Войти
A Blender 2.45 снимок экрана с тестовой 3D-моделью Сюзанна Компьютерная графика - это раздел информатики, который обеспечивает созданием изображений с помощью компьютеров. Сегодня компьютерная графика является ключевой технологией в цифровых фотографиях, кино, видеоиграх, дисплеях мобильных телефонов и компьютеров, а также во многих приложениях. Было разработано большое количество специализированного оборудования и программного обеспечения, предназначенных для дисплеев различных устройств управляются оборудование 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).
Некоторые темы компьютерной графики включают дизайн пользовательского интерфейса, спрайт-графику, рендеринг, трассировку лучей, обработка геометрии, компьютерная анимация, графика графика, 3D моделирование, шейдеры, GPU дизайн, неявная поверхность визуализация, обработка изображений, вычислительная фотография, научная визуализация, вычислительная геометрия и компьютерное зрение и дррение. Общая методология сильно зависит от фундаментальных наук, таких как геометрия, оптика, физика и восприятие.
Компьютерная графика отвечает за отображение искусства и данные изображения и эффективно значимо для потребителя. Он также используется для обработки изображений, полученных из физического мира, например фото- и видеоконтента. Компьютерная графика оказало значительное влияние на многие виды медиа и произвело революцию в анимации, фильмах, рекламе, видеоиграх и графический дизайн в целом.
Термин компьютерная графика использовалась в широком смысле для описания «почти всего на компьютере, кроме текста. или звука ». Обычно терминная относится к нескольким различным вещам:
Сегодня компьютерная графика широко распространена. Такие изображения можно найти на телевидении, в газетах, сводках погоды, а также во время различных медицинских исследований и хирургических процедур. Хорошо построенный график может представлять сложную статистику в форме, более простой для понимания и интерпретации. Средства массовой информации «такие используются для иллюстрации статей, отчетов, тезисов» и других презентационных материалов.
Многие инструменты были разработаны для визуализации данных. Компьютерные изображения можно разделить на несколько типов: двухмерные (2D), трехмерные (3D) и анимированная графика. По мере совершенствования технологии 3D компьютерная графика стала более распространенной, но 2D компьютерная графика все еще широко используется. Компьютерная графика возникла как подраздел информатики, изучающий методы цифрового быстрого и обработки визуального контента. Последние десятилетие были развиты в других специализированных областях, таких как визуализация информации и научная визуализация, более связанные с «визуализацией трехмерных явлений (архитектурных, метеорологических, медицинских, биологический и т. Д.), Где упор делается на реалистичную визуализацию окружающей среды, системы освещения и т. Д. д., возможно, с динамической (временной) составляющей ".
Предшественниками науки современной современной компьютерной графики были достижения в электротехнике, электронике и телевидении., имевшее место в первой половине двадцатого века. На экранех можно было отображать искусство, поскольку братья Люмьер использовали маты Первая электронно-лучевая трубка , трубка Брауна, была изобретена в 1897 году - она была изобретена в 1895 году, датируемых 1895 году, такие дисплеи были ограниченными и интерактивными., в свою очередь, позволяла использовать осциллограф и военную панель управления <669.>- более прямые предшественники этой области, поскольку они предоставили первые двумерные электронные дисплеи, которые реагировали на программный или пользовательский ввод. менее, компьютерная графика оставалась относительно неизве стной как дисциплина до 1950-х годов и периода после Вторая мировая война, в течение которого дисциплина возникла из комбинаций как чистого университета, так и лаборатория академические исследования более совершенных компьютеров и дальнейшее развитие военных США таких технологий, как радар, продвинутая авиация и ракетная техника, разработанная 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.
SAGE Секторная диспетчерская. Ранние проекты, такие как Whirlwind и SAGE Projects, представили CRT в качестве жизнеспособного дисплея и взаимодействия и представила световое перо. в качестве устройства ввода. Дуглас Т. Росс из системы Whirlwind SAGE провел личный эксперимент, в котором он написал, улавливала движение его пальца и отображала его (начерченное имя) на дисплее. Один из первых интерактивных видеоигр с узнаваемой интерактивной графикой - Теннис для двоих - был создан для осциллографа Уильямом Хигинботэмом для развлечения посетителей в 1958 году в Брукхейвенской национальной лаборатории. и смоделировал теннисный матч. В 1959 году Дуглас Т. Росс снова ввел инновации, используя в Массачусетском технологическом институте преобразование математических выражений в компьютерных 3D-учебных станков, воспользовавшись созданием изображения области отображения Disney персонаж мультфильма.
Пионер электроники Hewlett-Packard стала публичной в 1957 году после присоединения десятилетия назад и установила прочные связи с Стэнфорд университетом через своих учредителей, которые были выпускниками. С этого началось многолетнее преобразование южной области залива Сан-Франциско в ведущий мировой центр компьютерных технологий, ныне известный как Кремниевая 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 было использовать для рисования эскизов на компьютере с помощью революционного программного обеспечения Sketchpad, созданного Иваном Сазерлендом. Используя световое перо, Sketchpad позволяет рисовать простые формы на экране компьютера, наводить их и даже вызывать позже. Само световое перо имело на кончике небольшой фотоэлемент . Эта ячейка испускала электронный импульс раз, когда ее помещали перед экраном компьютера, и электронная пушка экрана стреляла прямо в нее. Просто синхронизируя электронный импульс с текущим местоположением электронной пушки, было легко определить, где именно пероилось на экране в любой момент времени. Как только это будет определено, компьютер сможет нарисовать курсор в этом месте. Сазерленд, казалось, нашел идеальное решение многих проблем с графикой, с он столкнулся. Даже сегодня многие стандарты интерфейса 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 указать расположение и размер коробки. Программа затем построит идеальную коробку нужных 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 рассматриваемую остальную часть автомобиля. Он мог растянуть кузов автомобиля, не деформируя шины.
Космическая война! работает на Музее компьютерной истории PDP-1 Сама фраза «компьютерная графика» была придумана в 1960 году Уильям Феттер, графический дизайнер Boeing. Эта старая цитата во многих вторичных источниках дополняется следующим предложением:
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. 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 Spacewar почти на три года; но это было почти неизвестно за пределами исследовательской или академической среды.)
Примерно в то же время (1961-1962) в из Кембриджского университета Элизабет Уолдрам написала код для отображения радиоастрономических карт на электронно-лучевой трубке.
Э. Э. Заяц, ученый из Bell Telephone Laboratory (BTL), в 1963 году создал фильм под названием «Моделирование системы управления ориентацией с двумя гироскопами». В этом созданном компьютере фильм Зайак показал, как Положение спутника может быть изменено, когда 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 действие движения Ньютона. 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». Boeing Aircraft снял фильм «Вибрация самолета».
Также где-то в начале 1960-х автомобили также дали толчок ранней работе Пьера Безье в Renault, который использовал Кривые Поля де Кастельжау - теперь называемые кривыми Безье после работы в этой области - для разработки методов трехмерного моделирования кузовов автомобилей Renault. 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 версия аркады Вскоре крупные корпорации начали интересоваться компьютерной графикой. TRW, Lockheed-Georgia, General Electric и Sperry Rand входят в число многих компаний, которые начали заниматься компьютерной графикой к середине -1960 -е гг. IBM быстро отреагировала на этот интерес, выпустив графический терминал IBM 2250, первый коммерчески доступный графический компьютер. Ральф Баер, инженер-надзор в Sanders Associates, в 1966 году придумал домашнюю видеоигру, которая позже была передана по лицензии Magnavox и называется Одиссея. Он очень упрощен и требует довольно дешевых электронных компонентов, он позволяет игроку перемещать точки света по экрану. Это был первый потребительский продукт для компьютерной графики. Дэвид К. Эванс был техническим директором компьютерного подразделения Bendix Corporation с 1953 по 1962 год, после чего пять лет он 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 программ по информатике, и компьютерная графика быстро стала его основным интересом. Этот новый отдел станет главным в мире исследовательским компьютерным центром графики до 1970-х годов.
Также в 1966 году Иван Сазерленд продолжил вводить новшества в Массачусетском технологическом институте, когда он изобрел первый управляемый компьютер головной дисплей (HMD). Он отображал два отдельных каркасных изображения, по одному для каждого глаза. Это позволяет зрителю видеть 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 института Массачусетского технологического института Сазерленд стал директором по обработке информации в ARPA (Агентство перспективных исследовательских проектов), а позже стал профессором Гарварда. В 1967 году Эванс нанял Сазерленда для участия в программе информатики в Университете штата Юта - разработка, которая превратила этот факультет в один из самых важных исследовательских центров графики на десять лет после этого, в итоге получается некоторые из самых важных пионеров в этой области. Там Сазерленд усовершенствовал свой шлем; двадцать лет спустя НАСА заново откроет его методы в своих исследованиях реальной реальности. В Юте Сазерленд и Эванс были предоставлены большие ресурсы для консультантов со стороны компаний, но они были разочарованы нехваткой графического оборудования, доступного в то время, поэтому они начали формулировать по собственной компании.
В 1968 году Дэйв Эванс и Иван Сазерленд основали первую компанию по производству компьютерной графики Эванс и Сазерленд. Сазерленд изначально хотел, чтобы 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 фундаментальными для достижения фотореализм в графике моделирования путей, по которому лучи света проходят от источника света до поверхности в сцене и в камеру.
В 1969 году ACM инициировал Специальную группу по интересам в области графики (SIGGRAPH ), которая организует конференции, стандарты и публикации в области компьютерной графики. К 1973 году была проведена первая конференция SIGGRAPH, которая является одним из основных направлений деятельности организации. SIGGRAPH вырос в размерах и важности, поскольку область компьютерной графики со временем расширилась.
Важным технологическим достижением, сделавшим использование технологии компьютерной графики, появилось появление металл-оксид-полупроводник (MOS) крупномасштабная интеграция (БИС) технологии начала 1970-х. Технология MOS LSI сделала возможными большие объемы вычислений в небольших микросхемах MOS интегральной схемы, что привело к разработке терминала компьютерной графики Tektronix 4010 в 1972 году, а также микропроцессор в 1971 году. MOS-память, в частности микросхема динамической оперативной памяти (DRAM ), представленная в 1970 году, также способна хранить килобит данных на одной микросхеме памяти с высокой плотностью , что позволяет хранить весь стандартный (SD) растровая графика изображение в цифровом буфере кадра, которое было использовано Xerox PARC для разработки SuperPaint, первого видео-совместимого, основанного на растре система компьютерной графики, 1972 год.
Чайник Utah от Мартина Ньюэлла и его статическая визуализация стали символом развития компьютерной графики в 1970-х. Впоследствии был сделан ряд прорывов. в поле - особенно важно в начале б повторные прорывы в преобразовании графики из утилитарной в реалистичную - произошли в Университете Юты в 1970-х, который нанял Ивана 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 учеников был Эдвин Кэтмелл. Катмелл только что пришел из компании «Боинг» и работал над своей степенью по физике. Выросший на Disney, Кэтмулл 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 впервые применил наложение текстуры для рисования текстур на трехмерных моделях в 1974 году, что теперь считается одним из фундаментальных методов в 3D-моделировании. Одной из его целей стало создание полнометражного фильма с использованием компьютерной графики - цель, которую он достиг 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 Уорнок был еще одним из тех пионеров; Позже он основал Adobe Systems и произвел революцию в издательскоммире с помощью своего языка описания страниц PostScript, а позже Adobe создала стандартное программное обеспечение в Adobe Photoshop. и известная программа киноиндустрии спецэффекты в Adobe After Effects.
Джеймс Кларк также присутствовали; Позже он основал Silicon Graphics, производитель передовых систем рендеринга, которые доминировали в области высококачественной графики до начала 1990-х годов.
Эти первые пионеры сделали в UU большой шаг вперед в области компьютерной 3D-графики - определение скрытых поверхностей. Чтобы нарисовать представление трехмерного объекта на проекторе, компьютер должен определить, какие поверхности находятся «позади» объекта с точки зрения наблюдателя и, следовательно, когда компьютер создает «скрыты», когда компьютер создает (или визуализирует) изображение. 3D Core Graphics System (или Core ) была первым разработанным графическим стандартом. Группа из 25 экспертов ACM Специальная группа по интересам SIGGRAPH разработала эту «концептуальную основу». Спецификации были опубликованы в 1977 году и стали для многих будущих разработок в этой области.
Также в 1970-х годах Анри Гуро, Джим Блинн и Буй Туонг Фонг внесли свой вклад в основы затенения в CGI за счет разработки моделей затенения Гуро и затенения Блинна-Фонга, позволяющих графике выйти за рамки «плоского» вида и получить более точное изображение глубины. Джим Блинн в 1978 году также ввел новшества, представив bump mapping, методы имитации неровных поверхностей и предшественников многих более совершенных видов картографии, используемых сегодня.
Современная видеоигра аркада, известная сегодня, возникла в 1970-х годах, когда первые аркадные игры использовали спрайт в настоящее время 2D графика. Pong в 1972 году была одной из первых популярных аркадных игр. Speed Race в 1974 г. - это спрайты, движущиеся по вертикальной прокручивающейся дороге. Gun Fight в 1975 году показывал персонажей время, похожих на людей, в то время как Space Invaders в 1978 году показывал большое количество анимированных фигур на экране; оба использовали специализированную схему сдвигающего устройства, сделанную из дискретных микросхем, чтобы помочь своему микропроцессору Intel 8080 анимировать графику их буфера кадра.
Donkey Kong была одной из видеоигр, которые помогли популяризировать компьютерную графику среди массовой аудитории в 1980-х. В 1980-х годах началось модернизация и коммерциализация компьютерной графики. По мере распространения домашнего компьютера предмет, который ранее был предметом только для академиков, был принят более широкой аудиторией, и число разработчиков компьютерной графики значительно увеличилось.
В начале 1980-х металл-оксид-полупроводник (MOS) технология очень крупномасштабной интеграции (VLSI) привела к появлению 16-бит центральный процессор (CPU) микропроцессоры и первые графические процессоры (GPU) чипы, которые начали революцию в компьютерной графике, позволив графика высокого разрешения для компьютерных графических терминалов, а также персональных компьютеров (ПК) систем. NEC µPD7220 был первым графическим процессором, изготовленным на полностью интегрированной микросхеме NMOS VLSI . Он поддерживал разрешение до 1024x1024 и заложил основу для развивающегося рынка экономики. Он использовался в ряде графических процессоров и был лицензирован для клонов, таких как Intel 82720, первый из графических процессоров Intel. Память MOS также подешевела в начале 1980-х, что представляет доступную память с буфером кадра, в частности, видеопамять (VRAM), представленную Техас Инструменты (ТИ) в середине 1980-х гг. В 1984 году Hitachi выпустила ARTC HD63484, первый дополнительный графический процессор MOS (CMOS). Он способен отображать изображения высокого разрешения в цветном режиме и до разрешение 4K в монохромном режиме, и в конце 1980-х он использовался в нескольких видеокарт и терминалов. В 1986 году TI представила TMS34010, первый полностью программируемый графический процессор MOS.
Компьютерные графические терминалы в течение этого десятилетия становились все более интеллектуальными, полуавтономными и автономными рабочими станциями.. Обработка графиков и приложений все чаще переносится на интеллектуальные системы рабочих станций, вместо того, чтобы по-прежнему существовать на центральных мэйнфрейм и мини-компьютеры. Типичными для раннего перехода к рабочим станциям с компьютерным графиком высокого разрешения для рынка автоматизированного рабочего места Orca 1000, 2000 и 3000, разработанные Orcatech из Оттавы, дочерней компании Bell-Northern Research и под руководством Дэвида Пирсона, пионера рабочих станций. Orca 3000 основан на 16-битном микропроцессоре Motorola 68000 и процессорах AMD бит-срез и имелся Unix в качестве системы операционной. 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, который может 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 мультимедийной технологии .
В области реалистичного рендеринга Япония Университет Осаки разработал Система компьютерной графики LINKS-1, суперкомпьютер ., в котором использовалось до 257 микропроцессоров Zilog Z8001 в 1982 году для рендеринга реалистичной трехмерной компьютерной графики. По данным организации обработки информации Японии: «Ядром рендеринга вычисляет яркость каждого пикселя, составляющего визуализированную поверхность, с заданной точки обзора, источника света и положения объекта. LINKS-1 Система оптимизации для реализации методологии рендеринга изображения, в которой пиксель может обрабатываться независимо с использованием каждый трассировки лучей. Разработав новую методологию программного обеспечения, специально для высокоскоростной рендеринга изображений, LINKS-1 смог быстро рендерить очень реалистичные изображения. Он был использован для создания первого в мире 3D планетария -подобного видео всего небес, которое было снято полностью с использованием компьютерной графики. Видео было представлено на Павильон Fujitsu на выставке 1985 года в Цукубе. "LINKS-1 был самым мощным компьютером в мире по состоянию на 1984 год. Также в области реалистичного рендеринга использовалось общее уравнение рендеринга Дэвида Иммела и Джеймса Каджи был разработан в 1986 году - важный шаг к реализации глобального освещения, необходимого для достижения фотореализма в компьютерной графике.
Продолжающаяся популярность Звездных войн и других научно -фантастических франшиз в то время была актуальна в кинематографической компьютерной графике, например, Lucasfilm и Industrial Light Magic многие другие студии стали называть «домом» первоклассной компьютерной графики в кино. кеинге цветности («синий экран» и т. Д.) Был сделан для более поздних фильмов оригинальной трилогии. Два других видео также переживут эпоху как исторически значимые: Dire Straits 'культовое, почти полностью CGI-видео на их песню «Деньги впустую » в 1985 году, популяризировавшее Компьютерная графика среди меломанов той эпохи и сцена из Молодой Шерлок Холмс в том же году с участием первого полностью компьютерного персонажа художественного фильма (анимированный витраж рыцарь ). В 1988 году первые шейдеры - небольшие программы, разработанные специально для затенения в отдельном алгоритме - были разработаны Pixar, которая уже отделилась от Industrial Light. Magic как отдельная сущность - хотя публикация увидит результаты такого технологического прогресса только в последнем десятилетии. В конце 1980-х годов компьютеры Silicon Graphics (SGI) использовались для создания некоторых из первых полностью компьютерных короткометражных фильмов в Pixar и машин Silicon Graphics. считались высшей точки для месторождения в течение десятилетия.
1980-е годы также называют золотой эрой видеоигр ; Системы с миллионными продажами 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 из которых также позволяют программировать свои собственные игры, если они достаточно опытны. Для аркад был достигнут прогресс в коммерческой 3D-графике в реальном времени. В 1988 году были представлены первые специализированные графические платы 3D в реальном времени для игровых автоматов: Namco System 21 и Taito Air System. Что касается профессионалов, то Evans Sutherland и SGI разработали оборудование для трехмерной растровой графики, которое напрямую повлияло на более поздний однокристальный графический процессор (GPU), технология, в которой отдельный и очень мощный Микросхема используется в параллельной обработки с ЦП для оптимизации графики.
В это десятилетие компьютерная графика также нашла применение на многих профессиональных рынках, включая локационные развлечения и образование с помощью ES Digistar, дизайн транспортных средств, моделирование транспортных средств и химию.
Quarxs, плакат сериала, Морис Бенаюн, Франсуа Шуитен, 1992 год Ошеломляющим событием 1990-х годов стало появление 3D моделирование в массовом масштабе и впечатляющий рост качества CGI в целом. Домашние компьютерные системы выполняют функции визуализации, которые раньше ограничивались компьютерными станциями в тысячах долларов; по мере того как 3D-моделирование стало доступным для домашних систем, популярность станций Silicon Graphics снизилась, и мощные машины Microsoft Windows и Apple Macintosh работали Продукты Autodesk, такие как 3D Studio или другое программное обеспечение для домашнего рендеринга, стали более важными. К концу десятилетия ГП начнётаться до той известности, которой он пользуется по сей день.
Поле начало видеть первую визуализированную графику, которая действительно могла сойти за фотореалистичную для неподготовленного глаза (хотя они еще не могли сделать это с обученным художником CGI) и 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: Жизнь детей студии Mac Guff Ligne (1988), Les Fables Géométriques (1989–1991) студии Fantôme. и Quarxs, первая серия компьютерной графики HDTV, созданная Морисом Бенаюном и Франсуа Шуитеном (производство студии ZA, 1990–1993).
В кино, Pixar начал свой серьезный коммерческий подъем в эту эпоху при Эдвине Кэтмалле, с его первого крупного релиза в 1995 году - История игрушек - девятизначный критический 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 исследовательских троп.
В видеоиграх в 1992 году Virtua Racing, работающая на Sega Model 1 аркадной системной плате, заложила основы для полностью 3D. гоночные игры и популяризация в реальном времени трехмерной многоугольной графики среди более широкой аудитории в индустрии видеоигр. Sega Model 2 в 1993 году и Sega Model 3 в 1996 году впоследствии раздвинули границы коммерческой 3D-графики в реальном времени. Вернувшись на ПК, Wolfenstein 3D, Doom и Quake, три из первых массово популярных трехмерных шутеров от первого лица, были выпущен id Software и получил одобрение критиков и широкой публики в течение этого десятилетия с использованием движка рендеринга, впервые разработанного Джоном Кармаком. Sony PlayStation, Sega Saturn и Nintendo 64, среди других консолей, продавались миллионами и популяризировали 3D-графику для домашних геймеров. Некоторые 3D-игры конца 1990-х годов первого поколения стали влиять на популяризацию 3D-графики среди пользователей консолей, такие как платформеры Super Mario 64 и The Legend Of Zelda: Ocarina. Of Time и ранние 3D файтинги, такие как Virtua Fighter, Battle Arena Toshinden и Tekken.
Технология и алгоритмы рендеринга продолжал значительно улучшаться. В 1996 году Кришнамурти и Левой изобрели отображение нормалей - усовершенствование рельефного отображения Джима Блинна. В 1999 г. Nvidia выпустила основополагающую GeForce 256, первую домашнюю видеокарту, заявленную как графический процессор или GPU, который в своем собственные слова содержали «интегрированное преобразование, освещение, настройка треугольника / отсечение и рендеринг движков». К концу десятилетия на компьютерах были внедрены общие платформы для обработки графики, такие как DirectX и OpenGL. С тех пор компьютерная графика стала только более детализированными и реалистичными за счет более мощного графического оборудования и программного обеспечения для 3D-моделирования. AMD также стала ведущим разработчиком графических плат в этом десятилетии, создающая «дуополию» в области, которая существует сегодня.
Скриншот из видеоигры Killing Floor, встроенной в Unreal Engine 2. Персональные компьютеры и консольные видеоигры сделали большой скачок вперед в 2000-х, получив возможность отображать графику в вычислениях в реальном времени, что раньше было возможно только до рендеринг и / или на оборудовании бизнес-уровня. CGI стал всерьез повсеместным в ту эпоху. Видеоигры и CGI кино распространилище компьютерную графику на мейнстрим к концу 1990-х и продолжали делать это ускоренными темпами в 2000-х. CGI также стал массово принятой для информационной рекламы в конце 1990-х и 2000-х годах, и поэтому стал широкой аудитории.
Постоянный рост и совершенствование графического процессора были критически важны для этого десятилетия, и возможности 3D-рендеринга стали стандартной функцией, поскольку графические процессоры 3D-графики стали необходимы для производители настольных компьютеров. Линия графических Nvidia GeForce стала популярной на рынке в начале десятилетия, время значительно конкурирует с ATI. В течение десятилетия даже недорогие машины обычно предоставляли какой-либо графический процессор с поддержкой 3D, поскольку Nvidia и AMD представили недорогие чипсеты и продолжали доминировать на рынке. Шейдеры, которые были предоставлены в 1980-х годах для специализированной обработки на GPU, к концу десятилетия стали поддерживаться на большинстве потребительских аппаратных средств, значительно ускоряя графику и позволяя улучшить текстуры и затенение в компьютерной графике за счет широкого внедрения нормального отображения, рельефного изображения и множества, позволяющих моделировать большое количество деталей.
Компьютерная графика, используемая в фильмах и видеоиграх, постепенно стала реалистичной до точки входа в жуткую долину. Распространяется CGI фильмы с традиционными анимационными мультфильмами, такими как Ледниковый период и Мадагаскар, а также многочисленными предложениями Pixar. как В поисках Немо доминирует в кассах в этой области. Final Fantasy: The Spirits Within выпущена в 2001 году, полностью созданным художественным фильмом с использованием фотореалистичных персонажей CGI и полностью созданным с помощью захвата движения. Однако фильм не имел кассового успеха. Некоторые комментаторы предположили, что у главных персонажей компьютерной графики были черты лица, которые попадали в «жуткую долину ». Другие мультфильмы, такие как Полярный экспресс, также привлекли внимание в это время. «Звездные войны» также снова появились с его трилогией-приквелом, и продолжали устанавливать планку для компьютерной графики в кино.
В видеоиграх, Sony PlayStation 2 и 3, Microsoft Линия консолей Xbox и предложения от Nintendo, такие как GameCube, сохранили большое количество поклонников, как и ПК с Windows. Яркие CGI-игры, такие как серии Grand Theft Auto, Assassin's Creed, Final Fantasy, BioShock, Kingdom Hearts, Mirror's Edge и множество других продолжали приближаться к фотореализму, увеличить индустрию видеоигр и произвести впечатление, пока доходы этой индустрии не стали сопоставимы с доходами от фильмов. Microsoft приняла решение облегчить доступ к DirectX независимому миру разработчиков с помощью программы XNA, но это не увенчалось успехом. Однако сам DirectX оставался коммерчески успешным. OpenGL также продолжал развиваться, и он вместе с DirectX значительно улучшился; языки шейдеров второго поколения HLSL и GLSL стали популярными в этом десятилетии.
В научных вычислений была изобретена технология GPGPU для двунаправленной передачи больших объемов данных между GPU и CPU; ускорение анализа видов экспериментов биоинформатики и многих молекулярной биологии. Этот метод также использовался для добычи биткойнов и нашел применение в компьютерном зрении.
A алмазная пластина текстуры, визуализированные крупным планом с использованием физически обоснованного рендеринга принципы - все более активная область исследований компьютерной графики в 2010-х. В 2010-х годах CGI была почти повсеместной в видео, предварительная графика почти научно-техническая фотореалистична и работала 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, отображение рельефа или изоповерхностей или отображение нормалей, карты освещения, включая блики и отражения и теневых измерений в одном механизме рендеринга с использованием шейдеров, которые значительно улучшаются. Шейдеры сейчас почти необходимы для продвинутой работы в полевых условиях, значительная сложность в манипулировании пикселями, вершинами и текстурами для каждого элемента. и бесчисленное множество применяемых эффектов. Их шейдерные языки HLSL и GLSL являются активными областями исследований и разработок. Физически обоснованный рендеринг или PBR, который реализует множество карт и расширенных вычислений для имитации реального оптического светового потока, также включает областные исследования, наряду с расширенными областями, такими как окружающим occlusion, подповерхностное рассеяние, рэлеевское рассеяние, отображение фотонов и многие другие. Эксперименты по вычислительной мощности, необходимой для предоставления графики в реального времени в режимах сверхвысокого разрешения, таких как 4K Ultra HD, начинаются, хотя и недоступны для всего, кроме оборудования самого высокого уровня.
В кино анимационных фильмов сейчас являются CGI; за год создается очень много анимационных фильмов CGI, но немногие, если таковые имеются, пытаются сделать фотореализм из-за постоянных опасений перед зловещей долиной. Большинство из них - это 3D мультфильмы.
В видеоиграх Microsoft Xbox One, Sony PlayStation 4 и Nintendo Switch в режиме домашнего использования и все они создают высокотехнологичную трехмерную графику; ПК с Windows по-прежнему остается одной из самых активных игровых платформ.
Растровая графика спрайты (слева) и маски (справа) 2D компьютерная графика компьютерное создание цифровых изображений - в основном из моделей, таких как цифровые изображения, и с помощью специфических для них методов.
2D компьютерная графика в основном используется в приложениях, которые изначально были разработаны на основе технологий печати и рисования, таких как типографика. В этих приложениях двумерное изображение является не просто представлением объекта реального мира, независимым артефактом с добавленной семантической ценностью; поэтому предпочтение отдается двумерным моделям, поскольку они дают более прямой контроль над изображением, чем компьютерная 3D-графика, подход которой больше похож на , чем на типографику.
Большая форма цифрового искусства, пиксельная графика, создается с помощью программного обеспечения растровой графики, где изображения редактируются на уровне пикселей. Графика в большинстве старых (или относительно ограниченных) компьютерных и видеоигр, графических калькуляторов игр и многих игр для мобильных телефонов в основном представляет собой пиксельную графику.
A спрайт - это двухмерное изображение или анимация, интегрированные в большую сцену. Первоначально включая только графические объекты, обрабатываемые отдельно от битовой карты видеодисплея, теперь это включает в себя различные способы графических наложений.
Первоначально спрайты были методом интеграции несвязанных растровых изображений, чтобы они казались обычным растрового изображения на экран, например, создание анимированного персонажа, который можно перемещать по экрану. без изменения , определяющих данные общего экрана. Такие спрайты могут быть созданы с помощью электронной схемы или программного обеспечения. В технике аппаратный спрайт - это аппаратная конструкция, которая использует настраиваемые каналы DMA для интеграции визуальных элементов с основным экраном, так что он накладывает два дискретных источника видео. Программное обеспечение может моделировать это с помощью специальных методов рендеринга.
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. Векторная графика заключается в кодировании информации о формах и цветах, составляющих изображение, что может обеспечить большую гибкость при визуализации. Бывают случаи, когда работа с векторными инструментами и форматами является наилучшей практикой, когда работа с растровыми инструментами и форматами - наилучшей практикой. Бывают случаи, когда оба сочетаются. Понимание преимуществ и ограничений каждой технологии и взаимосвязи между ними, скорее всего, к эффективному и действенному использованию инструментов.
Трехмерная графика по сравнению с двухмерной графикой, - это графика, которая использует трехмерное представление геометрических данных. В производительности он хранится в компьютере. Сюда входят изображения, которые предназначены для последующего отображения или просмотра в режиме реального времени.
Несмотря на эти трехмерные компьютерные графики полагается на аналог кадры алгоритмы, как компьютерная графика 2D в 2D в окончательном визуализированном дисплее. В программном секторе для компьютерной графики различие между 2D и иногда стирается; 2D-приложения могут использовать 3D-методы для достижения таких методов эффектов, как освещение, и в первую очередь 3D может использовать 2D-рендеринга.
3D компьютерная графика - это то же самое, что и 3D-модели. Модель содержит 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 быть в неграфическом компьютерном моделировании и расчетах.
Пример Компьютерная анимация, созданная с использованием захвата движения 
Фрактальный пейзаж, пример компьютерных изображений.Компьютерная анимация - это искусство создания движущихся изображений с помощью компьютеров. Это подполе компьютерной графики и анимации. Все чаще он создается с помощью компьютерной 3D-графики, хотя 2D-компьютерная графика по-прежнему широко используется для стилистических нужд, 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 (Компьютерное изображение компьютерное изображение), особенно когда оно используется в фильмах.
Виртуальные объекты могут содержать и управляться с помощью различных атрибутов, таких как значения преобразования (положение, ориентация и масштаб), хранящиеся в матрице преобразования объекта. Анимация - это изменение атрибута во времени. Существует несколько методов анимации; элементарная форма базирования 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 кадром, создавая редактируемую кривую значения, соответствующее во времени, что приводит к анимации. Другие методы анимации включают в себя процедурные методы и и выражения : первый объединяет связанные элементы анимированных объектов в наборы атрибутов, что полезно для создания эффектов частиц и симуляторы толпы ; последний позволяет вычисленному результату, возвращающемуся к изменяемому поведению логического выражения, в сочетании с математикой, автоматизировать анимацию костей за пределами, что иерархия предлагает в скелетной системе настроил).
Чтобы создать иллюзию движения, изображение отображается на экране компьютера , а затем быстро заменяется новым изображением, похоже на предыдущее, но с небольшим сдвигом. Этот метод идентичен иллюзии движения в телевидении и кинофильмах.
Изображения обычно такими устройствами, как камеры, зеркала, линзы, телескопы, микроскопы и т. Д.
Цифровые изображения включают как изображение изображений и растровых изображений, но чаще используются растровые изображения.
В увеличенной части изображения отдельные пиксели в виде квадратов, и их можно легко увидеть. В цифровом изображении пиксель (или элемент изображения) является единственной точкой в растровом изображении . Пиксели размещаются на обычной двухмерной сетке и часто представлены точками или квадратами. Каждый пиксель представляет собой образец исходного изображения, где большее количество образцов обычно обеспечивает более точное представление оригинала. Интенсивность каждого пикселя альтернативного; в цветовых системах каждый пиксель обычно имеет три компонента, такие как красный, зеленый и синий..
Графика - это визуальное представление на поверхности, такой как экран компьютера. Примеры: фотографии, чертежи, графические изображения, карты, инженерные чертежи или другие изображения. Графика часто совмещает текст и иллюстрацию. Может состоять только из графического дизайна выбора, создания или упорядочения типографики, как в брошюре, флаере, плакате, веб-сайте или книге без каких-либо других элементов. Причина, по которой может быть вызвана ассоциация с другими элементами культуры.
Примитивы - это базовые единицы, которые графическая система может комбинировать для создания более сложных изображений или моделей. Примерами могут быть спрайты и в 2D-видеорах, геометрические примитивы в CAD, или полигоны или треугольники в 3D-рендеринге. Примитивы могут поддерживаться в аппаратном продукте для эффективного рендеринга, или строительные блоки, предоставляющие графическое приложение .
Рендеринг - это создание 2D-изображения из 3D-моделей с помощью компьютерных программ. Файл сцены содержит объекты на строго определенном языке или в структуре данных; он содержит информацию о геометрии, точка обзора, текст, освещении и затенении в качестве описания реальности сцены. Данные, содержащиеся в файле сцены, передаются программой визуализации для обработки и вывода в файл изображения или растровой графики. 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. Технические детали методов рендеринга различаются, общие проблемы, которые необходимо преодолеть при создании 2D-изображения из 3D-представлений, хранящегося в файле сцены, обозначены как графический конвейер вдоль устройства рендеринга, например GPU. Графический процессор - это устройство, помогающее процессору в вычислениях. Программное обеспечение должно выглядеть реалистично и предсказуемо при виртуальном освещении. Программное обеспечение должно быть представлено в виде визуализации 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.
Пример затенения. 
Объемный рендеринг CT сканирование предплечья с разные цветовые схемы для мышц, жира, костей и крови. Объемная визуализация - это метод, используемый для отображения 2D-проекции трехмерной дискретной дискретной набор данных. Типичный набор 3D-данных - это группа 2D-изображений срезов, полученных с помощью сканера CT или MRI.
Обычно они получаются по регулярному шаблону (например, один срез на каждый миллиметр) и обычно имеют обычное количество изображений пикселей в регулярном шаблоне. Это пример обычной объемной сетки с каждым элементом объема или вокселем, представленным одним значением, которое получается путем выборки непосредственной области, окружающей воксель.
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 трехмерной компьютерной графики аналогичен пластическим искусствам, таким как скульптура. 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 полигональная сетка subdivision (расширенная тесселяция многоугольники, в результате получаются гладкие поверхности, похожие на модели NURB). 3D-модель может отображаться как двухмерное изображение с помощью процесса, называемого 3D-рендеринг, используемого в компьютере моделирования физических явлений или непосредственно анимированного для другие цели. Модель также можно физически создать с помощью устройств 3D Printing.
Современный рендер чайника из Юты, культовой модели в Трехмерная компьютерная графика, созданная Мартином Ньюэллом, 1975 Изучение компьютерной графики является подразделом информатики изучает методы цифрового синтеза и обработки визуального контента. Хотя этот термин часто относится к трехмерной компьютерной графике, он также включает в себя двухмерную графику и обработку изображений.
В качестве академической дисциплины компьютерная графика изучает манипуляции с визуальной и геометрической информацией с использованием вычислительные методы. Он фокусируется на математических и вычислительных основах генерации и обработки изображений, а не на чисто эстетических вопросах. Компьютерная графика часто отличается от области визуализации, хотя эти два поля имеют много общего.
Компьютерная графика может использоваться в следующих областях:
 | Викискладе есть материалы, связанные с компьютерной графикой. |
 | Найдите компьютерную графику в Викисловаре, бесплатном словаре. |
