Компьютерная графика

является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ, т.е. это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:
представление изображения в компьютерной графике;
подготовка изображения к визуализации;
создание изображения;
осуществление действий с изображением.

воспроизведения графической информации с помощью компьютера.
Под графической информацией понимаются модели объектов и их изображения.
В случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, то говорят об интерактивной компьютерной графике, т.е. способность компьютерной системы создавать графику и вести диалог с человеком. В настоящее время почти любую программу можно считать системой интерактивной компьютерной графики.

Некоторые ее разделы, такие как геометрические преобразования, способы описания кривых и поверхностей, к настоящему времени уже исследованы достаточно полно.
Ряд областей продолжает активно развиваться: методы растрового сканирования, удаление невидимых линий и поверхностей, моделирование цвета и освещенности, текстурирование, создание эффекта прозрачности и полупрозрачности и др.

информации.

Проблема представления накопленной информации лучше всего может быть решена посредством графического отображения (в математике, геологии, медицине и мн.др.).

2. Проектирование.

В строительстве и технике чертежи – это основа проектирования новых сооружений или изделий. Развитые программные средства автоматизации проектно-конструкторских работ (САПР) позволяют быстро создавать чертежи объектов, выполнять

в объемном виде с различных сторон.

3. Моделирование.

Моделирование (simulation) - имитация различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолета или космического аппарата, движении автомобиля и т.п.

4. Графический пользовательский интерфейс.

Практически все системы, предназначенные для работы с компьютером, применяют графический интерфейс.

модели объекта и формирования изображения; преобразования модели и изображения; идентификации объекта и получения требуемой информации.

Обработка и анализ изображений.

Предназначена для повышения качества изображений; оценки изображений - определения формы, местоположения, размеров и других параметров требуемых объектов; распознавания образов - выделения и классификации свойств объектов (при обработке аэрокосмических снимков, вводе чертежей, в системах навигации, обнаружения и наведения).

между ними. К таким задачам относятся, например, моделирование "машинного зрения" (роботы), анализ рентгеновских снимков с выделением и отслеживанием интересующего объекта (внутреннего органа), разработка систем видеонаблюдения.

Когнитивная компьютерная графика.

Когнитивная графика — это совокупность приемов и методов образного представления условий задачи, которое позволяет либо сразу увидеть решение, либо получить подсказку для его нахождения.

дисплея для вывода изображения из ЭВМ (Массачусетский технологический университет).
1960 год – появился термин "компьютерная графика" (придумал сотрудник компании Boeing У. Феттер).
1950-1960 гг. - первое реальное применение компьютерной графики в кинопроизводстве (Дж. Уитни создал с помощью компьютера титры к кинофильму).
1961 год - Айвэн Сазерленд создал программу для рисования - Sketchpad (альбом для рисования). В программе можно было создавать линии, точки и прямоугольники. Полученные картинки можно было сохранять и восстанавливать.

- университет штата Юта становится центром исследований в области компьютерной графики. Сильное развитие алгоритмической стороны компьютерной графики.

1969 год - Дж.Варнок создание алгоритма удаления невидимых граней на основе разбиения области.
1978 год - Э.Кэтмул создание алгоритма удаления невидимых поверхностей с использованием Z-буфера.
1982 год - Дж.Кларк основание компании Adobe System.

каждый элемент которого соответствует пикселю на экране.

с использованием логических операций для формирования трехмерных изображений.

Трассировка лучей — технология построения изображения трёхмерных моделей в компьютерных программах, при которых отслеживается обратная траектория распространения луча (от экрана к источнику).

широко использоваться на телевидении и в киноиндустрии.
1974 год - Э.Кэтмул создает первые алгоритмы текстурирования криволинейных поверхностей.

Рельефное текстурирование — метод в компьютерной графике для придания более реалистичного и насыщенного вида поверхности объектов («эффект бугристой поверхности»).

Сфера без рельефной
текстуры.
Сфера с наложенной рельефной текстурой

алгоритмы реалистического изображения шероховатых поверхностей (микрорельефов).
1977 год - Ф.Кроу разрабатывает методы устранения ступенчатого эффекта при изображении контуров (антиэлайзинг).
1977 год - Дж.Брезенхем создает эффективные алгоритмы построения растровых образов отрезков, окружностей и эллипсов.
1978 год – развитие метода Z-буфера.

год - Кэй и Гринберг впервые реализуют изображение полупрозрачной поверхности.
1980 год - разрабатываются общие принципы трассировки лучей, включающие отражение, преломление, затенение и методы антиэлайзинга.
1980-е гг. - появляется целый ряд компаний, занимающихся прикладными разработками в области компьютерной графики. В 1982 г. Дж.Кларк создает Silicon Graphics, тогда же возникает Ray Tracing Corporation, Adobe System, в 1986 г. компания Pixar отделяется от Lukasfilm.

графики появляется еще одна сфера приложения.

5. Этапы развития компьютерной графики.

І этап. 1960-1970-е годы.
Компьютерная графика формировалась как научная дисциплина.
В это время разрабатывались основные методы и алгоритмы: отсечение, растровая развертка графических примитивов, закраска узорами, реалистическое изображение пространственных сцен (удаление невидимых линий и граней, трассировка лучей, излучающие поверхности), моделирование освещенности и т.д.