kilka słów o grafice komputerowej

KILKA SŁÓW O GRAFICE KOMPUTEROWEJ
Paweł Kędzierski
Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania z siedzibą w Rzeszowie
Streszczenie
Każdy pasjonat poświęca wiele uwagi zachodzącym zmianom, ale nie każdy zdaje sobie sprawę jak
wiele swojej pasji zawdzięczamy. Więcej, jak bardzo niektóre zmiany wpływają na naszą codzienność.
Dla każdego pasjonata grafiki nie tylko istotne są zachodzące zmiany, ale ich tempo i kierunek. Dlaczego? Bo za zmianami można nadążać lub je tworzyć. Aby je tworzyć – potrzebujemy śledzić i ingerować w ich kierunki.
Wstęp
W dobie rozwoju komputeryzacji, z czasem przywykliśmy do otaczających nas zmian. Wszystkie innowacje wydają się nam być oczywistym następstwem rozwoju komputeryzacji.
Właściwie przestaliśmy doceniać, to co ówczesny postęp technologiczny nam daje. Tymczasem, sposób tworzenia, zapisu oraz jakość obiektów graficznych ulegają ciągłym zmianom.
Kiedyś "malowanie" w komputerze kojarzyło się z malowaniem myszką w Paint. A teraz?
Czy aby na pewno niemal bezproblemowe przenoszenie zdjęć oraz wszelkich obrazów do komputera
było oczywistą zmianą? Czy rozwój tzw. grafiki czasu rzeczywistego –gdzie obraz generowany jest na
bieżąco, nawet kilkadziesiąt klatek na sekundę – jest kolejnym krokiem ewolucji grafiki? Czy technologia Kinect jest jednym z kroków ewolucji grafiki? Szybki odczyt obrazu, jego przechowywanie i przetwarzanie pozwala nam na komunikację z obrazem (np.: Skype i inne komunikatory tego typu); czy
technologia Kinect umożliwi, czy może przyzwyczai nas do przenoszenie się w miejsca, gdzie być
w danej chwili nie możemy?
Nim dokona się kolejna zmiana – chcemy zebrać podstawowe informacje na początku roku 2012, by
móc dalej śledzić kierunki i potrzeby współczesnych użytkowników i twórców grafik komputerowych.
www.think.wsiz.rzeszow.pl, ISSN 2082-1107, Nr 1 (9) 2012, s. 46-53
Kilka słów o grafice komputerowej
Grafika komputerowa – podział
Grafikę komputerowa możemy podzielić na kilka typów, ze względu na sposób jej tworzenia:
−
−
−
−
grafikę wektorową,
grafikę rastrową,
grafikę dwuwymiarową (2D),
grafikę trójwymiarową (3D).
Możemy tworzyć grafikę w trybie:
−
−
−
interakcyjnym,
nieinterakcyjnym,
czasu rzeczywistego.
Grafika wektorowa
W grafice wektorowej obiekty są przedstawione w postaci figur (2D) lub brył (3D) geometrycznych,
które mają umiejscowienie w matematycznie zdefiniowanym miejscu w układzie współrzędnych.
Kilka zalet:
−
−
pełna skalowalność,
mniejszy rozmiar plików w przypadku prostszych grafik.
Wykorzystanie grafiki wektorowej:
−
−
−
logotypy,
kartografia,
komputerowe opisy czcionek.
Warto podkreślić, że obecnie gry i kreskówki najczęściej tworzy się za pomocą grafiki wektorowej.
Programy do grafiki wektorowej:
−
−
−
CorelDraw,
Adobe Illustrator,
Adobe Flash.
Formaty plików grafiki wektorowej:
−
−
−
CDR,
AI,
SVG.
47
Kilka słów o grafice komputerowej
Grafika rastrowa
W grafice rastrowej obiekty są przedstawione jako bitmapa, czyli siatka ze zbiorem pikseli o odpowiednim kolorze. Ten typ grafiki został opatentowany w latach 70. przez firmę Texas Instruments,
która zajmuje się produkcją m.in. kalkulatorów naukowych i półprzewodników.
Główną zaletą jest możliwość uzyskania efektu fotorealistycznego w dość prosty sposób. To rozwiązanie wciąż jest częściej spotykane i bardziej wykorzystywane na co dzień – np. przechowywanie
i obróbka zdjęć.
Kilka wad:
−
−
słaba skalowalność obrazu,
duża objętość plików.
Wykorzystanie grafiki rastrowej:
−
−
−
Minimapping (teksturowanie obiektów 3D),
strony internetowe (częściej niż w przypadku grafiki wektorowej),
różnego rodzaju GUI (programów, systemów telefonów komórkowych).
Programy do grafiki rastrowej:
−
−
−
−
−
Adobe Photoshop,
GIMP,
PaintShopPro,
Paint.NET,
IrfanView.
Formaty plików grafiki rastrowej:
−
−
−
−
JPG,
GIF,
PNG,
TIFF.
Grafika 2D
W przypadku tego rodzaju grafiki obrazy wydają się być płaskie. Wszystkie lub prawie wszystkie obrazy rastrowe należą do tej podkategorii.
Grafika 3D
Obiekty wydają się znajdować się w trójwymiarowej przestrzeni. Istotą jest więc przedstawienie
obiektów trójwymiarowych przy pomocy dwuwymiarowego obrazu.
48
Kilka słów o grafice komputerowej
Aby podkreślić szybkość rozwoju technologii zacytujmy: „ale Japończycy już zapowiedzieli, że w 2020
roku na rynku pojawią się telewizory przystosowane do odbierania i wytwarzania obrazu 3D” (zobacz
[2]). Czy aby technologia, a właściwie jej twórcy nie wyprzedza naszych marzeń?
Programy do grafiki 3D:
−
−
−
−
Cinema 4D,
3D Studio Max,
Maya,
Blender.
Programy grafiki interakcyjnej – programy uaktualniające na bieżąco obraz tworzony przez użytkownika, przez co może on od razu ocenić efekty.
Programy grafiki nieinterakcyjnej – programy wczytują przygotowane wcześniej dane obrazu i na ich
podstawie tworzą obraz.
Przykład tworzenia grafiki na podstawie wykorzystania krzywych parametrycznych Nurbs
NURBS – Non-uniform rational B-spline. Nazwa określająca dwa rodzaje obiektów – krzywe i powierzchnie.
Kształt krzywych zapisywany jest przy użyciu punktów kontrolnych.
Powierzchnie NURBS są matematycznie najbardziej elastyczną metodą przedstawienia powierzchni w
modelu.
B-Spline – są to krzywe B-sklejane, czyli krzywe, które są złożone z krzywych wielomianowych.
Rational – są to krzywe wymierne – zdefiniowane we współrzędych jednorodnych. Po przejściu na
współrzędne kartezjańskie otrzymujemy funkcje wymierne.
Non-uniform – oznacza, że węzły krzywej nie muszą być rozmieszczone równomiernie.
Na kształt krzywych NURBS wpływają:
−
−
−
−
węzły,
punkty kontrolne,
wagi punktów kontrolnych – określają wpływ każdego z punktów na krzywą,
stopień sklejanych wielomianów.
Dowolny punkt na krzywej można przedstawić na podstawie wzoru:
49
Kilka słów o grafice komputerowej
Rodzaje obiektów NURBS w programie Cinema 4D:
−
−
−
−
−
−
HyperNURBS,
Lathe NURBS,
Sweep NURBS,
Extrude NURBS,
Loft NURBS,
Bezier NURBS,
HyperNURBS
HyperNURBS – najprościej można to opisać jako zagęszczenie siatki obiektu, dzięki czemu staje się on
płynniejszy, gładszy.
Lathe NURBS
Lathe NURBS – tworzenie obiektu poprzez obrót krzywej wokół jednej z jej osi.
50
Kilka słów o grafice komputerowej
Sweep NURBS
Sweep NURBS – używane są dwie krzywe – jedna jako kształt, druga jako ścieżka względem której
pierwsza krzywa będzie przesuwana tworząc obiekt.
Extrude NURBS
Extrude NURBS – służy do wytłaczania obiektu względem krzywej.
51
Kilka słów o grafice komputerowej
Grafika komputerowa – Globalna Iluminacja
GI – to ogólna nazwa grupy algorytmów w grafice 3D. Ma za zadanie dodać realistyczne oświetlenie
do sceny. Algorytmy nie biorą pod uwagę tylko światła pochodzącego ze źródła, ale także odbijanego
od powierzchni. Dzięki GI zyskujemy wysoką realistykę, lecz odbija się to na czasie renderowania,
który się wydłuża.
W grupie GI znajdziemy m.in.:
−
−
−
−
Radiosity,
Ambient occlusion,
Ray tracing,
Photon mapping – kaustyka.
Grafika komputerowa – kolor
Kolor jest jednym z najważniejszych elementów grafiki komputerowej. Możemy się spotkać z różnego
rodzaju modelami barw, np. RGB, CMYK, Lab, Adobe RGB.
52
Kilka słów o grafice komputerowej
Graficznie model barw możemy przedstawić za pomocą sześcianu:
Podsumowanie
Jakie typy grafiki, sposoby jej tworzenia i wykorzystywania będą stosowane za kilka lat? Co zdominuje
naszą codzienność? Aby tworzyć musimy nauczyć odpowiadać pytania – co chcielibyśmy zobaczyć,
odtworzyć? i czy musi to być na płaskim ekranie monitora?
Bibliografia
1. http://www.xbox.com/pl-PL/kinect [06.12.2011]
2. http://technopolis.polityka.pl/2007/technologia-3d [14.05.2007]
3. http://www.rhino3d.com/nurbs.htm [06.12.2011 r.]
53