Компьютерная графика (информатика) - Computer graphics (computer science)

Эта статья посвящена научной дисциплине компьютерной графики. Для более широкого обзора см. Компьютерная графика. Для использования в других целях см. Компьютерная графика (значения).
Современный рендеринг Чайник Юта, культовая модель в 3D компьютерной графике, созданная Мартин Ньюэлл в 1975 г.

Компьютерная графика является подполе Информатика который изучает методы цифрового синтеза и обработки визуального контента. Хотя этот термин часто относится к изучению трехмерная компьютерная графика, он также включает двухмерная графика и обработка изображений.

Обзор

Компьютерная графика изучает манипуляции с визуальной и геометрической информацией с помощью вычислительных методов. Основное внимание уделяется математический и вычислительный основы создания и обработки изображений, а не просто эстетический вопросы. Компьютерная графика часто отличается от области визуализация, хотя эти два поля имеют много общего.

Связанные исследования включают:

Приложения компьютерной графики включают:

История

Смотрите также: История компьютерной анимации и Компьютерная графика § История

Существует несколько международных конференций и журналов, где публикуются наиболее значимые результаты в области компьютерной графики. Среди них есть СИГГРАФ и Еврография конференции и Ассоциация вычислительной техники (ACM) Транзакции в журнале графики. Совместная Eurographics и ACM SIGGRAPH серия симпозиумов включает основные площадки для более специализированных подполей: симпозиум по обработке геометрии,[1] Симпозиум по рендерингу, Симпозиум по компьютерной анимации,[2] и высокопроизводительная графика.[3]

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).[4][5][6][7]

Подполя

Широкая классификация основных подполей компьютерной графики может быть следующей:

  1. Геометрия: способы представления и обработки поверхностей
  2. Анимация: способы представления и управления движением
  3. Рендеринг: алгоритмы воспроизвести легкий транспорт
  4. Изображения: получение изображения или редактирование изображения

Геометрия

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, граничные представления наиболее часто используются. Двумерный поверхности являются хорошим представлением для большинства объектов, хотя могут и не являтьсямногообразие. Поскольку поверхности не конечны, используются дискретные цифровые аппроксимации. Полигональные сетки (и в меньшей степени подразделения поверхностей ) являются наиболее распространенным представлением, хотя представления на основе точек стали в последнее время более популярными (см., например, Симпозиум по графике на основе точек).[8] Эти представления Лагранжиан, это означает, что пространственное расположение образцов не зависит. Недавно, Эйлеров описания поверхностей (то есть, где пространственные образцы фиксированы), такие как наборы уровней были разработаны в полезное представление для деформирования поверхностей, которые претерпевают множество топологических изменений (с жидкости являясь наиболее ярким примером).[9]

Подполя геометрии
  • Неявная поверхность моделирование - более старое подполе, которое исследует использование алгебраических поверхностей, конструктивная твердотельная геометрия и т. д. для представления поверхности.
  • Цифровая обработка геометрии - реконструкция поверхности, упрощение, обтекатель, ремонт сетки, параметризация, переплетение, создание сетки, сжатие поверхности и редактирование поверхности подпадают под этот заголовок.[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 основному 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 стал более популярным, поскольку компьютеры стали более мощными в вычислительном отношении.

Подполя

Рендеринг

Косвенное диффузное рассеяние смоделировано с помощью трассировка пути и сияние кеширование.

Визуализация генерирует изображения из модели. Рендеринг может имитировать легкий транспорт для создания реалистичных изображений или может создавать изображения с определенным художественным стилем в нефотореалистичный рендеринг. Две основные операции в реалистичном рендеринге - это перенос (сколько света проходит из одного места в другое) и рассеяние (как поверхности взаимодействуют со светом). Видеть Рендеринг (компьютерная графика) для дополнительной информации.

Транспорт

Транспорт описывает, как освещение в сцене передается из одного места в другое. Видимость является важным компонентом легкового транспорта.

Рассеяние

Модели рассеяние и затенение используются для описания внешнего вида поверхности. В графике эти проблемы часто изучаются в контексте рендеринга, поскольку они могут существенно повлиять на дизайн алгоритмы рендеринга. Затенение можно разбить на две ортогональные проблемы, которые часто изучаются независимо:

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

Первая проблема относится к рассеяние, т.е. соотношение между входящей и исходящей освещенностью в данной точке. Описание рассеяния обычно дается в терминах функция распределения двунаправленного рассеяния или BSDF. Последний вопрос касается того, как различные типы рассеяния распределяются по поверхности (т.е. какая функция рассеяния где применяется). Подобные описания обычно выражаются с помощью программы, называемой шейдер. (Обратите внимание, что существует некоторая путаница, поскольку слово «шейдер» иногда используется для программ, описывающих локальный геометрический вариация.)

Другие подполя

Известные исследователи

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "geometryprocessing.org". geometryprocessing.org. Получено 2014-05-01.
  2. ^ [1] В архиве 14 марта 2007 г. Wayback Machine
  3. ^ «Высокопроизводительная графика». highperformancegraphics.org.
  4. ^ «Памятка по передовой практике». Cra.org. Архивировано из оригинал на 2014-05-02. Получено 2014-05-01.
  5. ^ «Выбор места проведения: конференция или журнал?». People.csail.mit.edu. Получено 2014-05-01.
  6. ^ «Статистика приема публикаций по графике / визуализации». vrlab.epfl.ch. Получено 2014-05-01.
  7. ^ Обширную историю компьютерной графики можно найти на эта страница В архиве 5 апреля 2007 г. Wayback Machine.
  8. ^ «Точечная графика 2007 - PBG07». Graphics.ethz.ch. Получено 2014-05-01.
  9. ^ "Рон Федкив". graphics.stanford.edu. Получено 2014-05-01.
  10. ^ [2] В архиве 14 февраля 2007 г. Wayback Machine
  11. ^ CS 598: Цифровая обработка геометрии (осень 2004 г.) В архиве 2004-10-25 в Archive.today
  12. ^ «Цифровая обработка геометрии». cs.ubc.ca. Получено 2014-05-01.
  13. ^ «Дискретно-дифференциальная геометрия». ddg.cs.columbia.edu. Получено 2014-05-01.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Группы университетов

Промышленность

Промышленные лаборатории, занимающиеся исследованием графики "голубого неба", включают:

Основные киностудии, известные своими исследованиями в области графики, включают: