Günümüzdeki bilgisayar grafikleri bu zamana gelene kadar hangi devrelerden geçti?

Bilgisayar grafiklerinin oluþurulmasý bugün kolay gibi görünebilir, ancak günümüze gelmesi uzun ve zorlu bir takým dönemlerden geçerek oldu. Bir metin birkaç karakterden oluþur, ancak aynýsýný grafikler için söylemek mümkün deðil: grafikler sayýsal olarak hesaplama gücü ve bellek gerektirmekte. Ýlk zamanlar grafiklerin basit oluþuna raðmen grafiklere olan ilgi oldukça yüksekti.

Bu makalemizde noktalarla çizim yapan ilk bilgisayarlardan, ilk grafik çipinin ortaya çýkýþýna bilgisayar grafiklerinin geliþimini, grafiklerin o günlerden bugünlere dek hangi evrelerden geçtiðini ele aldýk.

Bilgisayarlarýn günümüzdeki gerçeðe yakýn grafikleri yüksek hýzlarda oluþturan grafik iþlemcilere ve donanýmlara ulaþana dek ne dönemlerden geçtiðini ve o dönemde grafiklerin nasýl oluþturulduðunu merak ediyorsanýz hepsinin cevabýný makalemizde bulacaksýnýz.


IBM'in 740 model Katot Iþýn Tüpü Çýktý Kaydedicisi

Yanýp sönen ýþýklardan grafik çizicilere...

Bilgisayar kullanarak metin yazmak nispeten kolay bir iþlemdi. Bilgisayar tarihinin ilk günlerinde bile ondalýk dizilimleri metne dönüþtürecek cihazlar mevcuttu. Örneðin ordular yýllarca teleks cihazlarýný kullanmýþtý.

Ýlk bilgisayarlar giriþ ve çýkýþ için çoðunlukla zýmbalý kart veya kaðýt þerit kullanýyordu. Bilgisayarlarýn bir resim üretme olanaðý ise deðerlendirilmiþti.

IBM 1952'de 701 model bir çýktý yazýcýsý üretmiþ, 1954'de ise basit grafik çözümünü (model 740 'Katot Iþýn Tüpü Çýktý Kaydedicisi' ortaya çýkarmýþtý.

IBM'in 740 model bilgisayarý, grafiklere olan talebin ne denli yüksek olduðunun ve anlamlý bir grafik içerik üretmenin ne kadar güç olduðunun iþaretiydi. 740, bir kameranýn baðlanabildiði katot ýþýn tüpünden meydana geliyordu. Dijitalden analoga dönüþtürücüler ýþýn tüpünü sürüyor, çizgiler çizmesini saðlýyordu. Bu yöntem zamanla 'vektör grafikleri' olarak anýlmaya baþlandý.

IBM, saniyede 8.000 nokta çizen cihazýyla tabi ki övünüyordu. Ortaya çýkan resmi doðru bir biçimde boyutlandýrmak ise mümkün deðildi. Çizim iþlemi baþladýðýnda kameranýn kapaðý açýlýyor ve bittiðinde kapanýyordu. Film oluþturulduðunda ise onu görmek için beklemek gerekiyordu, dolayýsýyla oyunlar için uygun deðildi.

Yavaþ bir bilgisayarla resim elde etmenin baþka bir yolu daha vardý. CalComp'un kurucularý Gene Seid ve Robert Morton, bu fikri 1953'de geliþtirmiþlerdi. Fikir, iki eksen üzerinde bir kalem kullanmaya dayanýyordu. Cihaz, birkaç motor, kalemi satýrýn baþýna yerleþtirecek ve satýrýn sonunda kaldýracak bir bileþenden meydana geliyordu. Kalemin nasýl çizgiler çizeceði yazýlým ile hesaplanýyordu.

Zaman içinde çiziciye gerek býrakmayan yazýlýmlar geliþtirildi. Bu yazýlýmlar sayesinde "m=1, plot y=mx+b for x=1 to 6," gibi daha kullanýcý dostu terimler kullanarak resmi açýklamak mükündü. Zamanla çizicilere yeni renkli kalemler de eklendi. Ancak renk sayýsý sýnýrlýydý ve çizimler hala vektörlerdi.


BM 2250 görüntü birimi

Vektör grafiklerinin ortaya çýkýþý

1960'larýn baþýnda ise Ivan Sutherland, resmi çizerken deðiþiklikleri görebilme iþlevinin büyük bir potansiyeli olduðunun farkýna vardý. Ancak bunun için görüntü teknolojisinde bazý yenilikler gerekiyordu.

Bilgisayarlar giderek daha hýzlý hale gelirken, vektör grafiklerini oluþturacak kadar güçlendiler. Çözünürlük bugünkü standartlarla karþýlaþtýrýldýðýnda çok düþük kalsa da o zaman yapýlabilenlerin çok ötesindeydi. General Motors, MacDonald Douglas ve Ford, tasarýmlarýný geliþtirmek için bilgisayar grafiklerini kullanmaya baþladýlar.

1964'de tanýtýlan IBM 2250, 1024x1024 çözünürlüðüne sahipti. Çizilecek çizgilerin depolanmasý içinse belleði ve bir tür manyetik çekirdekleri kullanýyordu.

Vektör grafiklerinde en önemli dezavantaj, resmin karýþýk olmasýna izin vermemesiydi.


Siyah beyaz bir ekrana baðlanmýþ Sinclair ZX81

Manyetik çekirdekler

Manyetik çekirdekler, o zaman için yeterli olsa da yüksek bir hýza sahip deðillerdi. Fiyatlarý da oldukça pahalýydý. 1970'lerde 16.000 kelimelik 16 bit bellek modülü yaklaþýk 15.000 dolar fiyatla satýlýyordu ve büyük bir devre kartý boyutundaydý.

1970'de ise Intel, 1103 adýndaki 1Kbit'lik RAM'ini tanýttý. Fiyatý baþta pahalý olsa da üretim miktarý arttýkça azalacaðý umuluyordu. Ancak çekirdek bellekler birkaç seneden sonra hayatýný tamamladý.

Raster grafikleri oluþturmaya yönelik ilk gerçek fikir TV'ye benzer bir görüntüleyici kullanmak oldu. Bununla soldan saða ve yukarýdan aþaðý tarama çizgileri oluþturuyordu. En iyi çözüm ise RAM içeriðini ekran ile eþzamanlý olarak taramaktý. Ancak bu da RAM kullanýmýnýn sýnýrýna ulaþmasýna neden oluyordu.

Gerek duyulan þey ise bilgisayardan metin girdilerini alýp RAM'de gerekli içeriði oluþturacak bir esneklikti. Bundan daha iyisi belkide klavye girdileri okunabilir, bilgiler bilgisayara ve ekrana gönderilebilirdi.

Intel'in 1972'de meydana getirdiði 8080, 8-bit ASCII kodlarýný okuyabiliyor, ekranda gösterilecek diziyi arayabiliyor ve RAM'a yazabiliyordu. Buradan donaným tarafýndan taranan veri, ekrana video sinyali olarak gönderiliyordu.

Bu ise bazý yeni olasýlýklarý doðurmuþtu. Bazý üreticiler, resim oluþturmakta kullanýlabilen bazý özel karakterler meydana getirdiler. Oluþturulan resim biraz kaba olsa da, hiç resim olmamasýndan iyiydi.

Renkli vektör grafikleri de mevcuttu ancak tatmin edici deðillerdi. Örneðin farklý sýnýftaki çizgileri ayýrt etmek için kullanýlabiliyorlardý. Ancak bu çizim hýzýný yavaþlatýyor, yenileme döngüsü içinde oluþturulabilecek detayý aza indirgiyordu.



Intel'in 4 bit 4004 mikro iþlemcisi

Grafik iþlemciler

Vektör grafiklerden alýnan derslerle beraber, bilgisayarýn ana iþlemcisinin genel iþlemler için kullanýlmasý gerektiði ortaya çýkmýþtý. Ayrý bir grafik iþlemcisine duyulan ihtiyaç giderek artýyordu.

Profesyonel dünya, grafik iþlemcisinin sanayide ve ticari olarak kullanýmýndan þüphe içinde olsa da bir þey oldukça ilgi çekiyordu: 1972'de ortaya çýkan Pong adlý bilgisayar oyunu büyük yanký uyandýrmýþtý. Pong, çok sýnýrlý sayýda raster grafikleri ile oluþturulmuþ siyah beyaz objeler kullanýyordu. Ancak oyun bilgisayarla oluþturulabilecek grafikler konusunda önemli bir fikir vermiþti.



Bu sayede zamanla bir bilgisayar oyunu piyasasý meydana geldi. Zamanla satýþ miktarlarý arttý ve bu da fiyatlarýn düþmesine neden oldu. Bilgisayar oyunlarý artýk bir kiþisel bilgisayar alma nedeni haline gelmiþti.

Bilgisayar oyunlarý grafiklere, renge ve harekete büyük ihtiyaç duyuyordu.

Amiga, 1985'de Motorola'nýn grafik çipi üzerinde geliþtirmeler yaptý ve kendi grafik iþlemcisine sahip cihazýný tanýttý. Tam renkli bir animasyon, kiþisel bir cihazda birden bire mümkün hale gelmiþti!

Ink jet ve lazer gibi yeni yazýcý teknolojileri de geliþmeye, metin dýþýnda grafik çýktýlar almak da mümkün hale gelmeye baþlamýþtý. Bu cihazlar ilk olarak 1980'lerin baþýnda ortaya çýkmýþtý, 1990'larda ise ink jet ve lazer yazýcýlar birkaç sene önce tahmin bile edilemeyen grafikleri çizebilir hale gelmiþlerdi.


Bir SGI Indigo iþ istasyonu

Çözünürlükler giderek artýyor

Tüm bu geliþmeler yaþanýrken IBM PC yerinde durmuyordu. IBM ilk zamanlar entegre bir grafik çipi sunmak yerine, resim oluþturmaya yönelik eklenti kartlarý kullanýyordu. 1981'de 720x320 çözünürlüðüne sahip tek renkli bilgisayarlar, 1987'de 16 renkli VGA grafiklerine ulaþtý. 1990'da ise IBM'in XGA grafikleri 256 renkte 1024x768, 65.536 renkte 640x480 çözünürlüðü sunabiliyordu.

Tüm bu geliþmeler yaþanýrken, bazýlarý çok daha hýzlý grafiklere ihtiyaç duyuyordu. Bu nedenle bazý "iþ istasyonlarý" geliþtirildi. Bu bilgisayarlar tam renkte grafikleri animasyonlu olarak gösterebiliyordu. Silicon Graphics ve Sun'ýn meydana getirdiði makineler, bazý yazýlýmlarla birlikte Hollywood animasyonlarý oluþturmakta kullanýlmýþtý.


Bilgisayar gücü gerektiren animasyonlarda,
birden çok bilgisayar bir araya getirilerek
gereken süre azaltýlýyordu

Ancak iyi sayýlabilecek animasyonlar hala gerçek zamanlý yapýlamýyordu. Bunun için çok sayýda bilgisayar birbirine baðlanarak 'çiftlik' adý verilen bir að oluþturuluyordu. Bu sayede bir animasyonu oluþturmak için gereken süre azaltýlmýþ oluyordu.

Bu fikir ise þöyle bir soruyu akýllara getirmiþti: Birçok bilgisayar bir arada çalýþtýðý zaman resimler daha hýzlý oluþturulabiliyorsa, neden tek bir iþ istasyonunda daha fazla iþlemci kullanýlmýyordu?

Gerçek zamanlý resimleri oluþturacak bilgisayarlar günümüzde mevcut. Bellek yoðunluðu bugün giderek artýyor ve bu da daha yüksek çözünürlüklere izin veriyor. Disk sürücüleri, verileri uzun süreler saklamaya izin verirken boyut ve hýz olarak da oldukça geliþtiler.

Ýþlemcilerin geliþimi ise birkaç biçimde boy gösterdi. Grafik iþlemcileri ve genel olarak iþlemciler ayný çip üzerinde birkaç iþlemciye sahip olabiliyorlar. Günümüzde ýþýk hýzýný alt edecek bir yol pratikte henüz bulunmadý. Bunun anlamý ise iþlemci, bellek ve diðer bileþenlerin küçüldükçe daha hýzlý bir hale gelmesi.

Bilgisayar grafiklerinin 20 sene içindeki geliþimine baktýðýmýzda, önümüzdeki 20 senenin neler getirebileceðini sanýrýz kimse bilmiyor...