Imagine encontrar, pelas ruas de Salt Lake City, um Fusca cuja carroceria estivesse coberta por linhas, pontos e números. Não se tratava de uma decoração psicodélica, embora isso talvez não parecesse tão improvável no começo da década de 1970. Também não era um veículo de testes da Volkswagen, nem um automóvel preparado para alguma experiência aerodinâmica.
Ao volante estava Marsha, esposa do professor Ivan Sutherland, amplamente considerado um dos grandes pioneiros da computação gráfica. O Fusca 1967 pertencia a Marsha e continuava sendo utilizado normalmente, mesmo depois de receber aquelas estranhas marcações. Enquanto circulava pela cidade, o carro certamente despertava curiosidade. Quem o observasse de passagem dificilmente poderia imaginar o que estava acontecendo.
As linhas não seguiam um desenho ornamental. Cruzavam o capô, os para-lamas e o teto, formando quadriláteros de tamanhos irregulares. Em vários pontos apareciam pequenas marcações acompanhadas por números. Algumas áreas estavam densamente cobertas; outras permaneciam praticamente intocadas. Visto de frente, o trabalho parecia até incoerente: parte das marcações estava de um lado do carro, enquanto outras apareciam no lado oposto.
Ao longo de várias sessões de uma disciplina do Department of Computer Science (Departamento de Ciência da Computação) da Universidade de Utah, Marsha levava o Fusca para que os estudantes pudessem continuar o trabalho. Em torno do carro, eles se ocupavam com réguas, recipientes de tinta, anotações e muita paciência. A fotografia que chegou até nós mostra alguns deles inclinados sobre a carroceria, registrando pontos como se preparassem um mapa. O automóvel familiar havia se transformado em objeto de estudo.
Era uma época em que os computadores ainda ocupavam salas, custavam fortunas e estavam muito distantes da vida cotidiana. Mesmo assim, naquele ambiente universitário, pesquisadores começavam a investigar como uma máquina poderia representar visualmente objetos do mundo real.
Aquele Fusca coberto de linhas e números estava prestes a deixar de existir apenas como automóvel. Uma segunda versão dele começaria a tomar forma — não em metal, mas dentro de um computador.
Quando a computação gráfica ainda engatinhava
Para compreender a dimensão daquela experiência, é preciso voltar a 1972 e esquecer quase tudo o que hoje entendemos por trabalhar com imagens num computador. Não havia computador pessoal, tela colorida sobre a mesa, programa de modelagem tridimensional ou um mouse disponível para girar objetos, aproximá-los e observá-los de todos os lados.
Os computadores usados por universidades e grandes empresas eram máquinas caras, instaladas em ambientes próprios e frequentemente compartilhadas por vários pesquisadores. Sua capacidade de processamento e memória era minúscula quando comparada até mesmo à de um telefone celular atual. Cada operação precisava ser cuidadosamente planejada, pois o tempo da máquina também era um recurso disputado.
Naquele mesmo ano, surgia nos Estados Unidos um jogo eletrônico de aparência quase elementar. Em Pong, da Atari, dois traços verticais movimentavam-se nas extremidades da tela enquanto um pequeno ponto luminoso ia de um lado para o outro, simulando uma partida de tênis de mesa. Era praticamente tudo o que se via: duas “raquetes”, uma “bola” e o placar. Apesar dessa simplicidade, o jogo tornou-se um marco e ajudou a apresentar ao público uma nova possibilidade: interagir em tempo real com imagens produzidas eletronicamente.
Representar um objeto tridimensional era um desafio de outra ordem. O computador não “sabia” o que era um automóvel, muito menos reconhecia um Fusca. Para a máquina, uma carroceria não tinha capô, teto, para-lamas ou janelas. Tudo precisava ser convertido em informações numéricas e descrito por relações matemáticas.
Também não existiam os programas modernos nos quais o usuário escolhe formas prontas, cria superfícies com alguns comandos e imediatamente vê o resultado na tela. As próprias ferramentas precisavam ser desenvolvidas pelos pesquisadores. Antes de construir a imagem, era necessário descobrir como explicar ao computador aquilo que se desejava representar.
A Universidade de Utah era um dos lugares em que essas fronteiras estavam sendo alargadas. Em seus laboratórios, pesquisadores e estudantes investigavam como pontos e linhas poderiam formar superfícies, como esconder as partes de um objeto que não deveriam aparecer e como simular a incidência da luz sobre uma forma inexistente no mundo físico.
O desafio lançado por Ivan Sutherland
A proposta de Sutherland aos alunos de pós-graduação era fácil de explicar: escolher um objeto real, transformá-lo num modelo digital e produzir uma imagem que pudesse ser reconhecida imediatamente. O resultado não deveria ser apenas um conjunto abstrato de linhas. Quem olhasse para a imagem precisaria identificar, sem hesitar, o objeto que lhe dera origem.
Havia nessa proposta uma característica da maneira como Sutherland ensinava. Robert McDermott, um dos alunos participantes, recordaria mais tarde que um dos “truques” do professor era apresentar problemas que pareciam razoáveis, mas se revelavam muito mais difíceis do que se imaginava no início. Os estudantes aceitavam o desafio atraídos por um objetivo claro e, somente durante o trabalho, descobriam quantos obstáculos precisariam superar.
Faltava escolher o objeto. Ele deveria ser conhecido por todos, suficientemente complexo para justificar a experiência e grande o bastante para que diferentes partes pudessem ser distribuídas entre os integrantes do grupo. A resposta estava muito próxima: Marsha Sutherland, sua esposa, possuía um Volkswagen 1967.
O Fusca era uma escolha quase perfeita. Sua silhueta arredondada, com o teto em arco, os para-lamas destacados e o capô curvo, era reconhecível mesmo quando reduzida a poucos traços. Ao mesmo tempo, justamente essas formas representavam um desafio considerável. Não se tratava de reproduzir uma caixa, uma mesa ou outro objeto composto principalmente por planos e linhas retas. Era necessário descrever uma carroceria em que praticamente todas as superfícies apresentavam alguma curvatura.
Havia ainda o caráter universal do automóvel. Em 1972, o Volkswagen já era visto em dezenas de países e havia se transformado num símbolo da cultura popular. Naquele mesmo ano, sua produção acumulada superou a do Ford Modelo T, um feito que reforçou sua condição de automóvel reconhecido em quase todo o mundo. Se o modelo produzido no computador lembrasse realmente um Fusca, dificilmente alguém deixaria de percebê-lo.
A disponibilidade do carro de Marsha resolveu também uma questão prática: o objeto escolhido podia ser levado repetidamente à universidade e examinado por toda a turma. O que parecia uma combinação feliz entre um carro conhecido e um exercício acadêmico logo mostraria sua verdadeira dimensão. Para colocar aquele Fusca dentro do computador, os estudantes teriam primeiro que se transformar, eles próprios, num escâner.
Estudantes transformados em escâner
Hoje, um escâner tridimensional poderia percorrer a carroceria do Fusca e registrar, em pouco tempo, milhões de pontos. Em 1972, o equipamento capaz de fazer isso era o próprio grupo de estudantes. Olhos, mãos, réguas e anotações substituíam sensores, câmeras e feixes de laser.
O trabalho começou com a divisão da carroceria em partes, como capô, teto, para-lamas e tampa do motor. Sobre essas superfícies foram pintados pontos, linhas e números. As linhas ligavam os pontos e formavam uma malha de polígonos, em sua maioria quase planos. Quanto maior a curvatura de determinada região, mais pontos seriam necessários para representá-la de maneira convincente.
Para estabelecer uma referência tridimensional, os estudantes recorreram ao que estava disponível no local: um poste de voleibol e as juntas existentes no pavimento ajudaram a definir o sistema a partir do qual seriam tomadas as medidas. Com réguas graduadas em jardas, eles determinavam as três coordenadas de cada ponto marcado na carroceria: sua posição nos eixos x, y e z.
Até a distribuição das tarefas foi bastante prática. Robert McDermott conta que ele e Jim Clark, por serem mais altos, ficaram com os pontos situados nas regiões superiores do carro. Bui Tuong Phong e Raphael Rom, de menor estatura, encarregaram-se das partes mais baixas. Assim, cada integrante produzia os dados correspondentes a uma seção da carroceria.
Depois de cada sessão de medição, as coordenadas eram introduzidas manualmente em arquivos de texto. Também era necessário registrar quais pontos deveriam ser ligados entre si para formar cada polígono. O computador não deduzia essas relações: recebia listas de números e índices preparadas pelos alunos.
Para reduzir pela metade o volume do trabalho, partiu-se do princípio de que o Fusca era simétrico. Bastaria medir uma metade da carroceria e depois espelhá-la digitalmente para obter o lado oposto. Isso não significa, porém, que todas as marcações vistas nas fotografias estejam concentradas fisicamente num único lado. Algumas regiões escolhidas aparecem à esquerda e outras à direita; seus dados seriam posteriormente organizados para formar uma mesma metade do modelo.
O processo foi lento, repetitivo e cansativo. Foram necessárias muitas sessões para completar as medições, enquanto Marsha continuava circulando pela cidade com o Fusca coberto por aquela malha incompreensível para quem o visse passar.
Ao final, os estudantes possuíam números suficientes para descrever várias partes de um Volkswagen. Mas ainda não tinham propriamente um Fusca. Fazer com que todas aquelas peças separadas se encontrassem no espaço virtual seria outro problema — e muito maior do que parecia.
Fazer as peças formarem um Fusca
Ao término das dez semanas da disciplina, cada estudante havia conseguido produzir a imagem correspondente à parte que lhe fora atribuída. Havia um teto, um capô, para-lamas e outros segmentos da carroceria. Isso, porém, ainda não significava que existisse um Fusca completo dentro do computador.
Dennis Ting, integrante da equipe técnica do departamento, imaginou que reunir aquelas partes não seria muito difícil. Logo descobriu que a aparente simplicidade escondia outro problema. As coordenadas haviam sido obtidas manualmente, por pessoas diferentes, trabalhando em regiões distintas do carro e usando réguas. Era inevitável que surgissem pequenas diferenças entre uma medição e outra.
Separadamente, cada peça parecia aceitável. Quando eram colocadas juntas, porém, seus pontos de encontro não coincidiam. Apareciam lacunas, desalinhamentos e mudanças de escala. O teto podia ficar ligeiramente deslocado em relação às laterais; o capô não encontrava corretamente os para-lamas; uma superfície terminava onde a seguinte ainda não havia começado.
A hipótese de simetria também produziu surpresas. Ao refletir digitalmente as partes medidas para criar o lado oposto, os erros não desapareciam — tornavam-se mais evidentes. Entre uma metade e outra surgiam espaços consideráveis, justamente onde deveria estar o plano central do automóvel.
A situação faz lembrar os antigos exercícios de topografia que fazia parte do currículo de Engenheiro Eletricista — para poder lançar linhas de transmissão de energia. No meu tempo de faculdade, no Mackenzie, precisávamos medir uma poligonal inteira com teodolito, mira e corrente num sítio de topografia acidentada. Como as medições continham inevitavelmente pequenos erros, a poligonal quase nunca fechava. Era preciso distribuir as diferenças pelas coordenadas, acrescentando um pouco aqui e retirando um pouco ali, até conseguir o fechamento. Entre os alunos, esse acerto era conhecido pelo pouco acadêmico, mas muito expressivo, nome de “acochambrar”.
Dennis Ting enfrentou algo semelhante, só que dentro do computador. Para formar uma carroceria coerente, teve de deslocar, redimensionar e girar as diversas partes. Foram necessárias muitas horas de ajustes digitais para fazer com que os pontos se aproximassem e as lacunas diminuíssem.
O calendário avançou, e também foram consumidos muitos ciclos de processamento. Ting somente conseguiu completar o modelo no segundo semestre daquele ano. Mais tarde, comparou o custo do tempo humano e do computador investido no projeto e concluiu, com certa ironia, que a imagem digital havia custado mais do que o próprio Fusca valia.
Mas o trabalho finalmente produziu aquilo que Sutherland havia proposto: mesmo imperfeito e composto por relativamente poucos polígonos, o objeto que surgia no computador podia ser reconhecido imediatamente. Era, sem qualquer dúvida, um Volkswagen Sedã.
Uma imagem que saía diretamente em filme
Hoje, depois de terminado um modelo tridimensional, basta pedir ao programa que produza a imagem. Em poucos segundos ela aparece na tela e pode ser salva, copiada ou enviada para qualquer lugar. Em 1972, o resultado do trabalho com o Fusca seguia um caminho muito diferente: a imagem final era registrada diretamente em filme fotográfico.
O sistema utilizado na Universidade de Utah incluía um equipamento desenvolvido por Gary Watkins. Depois de realizar os cálculos necessários, o computador controlava um gravador de filme que registrava a imagem produzida. Cada exposição levava vários minutos — e somente depois era possível saber com segurança como o resultado havia ficado.
Para os trabalhos da disciplina, utilizava-se filme Polaroid. A fotografia instantânea permitia obter uma resposta relativamente rápida, observar erros e verificar se determinada parte da carroceria estava sendo representada como se esperava. Mais tarde, quando se desejaram imagens de melhor qualidade, foram empregados negativos em folhas de 4 × 5 polegadas (10,16 × 12,70 cm). Mike Milochek ficou encarregado de revelar esses negativos e fazer as ampliações fotográficas, um trabalho que podia se estender por vários dias.
Antes de chegar ao filme, entretanto, o computador precisava decidir como iluminar aquelas superfícies. O modelo mais simples aplicava a cada polígono uma tonalidade uniforme, calculada conforme sua posição em relação a uma fonte de luz. O resultado deixava claramente visíveis as diferentes faces que compunham a carroceria, dando ao Fusca uma aparência facetada.
Uma alternativa mais avançada havia sido desenvolvida pouco antes por Henri Gouraud, também na Universidade de Utah. Em vez de manter uma única tonalidade em toda a face, seu método calculava valores de iluminação nos vértices e fazia uma transição gradual entre eles. Com isso, uma superfície formada por polígonos planos podia parecer mais suave e arredondada — algo especialmente importante para reproduzir as curvas de um Fusca.
Bui Tuong Phong daria o passo seguinte. Em seu método, a orientação da superfície era interpolada ao longo de cada polígono e a iluminação calculada ponto a ponto. Isso permitia representar melhor os brilhos e as variações da luz, produzindo superfícies ainda mais convincentes. A técnica seria apresentada em seu trabalho acadêmico de 1973 e publicada em 1975, tornando-se uma das bases da computação gráfica moderna.
Assim, o Fusca atravessou diferentes momentos dessa evolução. Primeiro surgiu como uma estrutura de linhas; depois recebeu faces com tonalidades uniformes; por fim, técnicas de sombreamento ajudaram a esconder visualmente parte da rigidez dos polígonos. O computador ainda não conseguia produzir uma fotografia do carro — mas já começava a entender como a luz poderia fazê-lo parecer real.
O Fusca cercado pelos pioneiros do futuro
Visto a distância, o trabalho podia parecer apenas um exercício universitário particularmente trabalhoso. Entretanto, reunidos em torno daquele Fusca estavam alguns dos pesquisadores que ajudariam a construir o futuro da computação gráfica — e, em certos casos, da própria informática.
Ivan Sutherland já era uma figura extraordinária. Em 1963, havia apresentado o Sketchpad, sistema que permitia desenhar diretamente numa tela por meio de uma caneta luminosa. Em vez de se limitar à entrada de números e textos, o usuário podia criar e modificar formas visualmente. Muitas ideias hoje consideradas naturais em programas gráficos e de desenho assistido por computador estavam antecipadas naquele trabalho. Em 1988, Sutherland receberia o Prêmio Turing, frequentemente considerado o equivalente ao Nobel da computação. Nascido em 1938, completou 88 anos em 2026 e continua ativo no campo que ajudou a criar.
Entre os estudantes estava James H. Clark, conhecido como Jim Clark. Depois de obter seu doutorado na Universidade de Utah, ele se dedicaria ao desenvolvimento de sistemas gráficos e, em 1982, fundaria a Silicon Graphics. Os computadores da empresa teriam enorme importância na produção de imagens tridimensionais, efeitos visuais e animações. Anos mais tarde, Clark seria também um dos fundadores da Netscape, empresa decisiva na popularização da navegação pela internet.
Bui Tuong Phong, pesquisador vietnamita, deixaria uma contribuição igualmente duradoura. Seu método de iluminação e sombreamento permitiu representar superfícies curvas e brilhos com muito mais realismo. O nome Phong permanece até hoje no vocabulário da computação gráfica, incorporado a programas, jogos eletrônicos e sistemas de renderização — embora muitos de seus usuários talvez nunca tenham ouvido falar do jovem pesquisador que trabalhou naquele Fusca.
Robert McDermott e Raphael Rom também participaram diretamente das medições. Foi McDermott quem, décadas mais tarde, registrou em detalhes a história do projeto, preservando informações que talvez se perdessem. Seu relato revela não apenas os procedimentos técnicos, mas o ambiente da disciplina, a divisão das tarefas e a influência de Sutherland como professor.
Outros participantes tiveram funções menos conhecidas, mas indispensáveis. Dennis Ting assumiu a difícil tarefa de reunir as partes num único modelo. Gary Watkins havia desenvolvido o equipamento utilizado para registrar as imagens em filme. Mike Milochek cuidou da revelação dos negativos e das ampliações fotográficas. Henri Gouraud, embora não integrasse aquela turma, havia deixado na universidade o método de sombreamento que os estudantes podiam empregar.
A imagem do Fusca, portanto, não nasceu do trabalho solitário de um inventor. Foi resultado de uma concentração excepcional de talentos, combinando professores, alunos, pesquisadores e técnicos. Alguns se tornariam mundialmente conhecidos; outros permaneceriam quase escondidos nas notas da história. Todos, porém, deixaram alguma coisa de si naquele Volkswagen feito de números.
Foi realmente o primeiro objeto escaneado em 3D?
O “Utah VW Bug” é frequentemente apresentado como o primeiro objeto real escaneado em três dimensões. A frase é atraente, mas exige alguma cautela. O que os estudantes fizeram em 1972 não corresponde ao que hoje entendemos por escaneamento 3D.
Escanear pressupõe normalmente um equipamento que capta automaticamente a superfície de um objeto e produz uma grande quantidade de dados. No caso do Fusca, não havia sensores, câmeras especiais ou feixes de laser. Os pontos foram marcados sobre a carroceria e suas coordenadas, medidas manualmente com réguas.
O primeiro passo, portanto, foi medir. O segundo foi digitalizar os dados, introduzindo no computador as coordenadas obtidas. Em seguida veio a modelagem: os pontos foram ligados para formar polígonos, e as diferentes partes precisaram ser deslocadas, giradas e redimensionadas até comporem uma carroceria coerente. Finalmente ocorreu a renderização, quando o computador calculou uma imagem bidimensional do modelo, primeiro como estrutura de linhas e depois com as superfícies preenchidas e sombreadas.
Chamar todo esse processo de “escaneamento” é compreensível numa explicação resumida, especialmente porque os estudantes desempenharam coletivamente a função que hoje caberia a um escâner. Historicamente, porém, é mais preciso dizer que o Fusca foi medido, digitalizado manualmente, modelado e renderizado.
Também é arriscado declará-lo, sem ressalvas, o primeiro modelo 3D produzido a partir de algo existente no mundo físico. Na própria Universidade de Utah havia experiências contemporâneas — e até anteriores — com rostos, mãos e outros objetos. O que se pode afirmar com segurança é que o Fusca foi um dos primeiros objetos reais de grande porte transformados num modelo tridimensional por meio de medições sistemáticas.
Talvez isso pareça menos espetacular do que chamá-lo de “primeiro objeto escaneado em 3D”. Na realidade, torna a realização ainda mais impressionante: sem qualquer escâner, aqueles estudantes conseguiram fazer manualmente o que hoje uma máquina realizaria quase sozinha.
Um Fusca digital que ainda pode ser baixado
Mais de meio século depois, o resultado daquele trabalho não sobrevive apenas nas fotografias. Uma versão do modelo tridimensional continua disponível no Wikimedia Commons em formato STL, um dos mais difundidos na modelagem e na impressão 3D, no qual a superfície do objeto é descrita por uma malha de triângulos.
O arquivo é surpreendentemente pequeno para os padrões atuais: tem aproximadamente 368 kB. Pode ser baixado, aberto num visualizador, girado e observado de diferentes ângulos. Também permite produzir novas renderizações, alterar a iluminação e examinar a malha de polígonos que define a carroceria. Foi a partir desse arquivo que produzimos a imagem de abertura desta matéria.
O “Utah VW Bug” ainda pode ser examinado em três dimensões. Clique na imagem para abrir sua página no Wikimedia Commons. Lá, clique no ícone em forma de olho, no canto superior direito da imagem, para ativar o visualizador tridimensional. O modelo poderá então ser girado com o mouse, ampliado e observado de diferentes ângulos. Modelo de Ivan Sutherland e colaboradores/Wikimedia Commons — CC BY-SA 4.0.
Não se trata de um automóvel completo. Assim como no trabalho original, estão ausentes rodas, pneus, chassi, suspensão, motor e interior. O que permaneceu foi essencialmente a forma externa da carroceria — justamente o objeto que interessava aos estudantes em 1972.
O arquivo disponível hoje está em um formato moderno de intercâmbio e não deve ser confundido com os arquivos de trabalho usados nos computadores da Universidade de Utah. Ainda assim, preserva a geometria derivada daquela experiência e funciona como um documento histórico que pode ser efetivamente manipulado, não apenas contemplado.
No Wikimedia Commons, o “Utah VW Bug” é atribuído a Ivan Sutherland e colaboradores e disponibilizado sob a licença Creative Commons CC BY-SA 4.0, que permite compartilhamento e adaptação, desde que sejam mantidos os créditos e a mesma licença.
Talvez esse seja o aspecto mais extraordinário de sua sobrevivência. O Fusca verdadeiro de Marsha desapareceu há muito tempo, mas sua representação digital continua circulando. Qualquer pessoa pode hoje baixar o modelo em poucos segundos e colocá-lo num computador incomparavelmente mais poderoso do que as máquinas usadas para criá-lo.
O Fusca coberto de linhas e números cumpriu, assim, uma trajetória inesperada: saiu das ruas de Salt Lake City, entrou num computador em 1972 e nunca mais deixou o mundo digital.
AG
A foto de abertura veio de um anúncio do Mercado Livre que já foi encerrado, não houve como determinar a sua autoria.
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