From Wikipedia, the free encyclopedia
Računalna grafika, skraćeno RG, je polje vizualnog računarstva koje rabi računala za stvaranje slika i/ili uklapanje i mijenjanje slikovnih i prostornih podataka koji su uzeti iz stvarnosti. Sam naziv 'računalna grafika' prvi je u upotrebu uveo William Fetter, Boeing (1960). Prvi veći napredak u računalnoj grafici napravio je Ivan Sutherland 1962. kada je stvorio program Sketchpad s kojim je omogućeno prvo interaktivno stvaranje grafičkog sadržaja.
Kao jedan od središnjih problema računalne grafike ističe se nastojanje stvaranja fizikalno dosljedne sinteze elektromagnetskog okoliša zapisane u nekom unaprijed dogovorenom formalnom obliku predstave stvarne okoline. Izračun u takvoj mjeri fizikalno dosljednih slika zahtjeva simuliranje svjetlosnog prijenosa, tj. međudjelovanja svjetlosti s materijalnim objektima, odnosno u okvirima računalne grafike - globalnog osvjetljenja. S obzirom na dvojnu valno-čestičnu prirodu svijetlosti i spektar raznovrsnih pojava koje se uz nju vezuju, izravna simulacija njenog prostiranja u mjerilu svagdašnjeg makrosvijeta predstavljala bi iznimno težak i za današnje prilike nepremostiv problem. Srećom, svjetlost s kojom se „svakodnevno susrećemo“ uglavnom je nekoherentna (izvori svjetlosti nemaju stalnu faznu razliku i jednake frekvencije), nepolarizirana i objekti s kojima vrši interakciju značajno su veći od njene valne duljine, te iz tih razloga većina današnjih računalnih rješenja u razmatranje uzima samo geometrijske zakonitosti pravocrtnog prostiranja vala svjetlosti. Ipak, neke pojave poput raspršenja svjetlosti u koloidnim sustavima (magla, nehomogene tekućine) iziskuju uvođenje složenijih i samim time računalno zahtjevnijih algoritamskih rješenja u cilju postizanja oku uvjerljivih rezultata.
S druge strane, učinkovitost sinteze slike ovisi i o mnogo više faktora nego što ih valno-čestična (undulatorno-korpuskularna) teorija svjetlosti može ponuditi, a prvenstveno je riječ o karakteristikama suvremenih prikaznih uređaja poput nelinearnosti i ograničenog dinamičnog opsega, fiziologije oka, pa čak i viših kognitivnih aspekata percepcije.
Dakle, ključan cilj računalne grafike je dati jasan i nedvosmislen odgovor na pitanje kako generirati naravnu računalnu predodžbu vizualne stvarnosti (NRPVS). Da je to u današnjim okolnostima sasvim ostvarivo, osvjedočili su se svi oni koji su imali prilike pogledati neki od recentnijih dugometražnih animiranih filmova poput Final Fantasya, Shreka i inih, ili vidjeti neku od niza vizualnih podvala koje nam svakodnevno serviraju u gotovo svim Hollywoodskim blockbusterima „novijeg“ datuma. Naime, padom cijena računalnog hardvera produkcijskim studijima postaje sve isplativije investirati u za te svrhe specijaliziranu računalnu opremu i angažiranje kvalificiranih računalnih stručnjaka i animacijskih umjetnika, čime uspijevaju značajno uštedjeti izbjegavajući konstrukcije velikih, složenih i prvenstveno basnoslovno skupih filmskih scena, poput masovnih bitaka starog i srednjeg vijeka u kojima sudjeluju na tisuće pripadnika zaraćenih strana, oživljavanja pretpovijesnih abominacija u njihovoj punoj veličini i svireposti, ili animiranja spektakularnih međugalaktičkih svemirskih okršaja nadasve epskih razmjera. Međutim, čak i ako izuzmemo filmove iz perspektive, područje primjene NRPVSa nikako nije osiromašeno: danas je ono uistinu neophodna karika u industrijskom dizajnu i arhitekturi, predstavljanju proizvoda (a.k.a. reklamama), „oživljavanju“ povijesne baštine i računalnim animacija općenito, a vrlo brzo postati će i svakodnevnica računalnih igara. Krajnji cilj i „Sveti Gral“ računalne grafike, svakako je virtualna stvarnost.
Temelji računalne grafike mogu se pronaći u povijesnim umjetničkim i matematičkim otkrićima, primjerice:
Jednako značajan za osvit računalne grafike bio je i povijesni razvoj misli o naravi svjetlosti.
Tijekom 60-tih godina 20-tog stoljeća načinjeni su pionirski radovi u području računalne grafike koji su poslužili kao podstrek svim daljnim nastojanjima u istomenom području. Najvažniji od njih su:
Što se misli pod naravnom računalnom predodžbom? Hall i Greenberg[1] kažu slijedeće:
Ovo je očigledno, veoma neskroman cilj. Stvaranje istovrsnog mentalnog doživljaja posredstvom sintetičke slike zahtjevalo bi priključenje stroj-čovjek sučelja u živčane puteve između oka i mozga, nešto što trenutno još uvijek nije izvedivo. Iz praktičnih razloga, naše želje ipak moraju biti prizemnije od stvaranja neraspoznatljive umjetne percepcije stvarnosti. Ono što se danas može učiniti, je stvaranje 2 dimenzionalne slike ljudskom oku neraspoznatljive od one dobivene fotografskim aparatom. Ipak, ovakve slike su još uvijek očigledno "nestvarne" iz prostog razloga što su dvodimenzionalne. Daljan korak u cilju postvarenja tih slika postignut je stereoskopskim projekcijama koje pomoću efekta polarizacije uspijevaju stvoriti prividnu dubinu u inače 2 dimenzionalnom prikazu na način da se svakom oku prikazuju djelomično različite slike prilagođene odzivu našeg binokularnog vidnog sustava. No, ovaj pristup sa sobom nosi ergonomičnu neugodnost u tome što zahtjeva nošenje posebnih polarizacijskih naočala, koje su nerijetko sklone veoma brzo zamoriti korisnika i tako umanjiti njegov užitak u nestvarnoj okolini. U novije vrijeme počeli su se pojavljivati i prvi komercijalni volumetrijski prikaznici koji osim što impresivno djeluju, obećavaju i još impresivnije mogućnosti u skoroj budućnosti.
Kao što je danas većini poznato, okoliš kakav mi doživljavamo posredstvom osjetila vida, odraz je kvalitete i kvantitete okolnog elektromagnetskog zračenja i refleksije tog zračenja na tvarima prisutnim u prirodi. Da bi njih predstavili na računalnom zaslonu potrebno je iznaći prikladan način modeliranja, odnosno opisivanja kako tvari, tako i svjetlosti. Ukratko, mogu se izdvojiti slijedeće sastavnice takovog modela:
Što se simulacije tiče, ona jednostavno predstavlja proces osvjetljavanja tako postavljene scene ravnan algoritmom globalnog osvjetljenja. Srž simulacije osvjetljenja predstavlja jednadžba globalnog osvjetljenja koja se može iskazati u slijedećem obliku: Za zadanu scenu sačinjenu od zbira osnovnih geometrijskih oblika s raznovrsnim materijalnim svojstvima i proizvoljno mnogo izvora svjetlosti, izračunati osvjetljenje za svaku točku svake površine.
2D
3D
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
