Что такое компьютерная графика

Обновлено: 21.11.2024

Кафедра технологии компьютерной графики готовит студентов, заинтересованных в создании и управлении производством компьютерной графики для широкого спектра отраслей промышленности. Студенты работают в компьютерных классах, развивая свои графические навыки, методы, концепции и управленческие способности в рамках индивидуальных и командных проектов. После успешного завершения предтехнической программы по графике учащиеся могут выбрать одну из нескольких специальностей по технологии компьютерной графики. Или объедините аспекты нескольких специальностей в единую индивидуальную программу обучения.

Анимация

Компьютерная анимация воплощает в жизнь идеи и концепции — от последнего блокбастера до сложнейшего научного анализа. Когда вы специализируетесь на компьютерной анимации, вы можете помочь придать перспективу и контекст сложным идеям, создавая визуальные представления идей новых продуктов, больших данных, раковых клеток и даже танцующих пингвинов. Компьютерная анимация присутствует повсюду, не только в сфере развлечений, но и в образовании, продуктах и упаковке, строительстве, залах судебных заседаний и новых приложениях, которые еще предстоит открыть. Изучение анимации и пространственной графики направлено на развитие и интеграцию навыков в области технологий растровой и векторной графики, построения 3D-моделей, освещения и рендеринга, раскадровки и физического моделирования на основе виртуального движения. Студенты, окончившие программу, готовятся к ролям на уровне производства и управления в качестве моделистов, аниматоров, продюсеров, технических или арт-директоров во всех областях производства анимации и виртуальной среды. Несколько наших выпускников получили «Оскар» за работу над диснеевским фильмом «Большой герой 6». Подробнее об этом читайте здесь.

Строительство — Информационное моделирование зданий

С помощью нескольких нажатий клавиш и знаний в области строительства вы можете создать 3D-модель здания и просмотреть ее изнутри или снаружи, со всех сторон или даже с дополнительным этажом или двумя. Эта компьютерная модель помогает строительной бригаде создайте подробную документацию, и вы станете неотъемлемым членом команды. Когда вы сосредоточите свои таланты на строительной графике (или информационном моделировании зданий — BIM), вы сможете стать частью следующего поколения дизайнеров, революционизирующих строительную отрасль. Эта специальность включает курсы компьютерной графики, компьютерных технологий и программирования, а также строительных материалов и методов. Готовит студентов быть практиками и менеджерами компьютерной графики в области архитектуры, инженерии и строительства. Выпускник сможет освоить 3D-моделирование архитектурных концепций, а также передавать или продавать их с помощью анимации, интерактивных мультимедиа, Интернета и видео.

Техническое руководство по эффектам

Специализация «Техническая режиссура эффектов» (FX TD) — это новое предложение, использующее современные технологические инновации в области технической анимации и технической режиссуры применительно к производству развлекательной компьютерной графики для телевизионных эпизодов, рекламных роликов и игровых роликов. Специальность включает в себя увеличенное количество математики по сравнению со стандартной специальностью технологии компьютерной графики. Хотя степень охватывает некоторые из тех же тем, что и в традиционной научной компьютерной графике, основное внимание в ней уделяется применению этих тем через призму производственных инструментов и методов. Короче говоря, основное внимание уделяется методам производства, а не созданию инструментов компьютерной графики для промышленности.

Исследования игр

Дизайн и разработка, ориентированная на человека

Проектирование и разработка, ориентированная на человека (HCDD), – это процесс создания цифровых продуктов, которыми легко и интересно пользоваться. Помещая пользователя в центр процесса проектирования, мы гарантируем, что создаваемые нами продукты удовлетворяют потребности пользователей, просты в освоении и просты в использовании. Ориентированное на человека проектирование и разработка используются в продуктах любого типа с графическим пользовательским интерфейсом, включая веб-сайты, мобильные приложения, настольные приложения, банкоматы, приборные панели автомобилей, смарт-часы и многое другое. Названия должностей включают дизайнера пользовательского опыта (UX), инженера по удобству использования, информационного архитектора, дизайнера взаимодействия, архитектора пользовательского опыта, исследователя пользовательского опыта. Большинство курсов HCDD преподаются в студии, где студенты активно работают над проектами. У майора есть серия Experience Studios, где студенты работают над клиентскими проектами. К моменту выпуска студенты HCDD будут иметь 3,5 года опыта работы над реальными клиентскими проектами. Вакансии UX входят в число 25 самых востребованных и высокооплачиваемых вакансий в США.

Виртуальная интеграция продукта

Виртуальная интеграция продуктов (VPI) готовит студентов к тому, чтобы стать практиками и менеджерами компьютерной графики для поддержки инженерного проектирования и производственных процессов. Используйте новейшие компьютерные технологии для проектирования чего угодно, от автомобилей и самолетов до тазобедренных суставов и аппаратов искусственного кровообращения.От первоначальных эскизов проекта до производственного процесса вы будете создавать, тестировать и внедрять продукты в виртуальной среде. Вы будете работать в основном с программными инструментами управления жизненным циклом продукта (PLM) для моделирования, автоматизированного проектирования (CAD) и управления данными о продукте (PDM). У вас будет возможность работать в промышленности и быть неотъемлемой частью команд, которые внедряют и используют эти технологии. Специалисты по интеграции PLM обладают знаниями и навыками в области каркасного, поверхностного и параметрического твердотельного трехмерного моделирования, стандартов промышленной графики и стратегий управления базами данных. Учебная программа сочетает в себе технические навыки, полученные в лабораторных условиях, и знания, получаемые в классе, чтобы подготовить выпускников, способных немедленно и эффективно вносить свой вклад в работу тех работодателей, которые занимаются разработкой графического дизайна и пользователями баз данных, поставщиками услуг или консультантами.

Композитинг визуальных эффектов

Композитинг визуальных эффектов (VFX Compositing) фокусируется на применении методов композитинга специально для визуальных эффектов и арен 3D-анимации для рынков эпизодического телевидения, рекламы и игровой кинематографии. Курсовая работа посвящена инструментам для создания визуальных эффектов, а не моушн-графике.

Веб-программирование и дизайн

Перед запуском большинства веб-сайтов и мобильных приложений выполняется огромное количество работ по планированию, программированию и тестированию. От элементов дизайна до баз данных, от бизнес-логики до совместимости с браузерами, веб-программирование и дизайн требуют широкой базы знаний и опыта. Будучи специалистом по веб-программированию и дизайну в Университете Пердью, вы будете работать в команде и индивидуально, чтобы научиться создавать функциональные, безопасные и удобные для пользователя продукты. От PHP и MySQL с открытым исходным кодом до сред Microsoft и ASP вы получите широкий спектр возможностей и концепций программирования, которые позволят вам процветать и адаптироваться в этой постоянно меняющейся отрасли.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

компьютерная графика, производство изображений на компьютерах для использования на любом носителе. Изображения, используемые в графическом дизайне печатных материалов, часто создаются на компьютерах, как и неподвижные и движущиеся изображения, которые можно увидеть в комиксах и анимации. Реалистичные изображения, наблюдаемые и управляемые в электронных играх и компьютерных симуляциях, не могут быть созданы или поддерживаться без расширенных возможностей современной компьютерной графики. Компьютерная графика также необходима для научной визуализации, дисциплины, которая использует изображения и цвета для моделирования сложных явлений, таких как воздушные потоки и электрические поля, а также для автоматизированного проектирования и проектирования, в которых объекты рисуются и анализируются в компьютерных программах. Даже графический пользовательский интерфейс на базе Windows, ставший теперь обычным средством взаимодействия с бесчисленным количеством компьютерных программ, является продуктом компьютерной графики.

Отображение изображения

Изображения содержат большое количество информации как с точки зрения теории информации (т. е. количества битов, необходимых для представления изображения), так и с точки зрения семантики (т. е. значения, которое изображения могут передать зрителю). Из-за важности изображений в любой области, в которой отображается сложная информация или обрабатывается, а также из-за высоких ожиданий потребителей в отношении качества изображения компьютерная графика всегда предъявляла высокие требования к компьютерному оборудованию и программному обеспечению.

Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.

В 1960-х годах ранние системы компьютерной графики использовали векторную графику для создания изображений из сегментов прямых линий, которые объединялись для отображения на специализированных компьютерных видеомониторах. Векторная графика экономична в использовании памяти, так как весь отрезок определяется просто координатами его конечных точек.Однако он не подходит для очень реалистичных изображений, так как большинство изображений имеют по крайней мере несколько изогнутых краев, а использование всех прямых линий для рисования изогнутых объектов приводит к заметному эффекту «ступеньки».

В конце 1970-х и 80-х годах растровая графика, созданная на основе телевизионных технологий, стала более распространенной, хотя по-прежнему ограничивалась дорогостоящими графическими рабочими станциями. Растровая графика представляет изображения в виде растровых изображений, хранящихся в памяти компьютера и отображаемых на экране, состоящем из крошечных пикселей. Каждый пиксель представлен одним или несколькими битами памяти. Одного бита на пиксель достаточно для черно-белых изображений, а четыре бита на пиксель определяют 16-шаговое изображение в оттенках серого. Восемь бит на пиксель задают изображение с 256 уровнями цвета; так называемый «истинный цвет» требует 24 бита на пиксель (определяя более 16 миллионов цветов). При таком разрешении или битовой глубине для полноэкранного изображения требуется несколько мегабайт (миллионов байтов; 8 бит = 1 байт) памяти. С 1990-х растровая графика стала повсеместной. В настоящее время персональные компьютеры обычно оснащены выделенной видеопамятью для хранения растровых изображений с высоким разрешением.

Трехмерная визуализация

Хотя растровые изображения и используются для отображения, они не подходят для большинства вычислительных задач, требующих трехмерного представления объектов, составляющих изображение. Одним из стандартных эталонов для преобразования компьютерных моделей в графические изображения является Чайник Юта, созданный в Университете штата Юта в 1975 году. Представленный скелетно в виде каркасного изображения, Чайник Юта состоит из множества маленьких многоугольников. Однако даже при сотнях полигонов изображение не получается гладким. Кривые Безье могут обеспечить более гладкое представление, у которого есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что требуется меньше компьютерной памяти. Кривые Безье описываются кубическими уравнениями; кубическая кривая определяется четырьмя точками или, что то же самое, двумя точками и наклонами кривой в этих точках. Две кубические кривые можно плавно соединить, придав им одинаковый наклон на стыке. Кривые Безье и связанные с ними кривые, известные как B-сплайны, были введены в программы автоматизированного проектирования для моделирования кузовов автомобилей.

Рендеринг предлагает ряд других вычислительных задач в погоне за реалистичностью. Объекты должны трансформироваться по мере их вращения или перемещения относительно точки обзора наблюдателя. При изменении точки обзора твердые объекты должны закрывать объекты, находящиеся позади них, а их передние поверхности должны закрывать задние. Этот метод «устранения скрытых поверхностей» может быть реализован путем расширения атрибутов пикселя, чтобы включить «глубину» каждого пикселя в сцене, определяемую объектом, частью которого он является. Затем алгоритмы могут вычислить, какие поверхности в сцене видны, а какие скрыты другими. В компьютерах, оснащенных специализированными графическими картами для электронных игр, компьютерных симуляций и других интерактивных компьютерных приложений, эти алгоритмы выполняются настолько быстро, что нет заметной задержки, то есть рендеринг достигается в «реальном времени».

Компьютерная графика относится к довольно широкой области цифрового творчества, которая в первую очередь касается использования компьютеров и программного обеспечения для создания визуальных медиа. Иногда просто называемая CG, компьютерная графика может включать в себя двухмерные (2-D) и трехмерные (3-D) изображения, анимированные части работы, интерактивные медиа, такие как видеоигры, и почти все, что визуально привлекательным и созданным с помощью компьютера. Эти типы графики часто используются в спецэффектах для фильмов и телевизионных программ, а также для персональных компьютеров (ПК) и видеоигр.

Инфографика – это способ визуального представления статистической информации.

В широком смысле почти все изображения, созданные и используемые во всех формах медиа, скорее всего, являются компьютерной графикой. В то время как рисованные изображения по-прежнему используются для некоторых целей, большинство законченных произведений искусства, созданных графическими дизайнерами для использования на веб-сайтах, в корпоративных логотипах и рекламе, создаются с помощью компьютера. Преимущества цифровых медиа, такие как простота транспортировки, печати и редактирования, сделали другие формы визуального творчества менее привлекательными для многих профессиональных художников. Даже такие форматы, как комиксы, часто создаются путем сканирования нарисованных от руки изображений в компьютер и использования иллюстрационных программ для рисования, раскрашивания и окончательной обработки готовой страницы.

Компьютерная графика может включать 2D-, 3D- и анимированные работы.

Большой объем работы с компьютерной графикой делается для спецэффектов в кино и на телевидении. Эти виды графики часто создаются для создания реалистичных или фотореалистичных творений, которые органично вписываются в сцену, которая была снята или записана на пленку. Это могут быть взрывы, гигантские роботы, инопланетные существа и полностью цифровые последовательности действий, в которых на самом деле ничего не снималось, а вся сцена создавалась на компьютере. Эта компьютерная графика, которую часто создают команды из десятков человек, обычно устанавливает высшую отметку для других компаний и форм визуальных медиа. Хотя некоторые критики осуждают использование компьютерной графики, многие кинематографисты считают цифровые изображения просто еще одним творческим инструментом, имеющимся в их распоряжении.

Старые компьютерные мониторы могут не отображать всю графику, используемую текущим программным обеспечением.

Игры для ПК и видеоигры почти полностью состоят из компьютерной графики. С появлением форматов компакт-дисков (CD) для хранения видеоигр в 1990-х годах в некоторых играх использовались видеозаписи живых людей, смешанные с цифровыми изображениями. Однако они оказались довольно неудачными, и отраслевым стандартом традиционно было использование компьютерной графики для создания персонажей, окружения и действий. Хотя изощренность и сложность изображений, созданных индустрией видеоигр, значительно продвинулись вперед по сравнению с самыми ранними играми, принципы и дизайн, лежащие в основе игр, остались довольно неизменными.

Для запуска продвинутых игр или программного обеспечения для редактирования видео требуются мощные видеокарты.

Компьютерная графика используется практически во всех отраслях. люди во всех демографических, географических, расовых, политических и религиозных группах извлекают из них пользу. Когда вы берете в руки журнал или газету, смотрите телевизор, идете в кино или едете по улице, вы видите изображения, созданные компьютерной графикой.

Компьютерная графика используется, потому что она добавляет цвет, волнение и визуальную стимуляцию в медиа. Они эстетичны и информативны. Газеты, журналы, брошюры и отчеты, рекламные щиты, плакаты, художественные репродукции, поздравительные и почтовые открытки содержат цифровую графику. Несколько фильмов, в том числе Кто подставил кролика Роджера?, История игрушек и Стюарт Литтл, получили признание за новаторское использование цифровых эффектов и/или анимации. Видеоигры используют передовую цифровую графику. Ученые используют компьютерную визуализацию для моделирования движений животных, гроз и формирования галактик. Визуальное моделирование также используется в учебных программах, где люди учатся водить машину или летать. Врачи могут видеть цифровые графические представления данных компьютерной аксиальной томографии, которые помогают в диагностике и лечении. Архитекторы и дизайнеры продуктов используют программы автоматизированного проектирования для создания графических представлений своих проектов. Графические дизайнеры создают цифровые иллюстрации на компьютере. Через Всемирную паутину компьютерная графика распространяется по всему миру.

Компьютерная графика визуальна, поэтому реакция человека на нее сильно отличается от реакции человека на текстовую или слуховую коммуникацию. В детстве люди развивают зрительные навыки раньше, чем языковые, но даже во взрослом возрасте они эмоционально реагируют на то, что видят. Люди привносят в любой просмотр изображения свой опыт, ожидания и ценности. Иногда люди обращаются к культурным, религиозным или универсальным символам, чтобы связать образ со своим восприятием мира. Всеобщее становится личным, а личное становится всеобщим. Визуальная коммуникация многомерна. У людей есть первичная или интуитивная реакция, основанная на глубоко укоренившихся убеждениях, эмоциональная реакция, основанная на содержании и представлении изображения, и ассоциативная реакция, основанная на предшествующем опыте. Затем рациональный ответ накладывается поверх остальных.

ФИЛЬМ ПРОТИВ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Компьютерная графика — это искусство использования компьютерных технологий для создания визуальных изображений из данных. Один из способов понять это — сравнить пленку и цифровую фотографию. В пленочной камере рулон пленки загружается в камеру. Чтобы сделать снимок, камера выставляет на свет несколько кристаллов галогенида серебра на одном маленьком кусочке пленки. Когда весь рулон будет использован, его можно отнести к специалисту, который обработает пленку химическими веществами, а затем направит свет через пленку на светочувствительную бумагу. Вскоре на бумаге появляется изображение, и создается отпечаток.

В отличие от пленочных камер, в цифровых камерах пленка не используется. Внутри него находится мини-компьютер, который записывает свет в двумерный массив точек. Затем каждой из этих точек присваивается цифровое значение. В целом все цифровые устройства работают по одному и тому же принципу. Источником может быть свет из мира природы или лист бумаги, или изображение, созданное на компьютере. Каждое цифровое устройство преобразует входной сигнал источника в массив цифровых значений. Чтобы лучше понять это, нужно более внимательно изучить, как работают компьютеры.

ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА

Компьютеры используют двоичную систему, состоящую из единиц и нулей. Концептуально это работает как выключатель. Чтобы описать изображение в черно-белом цвете, белому цвету можно присвоить значение «0», а черному — значение «1». Если взять черно-белое изображение и наложить на него ряд строк и столбцов, то на каждом пересечении строки и столбца будет точка. Затем каждой точке можно присвоить значение «0» белого цвета или «1» черного цвета. Теперь есть массив нулей и единиц, которые вместе представляют изображение. Каждое значение, то есть каждый 0 или 1, требует немного памяти. Говорят, что изображение, описанное выше, имеет битовую глубину 1, поскольку для описания любой точки изображения требуется 1 бит (либо 1, либо 0).

Если нужно, чтобы изображение содержало оттенки серого между черным и белым, нужно больше битов. Если вы используете 2 бита, есть четыре возможных комбинации 1 и 0

Программы запускаются в пакетном режиме с использованием перфокарт. Текстовые символы используются для создания изображений.
Принтеры могут печатать только целые символы, а не отдельные точки.

Середина 1970-х. Появление первых персональных компьютеров. Мониторы отображают белый текст на зеленом фоне в результате люминофора P1 из электронно-лучевой трубки. Мониторы называются ЭЛТ или зелеными экранами.
Низкое графическое разрешение, около 128 × 48 точек на экран.

1981: IBM представляет первый цветной ПК. Монитор CGA может отображать 4 цвета, используя комбинацию красного, зеленого и синего цветов.
1984 год: представлен Apple Macintosh.
Цветная графика возможна, но память компьютера ограничена.
1987 год: возможны 256 цветов и разрешение 720 × 400 точек.

Количество цветов, которые может отображать монитор ПК, увеличилось с 256 до 16,7 млн.
ПК могут использовать 3D-графику.
1994: Всемирная паутина становится общедоступной и предоставляет еще один канал для использования компьютерной графики.

ЖК-мониторы становятся популярными.
Графические процессоры ПК (GPU) обеспечивают производительность 3D-графики в 25 раз выше, чем в 1990-х годах.

В бизнесе технология виртуальной реальности используется для оценки и изменения дизайна продукта.

Пользователи взаимодействуют с играми с помощью трехмерных графических представлений пользователей в реальном времени.

1984: The Last Starfighter отображает первые фотореалистичные компьютерные графические изображения в художественном фильме.
1988: Кто подставил кролика Роджера объединяет персонажей компьютерной анимации с живыми людьми.

1991: История игрушек становится первым полнометражным компьютерным анимационным фильмом.
Трехмерная компьютерная графика используется в мультфильмах на телевидении и в анимационных фильмах.

Цифровые телевизоры высокой четкости (HDTV) становятся популярными.
Shark Tale использует глобальное освещение для создания реалистичных теней и отражений.

Начало 1980-х: доступны CAD-системы, использующие двухмерное планирование этажей и элементарное моделирование.
Конец 1980-х: системы CAD предлагают возможности 3D-рендеринга и пошагового просмотра.
1989: Доступны программы моделирования и визуализации. технология, которая позволяет врачам видеть графическое изображение мягких тканей, помогает в диагностике и лечении аномалий.
3D-модели человеческого тела используются для виртуальной хирургии и обучения.

Фотографии интегрированы с чертежами САПР.
Программы CAD/CAM используются для проектирования, сборки и тестирования новых продуктов.

(00, 10, 01, 11), поэтому могут быть представлены четыре оттенка серого (включая черный и белый). Четырех оттенков серого обычно недостаточно для создания реалистичного изображения. Как правило, для создания высококачественного изображения требуется 8 бит или 256 оттенков серого.

ЦВЕТ И РАЗРЕШЕНИЕ

Цвет создает дополнительную сложность. Все цвета можно получить, комбинируя три основных цвета света: красный, зеленый и синий. Чтобы компьютер мог эффективно отображать цвета, ему необходимо отдельно описать каждый из этих трех основных цветов. Хотя любой цвет можно создать с помощью всего 2 бит, большинство компьютеров сегодня используют 24-битную или 32-битную глубину для представления полноцветного изображения, воспроизводя до 16 777 216 цветов.Это превосходит возможности человеческого глаза, способного различать около 10 миллионов цветов.

Чем выше битовая глубина, тем точнее цвет. Однако даже с 16 миллионами цветов изображение может быть низкого качества, если только оно не имеет высокого разрешения. Разрешение — это плотность точек или пикселей в массиве изображения, то есть количество столбцов и строк на дюйм. Чем больше количество столбцов и строк, тем выше плотность. Чем выше плотность, тем выше разрешение.

Цена высокого разрешения и большей битовой глубины — пространство. Высококачественная графика занимает много места на диске компьютера и требует большего объема памяти для работы с ней и ее редактирования. Для одного профессионального цифрового изображения легко может потребоваться 50 мегабайт, то есть 8 192 000 бит или больше.

Устройства отображения и принтеры ограничены объемом данных, которые они могут отображать. Оптимальное разрешение, необходимое для цифрового изображения, зависит от носителя вывода и количества строк и столбцов, которые оно может отображать на дюйм. Полученные точки пересечения называются точками, а число точек на дюйм называется точками на дюйм или dpi. Обычно для художественной печати требуется высокое разрешение, а для изображения в Интернете — нет. Одно из преимуществ цифровых изображений заключается в том, что их можно хранить на компьютере и использовать многократно, при этом каждое воспроизведение точно такое же, как и предыдущее.

До недавнего времени перед просмотром цифрового изображения его нужно было преобразовать в нецифровой или аналоговый формат, поскольку большинство устройств вывода были аналоговыми. Электронно-лучевые трубки, большинство телевизоров и многие принтеры по-прежнему являются аналоговыми, но жидкокристаллические мониторы и многие другие принтеры и телевизоры являются цифровыми. Цифровые изображения могут напрямую передаваться с компьютера на устройство вывода без перевода.

Возможности и надежность компьютерной графики развивались в течение нескольких десятилетий. В Таблице 1 приведены основные достижения в области компьютерной графики в области компьютерных технологий, видео, кино и телевидения, а также моделирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Компьютерная графика будет становиться все более сложной. Их трехмерные фотореалистичные возможности и способность прогнозировать изменения с течением времени произвели революцию в разработке продуктов и маркетинге, а также в научных исследованиях и образовании. Они отвечают за превосходные спецэффекты в фильмах и на телевидении. Многие газеты и журналы используют только компьютерную графику. Они добавляют эстетическое и эмоциональное измерение к тексту. Компьютерная графика ежедневно влияет на жизнь каждого практически во всех аспектах.

библиография

Максвелл, Марти (2004). Роль визуальных образов в правозащитной журналистике. Афины: Университет Джорджии.

Читайте также: