Počítačová grafika

Počítačová grafika, výroba obrazů v počítačích pro použití na jakémkoli médiu. Obrázky používané v grafickém designu tištěného materiálu jsou často vytvářeny na počítačích, stejně jako statické a pohyblivé obrazy, které jsou vidět v komiksech a animacích. Realistické obrázky prohlížené a manipulované v elektronických hrách a počítačových simulacích nemohly být vytvořeny nebo podporovány bez vylepšených možností moderní počítačové grafiky. Počítačová grafika je také nezbytná pro vědeckou vizualizaci, disciplínu, která využívá obrazy a barvy k modelování složitých jevů, jako jsou vzdušné proudy a elektrická pole, a pro počítačové inženýrství a design, ve kterém jsou objekty kresleny a analyzovány v počítačových programech. Dokonce i grafické uživatelské rozhraní založené na systému Windows, nyní běžný prostředek interakce s nespočetnými počítačovými programy, je produkt počítačové grafiky.

počítačová grafikapočítačový čip.  počítač.  Ruka držící počítačový čip.  Centrální procesorová jednotka (CPU).  historie a společnost, věda a technika, mikročip, počítač s deskami mikroprocesorových desek Circuit BoardKvíz Počítače a technologie Kvíz Který z nich není počítačově periferní?

Zobrazení obrázku

Obrázky mají vysoký informační obsah, a to jak z hlediska teorie informací (tj. Počtu bitů potřebných k reprezentaci obrázků), tak iz hlediska sémantiky (tj. Významu, který mohou obrazy zprostředkovat divákovi). Vzhledem k důležitosti obrázků v jakékoli doméně, ve které se zobrazují nebo manipulují složité informace, a také kvůli vysokým očekáváním, že spotřebitelé mají kvalitu obrazu, počítačová grafika vždy kladla vysoké nároky na počítačový hardware a software.

V šedesátých letech systémy počítačové grafiky používaly vektorovou grafiku k vytváření obrázků z přímých segmentů, které byly kombinovány pro zobrazení na specializovaných počítačových video monitorech. Vektorová grafika je při využití paměti úsporná, protože celý úsečka je určena jednoduše souřadnicemi jejích koncových bodů. Není to však vhodné pro vysoce realistické obrazy, protože většina obrázků má alespoň některé zakřivené okraje a použití všech přímek k nakreslení zakřivených objektů má za následek znatelný efekt „schodišťového kroku“.

V pozdních sedmdesátých a osmdesátých letech se stala rastrová grafika odvozená od televizní technologie běžnější, i když stále omezená na drahé grafické pracovní stanice. Rastrová grafika představuje obrázky bitmapy uložené v paměti počítače a zobrazené na obrazovce složené z malých pixelů. Každý pixel je reprezentován jedním nebo více paměťovými bity. U černobílých obrázků postačuje jeden bit na pixel, zatímco čtyři bity na pixel určují obraz v 16 stupních šedé. Osm bitů na pixel specifikuje obraz s 256 úrovněmi barev; takzvaná „skutečná barva“ vyžaduje 24 bitů na pixel (specifikující více než 16 milionů barev). Při tomto rozlišení nebo bitové hloubce vyžaduje obraz na celé obrazovce několik megabajtů (miliony bajtů; 8 bitů = 1 bajt) paměti. Od 90. let se rastrová grafika stala všudypřítomnou.Osobní počítače jsou nyní běžně vybaveny vyhrazenou video pamětí pro uchovávání bitmap s vysokým rozlišením.

3D vykreslování

Ačkoli se bitmapy používají pro zobrazení, nejsou vhodné pro většinu výpočetních úkolů, které vyžadují trojrozměrné znázornění objektů tvořících obraz. Jedním standardním měřítkem pro vykreslování počítačových modelů do grafických obrazů je Utah Teapot, vytvořený na univerzitě v Utahu v roce 1975. Utah Teapot, reprezentovaný skeletálně jako drátěný snímek, se skládá z mnoha malých mnohoúhelníků. Avšak ani se stovkami polygonů není obraz hladký. Hladší reprezentace mohou být provedeny Bezierovými křivkami, které mají další výhodu v tom, že vyžadují méně paměti počítače. Bézierovy křivky jsou popsány kubickými rovnicemi; krychlová křivka je určena čtyřmi body, nebo rovnocenně dvěma body a sklonem křivky v těchto bodech. Dvě kubické křivky lze hladce spojit tím, že jim na křižovatce dají stejný sklon.Bezierovy křivky a související křivky známé jako B-spline byly zavedeny do počítačově podporovaných návrhových programů pro modelování automobilových karoserií.

Rendering nabízí řadu dalších výpočetních výzev při hledání realismu. Objekty musí být transformovány tak, jak se otáčí nebo se pohybují vzhledem k pohledu pozorovatele. Jak se pohled mění, musí pevné předměty zakrývat ty, které jsou za nimi, a jejich přední plochy musí zakrývat své zadní. Tuto techniku ​​„eliminace skrytého povrchu“ lze provést rozšířením atributů pixelů tak, aby zahrnovaly „hloubku“ každého pixelu ve scéně, jak je určeno objektem, jehož je součástí. Algoritmy pak mohou spočítat, které povrchy ve scéně jsou viditelné a které jsou skryty ostatními. V počítačích vybavených specializovanými grafickými kartami pro elektronické hry, počítačové simulace a další interaktivní počítačové aplikace jsou tyto algoritmy prováděny tak rychle, že nedochází k žádnému znatelnému zpoždění - tj.vykreslování je dosaženo v „reálném čase“.