Компьютерная графика (CG)
Это область визуальных вычислений, в которой используются компьютеры как для синтетического создания визуальных изображений, так и для интеграции или изменения визуальной и пространственной информации, отобранной из реального мира. Первым крупным достижением в области компьютерной графики стала разработка Иваном Сазерлендом в 1962 году "Sketchpad".
Часто считается, что первым художественным фильмом, в котором использовалась компьютерная графика, стал фильм 2001 года "Космическая одиссея", в котором была предпринята попытка показать, насколько графичнее будут выглядеть компьютеры в будущем.
Однако все "компьютерные графические" эффекты в этом фильме были нарисованы вручную, и последовательности спецэффектов создавались исключительно с помощью обычных оптических и модельных эффектов.
Возможно, первое использование компьютерной графики специально для иллюстрации компьютерной графики было в "Futureworld (1976)", которая включала анимацию человеческого лица и была выполнена вручную Эдом Кэтмоллом и Фредом Парком из Университета штата Юта.
Первым шагом вперед в области компьютерной графики стало использование ЭЛТ. Существует два подхода к 2D компьютерной графике: векторная и растровая графика.
Векторная графика хранит точные геометрические данные, топологию и стиль, такие как: координатные положения точек, связи между точками (для формирования линий или контуров), а также цвет, толщину и возможное заполнение фигур.
В большинстве векторных графических систем могут также использоваться примитивы стандартных форм, такие как круги, прямоугольники и т.д. В большинстве случаев векторная графика должна быть преобразована в растровое изображение для просмотра.
Растровая графика представляет собой единую двумерную сетку пикселей. Каждый пиксель имеет определенное значение, например, яркость, цвет, прозрачность или комбинацию этих значений.
Растровое изображение имеет конечное разрешение в определенное количество строк и столбцов. На стандартных дисплеях компьютера отображается растровое изображение с разрешением 1280 (столбцы)x1024 (строки) пикселей. Сегодня растровая и векторная графика часто сочетаются в сложных форматах (pdf, swf).
С появлением рабочих станций (таких как машины LISP, лакокрасочные машины и рабочие станции Silicon Graphics) появилась 3D компьютерная графика, основанная на векторной графике. Вместо того, чтобы хранить информацию о точках, линиях и кривых на 2-х мерной плоскости, компьютер сохраняет расположение точек, линий и, как правило, граней (для построения полигона) в трехмерном пространстве.
Трехмерные полигоны - это источник жизненной силы практически всей компьютерной 3D-графики. В результате большинство графических движков 3D построено вокруг точек хранения (одни 3-х мерные координаты), линий, соединяющих эти точки вместе, определенными линиями, а затем последовательность граней для создания 3D полигонов.
Современное программное обеспечение для компьютерной графики выходит далеко за рамки простого хранения полигонов в компьютерной памяти.
Современная графика - это не только продукт массивных коллекций полигонов в узнаваемые формы, но и результат техники затенения, текстурирования и растеризации.
Компьютерная графика - это получение 2D-изображений из 3D-моделей. Для получения высокоточных и фотореалистичных изображений входные 3D модели должны быть очень точными с точки зрения геометрии и цвета. Моделирование реальной сцены 3D мира с помощью компьютерной графики затруднено, так как получение точной 3D геометрии мира затруднено.
Вместо получения 3D-моделей, рендеринг на основе изображений (IBR) использует изображения, полученные с определенных точек зрения, и пытается получить новые изображения с других точек зрения.
Хотя термин "рендеринг на основе изображений" появился недавно, он применяется на практике с момента начала исследований в области компьютерного зрения.
В 1996 году в "SIGGRAPH" были представлены две технологии рендеринга на основе изображений: рендеринг в световом поле и рендеринг с помощью люмиграфа. Этим методам уделялось особое внимание в научном сообществе.
С тех пор было предложено сделать много представлений в отношении КО. Одним из популярных методов является визуальное картирование текстуры - метод IBR, разработанный Университетом Южной Калифорнии. Эндрю Циссерман и др. из Оксфордского университета использовали концепции машинного обучения в IBR.
Плоское затенение:
Техника, которая оттеняет каждый полигон объекта в зависимости от "нормали" полигона и положения и интенсивности источника света.
Затенение Гуро:
Изобретенный Анри Гуро в 1971 году, быстрый и ресурсоемкий метод, используемый для моделирования гладко затененных поверхностей путем интерполяции цветов вершин на поверхности полигона.
Текстурное картирование:
Технология моделирования деталей поверхности путем нанесения изображений (текстур) на полигоны.
Затенение для фонов:
Изобретена "Bui Tuong Phong", техника плавного затенения, которая приближает освещение криволинейной поверхности путем интерполяции вершин нормалей полигона по всей поверхности; модель освещения включает глянцевое отражение с регулируемым уровнем глянца.
Картирование ударов:
Изобретенный Jim Blinn , метод нормальной пертурбации, используемый для моделирования ухабистых или морщинистых поверхностей.
Обычное картирование:
Связанный с картированием ударов, более глубокий способ моделирования ударов, морщин и других сложных деталей в низкополигональных моделях.
Отслеживание лучей:
Метод, основанный на физических принципах геометрической оптики, который может имитировать множес твенные отражения и прозрачность.
Радиозность:
метод глобального освещения, использующий теорию переноса излучения для имитации непрямого (отраженного) освещения в сценах с диффузными поверхностями.
Капли:
метод представления поверхностей без указания жестких границ, обычно реализованный в виде процедурной поверхности, такой как эквипотенциалВан дер Ваальса (в химии).
