На початку 1960-х років комп'ютери були громіздкими машинами, що займали цілі кімнати, а ідея малювати прямо на екрані здавалася науковою фантастикою. Проєктування відбувалося на папері. Інженери та дизайнери годинами працювали за креслярськими дошками, озброєні олівцями, лінійками та лекалами. Будь-яка зміна вимагала повного перемальовування. Усе змінилося у 1963 році, коли молодий аспірант Массачусетського технологічного інституту на ім'я Айвен Сазерленд представив свою дисертацію: систему Sketchpad.

Sketchpad була не просто програмою для малювання. Це була перша система, яка дозволяла користувачам інтерактивно взаємодіяти з графікою на екрані комп'ютера. За допомогою світлового пера користувачі могли малювати лінії, дуги та фігури прямо на дисплеї. Але справжня революція полягала в іншому: Sketchpad розумів, що ви малюєте. Намальована лінія була не просто набором точок; це був об'єкт з властивостями, такими як довжина та кінцеві точки. Якщо ви пересували одну точку, лінія розтягувалася, зберігаючи зв'язок. Це був перший приклад об'єктно-орієнтованого програмування та інтерактивної комп'ютерної графіки.

Хоча Sketchpad був академічним проривом, його справжній потенціал розкрився в промисловості. У той час авіаційна та автомобільна галузі стикалися з величезними труднощами у проєктуванні. Створення повнорозмірних глиняних моделей автомобілів або дерев'яних макетів літаків було дорогим і трудомістким процесом. Потрібен був спосіб оцифрувати та прискорити цю роботу.

Першою відгукнулася компанія General Motors. У співпраці з IBM вони розпочали амбітний проект DAC-1 (Design Augmented by Computers), який став першою комерційною системою автоматизованого проєктування. Система дозволяла дизайнерам оцифровувати креслення, обертати тривимірні моделі кузова автомобіля на екрані та навіть створювати креслення для виготовлення деталей.

Однак малювати прямі лінії було лише половиною справи. Для проєктування аеродинамічних крил літаків або елегантних вигинів автомобільного кузова інженерам були потрібні плавні, математично точні криві. Французькі інженери П'єр Безьє (працював у Renault) та Поль де Кастельжо (працював у Citroën) незалежно один від одного розробили математичний апарат для опису таких кривих. Ці криві Безьє дозволили визначати складні форми за допомогою кількох контрольних точок, що значно спростило їх цифрове представлення та маніпуляцію.

Ранні графічні системи, такі як Sketchpad і DAC-1, використовували векторні дисплеї. Уявіть собі осцилограф: електронний промінь малював зображення, проводячи лінії від однієї точки до іншої. Це було ефективно для креслень, що складалися з ліній, але мало серйозні обмеження. Дисплей міг відображати лише обмежену кількість ліній одночасно, перш ніж зображення починало мерехтіти. Крім того, зафарбувати суцільну область було практично неможливо.

Перехід до растрових дисплеїв, де екран являє собою сітку пікселів, став наступним ключовим кроком. Це дозволило не тільки малювати лінії, але й заповнювати області кольором, створювати тіні та відображати набагато складніші сцени. Хоча це вимагало більшої обчислювальної потужності та пам'яті, розвиток технологій зробив це можливим.

Фундаментальна ідея Sketchpad про те, що графічні елементи є об'єктами з певними властивостями та зв'язками, лягла в основу всіх сучасних CAD-систем. Замість того, щоб зберігати мільйони окремих пікселів, система зберігає опис об'єктів: «це коло з центром у точці (x, y) і радіусом r». Такий об'єктно-орієнтований підхід до даних дозволив створити гнучкі та потужні інструменти, які повністю змінили світ інженерії та дизайну.

Тепер давайте перевіримо, наскільки добре ви засвоїли перші кроки в історії CAD.