Hand: El primer render 3D conocido

La animación A Computer Animated Hand (1972–73) es considerada una pieza fundacional en la historia de los gráficos por ordenador. Fue creada por Edwin “Ed“ Catmull y Fred Parke, entonces estudiantes de doctorado en el Programa de Computación Gráfica de la Universidad de Utah bajo la supervisión de Ivan Sutherland. Este cortometraje formó parte de un proyecto académico orientado a explorar nuevas técnicas de representación tridimensional. El objetivo central era desarrollar y documentar un proceso de animación capaz de lidiar con el difícil reto de representar superficies curvas complejas en el ordenador. Como señala Utterson (Library of Congress), en la década de 1970 los ordenadores eran máquinas “muy caras, voluminosas y de capacidad limitada”, lo que convierte en notable que estos dos estudiantes lograran modelar y animar una mano humana completa. (Parte de este material se incluyó además en la película Futureworld de 1976, primer filme comercial con CGI).

Proceso técnico de creación

La realización del modelo y la animación se llevó a cabo paso a paso con técnicas artesanales que luego se tradujeron a datos digitales. Entre los principales pasos técnicos destacan:

• Modelado físico: Catmull hizo un molde de yeso de su propia mano izquierda y construyó un modelo sólido en yeso. Sobre ese modelo trazó 350 triángulos y polígonos interconectados formando una malla en la superficie. Este conjunto de vértices y aristas definía la geometría inicial de la mano.
• Digitalización de la geometría: Cada vértice de la malla dibujada se midió cuidadosamente. Las coordenadas cartesianas de cada punto fueron ingresadas manualmente en la computadora (a través de un teclado Teletype) . De este modo se generó un modelo matemático digital de la mano en el sistema informático.
• Renderizado por computadora: Con los datos ingresados, un programa tridimensional escrito por Catmull reconstruyó el “wireframe” de la mano conectando los vértices mediante líneas. Seguidamente, el mismo software aplicó mapeo de texturas y sombreado suave a la superficie. En términos modernos, se rellenó la malla con caras, aplicando interpolación entre vértices para suavizar gradientes de luz (un proceso precursor del sombreado de Gouraud). Gracias a esto la mano digital adquirió un aspecto más orgánico y continuo.
• Captura de fotogramas: Dado que no existían métodos de salida digital de video, cada fotograma final se obtuvo fotograma a fotograma fotografiando la pantalla de un monitor de rayos catódicos (CRT). Catmull destacaba que la única forma de “ver” una imagen completa era hacer una foto Polaroid de la pantalla; luego filmaron estas imágenes con una cámara de 35 mm. Este proceso manual resultó extremadamente laborioso.
• Limitaciones técnicas: Es importante recordar que todo el proceso fue realizado en la primera mitad de los 70, cuando el hardware gráfico era rudimentario. No existían tarjetas gráficas especializadas ni bibliotecas gráficas estandarizadas. El programa de Catmull habría sido escrito en un lenguaje de alto nivel disponible en la universidad (probablemente Fortran) y corría en una gran computadora de entonces. Los cálculos de proyección y sombreado se hacían sin asistencia de hardware moderno, por lo que cada cambio de fotograma podía llevar mucho tiempo. Incluso el paso de medición manual y entrada de datos fue un cuello de botella significativo .

Evolución e importancia histórica

A Computer Animated Hand marcó un hito porque demostró por primera vez la viabilidad de representar formas humanas complejas mediante gráficos por computadora. Hasta entonces eran muy pocos los ejemplos que mostraran objetos orgánicos 3D con aparente volumen. Este trabajo puso sobre la mesa técnicas clave: el uso de polígonos para aproximar superficies curvas, algoritmos de ocultación de superficies ocultas, interpolación de colores y mapeo de texturas. Además, fue de los primeros en mostrar visualmente las etapas de animación (wireframe, sombreado plano, superficie texturizada).

Sus implicaciones fueron rápidamente notorias. El fragmento animado de la mano apareció en la película Futureworld (1976) –considerada así la primera película comercial en usar CGI–, introduciendo estas imágenes al gran público. Académicamente, Catmull y Parke publicaron sus métodos (Catmull presentó en 1972 un artículo clave en SIGGRAPH) y establecieron conceptos fundamentales. De hecho, la Biblioteca del Congreso de EE.UU. reconoce que este cortometraje desarrolló “conceptos que se convertirían en la base de los gráficos por computadora” posteriores. Técnicas derivadas –como los algoritmos de suavizado y las superficies por subdivisión (la tesis de Catmull en 1974 trató precisamente de subdivisión de superficies curvas)– hoy son estándar en animación CGI.

En el ámbito de la industria, el proyecto impulsó carreras notables: Ed Catmull cofundó Pixar y Disney Animation, llevando aquellas ideas pioneras al cine de animación comercial. La transición de un mero proyecto de laboratorio a piedras angulares de la industria quedó refrendada en 2011, cuando A Computer Animated Hand fue incluido en el Registro Nacional de Películas de la Biblioteca del Congreso como obra “cultural, histórica o estéticamente significativa”. En resumen, esta animación temprana mostró que era posible usar computadores para animar formas tridimensionales realistas, sirvió como inspiración para generaciones de investigadores y se considera un punto de partida seminal para toda la era del CGI. (La película original puede consultarse en archivos históricos y repositorios académicos, e incluso está disponible en línea tras ser resubida a YouTube en 2011).

Gracias por acompañarme en este recorrido por los orígenes del renderizado 3D. Si te interesa la historia de la tecnología, la animación digital o el desarrollo de gráficos por computadora, te invito a explorar más contenidos en mi blog: AntonioGutierrez.es. Allí encontrarás artículos profundos, análisis técnicos y reflexiones sobre el pasado, presente y futuro de la innovación digital.