Komputer Grafis (ilmu komputer)

Komputer grafis adalah sub-bidang ilmu komputer yang mempelajari metode untuk mensintesis digital dan memanipulasi konten visual. Meskipun istilah sering mengacu pada studi dari komputer grafis tiga dimensi , juga mencakup grafis dua dimensi dan pengolahan citra.

Komputer grafis mempelajari manipulasi informasi visual dan geometris dengan menggunakan teknik komputasi. Ini berfokus pada dasar-dasar matematika dan komputasi generasi gambar dan pengolahan bukan murni estetika masalah. Komputer grafis sering dibedakan dari bidang visualisasi , meskipun dua bidang memiliki banyak kesamaan.

Salah satu menampilkan pertama animasi komputer adalah Futureworld (1976), yang termasuk animasi dari wajah manusia dan tangan - diproduksi oleh Ed Catmull dan Fred Parke di University of Utah . Penemu Swedia Håkan Lans diterapkan untuk paten pertama pada grafis warna pada tahun 1979.

Ada beberapa konferensi internasional dan jurnal di mana hasil yang paling signifikan dalam komputer grafis diterbitkan. Diantaranya adalah SIGGRAPH dan Eurographics konferensi dan Association for Computing Machinery (ACM) Transaksi di jurnal Graphics. Sendi Eurographics dan ACM SIGGRAPH seri simposium fitur tempat utama untuk sub-bidang yang lebih khusus: Simposium Geometry Processing , Simposium Rendering, dan Simposium Animasi Komputer . Seperti di sisa ilmu komputer, publikasi konferensi di komputer grafis umumnya lebih penting daripada publikasi jurnal (dan kemudian memiliki tingkat penerimaan yang lebih rendah).

Subbidang dalam komputer grafis

Sebuah klasifikasi luas subbidang besar dalam grafis komputer mungkin:

Geometri: studi cara untuk mewakili dan proses permukaan

Animasi: studi dengan cara untuk mewakili dan memanipulasi gerakan

Rendering: studi algoritma untuk mereproduksi transportasi cahaya

Pencitraan: studi akuisisi citra atau image editing

Geometri

Subfield geometri mempelajari representasi dari benda tiga dimensi dalam pengaturan digital diskrit. Karena penampilan suatu objek sangat tergantung pada bagian luarnya, batas representasi yang paling sering digunakan. Dua dimensi permukaan adalah representasi yang baik bagi sebagian besar benda, meskipun mereka mungkin non- ragamnya . Karena permukaan tidak terbatas, perkiraan digital diskrit digunakan. jerat Polygonal (dan tingkat yang lebih rendah subdivisi permukaan ) yang jauh representasi paling umum, walaupun titik berbasis representasi telah menjadi lebih populer baru-baru ini (lihat misalnya Simposium Point- Graphics Berdasarkan ). Representasi ini Lagrangian, yang berarti lokasi spasial sampel independen. Baru-baru ini, deskripsi permukaan Euler (yaitu, dimana sampel spasial yang tetap) seperti tingkat set telah berkembang menjadi representasi berguna untuk deformasi permukaan yang mengalami banyak perubahan topologi (dengan cairan menjadi contoh yang paling terkenal.

Geometri Subbidang

Implisit pemodelan permukaan - sebuah subfield tua yang meneliti penggunaan permukaan aljabar, konstruktif geometri solid , dll, untuk representasi permukaan.

Pengolahan geometri digital - rekonstruksi permukaan , penyederhanaan, fairing, perbaikan mesh, parameterisasi , remeshing, generasi mesh . kompresi permukaan, dan permukaan mengedit semua jatuh di bawah judul ini. Diskrit diferensial geometri -. Sebuah bidang yang baru lahir yang mendefinisikan jumlah geometris untuk permukaan diskrit digunakan dalam komputer grafis. Grafis Point-berbasis - bidang baru yang berfokus pada poin sebagai representasi dasar permukaan.

Permukaan Subdivision

Out-of-core pengolahan jala - bidang baru lain yang berfokus pada dataset jala yang tidak sesuai dalam memori utama.

Animasi

Subidang studi animasi deskripsi untuk permukaan (dan fenomena lainnya) yang bergerak atau berubah bentuk dari waktu ke waktu. Secara historis, sebagian besar bekerja di bidang ini difokuskan pada model parametrik dan data-driven, tetapi baru-baru simulasi fisik telah menjadi lebih populer sebagai komputer telah menjadi komputasi yang lebih kuat.

Subbidang

Capture Kinerja

Karakter animasi

Simulasi fisik (misalnya kain modeling , animasi dinamika fluida , dll)

Rendering

Hamburan difus langsung disimulasikan menggunakan path tracing dan radiasi caching . Rendering menghasilkan gambar dari model. Rendering dapat mensimulasikan transportasi cahaya untuk membuat gambar yang realistis atau mungkin membuat gambar yang memiliki gaya artistik tertentu dalam render non-photorealistic . Dua operasi dasar di render realistis adalah transportasi (seberapa banyak cahaya berpindah dari satu tempat ke tempat lain) dan hamburan (bagaimana permukaan berinteraksi dengan cahaya). Lihat Rendering (komputer grafis) untuk informasi lebih lanjut.

Angkutan

Transportasi menjelaskan bagaimana pencahayaan dalam sebuah adegan mendapatkan dari satu tempat ke tempat lain. Visibilitas merupakan komponen utama transportasi cahaya.

Penghamburan

Model hamburan dan shading yang digunakan untuk menggambarkan penampilan permukaan. Dalam grafis masalah ini sering dipelajari dalam konteks render karena mereka secara substansial dapat mempengaruhi desain rendering algoritma. Shading dapat dipecah menjadi dua isu orthogonal, yang sering belajar secara mandiri:

hamburan - bagaimana cahaya berinteraksi dengan permukaan pada suatu titik tertentu

shading - bagaimana sifat material bervariasi di seluruh permukaan

Mantan masalah mengacu pada hamburan , yaitu, hubungan antara pencahayaan masuk dan keluar pada suatu titik tertentu. Deskripsi hamburan biasanya diberikan dalam hal fungsi distribusi hamburan dua arah atau BSDF. Alamat Isu yang terakhir bagaimana berbagai jenis hamburan didistribusikan di seluruh permukaan (yaitu, yang fungsi hamburan berlaku di mana). Deskripsi semacam ini biasanya dinyatakan dengan sebuah program yang disebut shader . (Perhatikan bahwa ada beberapa kebingungan karena kata "shader" kadang-kadang digunakan untuk program-program yang menggambarkan variasi geometris lokal.)

Subbidang lainnya

rendering berbasis fisik - prihatin dengan menghasilkan gambar sesuai dengan hukum-hukum optik geometris

nyata waktu render - berfokus pada render untuk aplikasi interaktif, biasanya menggunakan hardware khusus seperti GPU

render non-photorealistic

relighting - daerah baru-baru ini berkaitan dengan cepat rendering ulang adegan