18+
реклама
18+
Бургер менюБургер меню

Учитель Начальной – Курс компьютерной графики (страница 1)

18

Учитель Начальной

Курс компьютерной графики

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНУЮ ГРАФИКУ

1.1. Что такое компьютерная графика

Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся созданием,

обработкой, анализом и визуализацией изображений с помощью вычислительных

систем. Она находится на стыке математики, физики, алгоритмов и аппаратного

обеспечения.

Основные задачи компьютерной графики:

- Синтез изображений (rendering) - создание картинки по описанию сцены

- Обработка изображений - фильтрация, улучшение, сжатие, анализ

- Геометрическое моделирование - описание формы объектов

- Анимация - создание движения

- Визуализация данных - представление научной и инженерной информации

1.2. Краткая история

1950-1960-е годы

- 1950 - Ben Laposky создаёт первые "осциллонные" абстрактные изображения

- 1961 - Spacewar! - одна из первых компьютерных игр (MIT)

- 1963 - Sketchpad Айвена Сазерленда: интерактивное черчение световым пером.

Эта работа считается рождением интерактивной компьютерной графики.

- 1968 - Сазерленд демонстрирует первый HMD (шлем виртуальной реальности)

1970-е годы

- Алгоритмы затенения Гуро (1971) и Фонга (1975)

- Z-буфер Эдвина Катмулла (1974)

- Первые системы CAD

- Появление персональных компьютеров с графическими возможностями

1980-1990-е

- Появление графических ускорителей (SGI, позже 3dfx Voodoo, NVIDIA, ATI)

- OpenGL (1992) и DirectX

- Фотореалистичный оффлайн-рендеринг в кино (Pixar, Industrial Light & Magic)

- Расцвет 3D-игр (Quake, Unreal)

2000-2020-е

- Программируемые шейдеры (DirectX 8/9, OpenGL 2.0)

- Физически корректный рендеринг (PBR)

- Аппаратный ray tracing (NVIDIA RTX, 2018)

- Нейросетевой рендеринг, Gaussian Splatting, генеративный ИИ

1.3. Основные направления

1. Синтез изображений (Computer-Generated Imagery, CGI)

Создание изображений "с нуля" по геометрическому и физическому описанию сцены.

2. Обработка и анализ изображений

Работа с уже существующими растрами: фильтрация, сегментация, распознавание,

компьютерное зрение.

3. Геометрическое моделирование

Способы представления формы: полигональные сетки, NURBS, неявные поверхности,

воксели, облака точек.

4. Компьютерная анимация

Ключевые кадры, скелетная анимация, физическая симуляция, motion capture.

5. Научная и информационная визуализация

Отображение многомерных данных, потоков, объёмных сканов (КТ, МРТ).

6. Виртуальная, дополненная и смешанная реальность (VR / AR / MR)

1.4. Области применения

- Кино и телевидение (визуальные эффекты, полная CGI-анимация)

- Компьютерные игры и интерактивные развлечения

- Промышленный дизайн, CAD/CAM/CAE

- Архитектура и строительство (BIM)

- Медицина (визуализация томографии, хирургические симуляторы)

- Научные исследования (молекулярная графика, астрофизика, CFD)

- Симуляторы (авиационные, автомобильные, военные)

- Реклама, дизайн интерфейсов, картография

- Образование и тренажёры

1.5. Базовые понятия

Пиксель (pixel) - наименьший элемент растрового изображения.

Разрешение - количество пикселей (например, 1920x1080).

Глубина цвета - сколько бит отведено на цвет одного пикселя (8, 24, 32 бит).

Кадр (frame) - одно полное изображение.

Частота кадров (FPS) - количество кадров в секунду.