컴퓨터그래픽스 역사 - 그래픽 하드웨어
영원한 인간사랑 ・ 2023. 11. 22. 18:16
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컴퓨터그래픽스 역사
그래픽 하드웨어
일반적으로 컴퓨터 하드웨어는 본체인 중앙처리장치(CPU)와 기억장치, 입·출력장치로 구성되는데, 컴퓨터그래픽 하드웨어는 이미지를 보여 주기 위한 비디오카드가 추가로 필요하다. 또 3D 그래픽의 복잡하고 다양한 수학적 명령을 원활하게 수행하기 위한 그래픽 처리장치인 GPU(Graphics Processing Unit)를 비디오카드에 부착해 CPU의 부담을 덜어주게 된다. 1981년 IBM이 최초로 비디오카드를 PC에 장착했고 1999년 엔비디아(NVIDIA)가 처음으로 GPU를 부착한 새로운 제품을 출시하면서 보편화되기 시작해 더욱 정밀한 고품질의 3D 영상을 보여 줄 수 있게 되었다.
1. 컴퓨터의 등장
1946년, 펜실베이니아대학교의 존 모클리(John W. Mauchly)와 프레스퍼 에커트(Presper Eckert)는 최초의 전자식 진공관 컴퓨터인 에니악(ENIAC : Electronic Numerical Integrator and Calculator)을 완성했다. 에니악은 기억장치가 없고 십진법을 사용하는 등의 단점이 있었다.
1949년, 펜실베이니아대학교 연구팀이 이진법 체계의 에드박(EDVAC : Electronic Discrete Variable Automatic Computer)을 만들었다. 1950년에 에니악을 만들었던 존과 프레스퍼는 스페리(Sperry)의 의뢰로 유니박-1(UNIVAC-1 : Universal Automatic Computer-1)을 만들어 최초로 상용화에 성공했다. 스페리는 IBM이 부상하기 전까지 세계 최대의 컴퓨터 업체로 이름을 알렸다.
이 시기 MIT도 최초로 TV 모니터와 같은 디스플레이 화면을 사용하는 컴퓨터를 개발하고 월윈드(Whirlwind) 컴퓨터라고 명명했다. 이 컴퓨터 기술을 기반으로 1951년 링컨연구소가 설립되는데 이후 방위산업 분야에서 큰 성취를 이루게 된다. 월윈드컴퓨터는 1951년에 TV쇼 〈시 잇 나우〉에 등장해 공이 튀어오를 때마다 중력이 줄어들어 높이가 낮아지는 애니메이션을 보여 주었다.
에니악에서 월윈드에 이르기까지 초기 컴퓨터는 MIT와 펜실베이니아대학교 등의 교육기관과 보잉, AT&T, 제록스 등 기업의 전문연구센터가 주로 미 국방성의 지원과 의뢰를 받아 개발한 것이었다.
2. 그래픽 하드웨어의 입·출력장치
입력장치로 가장 일반적인 것은 키보드와 마우스, 라이트펜이다. 마우스는 1968년에 스탠퍼드연구소(SRI : Stanford Research Institute)의 더글러스 엥겔바트(Douglas Engelbart)가 발명한 것으로, 1983년에 마이크로소프트가 발전시키고 이어서 1984년에 애플의 매킨토시에 부착되면서 보편화되었다. 마우스의 이전 형태라 할 수 있는 트랙볼(Track Ball)은 훨씬 전인 1952년, 캐나다 해군의 군사 비밀 프로젝트에 참여했던 톰 크랜스턴(Tom Cranston), 프레드 롱스태프(Fred Longstaff), 케년 테일러(Kenyon Taylor) 등이 개발했다.
디스플레이 화면이나 그래픽 태블릿을 자극해 명령을 입력하는 볼펜 형태의 라이트펜은 CG의 기본이라고 할 수 있는 드로잉을 가능하게 하는데 컴퓨터그래픽 제작에 없어서는 안 될 입력장치다. MIT 월윈드 컴퓨터의 개선 프로젝트에 따라 1952년 처음 개발되었다.
그 외에 비행기 조종간처럼 생긴 조이스틱은 주로 비디오게임의 조절기로 사용되었다. 1962년에 알란 코톡(Alan Kotok)과 밥 샌더스(Bob Sanders)가 고안한 조이스틱은 같은 해, MIT 학생인 스티브 러셀(Steve Russell)이 개발한 최초의 비디오게임 〈우주전쟁〉에서 우주선을 조종하기 위해 사용되었다. 또한 1960년에 MIT 링컨연구소의 자회사인 DEC(Digital Equipment Design Corp.)가 개발한 당시 최소형 컴퓨터 PDP-1(Programmed Data Processor-1)의 입력장치로 연결되어 게임 분야의 성공에 크게 기여했다.
그림이나 사진을 읽고 컴퓨터로 입력시키는 스캐너도 그래픽 하드웨어 구성에 반드시 필요하다.
출력장치로는 컴퓨터에 저장된 데이터를 출력하는 프린터와 영상 데이터를 디스플레이하는 모니터가 일반적이다. 프린터의 역사는 문자나 도면을 인쇄하는 제도기계의 일종인 플로터에서 시작되었다.
1959년에 출력장치에서 몇 가지 중요한 개발이 이루어졌는데 캘콤(Calcom)이 예술가가 그린 그림을 복사하는 모델 565라는 원통형의 드럼 플로터(Drum Plotter)를 최초로 개발해 상업화했다. 샌디에이고에 있는 제너럴모터스는 최초의 상업적인 필름녹화기를 개발했다. 또한 DAC-1(Design Augmented by Computers)이라는 최초의 컴퓨터 제작 도면 시스템을 GM연구소의 돈 하트(Don Hart)와 에드 잭스(Ed Jacks)가 만들었는데, 이 연구소는 IBM 7090 모델을 사용해 결과물을 35㎜ 필름으로 출력하는 데 성공했다. 오늘날에는 잉크젯 프린터나 레이저 프린터가 가장 보편적인데 카드 영수증같이 일부 도트 매트릭스(Dot Matrix) 방식의 프린터도 사용하고 있다.
모니터는 컴퓨터가 생성한 정보를 디스플레이하는 화면 출력장치다. 1951년에 MIT의 월윈드 컴퓨터에 벡터스코프 그래픽 화면(Vectorscope Graphics Display) 방식이 도입되어 TV 모니터와 같은 디스플레이 화면을 사용하는 최초의 컴퓨터가 되었다. 모니터 디스플레이 방식의 등장은 그래픽 하드웨어 개발의 시작이다.
3. 그래픽 하드웨어의 발전
최초의 전자식 진공관 컴퓨터인 에니악을 만든 존 모클리(John Mauchly, 1907~1980)
ⓒ 커뮤니케이션북스
1958년에 MIT 링컨연구소가 개발한 TX-2 컴퓨터는 1962년, 이반 서덜랜드(Ivan Sutherland)가 발표한 최초의 컴퓨터 드로잉 프로그램 〈스케치패드(Sketchpad)〉의 기반이 되었고, 후에 태블릿이라는 또 다른 입력장치가 추가됨으로써 컴퓨터그래픽스 발전에 크게 기여했다.
1970년대는 컴퓨터 기술의 급속한 발전을 이룬 시기로서 현재까지도 세계 최대의 반도체 칩 생산 업체로 명성을 유지하고 있는 인텔이 그 흐름을 주도했다. 인텔은1971년에 최초의 마이크로프로세서를 발표한 이후 지속적으로 업그레이드해 IBM PC의 메인 CPU로 채택됨으로써 명성을 얻기 시작했다.
1975년에는 빌 게이츠(Bill Gates)가 폴 앨런(Paul Allen)과 함께 앨테어(Altair) 8800이라는 최초의 상업용 조립 PC를 제작한 후 마이크로소프트를 설립했다. 1981년에 IBM PC용 운영 체계인 MS-DOS를 개발했고, 1990년 이후 윈도 시리즈를 개발해 전 세계 시장의 90퍼센트 이상을 지속적으로 점유하고 있다.
1975년에는 또 세이모어 크레이(Seymour Cray)가 당시로서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 크레이-1을 제작했다. 1976년에는 스티브 잡스가 스티브 워즈니악(Steve Wozniak), 로널드 웨인(Ronald Wayne) 등과 함께 애플을 창업하고 애플 PC를 개발했다. 이후 1984년에 매킨토시를 발표했는데 그래픽 유저 인터페이스(GUI : Graphic User Interface)를 갖춘 최초의 컴퓨터로 그래픽 사용자들에게 커다란 반응을 얻었다.
1981년에 발표된 IBM PC와 1984년의 애플 II의 출현은 일반 대중이 컴퓨터에 다가갈 수 있는 결정적인 계기가 되었다.
1981년에는 또 실리콘그래픽스(SGI : Silicon Graphics, Inc.)가 설립되어 1984년에 워크스테이션 시리즈인 아이리스(Iris)를 발표하고 고품질의 3차원 컴퓨터그래픽스 시장을 선도했다. 아이리스는 당시 시장에서 가장 빠른 시스템이었으며 실시간 벡터그래픽 운용이 가능했다.
또한 PC에서 비디오테이프로 직접 출력하는 AT&T의 그래픽 보드인 타가(Targa)와 아비드(Avid)의 비선형 편집(NLE : Non-Linear Editing) 시스템 등도 1980년대의 중요한 기술적 혁신이었다.
1993년, 인텔은 펜티엄 시리즈를 내놓기 시작해 2000년대에 이르기까지 마이크로프로세서 시장을 장악하고 있다.
마이크로소프트는 1995년에 인터넷의 대중화에 결정적 역할을 한 웹브라우저인 인터넷 익스플로러를 출시하고 윈도 95에 기본으로 제공해 1999년 이후 세계에서 가장 널리 쓰이는 웹브라우저가 되었다. 덕분에 MS는 오늘날 세계 최대의 IT 기업으로 성장했다.
스티브 잡스는 애니메이션 스튜디오인 픽사를 인수해 1995년에 장편 컴퓨터 애니메이션 영화 〈토이스토리〉를 성공시켰다. CEO로 복귀한 1996년 이후 2011년 타계할 때까지 그는 아이폰, 아이패드 등 지속적으로 혁신적인 제품을 선보였다.
스케치패드 사용 모습
ⓒ 커뮤니케이션북스
참고문헌
[네이버 지식백과] 그래픽 하드웨어 (컴퓨터그래픽스 역사, 2013. 2. 25., 이인재)