История кафедры

Кафедра Технологий Визуализации была создана как базовая при Институте прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН. Поэтому история кафедры берет начало и неразрывно связана с ИПМ.

 

Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша (ИПМ РАН) был образован в 1953 году для решения сложных математических проблем, связанных с государственными программами исследования космического пространства, развития атомной и термоядерной энергетики, на основе создания и широкого использования вычислительной техники и программного обеспечения. Его организатором и директором (1953–1978 гг.) был президент Академии наук СССР Мстислав Всеволодович Келдыш.

 

С первых же лет деятельность Института, ориентированная на решение крупных прикладных задач, базируется на фундаментальных научных исследованиях в области математики, механики, кибернетики, информатики, которые ведутся его сотрудниками, среди которых академики и члены-корреспонденты Российской академии наук, десятки докторов и сотни кандидатов наук.

 

История компьютерной графики в ИПМ им. М.В.Келдыша

 

1. Ранний этап

 

С самого начала формирования компьютерной графики как самостоятельного научного направления ИПМ им. М.В. Келдыша РАН являлся одним из ведущих научных центров в стране в этой области. Первые признаки появления нового научного направления относятся к началу 60-х годов прошлого столетия. Знаковым событием считают диссертацию Айвена Сазерленда (1963 г.), в которой были продемонстрированы новые возможности графического интерфейса с машиной в интерактивном режиме. В ИПМ примерно в то же время (1964 г.) был продемонстрирован первый опыт практического применения машинной графики при выводе на характрон последовательности кадров, образующих короткий фильм с визуализацией обтекания цилиндра плазмой (Ю.М.Баяковский, Т.А.Сушкевич) (Рис. 1). Этот факт был признан Американской ассоциацией по компьютерной графике (ACM SIGGRAPH). В 1990 г. Ю.М.Баяковский был принят в члены Клуба Пионеров компьютерной графики ACM SIGGRAPH.

 

Рис. 1. Визуализация на характроне процесса обтекания цилиндра плазмой.

 

В 1970 г. сотрудниками института был выпущен первый обзор по машинной графике, представленный затем как доклад на Вторую Всесоюзную конференцию по программированию (ВКП-2) [1]. По-видимому, это первая публикация на русском языке, в которой появилось словосочетание (термин) машинная графика. К 1971 г. в ИПМ для машины SDS-910 был разработан набор подпрограмм, позволяющих снимать кинофильмы, установлена камера для покадровой фиксации изображений, выводимых на экран дисплея. С помощью этой системы осуществлялась визуализация поведения шагающего робота (рис. 2), а также моделирование гравитационного взаимодействия галактик (рис. 3).

 

Рис. 2. Моделирование походки робота.

Рис. 3. Визуализация процесса приливного взаимодействия галактик

 

2. Эпоха Графора

 

Тогда же, в конце 60-х, в ИПМ началась разработка библиотеки графических программ на Фортране (Графор). Библиотека позволяла выводить на графопостроитель, а затем и на дисплей, графические примитивы и на их базе строить графики функций. В дальнейшем библиотека пополнилась программами аффинных преобразований, штриховки, экранирования, аппроксимации и сплайн-интерполяции, программами визуализации двумерных функций (поверхности и карты изолиний), программами геометрических построений (рис. 4).

 

Рис. 4. Примеры изображений, построенных с помощью Графора.

 

Графор был реализован на большинстве существующих в то время в Советском Союзе ЭВМ и операционных систем с выводом практически на все имеющиеся графопостроители и графические дисплеи. Этап создания классической графической библиотеки на Фортране завершился в 1985 г. изданием книги [2], которая подводила итог 15-летней работы.

 

3. ГрафиКон: начало международного сотрудничества

 

На границе 80-х и 90-х годов произошли драматические изменения. Спрос на исследования и разработки на внутри-российском рынке упал практически до нуля, и вместе с тем исчезли традиционные (советские) возможности финансирования. Зато открылись возможности международного сотрудничества. Но это привело к кардинальному изменению тематики и условий работы, а также требований к научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам (НИОКР).


В 1990-м году совместно с американской ассоциацией ACM SIGGRAPH при активном участии ИПМ (С.П.Курдюмов, Ю.Ф.Голубев, Ю.М.Баяковский, В.А.Галактионов) началась подготовка международной конференции по компьютерной графике ГрафиКон. Первая конференция прошла в феврале 1991 года с большим успехом. В ней принял участие целый ряд крупнейших ученых и специалистов в этой области из США и других стран. Среди них Д.Гринберг, А.Ван Дам, Э.Кэтмул, М.Бейли и другие. Конференция стала ежегодной [3] и позволила многим российским специалистам установить контакты со специалистами США, Англии, Франции, Германии, Японии, Кореи, Китая и многих других стран. Благодаря контактам, установленным на Графиконе в 1992 году, началось международное научное сотрудничество отдела машинной графики Института с японской фирмой Integra Inc. в области компьютерной графики и оптического моделирования, которое продолжается уже двадцать пять лет. Это сотрудничество позволило оснастить отдел современной техникой и программным обеспечением, сохранить и приумножить квалифицированный кадровый состав, что привело к получению результатов конкурентоспособных на мировом научном рынке. Магистральным направлением развития компьютерной графики в Институте стало физически аккуратное моделирование распространения света в различных средах.