Notícia

Gazeta Mercantil

COMPUTAÇÃO EM 3-D

Publicado em 15 setembro 1995

Por POR PETER COY E ROBERT D. HOF, DA BUSINESS WEEK
Tropas vermelhas atravessaram a fronteira checa em novembro do ano passado, tentando conquistar a Alemanha. No contra-ataque, o capitão da Força Aérea norte-americana. Reid D. Reasor, saiu da base aérea de Ramstein pilotando um F-16 e despejou bombas sobre pontes, bunkers e regimentos vermelhos. "Você fica suado", lembra-se. "Podia sentir a ansiedade na voz do companheiro de esquadrilha quando nos separamos." Muito empolgante - para uma batalha que nunca aconteceu. Reasor passou todo o tempo dentro de um simulador de vôo em 3-D (Terceira Dimensão) em Mesa, no Estado do Arizona (EUA). Quando ele olhava para fora do cockpit do seu F-16, os computadores trabalhavam furiosamente para gerar a imagem em movimento de rios, colinas e cidades européias. O exercício coordenado pelo Exército ligava mais de trezentos locais, variando de simuladores de submarino em Newport, Estados Unidos, até simuladores de infantaria em Grafenwohr, Alemanha. A chave para a maior simulação militar foi a computação em 3-D. As simulações em três dimensões são um suplemento de baixo custo e seguro em uma época de austeridade orçamentária. O Departamento de Defesa norte-americano planeja um videogame de guerra ainda maior para 1997. Você não precisa trabalhar no Pentágono para apreciar a computação em 3-D. Também está no domínio civil. Estes são apenas alguns dos campos que expandem seus horizontes através de visão em 3-D: medicina, prospecção petrolífera, projeto de produtos e arquitetura -sem contar videogames, publicidade e cinema. Embora não exista boa estimativa do tamanho total do mercado de 3-D, basta olhar para a Silicon Graphics Inc. (SGI), a fabricante pioneira de estações de trabalho 3-D, que mais do que triplicou sua receita desde 1991, para US$ 2,2 bilhões no exercício encerrado em 30 de junho passado. EFEITOS ESTONTEANTES As pessoas querem experimentar o sistema 3-D porque eles próprios não precisam ir além da loja local de brinquedos ou da distribuidora de computadores. Nintendo, Sega Enterprises, Sony e outras estão confiando nos efeitos estonteantes em 3-D para estimular as vendas de uma nova geração de máquinas de jogos de grande capacidade. E os jogos em 3-D estão chegando também aos computadores pessoais, graças a placas de gráficos em 3-D de empresas como a Creative Technology, 3Dfx Interactive e NVIDIA. O sistema 3-D de hoje é uma nova variação de um tema familiar: computadores cada vez mais potentes e mais baratos. Os impressos de papel dobrado do passado deram lugar a telas com texto monocromático, seguido por software de janelas e gráficos simples. Agora, as janelas estão sendo abertas. "O 3-D era sempre visto como uma opção muito especializada, de alto custo, como um condimento caro da China. Esse dia está passando rapidamente", afirma Dan Mapes, presidente da SynergyLabs, baseada em San Francisco, que criou os efeitos especiais para o novo filme de ficção científica Virtuosity. Mapes faz todos seus efeitos em uma rede de computadores pessoais baseados em Pentium. Ele afirma: "Pensamos no 3-D simplesmente como a forma da mais alta qualidade para transmitir informações de uma mente para outra". Esse é exatamente o motivo de a computação em 3-D ser tão importante. O cérebro absorve informações em três dimensões como uma esponja: fazemos isso desde o nascimento. Os pintores italianos perceberam isso há muito tempo, desde o século 15, quando adicionaram á perspectiva às suas pinturas, ajudados por discernimento geométrico do arquiteto florentino Filippo Brunelleschi. Ele, por sua vez, tinha simplesmente redescoberto o "ponto de desaparecimento" dos clássicos romanos - aquele pomo distante em uma cena em que todas as linhas paralelas parecem convergir. Hoje, os computadores possibilitam entrar nessas imagens em perspectiva e olhar à volta - digamos, passear em uma praça virtual e olhar para trás para o ponto de onde a pessoa veio. Edward R. McCracken, "chairman" e executivo-chefe da Silicon Graphies, afirma: "Algum dia, todos os computadores serão uma janela para o espaço tridimensional". VENTOS SUAVES A computação em 3-D não está limitada à realidade virtual, cujos devotos usam visores e luvas para imergirem um ambiente artificial. A maioria das pessoas que fazem computação em 3-D não está interessada em imersão total - apenas mais percepção. Os dias de hoje são os iniciais para 3-D. Até as estações de trabalho mais rápidas requerem horas para produzir uma única imagem complexa, de alta definição, usando ferramentas de 3-D - por exemplo, um fotograma de um filme animado. Mas essa limitação é um bom sinal: se as pessoas usam 3-D agora, apesar da inconveniência, imagine quanto o usarão quando os computadores forem bem mais potentes dentro de cinco ou dez anos. Veja como já o estão usando. A Nova Zelândia venceu a American Cup deste ano com a ajuda de um "túnel de vento digital", uma estação de trabalho da Silicon Graphics ao lado das docas em San Diego que permitiu à equipe neozelandesa analisar quase 10 mil variações de projeto de veleiro em dois meses. No Japão, as empreiteiras instalaram "olhos" duplos de câmera em escavadeiras sem motorista no ano passado, produzindo displays em 3-D que lhes permitiram controlar remotamente as escavadeiras enquanto limpavam a terra ao redor do vulcão Unzen Fugendake. Na confirmação final de sua utilidade, o 3-D estreou neste ano na World Wide Web. Em vez de páginas, as pessoas estão criando "salas" ocupadas por objetos em 3-D - finalmente o espaço ao ciberespaço. Os elevados volumes de venda de tecnologia de videogame estão reduzindo o preço dos equipamentos de 3-D, e neste trimestre novos produtos de 3-D para computadores domésticos deverão acelerar a tendência. Esses chips aceleradores custam aos fabricantes de computadores pessoais e placas de US$ 30 a US$ 40 a unidade, 20% do preço dos produtos anteriores, afirma Jon Peddie Associates, de Tiburon, Califórnia. Ainda existe um mercado para chips de US$ 150 ou mais - principalmente em projeto e engenharia, em que a exatidão geométrica é preponderante. Os chips de 3-D estão ficando amplamente disponíveis. Enquanto gigantes como a Digital Equipment Corp. contam com produção cativa desses chips, fabricantes menores contratam qualquer uma das várias empresas para produzi-los. Os preços em queda livre, por sua vez, ampliarão os modos como as empresas conseguem acelerar a análise e projeto para baixar custos. A Voith Hydro Inc., de York, Pensilvânia, utiliza software de dinâmica de fluidos computadorizada em 3-D, em vez de modelos em escala, para testar a eficiência de pequenas turbinas que a firma vende a usinas hidrelétricas. Essa substituição representa uma enorme economia, já que os modelos físicos custam US$ 500 mil cada para construir e testar. O software ainda não é suficientemente preciso para suplantar os modelos para grandes turbinas de hidrelétrica, mas ajuda os engenheiros a construir modelos que exigem menos modificações dispendiosas, garante Richard A. Fisher Jr., vice-presidente de tecnologia. O software de 3-D também produz idéias para melhorar projetos - cruciais, segundo Fisher, já que um ganho de eficiência de 0,1% pode significar US$ 1 milhão para um cliente. Para os cientistas, a atração do 3-D é o estímulo que fornece à sua imaginação. James Watson e Francis Crick mexeram com esferas e bastões para calcular a estrutura helicoidal do DNA. Com os computadores, a manipulação é de magnitude mais sofisticada. Um bom exemplo é a cristalografia de raios X, um processo para calcular a posição de átomos em grandes moléculas. Os computadores podem fazer um prognóstico aproximado baseado no modelo produzido pelos raios desviados de uma molécula cristalizada. Mas para se chegar ao exato posicionamento, os cientistas gostam de utilizar um computador muito especial: o córtex visual de seus cérebros. Usando visores e luvas virtuais, eles "entram" em um modelo em 3-D de uma molécula e reordenam os átomos manualmente até que o modelo se ajuste aos dados. Os cirurgiões gostam do 3-D por motivos parecidos. Na década de 30, os radiologistas criaram imagens em 3-D cruzando seu olhar, quando visualizavam dois raios X do mesmo objeto. Agora, os computadores realizam a tarefa para eles, usando dados não só de raios X, mas também de imagens de ressonância magnética e a tomografia de emissão de pósitrons. "SUCESSO PROMOCIONAL" O 3-D é uma prática tão nova que muitas pessoas que poderiam se beneficiar dele ainda não o estão. A maioria dos arquitetos ainda prefere lidar com plantas de duas dimensões e maquetes de papelão - sustentando que os computadores desvirtuam o processo do projeto. Alguns estão aderindo, no entanto. A Callison Architecture Inc., de Seattle, usa o 3-D não só para projetos mas também para gravar animações que dão a clientes como a Boeing, Microsoft e Eddie Bauer uma sensação de como ficará um novo edifício. Afirma James P. Rothewell, um dos sócios da empresa: "Os clientes gostam de mostrar esses vídeos às pessoas. Tornaram-se um sucesso de promoção". Novas aplicações estão intensificando a batalha pela supremacia no campo de 3-D. A Microsoft está tornando o 3-D uma prioridade. No ano passado, comprou a SoftImage de Montreal, Canadá, uma das principais fornecedoras de software para efeitos especiais de alta qualidade em filmes e imagens de TV. Embora o programa da Softlmage rode agora em equipamentos da Silicon Graphics, a Microsoft está utilizando-o em computadores pessoais que também utilizam o sistema operacional Windows NT. A Microsoft também abocanhou uma pequena firma britânica chamada RenderMorphics, conseguindo provavelmente o padrão de programador para criar videogames baseados em computadores pessoais. Silenciosamente, o "chairman" da Microsoft, William H. Gates III, reuniu o que o cientista de computação Richard F. Riesenthal, da Universidade de Utah, classifica de "a maior coleção de talentos em gráficos sob um único teto no mundo". James T. Kajiya, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, foi contratado no ano passado para trabalhar em um novo padrão para equipamentos e software de 3-D rápidos e de baixo custo destinados a consumidores. Outra contratação, Alvy Ray Smith, co-fundador da Pixar Corp., uma empresa de animação por computador, diz que queria durante anos reunir som, imagens e animação em um único programa fácil de usar. "Ninguém foi suficientemente grande para conseguir isso", afirma. "Creio que a Microsoft poderia." AÇÃO DE DEFESA Além da Microsoft, gigantes que querem a faixa superior de computação em 3-D incluem a Sun Microsystems, rainha da Internet; a Hewlett-Packard, com novos aceleradores gráficos; a DEC; e a IBM, que está incentivando peritos em animação de Hollywood a alugar tempo de processamento de seu gigantesco supercomputador SP2 em Maui, Havaí. Por enquanto, a Silicon Graphics, de Mountain View, está ganhando dinheiro e obtendo sucesso. Aproveitando-se do alto preço de suas ações, a empresa utilizou US$ 500 milhões em ações em fevereiro deste ano para comprar duas destacadas firmas de software, a Alias Research Inc. e a Wavefront Techonolo-gies Inc. Em maio, concordou com o desenvolvimento de um sistema de animação por computador em conjunto com a Dream-Works SKG, o "Dream Team" de Steven Spielberg, Jeffrey Katsen-berg e David Geffen. Ainda assim, a Silicon Graphics sente a pressão da concorrência. Sua aquisição da Alias e Wavefront parece menos um passo ousado do que uma ação de defesa para garantir que os programas dessas empresas não migrem para máquinas de custo inferior, como acontecerá em breve com o Softlmage. Avram Miller, vice-presidente da Intel Corp., adverte que a Silicon Graphics poderá ficar isolada em um nicho da faixa superior com equipamentos caros e fora do padrão, como ocorreu há uma década com a Digital Equipment Corp. "Isso é DEC em 1985", sentencia Miller. "Uma vez que essa coisa comece a desmoronar, desmorona com rapidez." O executivo-chefe da Silicon Graphics promete não deixar que isso aconteça. Ele está tentando conseguir, o máximo possível, que fabricantes adotem o design de chips da empresa, denominado MIPS. Duas adesões de alto volume: o PlayStation da Sony usa um design MIPS da LSI Logic Corp., e a SGI projetou um chip baseado em MIPS para o Ultra 64 da Nintendo. McCracken não está preocupado com a Microsoft em relação aos próximos quatro a seis anos, que, segundo ele, são o máximo que ele pode projetar. "Deixe a Microsoft e seus aliados venderem alguns milhões de unidades", diz. "Mais pessoas saberão como programar em 3-D." Ele tem certa razão. Nestes dias iniciais de "boom" de 3-D, a demanda está crescendo em ritmo tão rápido que muitos fornecedores poderão ganhar dinheiro com a terceira dimensão. Muitos já estão. A Autodesk Inc., fornecedora de software de design computadorizado para computadores pessoais, tornou-se uma grande força com a concessão de uso de seu software de entretenimento 3-D Studio a fabricantes de "plug-ins" - módulos de software para efeitos especiais destinados a filmes e comerciais, como tom sépia, névoa e bolhas. A MultiGen Inc. especializa-se em ultra-aceleração de 3-D para videogames e simuladores de vôo - nos quais não há tempo para criar cada imagem em detalhe animado. Seu software desenha edifícios sobre os quais as pessoas "-voam" em tapete na nova atração da Wall Disney, no Epcot Center, chamada Aladdin. ÂNGULOS DIFERENTES O 3-D está gerando novas oportunidades de negócio para empresas espertas como a Viewpoint Data-Labs Inc., de Orem, Utah. A Viewpoint constrói de tudo, desde helicópteros até componentes de carroceria, a partir de carcaças de arame, que parecem esculturas de arame e são de fácil manipulação por computador. A empresa vende esses objetos em 3-D a cineastas, ao setor militar e outros. A Viewpoint fabricou o esqueleto na primeira página deste artigo e o programou para lançar uma bola de beisebol por meio da cópia dos movimentos de braço de voluntários humanos. Um cineasta precisaria apenas vestir o esqueleto com carne cibernético e um uniforme de beisebol. O passo seguinte, além de visualizar imagens em 3-D em telas planas, é a "estereocopia" como nos óculos de 3-D dos filmes de horror dos anos 50. A "estereocopia" imita o mundo real, no qual as pessoas avaliam a distância pela maneira como seus olhos vêem o mesmo objeto de ângulos diferentes. Os visores de realidade virtual de hoje são um salto quântico à frente das lentes coloridas de celofane dos anos 50. Linden Rhoads, presidente da Virtual i-O, fabricante de visores baseada em Scattle, afirma: "A estereocopia é muito mais impressionante - assim como gostamos de filmes sonoros mais do que os mudos e filmes coloridos mais do que os de preto e branco". Entretanto, os visores são bastante desajeitados e alguns de projeto deficiente podem causar efeitos que variam de dores de cabeça a desorientação. Esse é o motivo pelo qual os inventores no mundo inteiro estão se apressando para desenvolver displays que produzem duas visões diferentes de olhar, sem visores. O inventor australiano Donald Martin tem um que inclui barras verticais que passam com velocidade em frente à tela. No ano passado, a Marinha norte-americana revelou que conseguiu criar imagens em 3-D com o disparo de feixes de raios laser em algo que parece uma máquina de lavar roupa redonda e transparente, com um agitador de formato espiral. A Sharp Laboratories of Europe Ltd, construiu um protótipo de display em 3-D que sente remotamente os movimentos de cabeça da pessoa e reage com movimentos de lente para alterar a cena apresentada a cada olho. A holografia também está evoluindo como um veículo em 3-D, e não apenas como um ornamento no seu cartão de crédito. Os hologramas podem agora ser feitos em cores naturais completas, graças a um avanço de 1992 obtido por Hans I. Bjelkhagen. No seu novo cargo de vice-presidente de pesquisa da American Propylaea Corp., de Birmingham, Michigan, o pesquisador sueco está trabalhando para tornar seus hologramas de cores completas, maiores, mais nítidos e que possam ser visualizados de mais ângulos. O 3-D de hoje está quilômetros distante do que era possível na década de 1960, quando os mais sofisticados gráficos de computação no mundo eram feitos na Salt Lakc City. A Universidade de Utah tornou-se uma meca, graças a membros docentes como David Evans e Ivan E. Sutherland. Os dois fundaram posteriormente a Evans & Sutherland Computer Corp., que permanece a primeira em software para simuladores de vôo. Os ex-alunos da Utah incluem Jim Clark, fundador da Silicon Graphics; John E. Warnock, fundador da Adobe Systems; Alan Kay, cientista-chefe da Apple Computer; Alan Ashton, fundador da WordPerfect; e Ed Catmull, co-fundador da Pixar com Alvy Ray Smith. AMOR DE VERDADE A memória de computador naqueles dias era insuficiente para manter a animação, de modo que os programadores armazenavam as imagens diretamente no filme. Para captar um fotograma, eles mantinham o opturador aberto enquanto o computador gerava a imagem, linha por linha. Como a tela era monocromática, eles tinham de fazer passagens múltiplas com filtros para obter imagens coloridas. Isso exigia verdadeiro amor. Henry C. Christiansen, professor da Universidade Brigham Young que fez essa pesquisa em Utah, diz que emprestavam o estúdio à Igreja Mormon para fazer "filmes" de coisas como a vibração e flutuação de avião experimental da Nasa. Christiansen acrescenta: "Eu costumava trabalhar toda a noite, ate que meus programas entrassem em colapso". Criar boas imagens em 3-D ainda não é fácil, mas muito mais ferramentas e componentes existem. Se o fotorrealismo e o objetivo, os artistas podem criar reflexos ao permitir que o computador calcule as trajetórias dos raios de luz. Podem também acrescentar "radiosidade", de modo que uma mão ao lado de um carro amarelo claro fique com um brilho amarelado. Se a velocidade é o objetivo, esqueça dos truques de computação como a "radiosidade". O processador em um videogame de tiros está ocupado apenas tentando redesenhar tanques e mísseis trinta a sessenta vezes por segundo. Os programadores de videogame tentam conservar um certo grau de realismo enquanto permanecem dentro da toda importante "'contagem de polígono" - o número máximo de formas geométricas que o processador consegue desenhar por segundo. Um atalho é compensar a falta de detalhes com "mapas de textura" - imagens bidimensionais que são aplicadas às laterais de polígonos. À medida que as pessoas aceitam o 3-D, precisam também compreender suas limitações. Simulações de computador, não importa se parecem exatadas, não são réplicas da realidade. Um exemplo: quando os engenheiros da Boeing Co. investigavam um acidente de um avião de carga da El Al Israel Airlines em 1992, que caiu em um conjunto habitacional na Holanda, matando 43 pessoas, descobriram que sua simulação de tensão em análise de elemento finito não teve detalhes suficientes. Faltavam vários pontos fracos no projeto dos parafusos que prendiam as turbinas às asas. Um parafuso quebrou e o avião deu seu mergulho fatal. Uma falha parecida em simulação provocou o afundamento de uma gigantesca plataforma petrolífera em um fiorde norueguês em 1991. PERDIDOS NO ESPAÇO Às vezes, imagens em 3-D acabam apenas confundindo. A Pacific Northwedt Laboratories em Richland, Washington, descobriu isso quando pesquisadores escreveram um programa de visualização de dados chamado Galaxies. Cada documento era caracterizado por um ponto, ou "estrela". Você podia dizer como eram parecidos os documentos pela proximidade de um aglomerado de estrelas em um mapa bidimensional. O sistema funcionou bem ate que o laboratório acrescentou outra variável. Quando os usuários colocaram os visores para explorar a proximidade das estrelas em três dimensões, ficaram desorientados - "perdidos no espaço", diz o cientista James A. Wise, da equipe. O laboratório teve melhor sorte com outro programa. Themescape, que mostra dados como colinas e vales. Como nenhum outro campo de computador, o 3-D atinge em cheio as pessoas. Basta perguntar aos garotos da Orville Wright Magnet School, de Los Angeles, que viram uma apresentação prévia do 3-D Virtual Boy da Nintendo em uma feira em maio passado. A única queixa deles foi de que a máquina de US$ 180 mostrava apenas vermelho sobre prelo. Aja Thrasher, do curso secundário, disse: "Seria realmente um estouro se a empresa conseguisse fazer isso em cores". Quando se trata de 3-D, todos têm algo a dizer.