Data-grafikk

Med datagrafikk (også digital grafikk eller datagrafikk ; på engelsk datagrafikk ) mener vi den datadisiplinen som har som formål å lage og manipulere bilder og filmer ved hjelp av datamaskinen .

Viktige emner innen datagrafikk inkluderer design av brukergrensesnitt , sprite -grafikk , vektorgrafikk , 3D-modellering , strålesporing , virtuell virkelighet . Teknikkene og programvaren som tillater denne aktiviteten er basert på vitenskapene geometri , optikk og fysikk . [1]

Historie

Begrepet datagrafikk ble laget i 1960 av forskerne Verne Hudson og William Fetter . Det forkortes ofte som CG, men dette akronymet forveksles noen ganger med CGI , dvs. datagenererte bilder . Begrepet "datagrafikk" ble tidligere forstått i bred forstand for å beskrive "om alt på datamaskiner annet enn tekst eller lyd." [2] På den tiden var begrepene datamaskin og grafisk programvare avgjort annerledes enn de vi har i dag: selv om 2D-innholdet (planløsninger, diagrammer og tekniske tegninger) på en eller annen måte kunne representeres, var det ennå ikke kommet tid for 3D-innhold.

I løpet av de følgende to tiårene, som bevis på informasjonsteknologiens eksponentielle utviklingstider, skjedde det en rekke hendelser som førte til at datamaskiner kunne presentere noe mer interessant enn noen få ubevegelige linjer på skjermen, og dermed vekket interesse utenfor den trange sirkelen av forskere og ingeniører, der alt dette ble født. Mot slutten av 1980-tallet forsto noen designere potensialet til dette mediet og forsøkte å bruke det til andre formål enn design eller visualisering. Det er i denne perioden den første kontakten mellom datagrafikk og underholdningens kreative verden finner sted.

1990 -tallet markerte endelig det definitive vendepunktet i bruken av datagrafikk, med produksjonen av de første fullt 3D-animerte spillefilmene, utseendet til de første videospillene med tredimensjonal grafikk og maksimal bruk av datamaskiner for generering av spesielle effekter i filmfilmer. . I dag forstår vi lett konseptet med datagrafikk, eller 3D-innhold, da vi hele tiden er i kontakt med det (animasjonsfilmer, visualiseringer av prosjekter og produktprototyper, reklame).

Beskrivelse

Datagrafikk er vitenskapen og kunsten til visuell kommunikasjon ved hjelp av en dataskjerm og dens interaksjonsenheter . Det er et felt som bruker mange disipliner, for eksempel fysikk , matematikk , menneskelig persepsjon , menneske -maskin-interaksjon , ingeniørfag , grafikk og kunst . [3] Fysikk brukes til å modellere lys og utføre animerte simuleringer; matematikk brukes til å beskrive og lage former; menneskelig oppfatning er å bestemme allokering av ressurser (for å unngå å kaste bort maskintid på å generere bilder av ting som ikke vil bli lagt merke til); engineering for å optimalisere allokeringen av båndbredde, minne og behandlingstider. Grafisk design og kunst kombineres med menneske-maskin interaksjon for å sikre at kommunikasjonen mellom datamaskin og bruker er så effektiv som mulig.

Datagrafikk, forstått som et område innen informasjonsteknologi, studerer opprettelsen og manipuleringen av bilder ved hjelp av matematikk og beregningsteknikkene som er avledet fra det, snarere enn rene estetiske problemer, selv om noen ganger de to kan sammenfalle eller krysse hverandre. Studieretninger som konvergerer i datagrafikk er:

Oppsummert kan vi si at CGI er ...

  1. Representasjon og manipulering av bildedata gjennom en datamaskin.
  2. Settet med teknologier som brukes til å lage og manipulere bilder.
  3. Underfeltet av informatikk som studerer metoder for å syntetisere og digitalt manipulere visuelt innhold.

Applikasjoner

I dag er datagrafikk en integrert del av mange profesjonelle og industrielle felt. For eksempel typografi ( layout av aviser og magasiner, også kalt desktop publishing ), grafisk design ( CAD ) i ingeniør- , elektronikk-, anleggsteknikk- og byggebransjen, visualisering av tekniske/medisinske/vitenskapelige data ( CAE ), territorielle informasjonssystemer ( SIT eller GIS) og forbrukerprodukter som videospill , fotografisk retusjering , videoredigering , filmindustrien ( digitale animasjonsfilmer og spesialeffekter av filmer ). Datagrafikk kan også finnes på TV ( annonser ), i aviser , i værmeldinger og i en rekke medisinske undersøkelser og kirurgiske prosedyrer . I en presentasjon eller rapport kan for eksempel en godt konstruert graf representere kompleks statistikk i en form som er lettere å forstå og tolke. De grafiske brukergrensesnittene ( GUI - er) som finnes i smarttelefoner , datamaskiner , bilinstrumentbord og mange elektroniske husholdningsenheter har blitt designet takket være utviklingen innen datagrafikk.

1990-tallet ble andre felt utviklet som informasjonsvisualisering , og en vitenskapelig visualisering mer fokusert på "representasjon av tredimensjonale fenomener (av arkitektur , meteorologi , medisin , biologi , etc ...), hvor vekten det er lagt på realistiske gjengivelser av volumer, overflater, lyskilder og så videre, kanskje med en dynamisk komponent (tid) ». [4]

Grunnleggende

Bildetyper

Generelt er målet med datagrafikk å lage og behandle digitale bilder og filmer. Begrepet " digital " indikerer et system eller en enhet der mengdene er representert gjennom diskrete numeriske verdier, som for eksempel i den elektroniske datamaskinen eller i de såkalte digitale kameraene . [5] Et bilde kan representeres digitalt på to måter:

Du kan konvertere et vektorbilde til en punktgrafikk ved å rastre . Omvendt operasjon er også mulig, gjennom bildesporing .

Hvordan vises et bilde på skjermen?

De fleste digitale bilder vises til brukeren på en rasterskjerm , som viser dem som rektangulære piksler . [8] Fra et fysisk synspunkt, i hvert punkt på skjermen, i utgangspunktet svart, er det tre fosforescerende celler som sender ut lys hvis de treffes av en elektronstråle , eller hvis energi tilføres . [9] Hver av cellene tilsvarer en av de tre primærfargene i additiv syntese : rød, grønn og blå. [9] Hvitt tilsvarer den maksimale lysintensiteten som produseres av alle tre cellene samtidig; på minimum, dvs. med cellene av, svart. Alle andre farger er oppnådd fra kombinasjoner av forskjellige intensiteter av disse tre fargene. (se RGB )

Det er imidlertid greit å tenke på at selv i fjernsyn (eksemplariske rasterskjermer) har du sjelden samme antall piksler som bildet du ønsker å vise. Betraktninger som dette bryter den direkte koblingen mellom bildepiksler og visningspiksler. Det er å foretrekke å tenke på et rasterbilde som en enhetsuavhengig beskrivelse av bildet som skal vises, og enheten som et middel til å tilnærme det ideelle bildet. [8]

Tredimensjonal representasjon

Digital modellering er settet med prosesser designet for å lage matematiske representasjoner av tredimensjonale objekter. [10] Den brukes hovedsakelig i digital animasjon , CAD/CAM , spillutvikling , simuleringer, 3D-utskrift . Det er i hovedsak to typer tredimensjonale objekter:

Gjengivelse er prosessen som, med utgangspunkt i de tredimensjonale (vektor) modellene som er tilstede i 3D - scenen [13] , gjør det mulig å generere rasterbilder eller videoer , med en presis oppløsning og som viser overflatene til objekter, materialer [14] [15 ] og teksturene i forhold til belysningen av selve scenen. [1] [16] Den delen av programvaren som er dedikert til å utføre denne oppgaven kalles gjengivelsesmotoren [ 1] , som ikke bare beregner utseendet til materialene knyttet til objekter, men også behandler måten skyggene må være på. laget basert både på lysene som er plassert i scenen, og på eksponeringen og miljøinnstillingene som kan defineres. [11]

Digital animasjon

Animasjon er en teknikk som brukes som narrativt medium og finner plass i kino, TV, videospill og så videre. Det oppnås ved å reprodusere sekvenser av bilder med konsekvente variasjoner av innholdet, med en hastighet som gjør at det menneskelige øyet ikke lenger er i stand til å skille dem som enkeltbilder, og skaper en illusjon av bevegelse. Innenfor en 3D-animasjonsprogramvare er det i tillegg til de tre romlige dimensjonene også mulig å representere den tidsmessige og dette gjøres gjennom et element i grensesnittet kalt tidslinje , som er arrangert horisontalt og delt med jevne mellomrom, kalt frames , som utgjør den grunnleggende enheten for animasjon. [1] De for keyframing og interpolasjon er prinsippene som dataanimasjon er basert på. [1]

Relevante data

Historie

Pionerer

Organisasjoner og selskaper av interesse

Universitetsgrupper

Den akademiske komponenten som gjelder disiplinen datagrafikk er dominert av SIGGRAPH , (forkortelse av Special I nterest G roup on GRAPH ics and Interactive Techniques). Det er datagrafikkkonferansen som arrangeres årlig i USA av organisasjonen ACM SIGGRAPH. Den første SIGGRAPH-konferansen ble holdt i 1974, hvor titusenvis av fagfolk på området deltok. Stedene for de ulike utgavene av konferansen inkluderer Dallas , Seattle , Los Angeles , New Orleans og San Diego .

De akademiske gruppene som studerer denne disiplinen, i verden, er:

Industri

Annet

Merknader

  1. ^ a b c d e ( IT ) Francesco Siddi, 3D Graphics with Blender , Apogeo, 25. juni 2014, ISBN  9788850333141 . Hentet 27. februar 2018 .
  2. ^ Hva er datagrafikk? , på graphics.cornell.edu .
  3. ^ Hughes, Van Dam, Mcguire, Sklar, Foley, Feiner, Akeley Aw, Computer Graphics: Principles and Practice , 2009.
  4. ^ Michael Friendly, Milepæler i historien til tematisk kartografi, statistisk grafikk og datavisualisering ( PDF ), 2009.
  5. ^ Walter Maraschini og Mauro Palma, Encyclopedia of Mathematics , i Le Garzantine , AL, spesialutgave for Corriere della Sera, Garzanti, 2014.
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t ( EN ) David Salomon, The Computer Graphics Manual , Springer Science & Business Media, 18. september 2011, ISBN  9780857298867 . Hentet 9. desember 2017 .
  7. ^ Giorgio Fioravanti, Den grafiske designerens ordbok , Zanichelli, 1993, ISBN  9788808141163 .
  8. ^ a b Steve Marschner og Peter Shirley, Fundamentals of Computer Graphics, fjerde utgave , 4. utgave, AK Peters / CRC Press, 15. desember 2015, ISBN 9781482229394 . Hentet 27. februar 2018 . 
  9. ^ a b ( IT ) Massimo Bergamini, Graziella Barozzi og Anna Trifone, Matematica.blu. For videregående skoler. Med e-bok. Med nettbasert utvidelse: 1. , 2. utgave, Zanichelli, 25. januar 2016, ISBN  9788808220851 . Hentet 27. februar 2018 .
  10. ^ William Vaughan, Digital Modeling , 1. utgave, New Riders, 2. januar 2012 , ISBN 9780321700896 . Hentet 27. februar 2018 . 
  11. ^ a b c ( IT ) Werner Stefano Villa, Autodesk AutoCad 2017. Komplett guide for arkitektur, mekanikk og design , Tecniche Nuove, 23. juni 2016, ISBN  9788848131360 . Hentet 27. februar 2018 .
  12. ^ Fabio Ganovelli , Massimiliano Corsini og Sumanta Pattanaik, Introduction to Computer Graphics: A Practical Learning Approach , 1. utg., Chapman og Hall / CRC, 22. oktober 2014, ISBN 9781439852798 . Hentet 27. februar 2018 . 
  13. ^ "3D-scenen" er rommet der objektene, lyskildene, observatørene (kameraene) befinner seg.
  14. ^ ( IT ) Werner Stefano Villa, Autodesk AutoCad 2017. Komplett guide for arkitektur, mekanikk og design , Tecniche Nuove, 23. juni 2016, ISBN  9788848131360 . Hentet 27. februar 2018 .
    «I AutoCAD er det mulig å bruke forskjellige typer materialer som er egnet for simulering av et hvilket som helst tredimensjonalt element. [...] Anvendelsen av materialer gjør gjengivelsen "ekte", og reproduserer på overflaten av et virtuelt objekt det aspektet det burde ha i virkeligheten. "
  15. ^ ( IT ) Francesco Siddi, 3D Graphics with Blender , Apogeo, 25. juni 2014, ISBN  9788850333141 . Hentet 27. februar 2018 .
    "I datagrafikk er prosessen med å definere en form eller et objekt helt atskilt fra tilskrivelsen av et materiale til det."
  16. ^ ( IT ) Primo Zingaretti, Fundamentals of computer graphics , Pitagora, 1. juli 2004, ISBN  9788837114862 . Hentet 27. februar 2018 .
  17. ^ Gerard O'Regan, A Brief History of Computing , Springer Science & Business Media, 5. mars 2012, ISBN 9781447123590 . Hentet 9. desember 2017 . 
  18. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p ( NO ) Jon Peddie, The History of Visual Magic in Computers: How Beautiful Images are Made in CAD, 3D, VR and AR , Springer Science & Business Media , 13. juni 2013, ISBN  9781447149323 . Hentet 9. desember 2017 .
  19. ^ National Research Council, Computer Science and Telecommunications Board and Committee on Innovations in Computing and Communications: Lessons from History, Funding a Revolution: Government Support for Computing Research , National Academies Press, 11. februar 1999, ISBN  9780309062787 . Hentet 9. desember 2017 .
  20. ^ Tennis noen ? _ , i They Create Worlds , 28. januar 2014. Hentet 9. desember 2017 .
  21. ^ John Francis Reintjes og Douglas T. Ross "Automatically Programmed Tools" (1959) , på techtv.mit.edu (arkivert fra originalen 13. november 2013) .
  22. ^ Wayne Carlson (2003) A Critical History of Computer Graphics and Animation , på happening.osu.edu (arkivert fra originalen 5. april 2007) .
  23. ^ One , Two , Three, Four Jeg erklærer en romkrig , i They Create Worlds , 7. august 2014. Hentet 9. desember 2017 .
  24. ^ a b Orange Animation, Simulation of a two-giro gravity attitude control system - Edward ... , i Orange Animation , 4. september 2015. Hentet 9. desember 2017 ( arkivert fra originalen 15. desember 2017) .
  25. ^ Edward E. Zajac | Database over digital kunst , på dada.compart-bremen.de . Hentet 9. desember 2017 .
  26. ^ Arthur Appel, Some Techniques for Shading Machine Renderings of Solids , i Proceedings of the 30. april – 2. mai 1968, Spring Joint Computer Conference , ACM, 1968, s. 37–45, DOI : 10.1145 / 1468075.1468082 . Hentet 9. desember 2017 .
  27. ^ John Edward Warnock, A Hidden Surface Algorithm for Computer Generated Halftone Pictures , The University of Utah, 1969. Hentet 9. desember 2017 .
  28. ^ W. Jack Bouknight, En prosedyre for generering av tredimensjonale halvtonede datagrafikkpresentasjoner , i Commun. ACM , vol. 13, n. 9, september 1970, s. 527-536, DOI : 10.1145 / 362736.362739 . Hentet 9. desember 2017 .
  29. ^ H. Gouraud, Continuous Shading of Curved Surfaces , i IEEE Transactions on Computers , C-20, nr. 6, juni 1971, s. 623-629, DOI : 10.1109 / TC.1971.223313 . Hentet 9. desember 2017 .
  30. ^ Levi Buchanan, Topp 25 videospillkonsoller gjennom tidene - Magnavox Odissey , på uk.ign.com , IGN UK. Hentet 6. januar 2013 .
    ( NO )

    "Magnavox var den aller første videospillkonsollen som noen gang ble utgitt, og gikk før til og med Atari Pong"

    ( IT )

    "Magnavox var den første videospillkonsollen som noen gang ble utgitt, til og med før Atari Pong."

  31. ^ Magnavox Odissey , på gaming.wikia.com , Gaming.wikia . Hentet 30. september 2015 .
    ( NO )

    "Magnavox Odyssey, eller ganske enkelt Odyssey, var verdens første videospillkonsoll for hjemmebruk, først demonstrert 24. mai 1972 og utgitt i august samme år, og gikk før Atari Pong-hjemmekonsollene med tre år."

    ( IT )

    "Magnavox Odyssey, eller ganske enkelt Odyssey, var den første hjemmespillkonsollen, først vist 24. mai 1972 og deretter utgitt i august samme år, før Atari Pong med 3 år."

  32. ^ The Way to Home 3D , på vintage3d.org . Hentet 9. desember 2017 .
  33. ^ Edwin Earl Catmull, en underinndelingsalgoritme for datamaskinvisning av buede overflater. , The University of Utah, 1974. Hentet 9. desember 2017 .
  34. ^ Historie | _ _ School of Computing , på cs.utah.edu . Hentet 9. desember 2017 .
  35. ^ Bui Tuong Phong, Belysning for datamaskingenererte bilder , i Commun. ACM , vol. 18, nei. 6, juni 1975, s. 311-317, DOI : 10.1145 / 360825.360839 . Hentet 9. desember 2017 .
  36. ^ Ann Torrence, Martin Newells originale tekanne , 30. juli 2006, DOI : 10.1145 / 1180098.1180128 . Hentet 10. desember 2017 .
  37. ^ James F. Blinn og Martin E. Newell, Tekstur og refleksjon i datamaskingenererte bilder , i Commun. ACM , vol. 19, n. 10, oktober 1976, s. 542-547, DOI : 10.1145 / 360349.360353 . Hentet 10. desember 2017 .
  38. ^ James F. Blinn, Models of Light Reflection for Computer Synthesized Pictures , i Proceedings of the 4th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1977, s. 192–198, DOI : 10.1145 / 563858.563893 . Hentet 10. desember 2017 .
  39. ^ Bomber - Videogame av Sega , på arcade-museum.com . Hentet 10. desember 2017 .
  40. ^ Franklin C. Crow, Shadow Algorithms for Computer Graphics , i Proceedings of the 4th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1977, s. 242–248, DOI : 10.1145 / 563858.563901 . Hentet 10. desember 2017 .
  41. ^ Lance Williams, Casting Curved Shadows on Curved Surfaces , i Proceedings of the 5th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1978, s. 270–274, DOI : 10.1145 / 800248.807402 . Hentet 10. desember 2017 .
  42. ^ Jim Blinn, Simulation of Wrinkled Surfaces ( PDF ) , i Microsoft Research , 1. januar 1978. Hentet 10. desember 2017 .
  43. ^ Mark JP Wolf, Before the Crash: Early Video Game History , Wayne State University Press, 15. juni 2012 , ISBN 0814337228 . Hentet 10. desember 2017 . 
  44. ^ Henry Fuchs, Zvi M. Kedem og Bruce F. Naylor, On Visible Surface Generation by a Priori Tree Structures , i Proceedings of the 7th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1980, s. 124–133, DOI : 10.1145 / 800250.807481 . Hentet 10. desember 2017 .
  45. ^ Turner Whitted, en forbedret belysningsmodell for skyggelagt skjerm , i Commun. ACM , vol. 23, n. 6, juni 1980, s. 343–349, DOI : 10.1145 / 358876.358882 . Hentet 10. desember 2017 .
  46. ^ System 16 - Sega VCO Object Hardware (Sega) , på system16.com . Hentet 10. desember 2017 .
  47. ^ a b En historisk tidslinje for datagrafikk og animasjon , på excelsior.asc.ohio-state.edu . Hentet 13. desember 2017 .
  48. ^ RL Cook og KE Torrance, A Reflectance Model for Computer Graphics , i ACM Trans. Kurve. , vol. 1, nei. 1, januar 1982, s. 7–24, DOI : 10.1145 / 357290.357293 . Hentet 10. desember 2017 .
  49. ^ James F. Blinn, A Generalization of Algebraic Surface Drawing , i ACM Trans. Kurve. , vol. 1, nei. 3, juli 1982, s. 235–256, DOI : 10.1145 / 357306.357310 . Hentet 12. desember 2017 .
  50. ^ History of Computing: Videospill - Golden Age , på thocp.net . Hentet 10. desember 2017 (arkivert fra originalen 27. november 2009) .
  51. ^ Jungle Hunt Was a Terrible Waste of Quarters - Retrovolve ,retrovolve.com . Hentet 10. desember 2017 .
  52. ^ Lance Williams, Pyramidal Parametrics , i Proceedings of the 10th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1983, s. 1-11, DOI : 10.1145 / 800059.801126 . Hentet 11. desember 2017 .
  53. ^ William T. Reeves, partikkelsystemer - en teknikk for å modellere en klasse med uklare objekter ( PDF ).
  54. ^ AS Glassner, Space-underavdeling for rask strålesporing , i IEEE Computer Graphics and Applications , vol. 4, nei. 10, oktober 1984, s. 15–24, DOI : 10.1109 / MCG.1984.6429331 . Hentet 11. desember 2017 .
  55. ^ Thomas Porter og Tom Duff, Compositing Digital Images , i Proceedings of the 11th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1984, s. 253-259, DOI : 10.1145 / 800031.808606 . Hentet 11. desember 2017 .
  56. ^ Robert L. Cook, Thomas Porter og Loren Carpenter, Distribuert strålesporing , i Proceedings of the 11th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1984, s. 137–145, DOI : 10.1145 / 800031.808590 . Hentet 11. desember 2017 .
  57. ^ Cindy M. Goral, Kenneth E. Torrance og Donald P. Greenberg, Modeling the Interaction of Light Between Diffuse Surfaces , i Proceedings of the 11th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1984, s. 213–222, DOI : 10.1145 / 800031.808601 . Hentet 11. desember 2017 .
  58. ^ Michael F. Cohen og Donald P. Greenberg, The Hemi-cube: A Radiosity Solution for Complex Environments , i Proceedings of the 12th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1985, s. 31–40, DOI : 10.1145 / 325165.325171 . Hentet 11. desember 2017 .
  59. ^ James Arvo, Backward Ray Tracing ( PDF ), 1986. Hentet 14. desember 2017 (arkivert fra originalen 15. desember 2017) .
  60. ^ James T. Kajiya, The Rendering Equation , i Proceedings of the 13th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1986, s. 143-150, DOI : 10.1145 / 15922.15902 . Hentet 11. desember 2017 .
  61. ^ Robert L. Cook, Loren Carpenter og Edwin Catmull, The Reyes Image Rendering Architecture , i Proceedings of the 14th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1987, s. 95-102, DOI : 10.1145 / 37401.37414 . Hentet 11. desember 2017 .
  62. ^ 15 mest innflytelsesrike spill gjennom tidene. GameSpot. 14. mars 2001. , på gamespot.com (arkivert fra den opprinnelige nettadressen 12. april 2010) .
  63. ^ PlayStation-utgivelsesinformasjon for PlayStation- GameFAQs , på gamefaqs.com . Hentet 12. desember 2017 .
  64. ^ Nintendo 64-utgivelsesinformasjon for Nintendo 64 - GameFAQs , på gamefaqs.com . Hentet 12. desember 2017 .
  65. ^ Venkat Krishnamurthy og Marc Levoy, Fitting Smooth Surfaces to Dense Polygon Meshes , i Proceedings of the 23rd Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques , ACM, 1996, s. 313–324, DOI : 10.1145 / 237170.237270 . Hentet 12. desember 2017 .
  66. ^ time.com , https://web.archive.org/web/20130814002602/http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,997597,00.html . Hentet 9. mai 2017 (arkivert fra originalen 14. august 2013) .

Bibliografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker