Зачем нам компьютерная графика

Обновлено: 21.11.2024

Достижения в области компьютерной графики изменили то, как мы используем компьютеры. Компьютерная графика дала нам устройство ввода «мышь», системы подготовки документов «что видишь, то и получишь», систему автоматизированного проектирования, которая использовалась при создании Боинга 777, возможность визуализировать молекулярную динамику. и другие научные явления, анимация, используемая в образовательном программном обеспечении, а также в индустрии рекламы и развлечений, а также системы виртуальной реальности, применение которых варьируется от архитектурного прототипирования до хирургического обучения и развлечений. Сегодня каждый пользователь компьютера получает выгоду от компьютерной графики, даже в таких приложениях, как текстовые процессоры, электронные таблицы, базы данных и планировщики проектов. Благодаря удобному графическому пользовательскому интерфейсу дошкольники теперь регулярно используют компьютеры, о чем еще несколько лет назад не могли и мечтать.

Хотя все знакомы с мышью, несколькими "окнами" на экранах компьютеров и потрясающе реалистичными изображениями всего, от анимированных логотипов в телевизионной рекламе до анимации НАСА космических кораблей, пролетающих мимо Сатурна, мало кто понимает, что эти нововведения были созданы федеральными властями. спонсировал университетское исследование. Без дальновидной поддержки со стороны таких агентств, как Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны и Национальный научный фонд, компьютерная графика и многомиллиардная индустрия, которую она делает возможной, развивались бы гораздо медленнее и, возможно, не преимущественно в США.

Историческая перспектива

С момента своего основания в конце 1960-х годов, когда несколько исследовательских лабораторий, спонсируемых DARPA и NSF, работали над относительно малоизвестными проектами, связанными с графикой, сообщество компьютерной графики выросло до более чем ста тысяч разработчиков программного и аппаратного обеспечения и приложений. Разработчики. Ранние разработки включали программное обеспечение для поддержки графики и алгоритмы рендеринга, архитектуры графического оборудования, графические пользовательские интерфейсы и гипермедиа. Доступность графических инструментов и систем сильно повлияла на разработки в области автоматизированного проектирования и производства, включая автомобильную и аэрокосмическую промышленность, молекулярное моделирование и разработку лекарств, медицинскую визуализацию, архитектурный дизайн и индустрию развлечений. Сегодня многие научные и инженерные дисциплины, когда-то отличные от компьютерной графики, неразрывно с ней переплетены. В этих дисциплинах визуализация больше не является необязательным инструментом, а критически важной технологией.

Безусловно, крупнейшими сегментами современной компьютерной индустрии являются рынки персональных компьютеров и рабочих станций. Все основные поставщики (IBM, HP, Sun, DEC, SGI, Intel, Apple) участвуют в этих сегментах, общая стоимость которых составляет примерно 50 и 15 миллиардов долларов соответственно. Обратите внимание, что эти объемы в долларах представляют только части этих рынков, связанные с оборудованием и системным программным обеспечением; системное программное обеспечение составляет небольшую долю всего рынка программного обеспечения, на котором преобладают приложения, почти все из которых используют компьютерную графику.

Примеры использования

Нация должна с гордостью оглядываться назад на свои исследования во всех основных областях компьютерной графики. Шесть из наиболее важных из этих областей обсуждаются ниже.

Пользовательские интерфейсы

Мощь компьютеров не может быть использована без доступа к этой мощности и контроля над ней; интерфейс между пользователем и машиной может определить успех или отказ как аппаратного, так и программного обеспечения. Графический интерфейс рабочего стола Apple для компьютера Macintosh (и эквивалент Microsoft Windows для ПК), а совсем недавно - введение NCSA Mosaic, графического браузера для Интернета (за которым быстро последовали Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer и т. д.), являются отличными примерами того, как исследования в области компьютерной графики могут создавать новые рынки и расширять старые.

Оба этих применения графических технологий — метафора рабочего стола и браузер Mosaic — появились благодаря усилиям, спонсируемым государством. Исследование, спонсируемое DARPA в Университете Юты, было основано Аланом Кеем в 1970-х годах в Xerox PARC для создания среды программирования Smalltalk на новаторской рабочей станции растровой графики Alto. Эта среда и редактор документов Bravo от PARC стимулировали разработку Apple Macintosh (1984 г.) и растровых графических оконных систем и графических пользовательских интерфейсов. Финансирование NSF сделало возможным разработку браузера Mosaic в Национальном центре суперкомпьютерных приложений. Теперь школьники K-12 по всей Америке используют компьютеры в качестве устройств доступа к информации — они относятся к Интернету как к цифровой библиотеке и действительно имеют информацию «на кончиках пальцев». Mosaic и его производные не только экспоненциально увеличили количество пользователей Интернета, но также породили множество новых компаний и предприятий и вызвали большой корпоративный интерес.

Оборудование для компьютерной графики

Оборудование, используемое в интерактивной компьютерной графике, было создано в ходе университетских исследований, спонсируемых государством. Лидером в области оборудования для рендеринга является компания Silicon Graphics, Inc., основанная Джимом Кларком. Кларк получил докторскую степень. из Университета штата Юта, где он и его советник Айвен Сазерленд проводили финансируемую из федерального бюджета программу исследований аппаратного обеспечения для 3D-графики. Присоединившись к факультету в Стэнфорде, Кларк получил поддержку от программы DARPA VLSI для своего проекта Geometry Engine, целью которого было использование современной специализированной технологии интегральных схем для создания экономичных высокопроизводительных графических систем. Именно этот Geometry Engine лег в основу SGI.

В 1968 году Дуглас Энгельбарт из Стэнфордского научно-исследовательского института продемонстрировал свою гипертекстовую систему NLS, которая финансировалась DARPA. Среди прочего, эта система включала в себя первую мышь, которая теперь повсеместно используется во всех компьютерных системах.

Гипертекст/Гипермедиа

Гипертекст и гипермедиа берут свое начало в знаменитой статье Ванневара Буша Atlantic Monthly 1945 года "Как мы можем думать". Буш описал, как документы могут быть связаны между собой наподобие человеческой ассоциативной памяти. Эти идеи вдохновили Дуга Энгельбарта из SRI (финансируемого DARPA) и Андриса ван Дама из Университета Брауна (финансируемого NSF) на разработку первых гипертекстовых систем в 1960-х годах. Эти системы были предшественниками современных программ обработки текстов, включая простые возможности «что видишь, то и получаешь», которые были усовершенствованы в редакторе Xerox Bravo. Эти идеи и концепции легли в основу таких разработок, как популярная Apple Hypercard и NCSA Mosaic.

Высококачественный рендеринг привлек внимание публики и оказывает огромное влияние на индустрию развлечений и рекламы. От Парка Юрского периода до аттракционов-симуляторов в Диснейуорлде и танцующих банок с газировкой в рекламных роликах — мир был соблазнен компьютерной анимацией, спецэффектами и фотореалистичными изображениями виртуальной среды. Как создаются эти изображения и откуда взялись техники их создания?

DARPA и NSF заслуживают львиную долю заслуг. До появления рынка и спроса они поддерживали исследовательскую деятельность в Университете Юты, штатах Северная Каролина, Огайо, Калифорнийском технологическом институте и Корнелле. Например, затенение Гуро, которое позволяло создавать значительно более реалистичные изображения, чем предыдущие изображения каркаса, было разработано в 1970 году Анри Гуро, аспирантом Университета штата Юта. В сочетании с работой в Нью-Йоркском технологическом институте эти результаты заложили основу для сложного программного обеспечения, доступного сегодня. Промышленность до сих пор использует базовые алгоритмы, разработанные в Юте в 1970-х годах для простых расчетов освещения, как в программном обеспечении, так и все чаще в массовом оборудовании. Более сложные пакеты рендеринга, использующие алгоритмы, разработанные университетами, такие как Renderman от Pixar, используются в кино и анимации, а также в авиасимуляторах и автомобильном дизайне.

Системы графического программного обеспечения

Комбинация вышеперечисленных достижений привела к созданию многих коммерческих графических программных систем. Вместо того, чтобы разрабатывать новые системы для каждой прикладной области — будь то реклама, анимация, молекулярное моделирование или научная визуализация — стало иметь смысл использовать системы общего назначения. Предложения от Wavefront, AVS, SGI (Iris Explorer) и IBM (Data Explorer) были разработаны под сильным влиянием бывших студентов Корнелла и Брауна, получивших образование в графических лабораториях, спонсируемых NSF. PostScript, фактический стандарт языков описания страниц для лазерных принтеров, был разработан компанией Adobe, основанной доктором философии из штата Юта. Джон Уорнок. Тот факт, что выпускники университетских графических лабораторий, спонсируемых государством, возглавили промышленные проекты, демонстрирует наиболее эффективные способы передачи технологий между университетами и промышленностью.

Виртуальная реальность

Популярная идея виртуальной реальности была впервые воплощена в новаторской работе Ивана Сазерленда в Гарварде в 1968 году. Работа Сазерленда финансировалась как из коммерческих, так и из государственных источников, включая ONR, Bell Laboratories, ВВС США и ЦРУ. включает в себя первый головной дисплей, а также стерео и прозрачные дисплеи, отслеживание головы и ручной 3D-курсор. Такие устройства в настоящее время получили широкое распространение и используются в таких разнообразных областях, как системы видеоигр, быстрое прототипирование для промышленного дизайна и архитектуры, а также научная визуализация. Новый самолет Boeing 777 был полностью спроектирован в электронном виде, включая 3D-модели CAD/CAM, моделирование аэродинамической трубы и исследования доступности на основе виртуальной реальности. Этот цифровой дизайн позволил Boeing избежать макетов стоимостью 100 миллионов долларов, а самолет был собран с гораздо меньшим количеством изменений и гораздо большей точностью, чем любой предыдущий дизайн, что позволило Boeing сохранить свое конкурентное преимущество.Ранние работы Сазерленда в области виртуальной реальности также оказали влияние на авиасимуляторы, а его компания Evans and Sutherland, Inc. стала пионером на рынке визуального моделирования, который сейчас является основным бизнесом для многих компаний.

Будущее

Можно было бы привести еще много примеров, но суть ясна: федеральное спонсорство университетских исследований в области компьютерной графики стимулировало значительный сегмент компьютерной индустрии, позволив Соединенным Штатам создать и сохранить конкурентное преимущество.

Теперь мы сталкиваемся со следующим препятствием. По мере того, как мы движемся в следующее столетие с повсеместными вычислениями, параллельной обработкой, почти бесконечной пропускной способностью, значительно более широким сообществом пользователей, телеприсутствием и совместными вычислениями, все резко изменится. Нам необходимо исследовать и разрабатывать новые параллельные архитектуры, новые архитектуры отображения на основе пикселей, лучшие и более быстрые алгоритмы рендеринга, более простые в использовании трехмерные пользовательские интерфейсы, а также физически обоснованные модели и симуляции. Это исследование зависит не только от вопросов информатики, но и от физики, оптики, термодинамики, теории цифровой выборки, восприятия, человеческого фактора, графического дизайна и других областей, слишком многочисленных для перечисления. Кроме того, результаты переплетаются с потребностями приложений в производстве, медицинской визуализации, молекулярном моделировании, научной визуализации, обучении пилотов, проектировании самолетов и автомобилей, а также в образовании.

Лидерство Америки в области компьютерной графики и информационных технологий в целом является результатом замечательного долгосрочного партнерства между правительством, промышленностью и академическими кругами, в котором решающую роль играют университетские исследования, спонсируемые государством. Сейчас, как никогда раньше, мы должны вкладывать средства, чтобы сохранить это лидерство.

Автор

Эдвард Р. Маккракен – председатель и главный исполнительный директор компании Silicon Graphics, Inc., ведущего производителя высокопроизводительных систем для визуальных вычислений. Компания поставляет интерактивную трехмерную графику, цифровые медиа и многопроцессорные суперкомпьютерные технологии техническим, научным и творческим специалистам и активно участвует в выводе этих же технологий на внутренний рынок благодаря своим отношениям с AT&T, Nintendo, NTT и Time. Уорнер. Продукция компании использовалась для создания спецэффектов в ряде недавних фильмов, включая Парк Юрского периода и Форрест Гамп. Ее дочерняя компания MIPS Technologies, Inc. разрабатывает и лицензирует RISC. процессорные технологии для компьютерных систем и рынков бытовой электроники. Ее дочерняя компания Cray Research занимается суперкомпьютерными технологиями.

SGI имеет офисы по всему миру и штаб-квартиру в Маунтин-Вью, Калифорния. В финансовом году, закончившемся в июне 1996 года, чистая выручка SGI составила 2,9 миллиарда долларов. В компании с 15-летней историей работает 7 800 человек в США и 10 500 человек по всему миру.

Верите мне или нет, но самый распространенный вопрос на уроках: «Зачем мне изучать компьютерную графику?» Даже после трех с половиной лет преподавания компьютерной графики, и даже имея более 100 учеников, этот вопрос все еще удивляет меня. Помню, когда я учился в колледже и решил вместе с группой друзей сделать проект об электронных играх. В то время в нашем курсе не было дисциплины компьютерной графики, а в нашем городе никто не работал в этой области. Мы могли бы сдаться и заняться другим проектом, выбрав более легкий путь. Но нам хотелось нового, неизведанного. Итак, мы связались с профессорами крупных университетов Рио-де-Жанейро (Бразилия) и начали самостоятельно изучать техники компьютерной графики. Результатом стала разработка проекта в инновационном для нашего университета направлении, а также включение компьютерной графики в расписание курсов. К тому же, конечно, мы многому научились сами.

Я не тот человек, который любит постоянно играть в видеоигры. На самом деле, я не очень люблю играть. Что меня привлекает, так это тайна каждого пикселя. Как я могу это изменить? Как я могу его переместить? Я думал, что это любопытство коснулось и студентов, изучающих информатику, как это случилось со мной и моими друзьями. Однако на практике я вижу немного другое. Большинство студентов предпочитают более быстрый и менее болезненный способ получения знаний. И они получают это с помощью более интуитивно понятных языков программирования, API-интерфейсов, облегчающих всю работу, или даже интерактивных рабочих сред с инструментами для самокоррекции. Я не против использования этих мощностей, особенно когда нам нужно ускорить производство. Что меня беспокоит, так это чрезмерное использование этих инструментов во время обучения. Что я наблюдаю в классе, так это снижение способности думать о том, что делается, и, следовательно, неспособность принимать решения.

Не говоря уже о том, что я профессор компьютерной графики и мне нужна моя работа, одним из главных мотиваторов в изучении компьютерной графики является красота и простота визуальной коммуникации.На самом деле мы живем в визуальную эпоху, когда мы видим дисплеи компьютеров, сотовых телефонов и мобильных устройств в различных сферах нашей жизни. Вот почему меня до сих пор удивляет незаинтересованность студента в изучении компьютерной графики.

Затем, подумав об этом возникшем препятствии, в начале этого года я решил разработать для учащихся другое задание. Я попросил их исследовать проекты в области компьютерной графики. После завершения исследования каждая группа студентов должна выбрать проект, представляющий больший интерес, и представить его в классе другим коллегам. Однако у задачи было только одно ограничение: ни один проект не мог быть в сфере развлечений, таких как игры или фильмы. Целью задания было показать учащимся различные области знаний, постоянно использующие компьютерную графику.

Как и следовало ожидать, я снова удивляюсь, но на этот раз неожиданным образом. Я получил отличный результат со студентами. Во-первых, большинство из них были мотивированы на выполнение задания. Они не знали, что компьютерная графика может применяться в нескольких проектах с различными целями, такими как обучение, лечение, помощь в обучении, включение цифровых технологий, моделирование и другие. Некоторые студенты осознали важность визуального программирования и были заинтересованы в выполнении проектов в этой области. Также я отобрал лучшие проекты и принял участие в круглом столе, в котором приняли участие студенты, на ежегодно проводимой в колледже конференции. Было приятно видеть студентов, выступающих перед сообществом. И еще более приятно осознавать, что, по крайней мере для этих студентов, я достиг цели, показав, что компьютерная графика выходит за рамки красивых и забавных рисунков на экране. Мы можем использовать весь его потенциал для различных проектов. Это зависит только от нашей способности творить!

Компьютер стал мощным инструментом для быстрого и экономичного создания изображений. Компьютерная графика остается одной из самых интересных и быстро развивающихся областей. Старая китайская поговорка «Одна картинка стоит тысячи слов» в нашу компьютерную эпоху может быть изменена на «Одна картинка стоит многих килобайт данных». Естественно ожидать, что графическая коммуникация часто будет более удобной, когда для этой цели используются компьютеры. Это верно, потому что нужно представлять объекты в двухмерном и трехмерном пространстве. Компьютерная графика произвела революцию почти во всех компьютерных приложениях в науке и технике.

Информационные технологии сегодня в тренде. По мере увеличения объема информации возникает проблема ее хранения. Поскольку время – деньги, в 21 веке у людей нет времени читать огромное количество страниц. Так что эту проблему решает компьютерная графика. . Изображение может представлять собой огромную базу данных, такую как гистограммы, круговые диаграммы и т. д. Предположим, мы должны показать производительность некоторой фабрики, связанную с прибылью с 1980 года. Требуется большое количество страниц для хранения этой огромной информации, связанной с финансовой, числовой и статистической информацией. . Обычному человеку требуется много времени, чтобы понять это. Существует альтернатива показу или представлению этой информации с помощью графических инструментов, таких как гистограмма или круговая диаграмма, т. е. мы можем выразить эти данные в графической форме.

Методы компьютерной графики используются в автоматизированном проектировании (САПР) для создания чертежей определенных частей машины с любого угла обзора. Еще одна область в области автоматизированного производства (CAM), где с помощью методов компьютерной графики можно отобразить производственную схему для данной детали и проследить путь, пройденный станками для данного производственного процесса. Архитекторы могут использовать компьютерную графику для создания макета здания и использовать ее для автоматизированного проектирования (САПР). Виртуальная реальность может сделать еще один шаг вперед. Ваш архитектор может предложить вам пройтись по смоделированному зданию, чтобы вы увидели и почувствовали, насколько доступны выключатели света, сами себя и т. д.

Многие люди для различных областей применения используют интерактивную графику. Например, строительная инженерия используется для эффективного проектирования конструкций на основе анализа напряжений в различных элементах конструкции. Из опроса видно, что в будущем инженеры, дизайнеры и т.д. будут достаточно широко использовать компьютерную графику. Практически нет области, в которой графические дисплеи не могут быть использованы с какой-либо пользой, поэтому неудивительно, что использование компьютерной графики столь широко распространено. Сегодня компьютерная графика регулярно используется в таких разнообразных областях, как наука, инженерия, медицина, бизнес, промышленность, правительство, искусство, развлечения, реклама, образование, обучение и т. д.

Компьютерный графический дизайн создает визуальные идеи и творческий шаблон для рекламы и рекламы. Это стало феноменом в том, как ваша реклама влияет на ваш маркетинг. Графический дизайнер играет важную роль в публикации информации и создании более привлекательных изображений о продукте, что способствует развитию товарного рынка. Чтобы вызывать эмоции и отправлять сообщения зрителям, он использует технологию для манипулирования и смешивания слов, изображений, цветов и типографики. Продолжайте читать, чтобы узнать о различных аспектах дизайна компьютерной графики.

Как компьютерный графический дизайн упрощает работу?

Он включает в себя различное программное обеспечение, упрощающее проектирование и требующее меньше времени. Создание изображений с помощью этих инструментов дает вам множество легкодоступных вещей, которые вам просто нужно правильно разместить. Опять же, если мы обсуждаем раскрашивание, то область заполняется одним щелчком мыши, и редактирование становится слишком простым.

Веб-разработка, языки программирования, тестирование программного обеспечения и другое

Добавление содержимого, такого как мультимедиа и текст, с обработанными изображениями прекрасно объясняет конечному пользователю ваши чувства. Мы можем сделать GIF (графический интегрированный файл), который в настоящее время более известен. GIF длится от 0 до 5 секунд, что вкратце объясняет то, что вы хотите объяснить.

Ведущие компании

Дизайн дудло
Пентаграмма
Ландор
Метадизайн
Погоня
Дизайн Чарли Смита
Веселая шестеренка
Чермаев, Гейсмар и Хавив
Консультанты бренда Saffron

Что можно сделать с компьютерным графическим дизайном?

Мы можем использовать графический дизайн следующими способами: –

Цифровой дизайн => Это означает, что любое изображение, которое было изменено или изменено, называется цифровым дизайном. При этом мы ориентируемся на художественную ценность и эстетический вид изображения. Цифровой дизайн используется для рекламы или иногда на рекламных щитах.
Мультимедийный дизайн => Мультимедийный дизайн означает включение звука и текста и создание из них одного медиафайла. Это причудливые графические изображения, которые обычно можно увидеть на веб-сайте или в презентации.

Работает

Иногда вы пишете в рекламе текст, который может быть непонятным и не может привлечь внимание проходящих оттуда людей. Но с помощью этого программного обеспечения вы можете улучшить текст на изображении и сделать его более привлекательным с эстетической точки зрения, что привлечет внимание.

Все в одном пакете дизайна (280+ курсов, 100+ проектов) 280+ онлайн-курсов | 2000+ часов | Поддающиеся проверке сертификаты | Пожизненный доступ
4,6 (2374 оценки)

Преимущества

Изучив компьютерный графический дизайн, вы узнаете: –

Ваши маркетинговые навыки становятся более эффективными.
Изображения, которыми вы манипулируете, обеспечивают вашему продукту большой рынок сбыта, что увеличивает источники дохода.
В мультимедийном дизайне вам не нужно ничего говорить, вместо этого добавленные вами звук и текст расскажут все с помощью добавленных вами изображений.

Требуемые навыки

Чтобы изучать компьютерную графику, вы должны обладать аналитическими способностями, коммуникативными навыками и навыками тайм-менеджмента. У вас должны быть художественные способности и некоторый творческий потенциал, который показывает, насколько искусным искусством вы можете заниматься.

Почему мы должны использовать компьютерный графический дизайн?

Мы используем компьютерную графику, потому что: –

Кандидаты могут работать независимо.
Они могут работать в команде в соответствии с проектом.
Проекты могут быть завершены в течение определенного времени или раньше указанного времени, если у нас есть хорошие руки.
Можно вести несколько проектов одновременно, что позволяет нам работать больше.

Область

Каждое поле имеет разную область применения, но у графического дизайнера есть следующие преимущества: –

Если кандидат хочет стать художником исключительно для того, чтобы выражать свои творческие способности, то он на правильном пути.
Поскольку инструменты, используемые в компьютерной графике, используются различными многонациональными компаниями, у кандидата на обучение есть широкие возможности для размещения.
Если вы заинтересованы в форматировании существующих изображений или информации, вы можете развивать свою карьеру в качестве настольного издателя.
У вас может быть возможность стать инструктором в институтах или преподавателем в колледжах и университетах, где преподаются эти инструменты.

Зачем нам нужен компьютерный графический дизайн?

Потребность в компьютерной графике в современном мире стала важной по следующим причинам: –

Каждый маркетолог или продавец зависит от того, насколько невероятно улучшился продукт.
Первым шагом при запуске продукта является создание мультимедийного дизайна.
Будь то фирма или крупный бренд, у каждого есть свой веб-сайт, который необходимо регулярно обновлять.Они должны воспользоваться помощью графического дизайнера, чтобы изменить свой продукт или информацию, поскольку графический дизайнер помещает информацию в более привлекательном виде.

Кто является подходящей аудиторией для изучения этой технологии?

Кандидат должен иметь степень бакалавра в любой области или, по крайней мере, окончание обязательно в любой области. Если кандидат занимается продажами или маркетингом, он может использовать свой предыдущий опыт, изучив это.

Желательно, чтобы страстные любители и люди с художественным складом ума получили знания в области компьютерного графического дизайна, так как это поможет им в карьере.

Как эта технология поможет вам в карьерном росте?

Это технология, с помощью которой вы должны создать собственное портфолио, которое поможет повысить вашу карьеру. Портфолио может быть любым проектом, который вы успешно завершили, будь то проект вашей школы или колледжа. Детали вашего проекта должны быть упомянуты должным образом в подробной форме. Вы можете указать количество всех проектов, которые вы завершили, что даст вам толчок в вашей карьере.

Заключение

Поскольку можно сделать вывод, что это основная потребность современного мира, где каждый хочет получать знания через Интернет. Делая информацию и средства массовой информации более сильными и привлекательными, конечный пользователь учится и понимает вещи ясно.