Pixeled in Paris #2

Im mittlerweise etwas altmodisch gewordenen Musée des Arts et Métiers in Paris stehen mehrere über 200 Jahre alte Apparate, die einst mithilfe von Lochkarten funktionierten.

Es handelt sich nicht, wie man annehmen könnte, um Rechenmaschinen, sondern um Webstühle für ansehnliche Textilien. Lochkarten stellen seit langem eine Schnittstelle im Herstellungsprozess von textilen Geweben dar, indem sie Webstrukturen an einer Stelle kompakt zusammenfassen. Sie werden mechanisch »ausgelesen« und bewirken, dass an den Lochstellen der Faden anders geführt wird als an den nicht gelochten Stellen. Eine Position auf dem Raster der Webstuhl-Lochkarte repräsentiert genau einen Bildpunkt auf dem Webmuster.

Genauer setzt die Webstuhl-Lochkarte dort an, wo im Gewebe die quer verlaufenden Fäden die längs verlaufenden kreuzen. Zwangsläufig liegt an jeder Fadenkreuzung stets einer der beiden Fäden vorn und der andere hinten: ein binäres Prinzip. Beim einfachsten Webmuster liegen die Fäden abwechselnd vorne und hinten. Variiert man diese Abfolge, entstehen andere Strukturen. Verwendet man dann noch unterschiedlich gefärbte Fäden, können kontrastreiche Muster und auch Bilder erzeugt werden – der Übergang zwischen beiden ist fließend. Die logische Schnittstelle im Webeprozess, also die Übertragung von Binärketten auf einen mechanischen Prozess, wird in der traditionellen Weberei mit einer Vielzahl von Knotenverbindungen umgesetzt, wodurch das »Programmieren« eines Webstuhls mehrere Monate in Anspruch nehmen konnte.

Bei den oben abgebildeten Webstühlen übernehmen austauschbare Lochkarten die Funktion der Knotenverbindungen an einer entscheidenden Stelle. Die Lochkarten werden reihenweise mithilfe von kleinen Stäben abgetastet, welche mit den senkrecht aufgespannten »Kettfäden« verbunden sind. Abhängig von der Lochung läuft die Nadel hindurch oder wird angehalten. Die Kettfäden werden der Nadelposition bzw. der Lochung entsprechend angewinkelt. Wird nun der waagerecht dazu verlaufende »Schussfaden« eingewoben, reproduziert sein Verlauf genau das binäre Muster der Lochkarte. Was zuvor manuell gesteuert wurde, ließ sich jetzt mechanisch regeln. Die Lochkartentechnik machte die Weberei deutlich effizienter, so dass es in der Umstellungszeit teilweise zu Materialengpässen kam.

Durch Verbinden mehrerer Lochkarten neben- und hintereinander konnten auch großformatige Stoffe gewoben werden. Zudem konnten Lochkarten die Farbe des Schussfadens steuern. Auch Bildmotive ließen sich maschinell weben, wie sie sonst nur durch manuelle Bildwirkerei hervorgebracht werden konnte. War ein Motiv mit besonders feinem Stoff gewoben, stand es zeitgenössischen Kupferstichen in nichts nach. Ein herausragendes Beispiel ist das aus Seide gewobene Bildnis von Monsieur Joseph-Marie Jacquard, für das insgesamt 24.000 Lochkarten zum Einsatz kamen:

Auf diesen französischen Erfinder geht die Etablierung der Lochkartentechnik in der Textilverarbeitung zurück. Er stützte sich bei der Entwicklung seines Webstuhls auf die Modelle mehrerer Vorgänger, die bereits im 18. Jahrhundert ähnliche Ansätze verfolgt hatten (siehe oben: Basile Bouchon, Jean Baptiste Falcon und Jacques Vaucanson), ihre Geräte aber nicht bis zur Industriereife brachten. Der Jacquard-Webstuhl wird in der Geschichte der Informatik gern als Vorläufer der Rechenmaschine verkauft (obwohl er das nicht ist), unter anderem weil Charles Babbage dadurch auf die Idee kam, seine »Analytical Engine« mithilfe von Lochkarten umzusetzen (was nicht geschah).

Algorithmizität ist unabhängig vom Einsatz der Lochkarte ein Grundprinzip der Muster-Weberei, deren Vielfalt und Praxis durch alte Stoffe sowie mehrere Notationsbücher überliefert ist. Wie immens die Variationsmöglichkeiten an der entscheidenden Schnittstelle zwischen Kettfaden und Schussfaden sind, lässt sich am besten an einem Beispiel nachvollziehen.

Die obige Grafik bildet senkrecht den Verlauf der Kettfäden ab, während quer dazu die Schussfäden verlaufen. Nach traditioneller Vorgehensweise sind am oberen Rand, dem »Schafteinzug«, mehrere Verknüpfungen »vorprogrammiert«, welche die Musterbildung beeinflussen. Diese können durch die »Trittfolge« im rechten Rand angesteuert werden – quasi ist das die Kommandozeile des Webstuhls. Um die Variationsmöglichkeiten zu steigern, ist bei der Übersetzung von Trittfolge zu Schafteinzug nochmals eine Verknüpfung eingebaut, die in der Ecke oben rechts abgebildet ist. Das ist auch der Ort, an dem Lochkarten ins Spiel kommen könnten. Durch die Trittfolge wird dort jeweils eine senkrechte Lochreihe angesteuert, die dann wieder über den Schafteinzug abgebildet wird. Je nach Trittfolge können dann die unterschiedlichsten Muster erzeugt werden.

Die Funktionalität lässt sich ganz einfach mithilfe einer Tabellenkalkulation nachbilden. Ich habe da mal was vorbereitet. Probiert es selbst aus:

in einem Google Spreadsheet | in Excel

Anleitung: In dem grauen Feld oben rechts die Lochung verändern. Als Symbol dient der Buchstabe »o«. Für das Entfernen eines Loches einfach das »o« löschen. Das neue Bild wird automatisch errechnet.

---

---