Компьютерная графика

Работа Ульянова Алексея

План• Понятие • История• Основные области применения компьютерной графики• Графический интерфейс пользователя;• Спецэффекты, Визуальные эффекты (VFX), 

цифровая кинематография;• Цифровое телевидение, Всемирная паутина, видеоконференции;• Цифровая фотография и существенно возросшие возможности по

 обработке фотографий;• Цифровая живопись;• Визуализация научных и деловых данных;• Техническая сторона • Двухмерная графика• Трёхмерная графика• CGI графика• Векторная графика• Растровая графика• Фрактальная графика • Литература

Понятие

• Компью�терная гра�фика (также маши�нная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются как инструмент для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.

История

• Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры.

• В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры («Spacewar!») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

• В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др.

Основные области применения компьютерной графики

• графический интерфейс пользователя;• спецэффекты, Визуальные

эффекты (VFX), цифровая кинематография;• цифровое телевидение, Всемирная

паутина, видеоконференции;• цифровая фотография и существенно возросшие

возможности по обработке фотографий;• цифровая живопись;• визуализация научных и деловых данных;• компьютерные игры, системы виртуальной

реальности 

Графический интерфейс пользователя•  Графический пользовательский интерфейс (ГПИ) (англ. Graphical user

interface, GUI; сленг. ГУИ) — разновидность пользовательского интерфейса, в котором элементы интерфейса (меню, кнопки, значки, списки и т. п.), представленные пользователю на дисплее, исполнены в виде графических изображений.

• В отличие от интерфейса командной строки, в ГПИ пользователь имеет произвольный доступ (с помощью устройств ввода — клавиатуры, мыши, джойстика и т. п.) ко всем видимым экранным объектам (элементам интерфейса) и осуществляет непосредственное манипулированно.

Спецэффекты, Визуальные эффекты (VFX), цифровая кинематография

• Визуальные эффекты - это специальные методы, используемые для создания и комбинирования несуществующих действий и сцен, в результате получая реалистичное кино.

• Стоит обратить внимание на различие между понятиями "Спецэффекты" (SFX - это такие вещи, как пиротехника, дождь, снег) и "Визуальные эффекты" (VFX - это оптические трюки, в которых используется проецирование, зеленый экран, миниатюры и пр.).

• В старых фильмах мнимых сцен добивались путем использования моделей, двойной экспозиции, режима неподвижного кадра, фронтальной и обратной проекции, маски (каше), рирпроекции и других в большинстве случаев физических методов.

Цифровое телевидение, Всемирная паутина, видеоконференции

• ЦифровоRе телевиRдение (от англ. Digital Television, DTV) — технология передачи телевизионного изображения и звука при помощи цифрового кодирования видеосигнала и сигнала звука и с использованием цифровых каналов. Основой современного цифрового телевидения является стандарт сжатия данных MPEG.

Цифровая фотография и существенно возросшие возможности по обработке фотографий

• ЦифроваRя фотограRфия — технология фотографии, использующая вместо светочувствительных материалов, основанных на галогениде серебра, преобразование света светочувствительной матрицей и получение цифрового файла, используемого для дальнейшей обработки и печати.

• Поскольку обработка полученных файлов изображения производится на компьютере (или на другой цифровой технике), цифровая фотография очень часто используется.

Цифровая живопись

• Цифрова�я жи�вопись — создание электронных изображений, осуществляемое не путём рендеринга компьютерных моделей, а за счёт использования человеком компьютерных имитаций традиционных инструментов художника.

Визуализация научных и деловых данных

Техническая сторона

Основные категории графики:

•Двухмерная графика

•Трёхмерная графика

•CGI графика

•Векторная графика

•Растровая графика

•Фрактальная графика и др.

Двухмерная графика

• Двухмерная (2D — от англ. two dimensions — «два измерения») компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений.

Трёхмерная графика

• Трёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

• В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

• Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре)

CGI графика

• CGI (англ. computer-generated imagery, букв. «изображения, сгенерированные компьютером») — спецэффекты в кинематографе, телевидении и симуляторах, созданные при помощи трёхмерной компьютерной графики. В компьютерных играх обычно используется компьютерная графика в реальном времени, но периодически добавляются и внутри игровые видео, в которых используется CGI.

• CGI позволяет создавать эффекты, которые невозможно получить при помощи традиционного грима и анима троники, и может заменить декорации и работу каскадёров и статистов.

Векторная графика

• Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Растровая графика

• Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

Фрактальная графика

• Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

• Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти.

Литература

• Компьютер рисует фантастические миры (ч.2) // Компьютер обретает разум = Artificial Intelligence Computer Images / под ред. В.Л. Стефанюка. — М.: Мир, 1990. — 240 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-03-001277-X (рус.); 7054 0915 5 (англ.)

• Дональд Херн, М. Паулин Бейкер. Компьютерная графика и стандарт OpenGL = Computer Graphics with OpenGL. — 3-е изд. — М.: «Вильямс», 2005. — С. 1168. — ISBN 5-8459-0772-1

• Никулин Е. А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. — СПб: БХВ-Петербург, 2003. — 560 с. —3000 экз. — ISBN 5-94157-264-6

• Эдвард Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL = Interactive Computer Graphics. A Top-Down Approach with Open GL. — 2-е изд. — М.: «Вильямс», 2001. — С. 592. — ISBN 5-8459-0209-6

• Сергеев Александр Петрович, Кущенко Сергей Владимирович. Основы компьютерной графики. Adobe Photoshop и CorelDRAW - два в одном. Самоучитель. — М.:«Диалектика» 2006. — С. 544. — ISBN 5-8459-109