Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья посвящена научной дисциплине компьютерной графики. Для более широкого обзора см. Компьютерная графика . И другие значения, см. Компьютерная графика (значения) .
Современный рендеринг чайника из Юты , культовая модель в трехмерной компьютерной графике, созданная Мартином Ньюэллом в 1975 году.

Компьютерная графика - это подраздел компьютерных наук, изучающий методы цифрового синтеза и манипулирования визуальным контентом. Хотя этот термин часто относится к изучению трехмерной компьютерной графики , он также охватывает двухмерную графику и обработку изображений .

Обзор [ править ]

Компьютерная графика изучает манипуляции с 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.

Связанные исследования включают:

Приложения компьютерной графики включают:

История [ править ]

Смотрите также: История компьютерной анимации и компьютерной графики § История

Существует несколько международных конференций и журналов, где публикуются наиболее значимые результаты в области компьютерной графики. Среди них SIGGRAPH и Eurographics конференции и Ассоциация по вычислительной технике (ACM) Операции на графическом журнале. Совместная серия симпозиумов Eurographics и ACM SIGGRAPH включает основные места проведения более специализированных подполей: симпозиум по обработке геометрии, [1] симпозиум по рендерингу, симпозиум по компьютерной анимации [2] и высокопроизводительная графика. [3]

Как и в остальной части информатики, публикации конференций по компьютерной графике, как правило, более значимы, чем журнальные публикации (и, следовательно, имеют более низкие показатели принятия). [4] [5] [6] [7]

Подполя [ править ]

Широкая классификация основных подполей компьютерной графики может быть следующей:

  1. Геометрия : способы представления и обработки поверхностей
  2. Анимация : способы представления и управления движением
  3. Рендеринг : алгоритмы воспроизведения светового транспорта
  4. Визуализация : получение изображений или редактирование изображений

Геометрия [ править ]

Последовательные приближения поверхности, вычисленные с использованием квадратичных метрик ошибок

Подполе геометрии изучает представление трехмерных объектов в дискретной цифровой среде. Поскольку внешний вид объекта во многом зависит от его внешнего вида, чаще всего используются граничные представления . Двумерные поверхности являются хорошим представлением для большинства объектов, хотя они могут быть не- многообразием . Поскольку поверхности не конечны, используются дискретные цифровые аппроксимации. Полигональные сетки (и, в меньшей степени, поверхности разделения ) являются наиболее распространенным представлением, хотя представления на основе точек стали в последнее время более популярными (см., Например, Симпозиум по точечной графике). [8] Эти представленияЛагранжиан, означающий, что пространственное расположение образцов не зависит. В последнее время эйлеровы описания поверхностей (то есть с фиксированными пространственными образцами), такие как наборы уровней , были разработаны в полезное представление для деформирования поверхностей, которые претерпевают множество топологических изменений ( наиболее заметным примером являются жидкости ). [9]

Подполя геометрии включают:

  • Неявное моделирование поверхностей - более старое подполе, которое исследует использование алгебраических поверхностей, конструктивной твердотельной геометрии и т. Д. Для представления поверхностей.
  • Цифровая обработка геометрии - реконструкция поверхности , упрощение, обтекание, ремонт сетки, параметризация , изменение сетки, создание сетки , сжатие поверхности и редактирование поверхности - все это относится к этому заголовку. [10] [11] [12]
  • Дискретная дифференциальная геометрия - зарождающаяся область, которая определяет геометрические величины для дискретных поверхностей, используемых в компьютерной графике. [13]
  • Графика на основе точек - недавняя область, в которой основное внимание уделяется точкам как фундаментальному представлению поверхностей.
  • Подразделение поверхностей
  • Обработка сетки вне ядра - еще одна недавняя область, в которой основное внимание уделяется наборам данных сетки, которые не помещаются в основную память.

Анимация [ править ]

Подполе анимации изучает описания поверхностей (и других явлений), которые перемещаются или деформируются с течением времени. Исторически сложилось так, что большая часть работ в этой области была сосредоточена на параметрических моделях и моделях, управляемых данными, но в последнее время физическое моделирование стало более популярным, поскольку компьютеры стали более мощными в вычислительном отношении.

Подполя анимации включают:

  • Захват производительности
  • Анимация персонажей
  • Физическое моделирование (например, моделирование ткани , анимация гидродинамики и т. Д.)

Рендеринг [ править ]

Косвенное диффузное рассеяние смоделировано с использованием трассировки пути и кэширования освещенности .

Визуализация генерирует изображения из модели. Визуализация может имитировать перенос света для создания реалистичных изображений или может создавать изображения с определенным художественным стилем в нефотореалистичной визуализации . Две основные операции в реалистичном рендеринге - это перенос (сколько света проходит из одного места в другое) и рассеяние (как поверхности взаимодействуют со светом). Дополнительные сведения см. В разделе « Рендеринг (компьютерная графика)» .

Подполя рендеринга включают:

  • Транспорт описывает, как освещение в сцене передается из одного места в другое. Видимость - важная составляющая легкового транспорта.
  • Рассеяние: модели рассеяния (как свет взаимодействует с поверхностью в данной точке ) и затенения (как свойства материала меняются по поверхности) используются для описания внешнего вида поверхности. В графике эти проблемы часто изучаются в контексте визуализации, поскольку они могут существенно повлиять на разработку алгоритмов визуализации . Описание рассеяния обычно дается в терминах функции распределения двунаправленного рассеяния (BSDF). Последний вопрос касается того, как различные типы рассеяния распределяются по поверхности (т. Е. Какая функция рассеяния где применяется). Подобные описания обычно выражаются с помощью программы, называемой шейдером.. (Обратите внимание на некоторую путаницу, поскольку слово «шейдер» иногда используется для программ, описывающих локальные геометрические вариации.)
  • Не фотореалистичный рендеринг
  • Рендеринг на основе физики - связан с созданием изображений в соответствии с законами геометрической оптики.
  • Рендеринг в реальном времени - ориентирован на рендеринг для интерактивных приложений, обычно с использованием специализированного оборудования, такого как графические процессоры.
  • Переосвещение - недавняя область, связанная с быстрым повторным рендерингом сцен

Известные исследователи [ править ]

  • Артур Аппель
  • Джеймс Арво
  • Брайан А. Барски
  • Джим Блинн
  • Джек Э. Брезенхэм
  • Лорен Карпентер
  • Эдвин Кэтмелл
  • Джеймс Х. Кларк
  • Роберт Л. Кук
  • Франклин К. Кроу
  • Поль Дебевек
  • Дэвид С. Эванс
  • Рон Федкив
  • Стивен К. Файнер
  • Джеймс Д. Фоули
  • Дэвид Форсайт
  • Генри Фукс
  • Эндрю Гласснер
  • Анри Гуро (ученый-компьютерщик)
  • Дональд П. Гринберг
  • Эрик Хейнс
  • РА зал
  • Пэт Ханрахан
  • Джон Хьюз
  • Джим Каджиа
  • Такео Канаде
  • Кеннет Ноултон
  • Марк Левой
  • Мартин Ньюэлл (ученый-компьютерщик)
  • Джеймс О'Брайен
  • Кен Перлин
  • Мэтт Фарр
  • Буй Туонг Фонг
  • Пшемыслав Прусинкевич
  • Уильям Ривз
  • Дэвид Ф. Роджерс
  • Холли Рашмайер
  • Питер Ширли
  • Джеймс Сетиан
  • Иван Сазерленд
  • Деметри Терзопулос
  • Кеннет Торранс
  • Грег Терк
  • Андрис ван Дам
  • Хенрик Ванн Йенсен
  • Грегори Уорд
  • Джон Варнок
  • Дж. Тернер Уиттед
  • Лэнс Уильямс

См. Также [ править ]

  • Компьютерная лицевая анимация
  • Информатика
  • Информатика и инженерия
  • Компьютерная графика
  • Цифровая геометрия
  • Редактирование цифровых изображений
  • Обработка геометрии
  • Алгоритм художника
  • Стэнфордский кролик
  • Чайник Юта

Ссылки [ править ]

  1. ^ "geometryprocessing.org" . geometryprocessing.org . Проверено 1 мая 2014 .
  2. ^ [1] Архивировано 14 марта 2007 года в Wayback Machine.
  3. ^ «Высокопроизводительная графика» . highperformancegraphics.org .
  4. ^ "Памятка по передовой практике" . Cra.org . Архивировано из оригинала на 2014-05-02 . Проверено 1 мая 2014 .
  5. ^ "Выбор места проведения: конференция или журнал?" . People.csail.mit.edu . Проверено 1 мая 2014 .
  6. ^ "Статистика приема публикаций графики / машинного зрения" . vrlab.epfl.ch . Проверено 1 мая 2014 .
  7. ^ Обширную историю компьютерной графики можно найти на этой странице. Архивировано 5 апреля 2007 г. на Wayback Machine .
  8. ^ «Точечная графика 2007 - PBG07» . Graphics.ethz.ch . Проверено 1 мая 2014 .
  9. ^ "Рон Федкив" . graphics.stanford.edu . Проверено 1 мая 2014 .
  10. ↑ [2] Архивировано 14 февраля 2007 г., в Wayback Machine.
  11. ↑ CS 598: Digital Geometry Processing (Fall 2004). Архивировано 25 октября 2004 г. в Archive.today.
  12. ^ «Цифровая обработка геометрии» . cs.ubc.ca . Проверено 1 мая 2014 .
  13. ^ "Дискретная дифференциальная геометрия" . ddg.cs.columbia.edu . Проверено 1 мая 2014 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Foley et al . Компьютерная графика: принципы и практика .
  • Ширли. Основы компьютерной графики .
  • Ватт. 3D компьютерная графика .

Внешние ссылки [ править ]

  • Критическая история компьютерной графики и анимации
  • История компьютерной графики, цикл статей

Промышленность [ править ]

Промышленные лаборатории, занимающиеся исследованием графики "голубого неба", включают:

  • Лаборатория передовых технологий Adobe
  • MERL
  • Microsoft Research - Графика
  • Nvidia Research

Основные киностудии, известные своими исследованиями в области графики, включают:

  • ILM
  • PDI / Dreamworks Animation
  • Pixar