydają się przede wszystkim w nowych grach. Można się jednak spodziewać, że coraz częściej te możliwości stosowane będą również w innych programach. iPhone firmy Apple korzysta z tego samego mechanizmu prezentowania okładek płyt, co „dorosła” wersja programu iTunes.

Dotykiem
Zestaw myszka–okna–ikony, choć stał się standardem, nie jest jedynym pomysłem na graficzny interfejs użyt-kownika. Jeden z ciekawszych pokazano w filmie „Raport mniejszości”. Dla tych, którzy nie oglądali – główny bohater stał przed ekranem, na którym rozmieszczone były elementy programu. Zamiast machać myszką, czło-wiek poruszał rękami, wykonując gesty przesuwania, otwierania czy zamykania okien. Ten kierunek przypadł do gustu projektantom interfejsów. Podobne rozwiązania można znaleźć w dziś działającym sprzęcie.

iPhone i iPod touch wykorzystują ekran dotykowy, który reaguje na naturalne ruchy – odsunięcie palcem zdję-cia powoduje wyświetlenie kolejnego, a ruch w dół przyspiesza przewijanie listy utworów czy kontaktów.

Podobne pomysły wykorzystał Microsoft w projekcie Surface. To komputer przypominający kawiarniany stolik, który zamiast blatu ma dotykowy ekran. Urządzenie jest w stanie zinterpretować ruchy, jakie wykonuje się dłońmi na powierzchni ekranu, i odpowiednio na nie zareagować. Przeglądanie cyfrowych zdjęć przypomina grzebanie w stosie zwykłych fotografii. Z kolei firma Natural Interactions opracowała podłogę czy ścianę re-agujące na ruchy ludzi.