Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Blender 2,45 скриншот отображения 3D тестовой модели Suzanne

Компьютерная графика занимается созданием изображений с помощью компьютеров. Сегодня компьютерная графика является ключевой технологией в цифровой фотографии, кино, видеоиграх, дисплеях мобильных телефонов и компьютеров, а также во многих специализированных приложениях. Было разработано большое количество специализированного оборудования и программного обеспечения, при этом дисплеи большинства устройств управляются аппаратными средствами компьютерной графики . Это обширная и недавно разработанная область компьютерных наук. Это выражение было придумано в 1960 году исследователями компьютерной графики Верном Хадсоном и Уильямом Феттером из Boeing. Его часто называют сокращенно CG или, как правило, в контексте фильма как компьютерные изображения (CGI). Нехудожественные аспекты компьютерной графики являются предметом исследования информатики .[1]

Некоторые темы компьютерной графики включают дизайн пользовательского интерфейса , спрайт-графику , рендеринг , трассировку лучей , обработку геометрии , компьютерную анимацию , векторную графику , 3D-моделирование , шейдеры , дизайн графического процессора , неявные поверхности , визуализацию , обработку изображений , вычислительную фотографию , научную визуализацию , вычислительную технику. геометрия и компьютерное зрение, среди прочего. Общая методология сильно зависит от фундаментальных наук, таких как геометрия , оптика , физика и восприятие .

Компьютерная графика отвечает за эффективное и значимое для потребителя отображение произведений искусства и изображений. Он также используется для обработки данных изображений, полученных из физического мира, например фото- и видеоконтента. Развитие компьютерной графики оказало значительное влияние на многие типы медиа и произвело революцию в анимации , фильмах , рекламе и видеоиграх в целом.

Обзор [ править ]

Термин компьютерная графика использовался в широком смысле для описания «почти всего на компьютере, кроме текста или звука». [2] Обычно термин компьютерная графика относится к нескольким различным вещам:

  • представление и обработка данных изображения с помощью компьютера
  • различные технологии, используемые для создания и обработки изображений
  • методы цифрового синтеза и обработки визуального контента, см. изучение компьютерной графики

Сегодня широко распространена компьютерная графика. Такие изображения можно найти на телевидении, в газетах, в сводках погоды, а также во время различных медицинских исследований и хирургических процедур. Хорошо построенный график может представлять сложную статистику в более простой для понимания и интерпретации форме. В СМИ «такие графики используются для иллюстрации статей, отчетов, тезисов» и другого презентационного материала. [3]

Для визуализации данных было разработано множество инструментов. Компьютерные изображения можно разделить на несколько различных типов: двухмерные (2D), трехмерные (3D) и анимированная графика. По мере развития технологий трехмерная компьютерная графика стала более распространенной, но двухмерная компьютерная графика все еще широко используется. Компьютерная графика возникла как подраздел компьютерных наук, изучающий методы цифрового синтеза и обработки визуального контента. За последнее десятилетие были развиты и другие специализированные области, такие как визуализация информации и научная визуализация, больше ориентированная на «визуализацию трехмерного пространства».явления (архитектурные, метеорологические, медицинские, биологические и т. д.), где упор делается на реалистичную визуализацию объемов, поверхностей, источников освещения и т. д., возможно, с динамической (временной) составляющей » [4].

История [ править ]

Науки-предшественники современной компьютерной графики были достижениями в области электротехники , электроники и телевидения , имевшими место в первой половине двадцатого века. На экранах можно было отображать искусство с тех пор, как братья Люмьер использовали маты для создания специальных эффектов для самых ранних фильмов, датируемых 1895 годом, но такие дисплеи были ограниченными и не интерактивными. Первая электронно-лучевая трубка , трубка Брауна , была изобретена в 1897 году - она, в свою очередь, позволяла использовать осциллограф и военную панель управления.- более прямые предшественники этой области, поскольку они предоставили первые двумерные электронные дисплеи, которые реагировали на программный или пользовательский ввод. Тем не менее, компьютерная графика остается относительно неизвестной , как дисциплина , до 1950 - х лет и пост- Второй мировой войны периода - во время которого дисциплина возникла из сочетания как чистого университета и лаборатории научных исследований в более продвинутые компьютеры и США военных -х дальнейшее развитие таких технологий, как радар , передовая авиация и ракетная техникаразработан во время войны. Для обработки огромного количества информации, получаемой в результате таких проектов, потребовались новые виды дисплеев, что привело к развитию компьютерной графики как дисциплины.

1950-е [ править ]

Секторная диспетчерская SAGE .

Ранние проекты, такие как Whirlwind и SAGE Projects, представили ЭЛТ как жизнеспособный интерфейс для отображения и взаимодействия и представили световое перо как устройство ввода . Дуглас Т. Росс из системы Whirlwind SAGE провел личный эксперимент, в котором он написал небольшую программу, которая фиксировала движение его пальца и отображала его вектор (его начерченное имя) на дисплее. Одна из первых интерактивных видеоигр с узнаваемой интерактивной графикой - Tennis for Two - была создана для осциллографа Уильямом Хигинботэмом, чтобы развлекать посетителей в 1958 году.Брукхейвенская национальная лаборатория и смоделировала теннисный матч. В 1959 году Дуглас Т. Росс снова ввел новшество, работая в Массачусетском технологическом институте над преобразованием математических выражений в компьютерные 3D-векторы станков, воспользовавшись возможностью создать изображение мультипликационного персонажа Диснея в области отображения . [5]

Пионер электроники Hewlett-Packard стала публичной компанией в 1957 году после объединения за десять лет до этого и установила прочные связи со Стэнфордским университетом через его основателей, которые были выпускниками . Это положило начало многолетнему преобразованию южной части района залива Сан-Франциско в ведущий центр компьютерных технологий, ныне известный как Силиконовая долина . Область компьютерной графики развивалась с появлением аппаратного обеспечения компьютерной графики.

Дальнейшие достижения в области вычислений привели к большему прогрессу в интерактивной компьютерной графике . В 1959 году компьютер TX-2 был разработан в лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института . В TX-2 интегрирован ряд новых человеко-машинных интерфейсов. Световое перо можно использовать для рисования эскизов на компьютере с помощью Ivan Sutherland революционного «s программного обеспечения Sketchpad . [6] Используя световое перо, Sketchpad позволял рисовать простые формы на экране компьютера, сохранять их и даже вызывать позже. Само световое перо имело на кончике небольшой фотоэлемент . Эта ячейка испускала электронный импульс всякий раз, когда ее помещали перед экраном компьютера, а экранэлектронная пушкастрелял прямо в него. Просто синхронизируя электронный импульс с текущим местоположением электронной пушки, было легко определить, где именно перо было на экране в любой момент времени. Как только это было определено, компьютер мог нарисовать курсор в этом месте. Сазерленд, казалось, нашел идеальное решение многих проблем с графикой, с которыми он столкнулся. Даже сегодня многие стандарты интерфейсов компьютерной графики зародились с этой ранней программы Sketchpad. Один из примеров этого - ограничения чертежа. Например, если кто-то хочет нарисовать квадрат, ему не нужно беспокоиться о том, чтобы идеально нарисовать четыре линии, чтобы сформировать края поля. Можно просто указать, что они хотят нарисовать коробку, а затем указать расположение и размер коробки. Программа создаст идеальный ящик,правильных размеров и в нужном месте. Другой пример - программное обеспечение Сазерленда моделировало объекты, а не просто изображения объектов. Другими словами, с моделью автомобиля можно изменить размер шин, не затрагивая остальную часть автомобиля. Он мог растягивать кузов автомобиля, не деформируя шины.

1960-е [ править ]

Космическая война! работает на Музея компьютерной истории «с PDP-1

Сама фраза «компьютерная графика» была придумана в 1960 году Уильямом Феттером , графическим дизайнером компании Boeing . [6] Эта старая цитата во многих вторичных источниках дополняется следующим предложением:

Феттер сказал, что условия фактически были даны ему Верном Хадсоном из Wichita Division компании Boeing . [7]

В 1961 году другой студент Массачусетского технологического института, Стив Рассел , создал еще одно важное название в истории видеоигр - Spacewar! . Написано для DEC PDP-1 , Spacewar! имел мгновенный успех, и копии начали поступать к другим владельцам PDP-1, и в конце концов DEC получила копию. [ необходима цитата ] Инженеры DEC использовали его в качестве диагностической программы на каждом новом PDP-1 перед его отправкой. Продавцы уловили это достаточно быстро и при установке новых устройств запустили «первую в мире видеоигру» для своих новых клиентов. ( Теннис для двоих Хиггинботэма победил Spacewarпочти на три года; но это было почти неизвестно за пределами исследовательской или академической среды.)

Примерно в то же время (1961-1962) в Кембриджском университете Элизабет Уолдрам написала код для отображения радиоастрономических карт на электронно-лучевой трубке. [8]

Е.Е. Заяц, ученый из телефонной лаборатории Bell (BTL), в 1963 году создал фильм под названием «Моделирование системы управления ориентацией с двумя гироскопами». [9] В этом созданном компьютером фильме Зайак показал, как происходит ориентация спутника. может быть изменен, поскольку он вращается вокруг Земли. Он создал анимацию на мэйнфрейме IBM 7090 . Также в BTL Кен Ноултон , Фрэнк Синден, Рут А. Вайс и Майкл Нолл начали работать в области компьютерной графики. Синден создал фильм под названием « Сила, масса и движение», иллюстрирующий законы движения Ньютона.в действии. Примерно в то же время другие ученые создавали компьютерную графику для иллюстрации своих исследований. В Радиационной лаборатории Лоуренса Нельсон Макс создал фильмы «Течение вязкой жидкости» и « Распространение ударных волн в твердой форме» . Компания Boeing Aircraft создала фильм « Вибрация самолета» .

Также где-то в начале 1960-х годов автомобили также дали толчок благодаря ранней работе Пьера Безье из Renault , который использовал кривые Поля де Кастельжау , которые теперь называются кривыми Безье после работы Безье в этой области, для разработки методов трехмерного моделирования для Renault. кузова автомобилей. Эти кривые составят основу для многих работ по моделированию кривых в полевых условиях, поскольку кривые - в отличие от многоугольников - представляют собой математически сложные объекты, которые нужно хорошо рисовать и моделировать.

Понг аркадная версия

Вскоре крупные корпорации начали интересоваться компьютерной графикой. TRW , Lockheed-Georgia , General Electric и Sperry Rand - одни из многих компаний, которые начали заниматься компьютерной графикой к середине 1960-х годов. IBM быстро отреагировала на этот интерес, выпустив графический терминал IBM 2250 , первый коммерчески доступный графический компьютер. Ральф Баер , ведущий инженер в Sanders Associates , в 1966 году придумал домашнюю видеоигру, которая позже была передана Magnavox по лицензии и получила название Odyssey.. Хотя он очень упрощен и требует довольно недорогих электронных компонентов, он позволяет игроку перемещать точки света по экрану. Это был первый потребительский продукт для компьютерной графики. Дэвид С. Эванс был техническим директором компьютерного подразделения Bendix Corporation с 1953 по 1962 год, после чего в течение следующих пяти лет работал приглашенным профессором в Беркли. Там он продолжил свой интерес к компьютерам и их взаимодействию с людьми. В 1966 году Университет штата Юта нанял Эванса для создания программы по информатике, и компьютерная графика быстро стала его основным интересом. Этот новый отдел станет главным в мире исследовательским центром компьютерной графики до 1970-х годов.

Кроме того, в 1966 году Иван Сазерленд продолжил вводить новшества в Массачусетском технологическом институте, когда он изобрел первый головной дисплей с компьютерным управлением (HMD). Он отображал два отдельных каркасных изображения, по одному для каждого глаза. Это позволило зрителю увидеть компьютерную сцену в стереоскопическом 3D . Тяжелое оборудование, необходимое для поддержки дисплея и трекера, было названо Дамокловым мечом из-за потенциальной опасности, если оно упадет на владельца. После получения докторской степени из Массачусетского технологического института Сазерленд стал директором по обработке информации в ARPA (Агентство перспективных исследовательских проектов), а позже стал профессором Гарварда. В 1967 году Сазерленд был нанят Эвансом для участия в программе по информатике в Университете Юты.- разработка, которая превратит этот отдел в один из самых важных исследовательских центров в области графики почти на десятилетие после этого, в конечном итоге выпустив некоторых из самых важных пионеров в этой области. Там Сазерленд усовершенствовал свой шлем; двадцать лет спустя НАСА заново откроет его методы в своих исследованиях виртуальной реальности . В Юте Сазерленд и Эванс пользовались большим спросом у консультантов со стороны крупных компаний, но они были разочарованы нехваткой графического оборудования, доступного в то время, поэтому они начали формулировать план по созданию собственной компании.

В 1968 году Дэйв Эванс и Иван Сазерленд основали первую компанию по производству оборудования для компьютерной графики, Evans & Sutherland . Хотя Сазерленд изначально хотел, чтобы компания располагалась в Кембридже, штат Массачусетс, вместо этого был выбран Солт-Лейк-Сити из-за его близости к исследовательской группе профессоров Университета Юты.

Также в 1968 году Артур Аппель описал первый алгоритм преобразования лучей , первый из класса алгоритмов рендеринга на основе трассировки лучей , которые с тех пор стали основополагающими в достижении фотореализма в графике путем моделирования путей, которые лучи света проходят от источника света до поверхностей. в сцене и в камеру.

В 1969 году ACM инициировал Специальную группу по графике ( SIGGRAPH ), которая организует конференции , стандарты графики и публикации в области компьютерной графики. К 1973 году была проведена первая ежегодная конференция SIGGRAPH, которая стала одним из основных направлений деятельности организации. SIGGRAPH вырос в размерах и важности, поскольку область компьютерной графики со временем расширилась.

1970-е [ править ]

Важным технологическим достижением, сделавшим возможным практическое использование технологии компьютерной графики, стало появление в начале 1970-х годов технологии крупномасштабной интеграции (БИС) металл-оксид-полупроводник (МОП) . [10] [11] Технология MOS LSI сделала возможными большие вычислительные возможности в небольших микросхемах MOS интегральной схемы , что привело к разработке терминала компьютерной графики Tektronix 4010 в 1972 году [11], а также микропроцессора в 1971 году [ 12] MOS-память , в частности динамическая память с произвольным доступом ( DRAM ) Чип введена в 1970 году [13] был также способен удерживать килобит данных на одном высокой плотности чип памяти , [14] дает возможность провести весь стандартного разрешения (SD) растровой графики изображение в цифровой буфер кадра , который был использован Xerox PARC для разработки SuperPaint , первой видео-совместимой растровой компьютерной графической системы в 1972 году [14].

Чайника Utah от Мартина Ньюэлл и его статики рендеров стал символом развития CGI в течение 1970 - х годов.

Впоследствии ряд прорывов в этой области - особенно важных ранних прорывов в преобразовании графики из утилитарной в реалистичную - произошел в Университете Юты в 1970-х годах, который нанял Айвена Сазерленда . Он был в паре с Дэвидом К. Эвансом, чтобы вести продвинутый класс компьютерной графики, который внес большой вклад в основополагающие исследования в этой области и обучил нескольких студентов, которые впоследствии основали несколько самых важных компаний отрасли, а именно Pixar , Silicon Graphics , и Adobe Systems . Том Стокхэм возглавлял группу обработки изображений в UU, которая тесно сотрудничала с лабораторией компьютерной графики.

Одним из этих студентов был Эдвин Кэтмелл . Катмелл только что пришел из компании «Боинг» и работал над получением степени по физике. Выросший на Дисней , Кэтмелл любил анимацию, но быстро обнаружил, что у него нет таланта к рисованию. Теперь Катмелл (как и многие другие) видел в компьютерах естественное развитие анимации и хотел участвовать в революции. Первая компьютерная анимация, которую увидел Кэтмелл, была его собственной. Он создал анимацию открытия и закрытия руки. Он также был пионером наложения текстур для рисования текстур на трехмерных моделях в 1974 году, что теперь считается одним из фундаментальных методов в трехмерном моделировании.. Одной из его целей стало создание полнометражного фильма с использованием компьютерной графики - цель, которую он достигнет через два десятилетия после своей основополагающей роли в Pixar . В том же классе Фред Парк создал анимацию лица своей жены. Эти две анимации были включены в художественный фильм 1976 года « Мир будущего» .

Поскольку лаборатория компьютерной графики UU привлекала людей со всего мира, Джон Варнок был еще одним из тех пионеров; Позже он основал Adobe Systems и произвел революцию в издательском мире с помощью своего языка описания страниц PostScript , а позже Adobe продолжит создание программного обеспечения для редактирования фотографий, являющегося отраслевым стандартом, в Adobe Photoshop и известной программы спецэффектов киноиндустрии в Adobe After Effects .

Джеймс Кларк тоже был там; Позже он основал Silicon Graphics , производителя передовых систем рендеринга, которые доминировали в области высококачественной графики до начала 1990-х годов.

Эти пионеры сделали в UU большой шаг вперед в области компьютерной 3D-графики - определение скрытых поверхностей . Чтобы нарисовать представление трехмерного объекта на экране, компьютер должен определить, какие поверхности находятся «позади» объекта с точки зрения наблюдателя и, следовательно, должны быть «скрыты», когда компьютер создает (или визуализирует) изображение. Система 3D Core Graphics (или Core ) была первым разработанным графическим стандартом. Группа из 25 экспертов ACM Special Interest Group SIGGRAPH разработала эту «концептуальную основу». Спецификации были опубликованы в 1977 году и стали основой для многих будущих разработок в этой области.

Кроме того, в 1970 - е годы, Анри Гуро , Джим Blinn и Буй Tuong Фонг способствовали основ затенение в CGI через развитие затенения Гуро и Blinn-Фонг затенение модели, позволяя графики выйти за рамки «плоский» вид на вид более точно отображая глубину. В 1978 году Джим Блинн также ввел новшества, представив рельефное отображение , технику моделирования неровных поверхностей и предшественник многих более продвинутых видов картографии, используемых сегодня.

Современная аркада видеоигр , известная сегодня, возникла в 1970-х годах, когда в первых аркадных играх использовалась двухмерная спрайтовая графика в реальном времени . Pong в 1972 году был одной из первых компьютерных аркадных игр. В Speed ​​Race 1974 года спрайты двигались по вертикально прокручивающейся дороге. В «Перестрелке» 1975 года были изображены персонажи, похожие на людей , а в « Космических захватчиках» 1978 года на экране появилось большое количество анимированных фигур; оба использовали специализированную схему цилиндрического переключателя , сделанную из дискретных микросхем, чтобы помочь микропроцессору Intel 8080 оживить их фреймбуферная графика.

1980-е [ править ]

Donkey Kong была одной из видеоигр, которые помогли популяризировать компьютерную графику среди массовой аудитории в 1980-х годах.

В 80-е годы началась модернизация и коммерциализация компьютерной графики. По мере распространения домашнего компьютера предмет, который ранее был предметом только для академиков, был принят гораздо большей аудиторией, и число разработчиков компьютерной графики значительно увеличилось.

В начале 1980-х годов технология очень крупномасштабной интеграции (СБИС) металл-оксид-полупроводник (МОП) привела к появлению 16-разрядных микропроцессоров центрального процессора (ЦП) и первых микросхем графического процессора (ГП), которые начал революцию в компьютерной графике, предоставив графику высокого разрешения для компьютерных графических терминалов, а также для персональных компьютеров (ПК). NEC «ы μPD7220 был первым графическим процессором, изготовлен на полностью интегрированную МОП СБИС микросхемы . Он поддерживает разрешение до 1024x1024 , и заложил основы для развивающегося рынка графики для ПК. Он использовался в ряде видеокарт и был лицензирован для клонов, таких как Intel 82720, первый из графических процессоров Intel . [15] MOS-память также подешевела в начале 1980-х, что позволило разработать доступную память с кадровым буфером , [16] особенно видеопамять (VRAM), представленную Texas Instruments (TI) в середине 1980-х. [17] В 1984 году Hitachi выпустила ARTC HD63484, первую дополнительную МОП(CMOS) GPU. Он был способен отображать изображения с высоким разрешением в цветном режиме и разрешением до 4K в монохромном режиме, и в конце 1980-х он использовался в ряде видеокарт и терминалов. [18] В 1986 году TI представила TMS34010 , первый полностью программируемый графический процессор MOS . [17]

Терминалы компьютерной графики в течение этого десятилетия становились все более интеллектуальными, полуавтономными и автономными рабочими станциями. Обработка графики и приложений все чаще переносилась на интеллектуальные системы рабочих станций, вместо того чтобы по-прежнему полагаться на центральный мэйнфрейм и мини-компьютеры . Типичными для раннего перехода к интеллектуальным рабочим станциям с компьютерной графикой высокого разрешения для рынка автоматизированного проектирования были рабочие станции Orca 1000, 2000 и 3000, разработанные Orcatech из Оттавы, дочерней компанией Bell-Northern Research и возглавляемые Дэвидом. Пирсон , пионер рабочих станций. Orca 3000 был основан на 16-битном микропроцессоре Motorola 68000 и бит-слайсе AMD. процессоры, а операционная система - Unix. Он был нацелен непосредственно на сложные стороны сектора проектирования. Художники и графические дизайнеры начали рассматривать персональный компьютер, особенно Commodore Amiga и Macintosh , как серьезный инструмент дизайна, способный сэкономить время и рисовать более точно, чем другие методы. Macintosh остается очень популярным инструментом для компьютерной графики среди студий графического дизайна и предприятий. Современные компьютеры 1980-х годов часто используют графический пользовательский интерфейс (GUI) для представления данных и информации с помощью символов, значков и изображений, а не текста. Графика - один из пяти ключевых элементов мультимедийных технологий.

В области реалистической визуализации, Япония «s университета Осаки разработали LINKS-1 Компьютерная графика системы , суперкомпьютера , который используется до 257 Zilog Z8001 микропроцессоров , в 1982 году, с целью рендеринга реалистичных 3D компьютерной графики . По данным Общества обработки информации Японии: «Ядром рендеринга 3D-изображений является вычисление яркости каждого пикселя, составляющего рендерную поверхность, с заданной точки обзора, источника света и положения объекта. Система LINKS-1 была разработана для реализации методика рендеринга изображений, при которой каждый пиксель может обрабатываться параллельно независимо с использованием трассировки лучей. Разработав новую программную методологию специально для высокоскоростной визуализации изображений, LINKS-1 смогла быстро визуализировать очень реалистичные изображения. Он был использован для создания первого в мире 3D- видео всего неба в виде планетария, которое было полностью снято с использованием компьютерной графики. Видео было представлено в павильоне Fujitsu на Международной выставке 1985 года в Цукубе » . [19] LINKS-1 был самым мощным компьютером в мире по состоянию на 1984 год. [20] Также в области реалистичного рендеринга использовалось общее уравнение рендеринга. Дэвида Иммела и Джеймса Каджиабыла разработана в 1986 году - важный шаг на пути к реализации глобального освещения , необходимого для достижения фотореализма в компьютерной графике.

Продолжающаяся популярность « Звездных войн» и других научно-фантастических франшиз была актуальна в кинематографической компьютерной графике в то время, поскольку Lucasfilm и Industrial Light & Magic стали известны многими другими студиями как ведущие студии для создания первоклассной компьютерной графики в кино. В более поздних фильмах оригинальной трилогии были сделаны важные достижения в области цветного манипулирования ("синего экрана" и т. Д.). Два других видео также переживут эпоху как исторически актуальные: культовое, почти полностью CGI-видео Dire Straits на их песню " Money for Nothing " в 1985 году, популяризировавшее CGI среди меломанов той эпохи, и сцена из Шерлок Холмс в молодостив том же году с участием первого полностью CGI-персонажа художественного фильма (анимированный витражный рыцарь ). В 1988 году первые шейдеры - небольшие программы, разработанные специально для шейдинга как отдельного алгоритма - были разработаны компанией Pixar , которая уже отделилась от Industrial Light & Magic как отдельная организация - хотя публика не увидела бы результатов таких технологических решений. прогресс до следующего десятилетия. В конце 1980 - х годов, Silicon Graphics (SGI) компьютеры были использованы для создания некоторых из первых полностью созданных компьютером короткометражных фильмов в Pixar , и Silicon Graphics машины считались признаком высокой воды на поле в течение десяти лет.

В 1980 - е годы также называют золотым веком в видеоиграх ; Миллионно продаваемые системы от Atari , Nintendo и Sega , среди других компаний, впервые представили компьютерную графику новой, молодой и впечатлительной аудитории - как и персональные компьютеры на базе MS-DOS , Apple II , Mac и Amigas , все это также позволяло пользователям программировать свои собственные игры, если они достаточно опытны. Для игровых автоматов были сделаны успехи в коммерческой 3D-графике в реальном времени . В 1988 году были выпущены первые специализированные платы 3D- графики в реальном времени.были введены для игровых автоматов с Namco System 21 [21] и Taito Air System. [22] Что касается профессионалов, Evans & Sutherland и SGI разработали оборудование для трехмерной растровой графики, которое напрямую повлияло на последующий однокристальный графический процессор (GPU), технологию, в которой отдельный и очень мощный чип используется в параллельной обработке с центральным процессором. для оптимизации графики.

В это десятилетие компьютерная графика также была применена ко многим дополнительным профессиональным рынкам, включая развлечения и образование на основе местоположения с помощью E&S Digistar, дизайн транспортных средств, моделирование транспортных средств и химию.

1990-е [ править ]

Quarxs , плакат к сериалу, Морис Бенаюн , Франсуа Шуитен , 1992

Ошеломляющим событием 1990-х годов стало массовое появление 3D-моделирования и впечатляющий рост качества компьютерной графики в целом. Домашние компьютеры стали способны выполнять задачи визуализации, которые раньше ограничивались рабочими станциями стоимостью в тысячи долларов; По мере того как 3D-моделирование стало доступным для домашних систем, популярность рабочих станций Silicon Graphics снизилась, а важность мощных компьютеров Microsoft Windows и Apple Macintosh, на которых работают такие продукты Autodesk, как 3D Studio или другое программное обеспечение для домашнего рендеринга, возросла. К концу десятилетия GPU начнёт подниматься до той известности, которой он пользуется по сей день.

Эта область начала видеть первую визуализированную графику, которая действительно могла показаться фотореалистичной для неподготовленного глаза (хотя они еще не могли этого сделать с обученным художником CGI), а 3D-графика стала гораздо более популярной в играх , мультимедиа и анимации . В конце 80-х - начале 90-х во Франции были созданы первые сериалы о компьютерной графике: La Vie des bêtes студии Mac Guff Ligne (1988), Les Fables Géométriques (1989–1991) студии Fantôme. и Quarxs , первая серия компьютерной графики HDTV Мориса Бенаюна и Франсуа Шуитена. (студия ZA production, 1990–1993).

В кинематографе Pixar начала свой серьезный коммерческий подъем в эту эпоху при Эдвине Кэтмалле , выпустив в 1995 году свой первый крупный фильм - «История игрушек» - девятизначный успех критиков и коммерческий успех. Студия, изобравшая программируемый шейдер, будет иметь много анимированных хитов, и ее работа над предварительно визуализированной видеоанимацией по-прежнему считается лидером отрасли и первооткрывателем научных исследований.

В сфере видеоигр в 1992 году Virtua Racing , работающая на аркадной системной плате Sega Model 1 , заложила основы для полностью трехмерных гоночных игр и популяризировала трехмерную полигональную графику в реальном времени среди широкой аудитории в индустрии видеоигр . [23] Сега Модель 2 в 1993 году и Sega Модель 3 в 1996 году впоследствии раздвигает границы коммерческих, в реальном масштабе времени 3D графики. Вернувшись на ПК, компания id Software выпустила Wolfenstein 3D , Doom и Quake , три из первых массово популярных трехмерных шутеров от первого лица.получил признание критиков и публики в течение этого десятилетия с использованием движка рендеринга, новаторского [ неопределенного ] в основном Джона Кармака . Sony PlayStation , Sega Saturn и Nintendo 64 , среди других консолей, проданных в миллионах и популяризировал 3D графики для домашних игр. Некоторые 3D-игры конца 1990-х годов первого поколения стали влиятельными в популяризации 3D-графики среди пользователей консолей, например, платформеры Super Mario 64 и The Legend Of Zelda: Ocarina Of Time , а также ранние 3D- файтинги, такие как Virtua Fighter , Battle Arena Toshinden. , иTekken .

Технологии и алгоритмы рендеринга продолжали значительно улучшаться. В 1996 году Кришнамурти и Левой изобрели отображение нормалей - усовершенствованное отображение рельефа Джима Блинна . В 1999 году Nvidia выпустила оригинальную GeForce 256 , первую домашнюю видеокарту, заявленную как графический процессор или графический процессор, который, по ее собственным словам, содержал «встроенные механизмы преобразования , освещения , установки / отсечения треугольников и рендеринга ». К концу десятилетия компьютеры приняли общие платформы для обработки графики, такие как DirectX и OpenGL.. С тех пор компьютерная графика стала только более детальной и реалистичной благодаря более мощному графическому оборудованию и программному обеспечению для 3D-моделирования . AMD также стала ведущим разработчиком графических плат в этом десятилетии, создав «дуополию» в этой области, которая существует сегодня.

2000-е [ править ]

Скриншот из видеоигры Killing Floor , созданной на Unreal Engine 2 . Персональные компьютеры и консольные видеоигры совершили большой графический скачок в 2000-х годах, получив возможность отображать графику в режиме реального времени, что раньше было возможно только с предварительной визуализацией и / или на оборудовании бизнес-уровня.

В ту эпоху компьютерная графика стала повсеместным явлением. Видеоигры и CGI- кино распространили компьютерную графику на мейнстрим к концу 1990-х годов и продолжали делать это ускоренными темпами в 2000-х. CGI была также принята скопом для телевизионной рекламы широко в конце 1990 - х и 2000 - х годах, и поэтому стали знакомы с массивной аудитории.

Постоянный рост и усложнение графических процессоров имели решающее значение в этом десятилетии, и возможности 3D-рендеринга стали стандартной функцией, поскольку производители настольных компьютеров стали считать необходимыми графические процессоры для 3D-графики . Линия видеокарт Nvidia GeForce доминировала на рынке в начале десятилетия, время от времени значительно конкурируя с ATI . [24] В течение десятилетия даже машины младшего класса обычно содержали какой-либо графический процессор с поддержкой 3D, поскольку Nvidia и AMD представили недорогие чипсеты и продолжали доминировать на рынке. Шейдерыкоторый был введен в 1980-х годах для выполнения специализированной обработки на графическом процессоре, к концу десятилетия будет поддерживаться на большинстве потребительских аппаратных средств, значительно ускоряя графику и позволяя значительно улучшить текстуру и затенение в компьютерной графике за счет широкого внедрения карт нормалей. , рельефное отображение и множество других методов, позволяющих моделировать большое количество деталей.

Компьютерная графика, используемая в фильмах и видеоиграх, постепенно стала реалистичной, вплоть до перехода в зловещую долину . Распространяется CGI- фильмы: традиционные мультфильмы, такие как « Ледниковый период» и « Мадагаскар», а также многочисленные предложения Pixar, такие как «В поисках Немо», доминируют в прокате в этой области. Final Fantasy: Духи внутри , выпущенный в 2001 году, был первым полностью генерируемым компьютер художественного фильма , чтобы использовать фотореалистичные символы CGI и быть полностью сделано с захватом движения. [25] Фильм, однако, не имел кассового успеха. [26]Некоторые комментаторы предположили, что это может быть отчасти потому, что у главных персонажей компьютерной графики были черты лица, которые попали в « сверхъестественную долину ». [примечание 1] Другие анимационные фильмы, такие как «Полярный экспресс», также привлекли внимание в это время. «Звездные войны» также снова появились с его трилогией-приквелом, а эффекты продолжали устанавливать планку для компьютерной графики в кино.

В видеоиграх у Sony PlayStation 2 и 3 , линейки консолей Microsoft Xbox и предложений от Nintendo, таких как GameCube, было много поклонников, как и у ПК с Windows . Яркие CGI-игры, такие как Grand Theft Auto , Assassin's Creed , Final Fantasy , BioShock , Kingdom Hearts , Mirror's Edge и десятки других, продолжали приближаться к фотореализму., развивать индустрию видеоигр и производить впечатление, пока доходы этой индустрии не станут сопоставимы с доходами от фильмов. Microsoft приняла решение упростить предоставление DirectX миру независимых разработчиков с помощью программы XNA , но это не увенчалось успехом. Однако сам DirectX оставался коммерчески успешным. OpenGL также продолжал развиваться, и он, и DirectX значительно улучшились; в этом десятилетии стали популярными шейдерные языки второго поколения HLSL и GLSL .

В научных вычислениях была изобретена технология GPGPU для двунаправленной передачи больших объемов данных между GPU и CPU; ускорение анализа многих видов биоинформатических и молекулярно-биологических экспериментов. Этот метод также использовался для добычи биткойнов и нашел применение в компьютерном зрении .

2010-е [ править ]

Алмазов плита текстуры оказываемых крупным планом с использованием физически на основе рендеринга принципы - все более активную область исследований для компьютерной графики в 2010s.

В 2010-х годах CGI была почти повсеместной в видео, предварительно обработанная графика почти научно фотореалистична , а графика в реальном времени на подходящей высококачественной системе может имитировать фотореализм для неподготовленного глаза.

Отображение текстуры превратилось в многоступенчатый процесс с множеством слоев; Как правило, нередко реализовывать наложение текстуры, отображение рельефа или изоповерхностей или отображение нормалей , карты освещения, включая зеркальные блики и методы отражения , и объемы теней в одном механизме рендеринга с использованием шейдеров , которые значительно развиваются. Шейдеры теперь почти необходимы для продвинутой работы в полевых условиях, что значительно усложняет манипулирование пикселями , вершинами и текстурами.на основе каждого элемента, и бесчисленные возможные эффекты. Их шейдерные языки HLSL и GLSL являются активными областями исследований и разработок. Физически основанный рендеринг или PBR, который реализует множество карт и выполняет расширенные вычисления для моделирования реального оптического светового потока, также является активной областью исследований, наряду с расширенными областями, такими как окклюзия окружающей среды , подповерхностное рассеяние , рэлеевское рассеяние , отображение фотонов и многие другие. Эксперименты с вычислительной мощностью, необходимой для предоставления графики в реальном времени в режимах сверхвысокого разрешения, например 4K Ultra HD. начинаются, хотя и недоступны для всего, кроме самого высокого оборудования.

В кино сейчас большинство анимационных фильмов - это CGI; очень много анимационных фильмов CGI снимается в год , но немногие, если таковые имеются, пытаются фотореалистично из-за постоянных опасений перед зловещей долиной . Большинство из них - трехмерные мультфильмы .

В видеоиграх Microsoft Xbox One , Sony PlayStation 4 и Nintendo Switch в настоящее время доминируют в домашнем пространстве и все они способны создавать высокотехнологичную трехмерную графику; ПК с Windows по-прежнему остается одной из самых активных игровых платформ.

Типы изображений [ править ]

Двумерный [ править ]

Спрайты растровой графики (слева) и маски (справа)

2D компьютерная графика - это компьютерная генерация цифровых изображений, в основном из моделей, таких как цифровое изображение, и с помощью специфических для них методов.

2D компьютерная графика в основном используется в приложениях, которые изначально были разработаны на основе традиционных технологий печати и рисования, таких как типографика. В этих приложениях двухмерное изображение - это не просто представление объекта реального мира, а независимый артефакт с добавленной семантической ценностью; Поэтому предпочтение отдается двумерным моделям, поскольку они дают более прямой контроль над изображением, чем трехмерная компьютерная графика , подход которой больше похож на фотографию, чем на типографику .

Пиксель-арт [ править ]

Пиксельная графика - крупная форма цифрового искусства - создается с помощью программного обеспечения для растровой графики , где изображения редактируются на уровне пикселей . Графика в большинстве старых (или относительно ограниченных) компьютерных и видеоигр, графических калькуляторов и многих игр для мобильных телефонов - это в основном пиксельная графика .

Спрайт-графика [ править ]

Спрайтов является двумерным изображения или анимации , который интегрирован в большую сцену. Первоначально включая только графические объекты, обрабатываемые отдельно от битовой карты памяти видеодисплея, теперь это включает в себя различные способы графических наложений.

Первоначально спрайты были методом интеграции несвязанных растровых изображений, чтобы они казались частью обычного растрового изображения на экране , например, для создания анимированного персонажа, который можно перемещать по экрану без изменения данных, определяющих весь экран. Такие спрайты могут быть созданы с помощью электронных схем или программного обеспечения . В схемотехнике аппаратный спрайт - это аппаратная конструкция, которая использует настраиваемые каналы DMA для интеграции визуальных элементов с основным экраном, так как он накладывает два отдельных источника видео. Программное обеспечение может моделировать это с помощью специальных методов рендеринга.

Векторная графика [ править ]

Пример, показывающий эффект векторной графики по сравнению с растровой (растровой) графикой.

Форматы векторной графики дополняют растровую графику . Растровая графика представляет собой представление изображений в виде массива пикселей и обычно используется для представления фотографических изображений. [27] Векторная графика заключается в кодировании информации о формах и цветах, составляющих изображение, что может обеспечить большую гибкость при визуализации. Бывают случаи, когда лучше всего работать с векторными инструментами и форматами, а в случаях, когда лучше всего работать с растровыми инструментами и форматами. Бывают случаи, когда оба формата сочетаются. Понимание преимуществ и ограничений каждой технологии и взаимосвязи между ними, скорее всего, приведет к эффективному и действенному использованию инструментов.

Трехмерный [ править ]

Трехмерная графика, по сравнению с двухмерной графикой, представляет собой графику, в которой используется трехмерное представление геометрических данных. В целях производительности он хранится в компьютере. Сюда входят изображения, которые могут быть предназначены для последующего отображения или просмотра в режиме реального времени.

Несмотря на эти различия, трехмерная компьютерная графика опирается на те же алгоритмы, что и двухмерная компьютерная графика в кадре и растровая графика (например, в 2D) в окончательном визуализированном отображении. В программном обеспечении для компьютерной графики различие между 2D и 3D иногда стирается; 2D-приложения могут использовать 3D-методы для достижения таких эффектов, как освещение, и в первую очередь 3D может использовать методы 2D-рендеринга.

3D компьютерная графика - это то же самое, что и 3D-модели. Модель содержится в файле графических данных, помимо визуализации. Однако есть отличия, которые включают в себя 3D-модель - это представление любого 3D-объекта. Пока модель не отображается визуально, она не является графической. Благодаря печати 3D-модели не ограничиваются только виртуальным пространством. 3D-рендеринг - это способ отображения модели. Также может использоваться в неграфическом компьютерном моделировании и расчетах.

Компьютерная анимация [ править ]

Пример компьютерной анимации, созданной с использованием захвата движения
Фрактальный пейзаж , пример компьютерной графики .

Компьютерная анимация - это искусство создания движущихся изображений с помощью компьютеров . Это подраздел компьютерной графики и анимации . Все чаще он создается с помощью компьютерной 3D-графики , хотя компьютерная 2D-графика по-прежнему широко используется для стилистических задач , низкой пропускной способности и более быстрого рендеринга в реальном времени . Иногда целью анимации является сам компьютер, но иногда целью является другой носитель , например фильм . Его также называют CGI ( компьютерные изображения или компьютерные изображения), особенно когда они используются в фильмах.

Виртуальные объекты могут содержать различные атрибуты, такие как значения преобразования (положение, ориентация и масштаб), хранящиеся в матрице преобразования объекта, и управляться ими . Анимация - это изменение атрибута во времени. Существует несколько методов анимации; элементарная форма основана на создании и редактировании ключевых кадров , каждый из которых сохраняет значение в заданное время для каждого атрибута, который нужно анимировать. Программное обеспечение для 2D / 3D-графики будет изменяться с каждым ключевым кадром, создавая редактируемую кривую значения, отображаемого во времени, что приводит к анимации. Другие методы анимации включают процедурные и выразительные.-основные методы: первый объединяет связанные элементы анимированных объектов в наборы атрибутов, полезных для создания эффектов частиц и моделирования толпы ; последний позволяет вычисленному результату, возвращаемому из определяемого пользователем логического выражения, в сочетании с математикой, автоматизировать анимацию предсказуемым способом (удобно для управления поведением костей за пределами того, что иерархия предлагает в настройке скелетной системы ).

Чтобы создать иллюзию движения, изображение отображается на экране компьютера, а затем быстро заменяется новым изображением, похожим на предыдущее, но с небольшим сдвигом. Эта техника идентична иллюзии движения на телевидении и в кино .

Концепции и принципы [ править ]

Изображения обычно создаются такими устройствами, как камеры , зеркала , линзы , телескопы , микроскопы и т. Д.

Цифровые изображения включают как векторные изображения, так и растровые изображения, но чаще используются растровые изображения.

Пиксель [ править ]

В увеличенной части изображения отдельные пиксели отображаются в виде квадратов и хорошо видны.

В цифровом изображении пиксель (или элемент изображения [28] ) представляет собой единственную точку в растровом изображении . Пиксели размещаются на обычной двухмерной сетке и часто представлены точками или квадратами. Каждый пиксель - это образец исходного изображения, где большее количество образцов обычно обеспечивает более точное представление оригинала. Интенсивность каждого пикселя является переменной; в цветовых системах каждый пиксель обычно состоит из трех компонентов, таких как красный, зеленый и синий .

Графика - это визуальное представление на поверхности, например на экране компьютера. Примеры: фотографии, рисунки, графические изображения, карты , инженерные чертежи или другие изображения. Графика часто совмещает текст и иллюстрацию. Графический дизайн может состоять только из преднамеренного выбора, создания или упорядочения типографики, как в брошюре, флаере, плакате, веб-сайте или книге без каких-либо других элементов. Ясность или эффективное общение может быть целью, может быть вызвана ассоциация с другими элементами культуры или просто создание отличительного стиля.

Примитивы [ править ]

Примитивы - это базовые единицы, которые графическая система может комбинировать для создания более сложных изображений или моделей. Примерами могут служить спрайты и карты персонажей в 2D-видеоиграх, геометрические примитивы в САПР или многоугольники или треугольники в 3D-рендеринге. Примитивы могут поддерживаться аппаратными средствами для эффективного рендеринга или строительными блоками, предоставляемыми графическим приложением .

Рендеринг [ править ]

Рендеринг - это создание 2D-изображения из 3D-модели с помощью компьютерных программ. Файл сцены содержит объекты на строго определенном языке или в структуре данных; он будет содержать информацию о геометрии, точке обзора, текстуре , освещении и затенении как описание виртуальной сцены. Данные, содержащиеся в файле сцены, затем передаются в программу рендеринга для обработки и вывода в цифровое изображение или растровую графику.файл изображения. Программа рендеринга обычно встроена в программное обеспечение для компьютерной графики, хотя другие доступны в виде плагинов или полностью отдельных программ. Термин «рендеринг» может быть по аналогии с «рендерингом художника» сцены. Хотя технические детали методов рендеринга различаются, общие проблемы, которые необходимо преодолеть при создании 2D-изображения из 3D-представления, хранящегося в файле сцены, обозначены как графический конвейер вдоль устройства рендеринга, такого как графический процессор . Графический процессор - это устройство, помогающее процессору в вычислениях. Если сцена должна выглядеть относительно реалистичной и предсказуемой при виртуальном освещении, программное обеспечение для визуализации должно решить уравнение визуализации.. Уравнение визуализации не учитывает все явления освещения, но представляет собой общую модель освещения для компьютерных изображений. «Рендеринг» также используется для описания процесса расчета эффектов в файле редактирования видео для получения окончательного видеовыхода.

3D проекция
3D-проекция - это метод отображения трехмерных точек на двумерную плоскость. Поскольку большинство современных методов отображения графических данных основаны на плоских двухмерных носителях, использование этого типа проекции широко распространено. Этот метод используется в большинстве 3D-приложений в реальном времени и обычно использует растеризацию для создания окончательного изображения.
трассировка лучей
Трассировка лучей - это метод из семейства алгоритмов порядка изображения для создания изображения путем отслеживания пути света через пиксели в плоскости изображения . Эта техника обеспечивает высокую степень фотореализма ; обычно выше, чем у обычных методов рендеринга строк развертки , но требует больших вычислительных затрат .
Затенение
Пример штриховки.
Затенение относится к изображению глубины в 3D-моделях или иллюстрациях с помощью различных уровней темноты . Это процесс, используемый при рисовании для изображения уровней темноты на бумаге путем нанесения более плотного материала или более темного оттенка для более темных областей и менее плотного или более светлого оттенка для более светлых областей. Существуют различные методы затенения, включая перекрестную штриховку, при которой перпендикулярные линии различной степени близости рисуются в сетке для затенения области. Чем ближе линии вместе, тем темнее выглядит область. Точно так же, чем дальше друг от друга линии, тем светлее будет область. Этот термин недавно был обобщен и означает, что применяются шейдеры .
Отображение текстуры
Отображение текстуры - это метод добавления деталей, текстуры поверхности или цвета к компьютерной графической или 3D-модели . Его приложение к трехмерной графике было впервые предложено доктором Эдвином Кэтмаллом в 1974 году. Карта текстуры применяется (отображается) на поверхность формы или многоугольника. Этот процесс похож на нанесение узорчатой ​​бумаги на обычную белую коробку. Мультитекстурирование - это одновременное использование нескольких текстур на многоугольнике. [29] Процедурные текстуры (созданные путем настройки параметров базового алгоритма, который производит текстуру вывода) и растровые текстуры (созданные в приложении для редактирования изображений или импортированные с цифровой камеры.), вообще говоря, являются распространенными методами реализации определения текстуры на 3D-моделях в программном обеспечении для компьютерной графики, в то время как предполагаемое размещение текстур на поверхности модели часто требует техники, известной как UV-отображение (произвольное, ручное расположение координат текстуры) для многоугольных поверхностей , в то время как неоднородные рациональные поверхности B-сплайна (NURB) имеют собственную внутреннюю параметризацию, используемую в качестве координат текстуры. Отображение текстур как дисциплина также включает в себя методы создания карт нормалей и карт рельефа, которые соответствуют текстуре для имитации карт высоты и отражения, чтобы помочь имитировать блеск и световые отражения, а такжеотображение окружающей среды для имитации зеркальной отражательной способности, также называемой блеском.
Сглаживание
Визуализация не зависящих от разрешения объектов (таких как 3D-модели) для просмотра на растровом (пиксельном) устройстве, таком как жидкокристаллический дисплей или телевизор с ЭЛТ, неизбежно вызывает артефакты наложения спектров в основном вдоль геометрических краев и границ деталей текстуры; эти артефакты неофициально называют « неровностями ». Такие проблемы решаются с помощью методов сглаживания, в результате чего изображения становятся более приятными для зрителя, но могут быть довольно дорогостоящими в вычислительном отношении. Различные алгоритмы сглаживания (например, суперсэмплинг) могут быть использованы, а затем настроены для наиболее эффективного рендеринга по сравнению с качеством получаемых изображений; Художник-график должен рассмотреть этот компромисс, если будут использоваться методы сглаживания. Растровая текстура с предварительным сглаживанием , отображаемая на экране (или в месте экрана) с разрешением, отличным от разрешения самой текстуры (например, текстурированная модель на расстоянии от виртуальной камеры), будет демонстрировать артефакты сглаживания, в то время как любые процедурно определенная текстура всегда будет показывать артефакты наложения спектров, поскольку они не зависят от разрешения; такие методы, как MIP-отображение и фильтрация текстур, помогают решить проблемы сглаживания текстур.

Объемный рендеринг [ править ]

Объемная компьютерная томография предплечья с различными цветовыми схемами для мышц, жира, костей и крови.

Объемный рендеринг - это метод, используемый для отображения двухмерной проекции набора трехмерных дискретно дискретизированных данных . Типичный набор 3D-данных - это группа 2D-изображений срезов, полученных с помощью КТ- или МРТ- сканера.

Обычно они получаются в виде регулярного шаблона (например, один срез на каждый миллиметр) и обычно имеют регулярное количество пикселей изображения в регулярном шаблоне. Это пример регулярной объемной сетки с каждым элементом объема или вокселем, представленным одним значением, которое получается путем выборки непосредственной области, окружающей воксель.

3D моделирование [ править ]

3D-моделирование - это процесс разработки математического каркасного представления любого трехмерного объекта, называемого «3D-моделью», с помощью специализированного программного обеспечения. Модели могут создаваться автоматически или вручную; Процесс ручного моделирования подготовки геометрических данных для компьютерной 3D-графики аналогичен пластическому искусству, например, скульптуре . 3D-модели могут быть созданы с использованием нескольких подходов: использование NURB для создания точных и гладких участков поверхности, моделирование полигональной сетки (манипулирование фасетной геометрией) или разбиение полигональной сетки (расширенная тесселяция полигонов, приводящая к гладким поверхностям, подобным моделям NURB). 3D-модель может отображаться как двухмерное изображение с помощью процесса, называемого3D-рендеринг , используемый при компьютерном моделировании физических явлений или непосредственно анимированный для других целей. Модель также можно физически создать с помощьюустройств для 3D-печати .

Пионеры компьютерной графики [ править ]

Чарльз Чури
Чарльз Чури является пионером компьютерной анимации и цифрового изобразительного искусства и создал первое компьютерное искусство в 1964 году. Смитсоновский институт признал Чури отцом цифрового искусства и компьютерной анимации, а также пионером компьютерной анимации Музеем современного искусства ( MoMA) и Ассоциация вычислительной техники - SIGGRAPH .
Дональд П. Гринберг
Дональд П. Гринберг - ведущий новатор в области компьютерной графики. Гринберг является автором сотен статей и был учителем и наставником многих известных художников-графиков, аниматоров и исследователей, таких как Роберт Л. Кук , Марк Левой , Брайан А. Барски и Уэйн Литл . Многие из его бывших учеников получили награды Оскар за технические достижения, а некоторые получили премию SIGGRAPH Achievement Award. Гринберг был директором-основателем Центра компьютерной графики и научной визуализации NSF.
А. Майкл Нолл
Нолл был одним из первых исследователей, которые использовали цифровой компьютер для создания художественных паттернов и формализовали использование случайных процессов в создании изобразительного искусства . Он начал создавать цифровое искусство в 1962 году, что сделало его одним из первых цифровых художников. В 1965 году Нолл вместе с Фридером Наком и Георгом Нисом первыми публично продемонстрировали свое компьютерное искусство. В течение апреля 1965 года в галерее Howard Wise были выставлены компьютерные работы Нолла вместе с узорами из случайных точек Белы Джулес .

Другие пионеры [ править ]

Современный рендер чайника из Юты , культовая модель в компьютерной 3D-графике, созданная Мартином Ньюэллом , 1975 г.
  • Пьер Безье
  • Джим Блинн
  • Джек Брезенхэм
  • Джон Кармак
  • Поль де Кастельжау
  • Эд Кэтмелл
  • Фрэнк Кроу
  • Джеймс Д. Фоули
  • Уильям Феттер
  • Генри Фукс
  • Анри Гуро
  • Чарльз Луп
  • Надя Магненат Тельманн
  • Бенуа Б. Мандельброт
  • Мартин Ньюэлл
  • Фред Парк
  • Буй Туонг Фонг
  • Дэвид Пирсон
  • Стив Рассел
  • Дэниел Дж. Сандин
  • Элви Рэй Смит
  • Боб Спроул
  • Иван Сазерленд
  • Даниэль Тельманн
  • Андрис ван Дам
  • Джон Варнок
  • Дж. Тернер Уиттед
  • Лэнс Уильямс
  • Джим Каджиа

Организации [ править ]

  • СИГГРАФ
  • GDC
  • Bell Telephone Laboratories
  • Вооруженные силы Соединенных Штатов , в частности компьютер Whirlwind и проект SAGE
  • Боинг
  • IBM
  • Renault
  • Информатику отделение Университета штата Юта
  • Lucasfilm и Industrial Light & Magic
  • Autodesk
  • Adobe Systems
  • Pixar
  • Silicon Graphics , Khronos Group и OpenGL
  • Подразделение DirectX в Microsoft
  • Nvidia
  • AMD

Изучение компьютерной графики [ править ]

Исследование компьютерной графики является суб-поле информатики , которая изучает методы для цифрового синтеза и обработки визуального контента. Хотя термин часто относится к трехмерной компьютерной графике, он также охватывает двухмерную графику и обработку изображений .

Как академическая дисциплина компьютерная графика изучает манипулирование визуальной и геометрической информацией с помощью вычислительных методов. Он фокусируется на математических и вычислительных основах создания и обработки изображений, а не на чисто эстетических вопросах. Компьютерная графика часто отличается от области визуализации , хотя эти две области имеют много общего.

Приложения [ править ]

Компьютерная графика может использоваться в следующих областях:

  • Вычислительная биология
  • Компьютерная фотография
  • Вычислительная физика
  • Системы автоматизированного проектирования
  • Компьютерное моделирование
  • Дизайн
  • Цифровое искусство
  • Образование
  • Графический дизайн
  • Инфографика
  • Визуализация информации
  • Рациональный дизайн лекарств
  • Научная визуализация
  • Спецэффекты для кино
  • Видеоигры
  • Виртуальная реальность
  • веб-дизайн

См. Также [ править ]

  • Компьютерное представление поверхностей
  • Глоссарий компьютерной графики

Примечания [ править ]

  1. ^ Сверхъестественная долиной является гипотезой в области робототехники и компьютерной 3Dанимации, который гласитчтокогда человек реплику выглядеть и действовать почти, но не совсем, как настоящие человеческие существа, это вызывает реакцию отвращения между наблюдателями. Понятие «долина» относится к падению графика уровня комфорта людей в зависимости от человеческого подобия робота.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «ACM Computing Classification System ToC» . www.acm.org . Проверено 28 апреля 2020 .
  2. ^ Что такое компьютерная графика? , Программа компьютерной графики Корнельского университета. Последнее обновление 15.04.98. Доступ 17 ноября 2009 г.
  3. ^ Университет Лидса ISS (2002). "Что такое компьютерная графика?" Архивировано 6 января 2015 года на Wayback Machine . Последнее обновление: 22 сентября 2008 г.
  4. ^ Майкл Френдли (2008). «Вехи в истории тематической картографии, статистической графики и визуализации данных» .
  5. ^ Росс на MIT TECH TV 1959 https://www.youtube.com/watch?v=ob9NV8mmm20
  6. ^ a b Уэйн Карлсон (2003) Критическая история компьютерной графики и анимации. Архивировано 5 апреля 2007 г. в Wayback Machine . Государственный университет Огайо
  7. ^ Джон Педди: История визуальной магии в компьютерах: как красивые изображения создаются в САПР, 3D, VR и AR, Springer, 2013, стр. 101, ISBN 978-1447149316 
  8. ^ EDSAC 1 и после - сборник личных воспоминаний , Получено 11 июля 2019.
  9. ^ Дэвид Саломон (1999). Компьютерная графика и геометрическое моделирование . п. ix
  10. ^ Parslow, R. (март 1975). Компьютерная графика: методы и приложения . Springer Science & Business Media . п. 96. ISBN 9781475713206.
  11. ^ a b Черри, Роберт Уильям (июнь 1973 г.). «Опция калькулятора для компьютерного графического терминала Tektronix 4010» . Сборник авторефератов диссертаций, диссертаций и научных работ соискателей ученой степени . Военно-морская аспирантура .
  12. ^ Shirriff, Кен (30 августа 2016). «Удивительная история первых микропроцессоров» . IEEE Spectrum . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . 53 (9): 48–54. DOI : 10.1109 / MSPEC.2016.7551353 . S2CID 32003640 . Дата обращения 13 октября 2019 . 
  13. ^ «1970: MOS Dynamic RAM конкурирует с памятью на магнитных сердечниках по цене» . Музей истории компьютеров . Проверено 29 июля 2019 .
  14. ^ a b Ричард Шоуп (2001). «SuperPaint: графическая система с буфером ранних кадров» (PDF) . Анналы истории вычислительной техники . IEEE. Архивировано из оригинального (PDF) 12 июня 2004 года.
  15. ^ Педди, Джон. «Известные графические чипы: Графический контроллер дисплея NEC µPD7220 - первый графический процессор» . Компьютерное общество IEEE . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . Дата обращения 1 ноября 2019 .
  16. ^ Гольдвасера, SM (июнь 1983). Компьютерная архитектура для интерактивного отображения сегментированных изображений . Компьютерные архитектуры для пространственно распределенных данных. Springer Science & Business Media . С. 75-94 (81). ISBN 9783642821509.
  17. ^ а б Педди, Джон. «Известные графические чипы: TI TMS34010 и VRAM» . Компьютерное общество IEEE . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . Дата обращения 1 ноября 2019 .
  18. ^ Педди, Джон. «История GPU: Hitachi ARTC HD63484. Второй графический процессор» . Компьютерное общество IEEE . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . Дата обращения 1 ноября 2019 .
  19. ^ Общество обработки информации Японии. "Система компьютерной графики ЛИНКС-1-Компьютерный музей" . Дата обращения 15 июня 2015 .
  20. ^ http://www.vasulka.org/archive/Writings/VideogameImpact.pdf#page=29
  21. ^ «Система 16 - оборудование Namco System 21 (Namco)» . Дата обращения 15 июня 2015 .
  22. ^ "Система 16 - Оборудование воздушной системы Taito (Taito)" . Дата обращения 15 июня 2015 .
  23. ^ "Virtua Racing - Аркада (1992)" . 15 самых влиятельных игр всех времен . GameSpot . 14 марта 2001 года Архивировано из оригинала на 2010-04-12 . Проверено 19 января 2014 года .
  24. The Future Of Computer Graphics Daniel Sevo, 2005 (получено 26 февраля 2015 г.)
  25. Кино: Кропотливая фантазия Крис Тейлор, Time, 31 июля 2000 г. (получено 8 августа 2012 г.).
  26. Final Fantasy: The Spirits Within в Box Office Mojo (получено 12 августа 2012 г.).
  27. Гринберг, Ира (2007). Обработка: творческое кодирование и компьютерное искусство . Апресс. ISBN 978-1-59059-617-3.
  28. ^ Граф, Рудольф Ф. (1999). Современный словарь по электронике . Оксфорд, Англия: Newnes. п. 569. ISBN 0-7506-4331-5.
  29. ^ Блайт, Дэвид. Расширенные методы программирования графики с использованием OpenGL . Siggraph 1999г. (См .: Мультитекстура )

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Л. Аммераал и К. Чжан (2007). Компьютерная графика для Java-программистов , второе издание, John-Wiley & Sons, ISBN 978-0-470-03160-5 . 
  • Дэвид Роджерс (1998). Процедурные элементы для компьютерной графики . Макгроу-Хилл.
  • Джеймс Д. Фоули , Андрис Ван Дам, Стивен К. Фейнер и Джон Ф. Хьюз (1995). Компьютерная графика: принципы и практика . Эддисон-Уэсли.
  • Дональд Хирн и М. Полин Бейкер (1994). Компьютерная графика . Прентис-Холл.
  • Фрэнсис С. Хилл (2001). Компьютерная графика . Прентис Холл.
  • Джон Льюэлл (1985). Компьютерная графика: обзор современных методов и приложений . Ван Ностранд Рейнхольд.
  • Джеффри Дж. МакКоннелл (2006). Компьютерная графика: теория в практику . Издательство "Джонс и Бартлетт".
  • Р. Д. Парслоу, Р. В. Проуз, Ричард Эллиот Грин (1969). Компьютерная графика: методы и приложения .
  • Питер Ширли и другие. (2005). Основы компьютерной графики . АК Петерс, ООО
  • М. Слейтер, А. Стид, Ю. Хризанто (2002). Компьютерная графика и виртуальные среды: от реализма до реального времени . Эддисон-Уэсли.
  • Вольфганг Хель (2008): Интерактивные среды с программным обеспечением с открытым исходным кодом, Springer Wien New York, ISBN 3-211-79169-8 

Внешние ссылки [ править ]

  • Критическая история компьютерной графики и анимации
  • История компьютерной графики, цикл статей
  • Исследования компьютерной графики в Калифорнийском университете в Беркли
  • Томас Дреер: История компьютерного искусства, гл. IV.2 Компьютерная анимация
  • История компьютерной графики на RUS