Geschichte der Computergrafik
Die erste Notwendigkeit, ein Bild auf einem Display darzustellen, entstand nicht in der Unterhaltungsindustrie, sondern in Wissenschaft und Luftfahrt - zur Erstellung eines Flugzeug-Radarbildschirms. Kurz darauf wurde auf dem Bildschirm eines normalen Oszilloskops Tennis for Two erstellt, um Besucher zu unterhalten, die zum Tag der offenen Tür im Brookhaven National Laboratory kamen.
Ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung der Computergrafik war das Auftreten von Informationseingabegeräten. Der amerikanische Wissenschaftler Ivan Sutherland schuf das Programm Sketchpad, mit dem der Benutzer mit dem Stylus auf Fotoelementen Figuren auf dem Bildschirm zeichnen konnte. Die erhaltenen Zeichnungen konnten gespeichert und erneut in den Speicher geladen werden. Viele moderne Software-Algorithmen basieren auf Verfahren, die Sutherland in den 1960er Jahren des 20. Jahrhunderts erfunden hat.
Die Computergrafik entwickelte sich schnell, als sie von multinationalen Unternehmen als potentialreich erkannt wurde. So nutzte beispielsweise die Firma Boeing CG, um die Vibration des Flugzeugrumpfes zu untersuchen. Und die Firma Renault beauftragte ihren Ingenieur Pierre Bézier mit der Entwicklung einer Technologie zur Gestaltung von Autokarosserien. Die mathematischen Modelle, die der Ingenieur erstellt hat, wurden nach ihm benannt - so entstanden die Bézier-Kurven.
In den 1980er Jahren wurden Spiele dank Arcade-Automaten für ein breites Publikum zugänglich. Es gab Personal Computer mit grafischer Benutzeroberfläche. Die Prozessoren wurden leistungsfähiger, die Bildrendering-Technologien wurden verbessert, Global Illumination Technologie und Chroma Key wurden eingeführt.
In der nächsten Dekade haben Grafikprozessoren so weit entwickelt, dass Heimcomputer Bilder rendern könnten, für die früher monatelange Arbeit großer Studios erforderlich war.OpenGL- und DirectX-Technologien, Spielekonsolen, 3D-Rennspiele und 3D-Kampfspiele erschienen. 1995 veröffentlichte Pixar „Toy Story“ - den ersten computeranimierten Spielfilm.
In den 2000er Jahren erreichte der Realismus der Computergrafik ein solches Niveau, dass der Begriff „Uncanny Valley“ entstand - Entwickler merkten, dass es abschreckend wirkt, wenn ein künstlich erstellter Charakter zu menschenähnlich wirkt. Erinnern Sie sich zum Beispiel an Sonic oder die Charaktere des Musicals „Cats“. Es entstand die Möglichkeit, mathematische Berechnungen vom Zentralprozessor zum Grafikprozessor der Grafikkarte zu verschieben, was die Genauigkeit und Leistung des Renderings erhöhte.
Haupttypen der Computergrafik
Computergrafik kann in zwei große Richtungen unterteilt werden: zweidimensional und dreidimensional. 2D-Bilder sind flach, während 3D-Objekte eine dritte Dimension - Tiefe - haben.
Zweidimensionale Grafik kann in zwei große Gruppen unterteilt werden.
Arten der 2D-Grafik:
- Rastergrafik;
- Vektorgrafik.
Rastergrafik
Ein Rasterbild besteht aus einem Pixelgitter. Jeder Pixel enthält Informationen über seine Farbe und seine Position auf dem Gitter. Die Rastergrafik hängt von der Auflösung ab, d.h. ihre Qualität wird durch die Anzahl der Punkte pro Zoll (DPI) bestimmt.
Vektorgrafik
Im Gegensatz zur Rastergrafik verwendet die Vektorgrafik mathematische Gleichungen, die die Position von Punkten, Linien, Kurven, Formen und Farben definieren. Daher ist der Hauptvorteil der Vektorgrafik die Erstellung von glatten und skalierbaren Bildern. Die Größe von Vektorbildern kann ohne Qualitätsverlust geändert werden. Diese Art von Grafik wird häufig zum Erstellen von Illustrationen, Infografiken, Logos und Zeichnungen verwendet. Es ist jedoch schwierig, die Rastergrafik vom Markt zu verdrängen - Rasterbilder bewältigen Fotorealismus viel besser.
3D-Grafik
Es gibt mehrere Möglichkeiten, ein 3D-Modell zu erstellen. Jeder von ihnen hat seine Vorzüge und hat seine Nische im Bereich der 3D-Grafik gefunden. Im Folgenden werden wir einige interessante Beispiele durchgehen.
Erstellen von Primitiven
Ein Primitiv ist eine minimalistische dreidimensionale Figur (Würfel, Kugel, Zylinder, Pyramide), die in jedem 3D-Paket in zwei Klicks erstellt werden kann. Primitive werden oft für das Blocking verwendet - einer vorbereitenden Phase der Modellierung, in der der Game Designer vom Allgemeinen zum Besonderen übergeht und den Umriss eines Charakters oder den Plan eines Spielfeldes erstellt.
Polygonales Modellieren
Jeder Punkt (in der polygonalen Modellierung werden sie auch als Vertices bezeichnet) im Raum hat drei Koordinaten: x, y, z. Wenn Sie drei Vertices nehmen und sie miteinander verbinden, erhalten Sie ein Dreieck - ein Polygon.
Voxel-Modellierung
Ein Voxel ist ein Pixel, das eine dritte Dimension erhalten hat. Voxels erschienen zunächst in der Medizin, um die Ergebnisse von Computertomographie darzustellen. Danach begannen sie, Voxel-basiertes Rendering in Spielen und Filmen zu verwenden.
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