Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

Типы изображений - Компьютерная графика

Лекция



Это продолжение увлекательной статьи про компьютерная графика.

...

массивной аудитории.

Постоянный рост и усложнение графических процессоров имели решающее значение для этого десятилетия, и возможности 3D-рендеринга стали стандартной функцией, поскольку производители настольных компьютеров стали считать необходимыми графические процессоры для 3D-графики . Линия видеокарт Nvidia GeForce доминировала на рынке в начале десятилетия, время от времени значительно конкурируя с ATI . [25] В течение десятилетия даже недорогие машины обычно содержали какой-либо графический процессор с поддержкой 3D, поскольку Nvidia и AMD представили недорогие чипсеты и продолжали доминировать на рынке. Шейдерыкоторый был введен в 1980-х годах для выполнения специализированной обработки на графическом процессоре, к концу десятилетия будет поддерживаться на большинстве потребительских аппаратных средств, значительно ускоряя графику и позволяя значительно улучшить текстуру и затенение в компьютерной графике за счет широкого внедрения карт нормалей. , рельефное отображение и множество других методов, позволяющих моделировать большое количество деталей.

Компьютерная графика, используемая в фильмах и видеоиграх, постепенно стала реалистичной, вплоть до перехода в зловещую долину . Распространяется CGI- фильмы: традиционные мультфильмы, такие как « Ледниковый период» и « Мадагаскар», а также многочисленные предложения Pixar, такие как «В поисках Немо», доминируют в прокате в этой области. Final Fantasy: Духи внутри , выпущенный в 2001 году, был первым полностью генерируемым компьютер художественного фильма , чтобы использовать фотореалистичные символы CGI и быть полностью сделано с захватом движения. [26] Фильм, однако, не имел кассового успеха. [27]Некоторые комментаторы предположили, что это может быть отчасти потому, что у главных персонажей компьютерной графики были черты лица, которые попали в « жуткую долину ». [примечание 1] Другие анимационные фильмы, такие как «Полярный экспресс», также привлекли внимание в это время. «Звездные войны» также снова появились с его трилогией-приквелом, а эффекты продолжали устанавливать планку для компьютерной графики в кино.

В видеоиграх у Sony PlayStation 2 и 3 , линейки консолей Microsoft Xbox и предложений от Nintendo, таких как GameCube, было много поклонников, как и у ПК с Windows . Яркие CGI-игры, такие как Grand Theft Auto , Assassin's Creed , Final Fantasy , BioShock , Kingdom Hearts , Mirror's Edge и десятки других, продолжали приближаться к фотореализму., развивать индустрию видеоигр и производить впечатление, пока доходы этой индустрии не станут сопоставимы с доходами от фильмов. Microsoft приняла решение упростить предоставление DirectX миру независимых разработчиков с помощью программы XNA , но это не увенчалось успехом. Однако сам DirectX оставался коммерчески успешным. OpenGL также продолжал развиваться, и он, и DirectX значительно улучшились; Языки шейдеров второго поколения HLSL и GLSL стали популярными в этом десятилетии.

В научных вычислениях была изобретена технология GPGPU для двунаправленной передачи больших объемов данных между GPU и CPU; ускорение анализа многих видов биоинформатических и молекулярно-биологических экспериментов. Этот метод также использовался для добычи биткойнов и нашел применение в компьютерном зрении .

2010-е

Компьютерная графика

Алмазов плита текстуры оказываемых крупным планом с использованием физически на основе рендеринга принципы - все более активную область исследований для компьютерной графики в 2010s.

В 2010-х годах CGI была почти повсеместной в видео, предварительно визуализированная графика почти научно фотореалистична , а графика в реальном времени на подходящей высококачественной системе может имитировать фотореализм для нетренированного глаза.

Отображение текстуры превратилось в многоступенчатый процесс с множеством слоев; Как правило, нередко реализовывать наложение текстуры, отображение рельефа или изоповерхностей или отображение нормалей , карты освещения, включая зеркальные блики и методы отражения , и объемы теней в одном механизме рендеринга с использованием шейдеров , которые значительно развиваются. Шейдеры теперь почти необходимы для продвинутой работы в полевых условиях, что значительно усложняет манипулирование пикселями , вершинами и текстурами.на основе каждого элемента, и бесчисленные возможные эффекты. Их шейдерные языки HLSL и GLSL являются активными областями исследований и разработок. Физически основанный рендеринг или PBR, который реализует множество карт и выполняет расширенные вычисления для моделирования реального оптического светового потока, также является активной областью исследований, наряду с расширенными областями, такими как окклюзия окружающей среды , подповерхностное рассеяние , рассеяние Рэлея , отображение фотонов и многие другие. Эксперименты с вычислительной мощностью, необходимой для предоставления графики в реальном времени в режимах сверхвысокого разрешения, например 4K Ultra HD. начинаются, хотя и недоступны для всего, кроме самого высокого оборудования.

В кино сейчас большинство анимационных фильмов - это CGI; очень много анимационных CGI-фильмов снимается в год , но немногие, если таковые имеются, пытаются сделать фотореализм из-за постоянных опасений перед зловещей долиной . Большинство из них - трехмерные мультфильмы .

В видеоиграх Microsoft Xbox One , Sony PlayStation 4 и Nintendo Switch в настоящее время доминируют в домашнем пространстве и все они способны создавать высокотехнологичную трехмерную графику; ПК с Windows по-прежнему остается одной из самых активных игровых платформ.

Типы изображений

Двумерная 2D компьютерная графика

Компьютерная графика

Спрайты растровой графики (слева) и маски (справа)

2D компьютерная графика - это компьютерная генерация цифровых изображений, в основном из моделей, таких как цифровое изображение, и с помощью специфических для них методов.

2D компьютерная графика в основном используется в приложениях, которые изначально были разработаны на основе традиционных технологий печати и рисования, таких как типографика. В этих приложениях двумерное изображение - это не просто представление объекта реального мира, а независимый артефакт с добавленной семантической ценностью; Поэтому предпочтение отдается двумерным моделям, поскольку они дают более прямой контроль над изображением, чем трехмерная компьютерная графика , подход которой больше похож на фотографию, чем на типографику .

Пиксельное искусство Pixel Art

Пиксельная графика - крупная форма цифрового искусства, создается с помощью программного обеспечения для растровой графики , где изображения редактируются на уровне пикселей . Графика в большинстве старых (или относительно ограниченных) компьютерных и видеоигр, графических калькуляторов и многих игр для мобильных телефонов - это в основном пиксельная графика .

Спрайт-графика

Спрайтов является двумерным изображения или анимации , который интегрирован в большую сцену. Первоначально включая только графические объекты, обрабатываемые отдельно от растрового изображения памяти видеодисплея, теперь это включает в себя различные способы графических наложений.

Первоначально спрайты были методом интеграции несвязанных растровых изображений, так что они казались частью обычного растрового изображения на экране , например, создание анимированного персонажа, который можно перемещать по экрану, не изменяя данные, определяющие весь экран. Такие спрайты могут быть созданы с помощью электронных схем или программного обеспечения . В схемотехнике аппаратный спрайт - это аппаратная конструкция, которая использует настраиваемые каналы DMA для интеграции визуальных элементов с основным экраном, так как он накладывает два отдельных источника видео. Программное обеспечение может моделировать это с помощью специальных методов рендеринга.

Векторная графика

Компьютерная графика

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. [28] Векторная графика заключается в кодировании информации о формах и цветах, составляющих изображение, что может обеспечить большую гибкость при визуализации. Бывают случаи, когда лучше всего работать с векторными инструментами и форматами, а в случаях - с растровыми инструментами и форматами. Бывают случаи, когда оба формата сочетаются. Понимание преимуществ и ограничений каждой технологии и взаимосвязи между ними, скорее всего, приведет к эффективному и действенному использованию инструментов.

Трехмерная графика: 3D компьютерная графика

Трехмерная графика, по сравнению с двухмерной графикой, представляет собой графику, которая использует трехмерное представление геометрических данных. В целях производительности он хранится в компьютере. Сюда входят изображения, которые могут быть предназначены для последующего отображения или просмотра в режиме реального времени.

Несмотря на эти различия, трехмерная компьютерная графика опирается на те же алгоритмы, что и двухмерная компьютерная графика в кадре и растровая графика (например, в 2D) в окончательном визуализированном отображении. В программном обеспечении для компьютерной графики различие между 2D и 3D иногда стирается; 2D-приложения могут использовать 3D-методы для достижения таких эффектов, как освещение, и в первую очередь 3D может использовать методы 2D-рендеринга.

3D компьютерная графика - это то же самое, что и 3D-модели. Модель содержится 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 использоваться в неграфическом компьютерном моделировании и расчетах.

Компьютерная анимация

Компьютерная графика

Пример компьютерной анимации, созданной с использованием захвата движения

Компьютерная графика

Фрактальный пейзаж , пример компьютерной графики .

Компьютерная анимация - это искусство создания движущихся изображений с помощью компьютеров . Это подраздел компьютерной графики и анимации . Все чаще она создается с помощью компьютерной 3D-графики , хотя компьютерная 2D-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 ( компьютерные изображения или компьютерные изображения), особенно когда они используются в фильмах.

Виртуальные сущности могут содержать различные атрибуты, такие как значения преобразования (положение, ориентация и масштаб), хранящиеся в матрице преобразования объекта, и управляться ими . Анимация - это изменение атрибута во времени. Существует несколько методов анимации; элементарная форма основана 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 ключевым кадром, создавая редактируемую кривую значения, отображаемого во времени, что приводит к анимации. Другие методы анимации включают процедурные и выразительные.-основные методы: первый объединяет связанные элементы анимированных объектов в наборы атрибутов, полезных для создания эффектов частиц и моделирования толпы ; последний позволяет вычисленному результату, возвращаемому из определяемого пользователем логического выражения, в сочетании с математикой, автоматизировать анимацию предсказуемым способом (удобно для управления поведением костей за пределами того, что иерархия предлагает в настройке скелетной системы ).

Чтобы создать иллюзию движения, изображение отображается на экране компьютера, а затем быстро заменяется новым изображением, похожим на предыдущее, но немного смещенным. Эта техника идентична иллюзии движения на телевидении и в кино .

Концепции и принципы

Изображения обычно создаются такими устройствами, как камеры , зеркала , линзы , телескопы , микроскопы и т. Д.

Цифровые изображения включают как векторные изображения, так и растровые изображения, но чаще используются растровые изображения.

Пиксель

Компьютерная графика

В увеличенной части изображения отдельные пиксели отображаются в виде квадратов и хорошо видны.

В цифровом изображении пиксель (или элемент изображения [29] ) представляет собой единственную точку в растровом изображении . Пиксели размещаются на регулярной двухмерной сетке и часто представлены точками или квадратами. Каждый пиксель - это образец исходного изображения, при этом большее количество образцов обычно обеспечивает более точное представление оригинала. Интенсивность каждого пикселя является переменной; в цветовых системах каждый пиксель обычно состоит из трех компонентов, таких как красный, зеленый и синий .

Графика - это визуальное представление на поверхности, например на экране компьютера. Примерами могут служить фотографии, рисунки, графические изображения, карты , инженерные чертежи или другие изображения. Графика часто совмещает текст и иллюстрацию. Графический дизайн может состоять только из преднамеренного выбора, создания или упорядочения типографики, как в брошюре, флаере, плакате, веб-сайте или книге без каких-либо других элементов. Целью может быть ясность или эффективное общение, может быть выявлена ​​ассоциация с другими элементами культуры или просто создание отличительного стиля.

Примитивы

Примитивы - это базовые единицы, которые графическая система может комбинировать для создания более сложных изображений или моделей. Примерами могут служить спрайты и карты персонажей в 2D-видеоиграх, геометрические примитивы в САПР или многоугольники или треугольники в 3D-рендеринге. Примитивы могут поддерживаться аппаратными средствами для эффективного рендеринга или строительными блоками, предоставляемыми графическим приложением .

Рендеринг

Рендеринг - это создание 2D-изображения из 3D-модели с помощью компьютерных программ. Файл сцены содержит объекты на строго определенном языке или в структуре данных; он будет содержать информацию о геометрии, точке обзора, текстуре , освещении и затенении как описание виртуальной сцены. Данные, содержащиеся в файле сцены, затем передаются в программу рендеринга для обработки и вывода в цифровое изображение или растровую графику.файл изображения. 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. Хотя технические детали методов рендеринга различаются, общие проблемы, которые необходимо преодолеть при создании 2D-изображения из 3D-представления, хранящегося в файле сцены, обозначены как графический конвейер вдоль устройства рендеринга, такого как графический процессор . Графический процессор - это устройство, которое помогает процессору в вычислениях. Если сцена должна выглядеть относительно реалистичной и предсказуемой при виртуальном освещении, программное обеспечение для визуализации должно решить уравнение 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.

3D проекция

3D-проекция - это метод отображения трехмерных точек на двухмерную плоскость. Поскольку большинство современных методов отображения графических данных основаны на плоских двухмерных средах, использование этого типа проекции широко распространено. Этот метод используется в большинстве 3D-приложений в реальном времени и обычно использует растеризацию для создания окончательного изображения.

трассировка лучей

Трассировка лучей - это метод из семейства алгоритмов порядка изображения для создания изображения путем отслеживания пути света через пиксели в плоскости изображения . Эта техника обеспечивает высокую степень фотореализма ; обычно выше, чем у обычных методов рендеринга строк сканирования , но требует больших вычислительных затрат .

Затенение

Компьютерная графика

Пример штриховки.

Затенение относится к изображению глубины в 3D-моделях или иллюстрациях с помощью различных уровней темноты . Это процесс, используемый при рисовании для изображения уровней темноты на бумаге путем нанесения более плотного материала или более темного оттенка для более темных областей и менее плотного или более светлого оттенка для более светлых областей. Существуют различные методы затенения, включая перекрестную штриховку, при которой перпендикулярные линии различной степени близости рисуются в сетке для затенения области. Чем ближе линии находятся вместе, тем темнее выглядит область. Точно так же, чем дальше друг от друга линии, тем светлее будет область. Этот термин недавно был обобщен и означает, что применяются шейдеры .

Отображение текстуры

Отображение текстуры - это метод добавления деталей, текстуры поверхности или цвета к компьютерной графической или 3D-модели . Его приложение к трехмерной графике было впервые предложено доктором Эдвином Кэтмаллом в 1974 году. Карта текстуры применяется (отображается) на поверхность формы или многоугольника. Этот процесс похож на нанесение узорчатой ​​бумаги на обычную белую коробку. Мультитекстурирование - это одновременное использование более одной текстуры на многоугольнике. [30] Процедурные текстуры (созданные путем настройки параметров базового алгоритма, который производит текстуру вывода) и растровые текстуры (созданные в приложении для редактирования изображений или импортированные с цифровой камеры.), вообще говоря, являются распространенными методами реализации определения текстуры на 3D-моделях в программном обеспечении для компьютерной графики, в то время как предполагаемое размещение текстур на поверхности модели часто требует техники, известной как UV-отображение (произвольное, ручное расположение координат текстуры) для многоугольных поверхностей , в то время как неоднородные рациональные B-сплайновые (NURB) поверхности имеют свою собственную внутреннюю параметризацию, используемую в качестве координат текстуры. Отображение текстур как дисциплина также включает в себя методы создания карт нормалей и карт рельефа, которые соответствуют текстуре для имитации карт высоты и отражения, чтобы помочь имитировать блеск и световые отражения, а такжеотображение окружающей среды для имитации зеркальной отражательной способности, также называемой блеском.

Сглаживание

Визуализация не зависящих от разрешения объектов (таких как 3D-модели) для просмотра на растровом (пиксельном) устройстве, таком как жидкокристаллический дисплей или телевизор с ЭЛТ, неизбежно вызывает артефакты наложения спектров в основном по геометрическим краям и границам деталей текстуры; эти артефакты неофициально называют « неровностями ». Такие проблемы устраняются с помощью методов сглаживания, в результате чего изображения становятся более приятными для зрителя, но могут потребовать определенных вычислительных затрат. Различные алгоритмы сглаживания (например, суперсэмплинг) могут быть использованы, а затем настроены для наиболее эффективного рендеринга по сравнению с качеством получаемых изображений; Художник-график должен рассмотреть этот компромисс, если будут использоваться методы сглаживания. Растровая текстура с предварительным сглаживанием , отображаемая на экране (или в месте экрана) с разрешением, отличным от разрешения самой текстуры (например, текстурированная модель на расстоянии от виртуальной камеры), будет демонстрировать артефакты сглаживания, в то время как любые процедурно определенная текстура всегда будет показывать артефакты наложения спектров, поскольку они не зависят от разрешения; такие методы, как MIP-отображение и фильтрация текстур, помогают решить проблемы сглаживания текстур.

Объемный рендеринг

Компьютерная графика

Объем оказываемых КТ сканирование предплечья с различными цветовыми схемами для мышц, жира, костей и крови.

Объемный рендеринг - это метод, используемый для отображения двухмерной проекции набора трехмерных дискретно дискретизированных данных . Типичный набор 3D-данных - это группа 2D-изображений срезов, полученных с помощью КТ- или МРТ- сканера.

Обычно они получаются в виде регулярного шаблона (например, один срез на каждый миллиметр) и обычно имеют регулярное количество пикселей изображения в регулярном шаблоне. Это пример регулярной объемной сетки с каждым элементом объема или вокселем, представленным одним значением, которое получается путем выборки непосредственной области, окружающей воксель.

3D моделирование

Трехмерное моделирование - это процесс разработки математического каркасного представления любого трехмерного объекта, называемого «трехмерной моделью», с помощью специализированного программного обеспечения. Модели могут создаваться автоматически или вручную; Процесс ручного моделирования подготовки геометрических данных для компьютерной 3D-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 разбиение полигональной сетки (расширенная тесселяция полигонов, приводящая к гладким поверхностям, подобным моделям NURB). 3D-модель может отображаться как двухмерное изображение с помощью процесса, называемого3D-рендеринг , используемый при компьютерном моделировании физических явлений или непосредственно анимированный для других целей. Модель также можно физически создать с помощьюустройств для 3D-печати .

Пионеры компьютерной графики

Чарльз Чури

Чарльз Чури является пионером компьютерной анимации и цифрового изобразительного искусства и создал первое компьютерное искусство в 1964 году. Смитсоновский институт признал Чури отцом цифрового искусства и компьютерной анимации, а также пионером компьютерной анимации Музеем современного искусства ( MoMA) и Ассоциация вычислительной техники - SIGGRAPH .

Дональд П. Гринберг

Дональд П. Гринберг - ведущий новатор в области компьютерной графики. Гринберг является автором сотен статей и был учителем и наставником многих известных художников-графиков, аниматоров и исследователей, таких как Роберт Л. Кук , Марк Левой , Брайан А. Барски и Уэйн Литл . Многие из его бывших учеников получили награды Оскар за технические достижения, а некоторые получили премию SIGGRAPH Achievement Award. Гринберг был директором-основателем Центра компьютерной графики и научной визуализации NSF.

А. Майкл Нолл

Нолл был одним из первых исследователей, которые использовали цифровой компьютер для создания художественных паттернов и формализовали использование случайных процессов в создании изобразительного искусства . Он начал создавать цифровое искусство в 1962 году, что сделало его одним из первых цифровых художников. В 1965 году Нолл вместе с Фридером Наком и Георгом Нисом первыми публично продемонстрировали свое компьютерное искусство. В течение апреля 1965 года в галерее Howard Wise были выставлены компьютерные работы Нолла вместе с узорами из случайных точек Белы Джулес .

Другие пионеры

Компьютерная графика

Современный рендер чайника из Юты , культовая модель в компьютерной 3D-графике, созданная Мартином Ньюэллом , 1975 г.

  • Пьер Безье
  • Джим Блинн
  • Джек Брезенхэм
  • Джон Кармак
  • Поль де Кастельжау
  • Эд Кэтмелл
  • Фрэнк Кроу
  • Джеймс Д. Фоули
  • Уильям Феттер
  • Генри Фукс
  • Анри Гуро
  • Чарльз Луп
  • Надя Магненат Тельманн
  • Бенуа Б. Мандельброт
  • Мартин Ньюэлл
  • Фред Парк
  • Буй Туонг Фонг
  • Дэвид Пирсон
  • Стив Рассел
  • Дэниел Дж. Сандин
  • Элви Рэй Смит
  • Боб Спроул
  • Иван Сазерленд
  • Даниэль Тельманн
  • Андрис ван Дам
  • Джон Варнок
  • Дж. Тернер Уиттед
  • Лэнс Уильямс
  • Джим Каджиа

Организаци

  • СИГГРАФ
  • GDC
  • Bell Telephone Laboratories
  • Вооруженные силы США , в частности компьютер Whirlwind и проект SAGE
  • Боинг
  • IBM
  • Renault
  • Информатику отделение Университета штата Юта
  • Lucasfilm и Industrial Light & Magic
  • Autodesk
  • Adobe Systems
  • Pixar
  • Silicon Graphics , Khronos Group и OpenGL
  • Подразделение DirectX в Microsoft
  • Nvidia
  • AMD

Компьютерная графика в информатике

Компьютерная графика

Современный рендеринг чайника из Юты , культовая модель в трехмерной компьютерной графике, созданная Мартином Ньюэллом в 1975 году.

Компьютерная графика - это подраздел компьютерных наук, изучающий методы цифрового синтеза и манипулирования визуальным контентом. Хотя этот термин часто относится к изучению трехмерной компьютерной графики , он также охватывает двухмерную графику и обработку изображений .

Компьютерная графика изучает манипуляции с визуальной и геометрической информацией с помощью вычислительных методов. Он фокусируется на математических и вычислительных основах создания и обработки изображений, а не на чисто эстетических вопросах. Компьютерная графика часто отличается от области визуализации , хотя эти две области имеют много общего.

Связанные исследования включают:

  • Прикладная математика
  • Вычислительная геометрия
  • Вычислительная топология
  • Компьютерное зрение
  • Обработка изображения
  • Визуализация информации
  • Научная визуализация

Приложения компьютерной графики включают:

  • Полиграфический дизайн
  • Цифровое искусство
  • Спецэффекты
  • Видео игры
  • Визуальный эффект

История компьютерной графики

Существует несколько международных конференций и журналов, где публикуются наиболее значимые результаты в области компьютерной графики. Среди них SIGGRAPH и Eurographics конференции и Ассоциация по вычислительной технике (ACM) Операции на графическом журнале. Совместная серия симпозиумов Eurographics и ACM SIGGRAPH включает основные места проведения более специализированных подполей: симпозиум по обработке геометрии, симпозиум по рендерингу, симпозиум по компьютерной анимации и высокопроизводительная графика.

Как и в остальной части информатики, публикации конференций по компьютерной графике, как правило, более значимы, чем журнальные публикации (и, следовательно, имеют более низкие показатели принятия).

Понятия

Широкая классификация основных понятийкомпьютерной графики может быть следующей:

  1. Геометрия : способы представления и обработки поверхностей
  2. Анимация : способы представления и управления движением
  3. Рендеринг : алгоритмы воспроизведения светового транспорта
  4. Визуализация : получение изображений или редактирование изображений

Геометрия

Компьютерная графика

Последовательные приближения поверхности, вычисленные с использованием квадратичных метрик ошибок

Подполе геометрии изучает представление трехмерных объектов в дискретной цифровой среде. Поскольку внешний вид объекта во многом зависит от его внешнего вида, чаще всего используются граничные представления . Двумерные поверхности являются хорошим представлением для большинства объектов, хотя они могут быть не- многообразием . Поскольку поверхности не конечны, используются дискретные цифровые аппроксимации. Полигональные сетки (и, в меньшей степени, поверхности разделения ) являются наиболее распространенным представлением, хотя представления на основе точек стали в последнее время более популярными (см., Например, Симпозиум по точечной графике). Эти представленияЛагранжиан, означающий, что пространственное расположение образцов не зависит. В последнее время эйлеровы описания поверхностей (то есть с фиксированными пространственными образцами), такие как наборы уровней , были разработаны в полезное представление для деформирования поверхностей, которые претерпевают множество топологических изменений ( наиболее заметным примером являются жидкости ).

Подполя геометрии

  • Неявное моделирование поверхностей - более старое подполе, которое исследует использование алгебраических поверхностей, конструктивной твердотельной геометрии и т. Д. Для представления поверхностей.
  • Цифровая обработка геометрии - реконструкция поверхности , упрощение, обтекание, ремонт сетки, параметризация , изменение сетки, создание сетки , сжатие поверхности и редактирование поверхности - все это относится к этому заголовку. [10] [11] [12]
  • Дискретная дифференциальная геометрия - зарождающаяся область, которая определяет геометрические величины для дискретных поверхностей, используемых в компьютерной графике. [13]
  • Графика на основе точек - недавняя область, в которой основное внимание уделяется точкам как фундаментальному представлению поверхностей.
  • Подразделение поверхностей
  • Обработка сетки вне ядра - еще одна недавняя область, в которой основное внимание уделяется наборам данных сетки, которые не помещаются в основную память.

Анимация

Подполе анимации изучает описания поверхностей (и других явлений), которые перемещаются или деформируются с течением времени. Исторически сложилось так, что большая часть работ в этой области была сосредоточена на параметрических моделях и моделях, управляемых данными, но в последнее время физическое моделирование стало более популярным, поскольку компьютеры стали более мощными в вычислительном отношении.

Подполя

  • Захват производительности
  • Анимация персонажей
  • Физическое моделирование (например, моделирование ткани , анимация гидродинамики и т. Д.)

Рендеринг

Компьютерная графика

Косвенное диффузное рассеяние смоделировано с использованием трассировки пути и кэширования освещенности .

Визуализация генерирует изображения из модели. Визуализация может имитировать перенос света для создания реалистичных изображений или может создавать изображения с определенным художественным стилем в нефотореалистичной визуализации . Две основные операции в реалистичном рендеринге - это перенос (сколько света проходит из одного места в другое) и рассеяние (как поверхности взаимодействуют со светом). Дополнительные сведения см. В разделе « Рендеринг (компьютерная графика)» .

Транспорт

Транспорт описывает, как освещение в сцене передается из одного места в другое. Видимость - важная составляющая легкового транспорта.

Рассеяние

Модели рассеяния и затемнения используются для описания внешнего вида поверхности. В графике эти проблемы часто изучаются в контексте визуализации, поскольку они могут существенно повлиять на разработку алгоритмов визуализации . Затенение можно разбить на две ортогональные проблемы, которые часто изучаются независимо:

  1. рассеяние - как свет взаимодействует с поверхностью в данной точке
  2. затенение - как свойства материала меняются по поверхности

Первая проблема относится к рассеянию , т. Е. Соотношению между входящим и исходящим освещением в данной точке. Описание рассеяния обычно дается в терминах функции распределения двунаправленного рассеяния или BSDF. Последний вопрос касается того, как различные типы рассеяния распределяются по поверхности (т. Е. Какая функция рассеяния и где применяется). Подобные описания обычно выражаются с помощью программы, называемой шейдером . (Обратите внимание на некоторую

продолжение следует...

Продолжение:


Часть 1 Компьютерная графика
Часть 2 Типы изображений - Компьютерная графика
Часть 3 - Компьютерная графика

создано: 2020-10-05
обновлено: 2024-11-14
9



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Поделиться:

Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей

Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Компьютерная графика

Термины: Компьютерная графика