컴퓨터 그래픽스

Computer graphics
3D 테스트 모델을 표시하는 블렌더 2.45 스크린샷 Suzanne

컴퓨터 그래픽스는 컴퓨터의 도움을 받아 이미지를 생성하는 것을 다룬다.오늘날 컴퓨터 그래픽은 디지털 사진, 영화, 비디오 게임, 휴대폰과 컴퓨터 디스플레이, 그리고 많은 전문화된 응용 분야에서 핵심 기술이다.많은 전문 하드웨어와 소프트웨어가 개발되었으며, 대부분의 디바이스는 컴퓨터 그래픽 하드웨어에 의해 구동됩니다.그것은 컴퓨터 과학의 광범위하고 최근에 발달한 분야이다.이 문구는 컴퓨터 그래픽 연구자인 Berne Hudson과 Boeing의 William Fetter에 의해 1960년에 만들어졌다.CG로 약칭되거나 일반적으로 필름의 맥락에서 CGI(컴퓨터 생성 이미지)로 약칭됩니다.컴퓨터 그래픽스의 비예술적인 측면은 컴퓨터 과학 [1]연구의 주제이다.

컴퓨터 그래픽스의 일부 주제에는 사용자 인터페이스 디자인, 스프라이트 그래픽스, 렌더링, 레이 트레이스, 지오메트리 처리, 컴퓨터 애니메이션, 벡터 그래픽스, 3D 모델링, 셰이더, GPU 디자인, 암묵적 표면, 시각화, 과학 컴퓨팅, 이미지 처리, 컴퓨터 사진, 과학 시각화, 컴퓨터 지오메트리, 그리고컴퓨터 비전 등입니다.전체적인 방법론은 기하학, 광학, 물리학지각기초 과학에 크게 의존합니다.

컴퓨터 그래픽스는 아트 및 이미지 데이터를 소비자에게 효과적이고 의미 있게 표시할 책임이 있습니다.또한 사진 및 비디오 컨텐츠와 같은 실제 세계에서 받은 이미지 데이터를 처리하는 데도 사용됩니다.컴퓨터 그래픽스 개발은 많은 종류의 미디어에 큰 영향을 미쳐 애니메이션, 영화, 광고, 비디오 게임 전반에 혁명을 가져왔다.

개요

컴퓨터 그래픽스라는 용어는 "텍스트나 소리가 아닌 컴퓨터 상의 거의 모든 것"[2]을 나타내기 위해 널리 사용되어 왔습니다.일반적으로 컴퓨터 그래픽스라는 용어는 다음과 같은 몇 가지 다른 것을 의미합니다.

  • 컴퓨터에 의한 이미지 데이터의 표현과 조작
  • 이미지를 만들고 조작하는 데 사용되는 다양한 기술
  • 시각 콘텐츠를 디지털로 합성하고 조작하는 방법, 컴퓨터 그래픽스 연구 참조

오늘날 컴퓨터 그래픽은 널리 보급되어 있다.그러한 이미지는 텔레비전, 신문, 일기예보, 그리고 다양한 의학 조사와 수술 절차에서 볼 수 있다.구성된 그래프는 복잡한 통계를 더 쉽게 이해하고 해석할 수 있는 형태로 나타낼 수 있습니다.미디어에서 "이러한 그래프는 논문, 보고서, 논문 및 기타 프레젠테이션 [3]자료를 설명하기 위해 사용됩니다."

많은 도구가 데이터를 시각화하기 위해 개발되었습니다.컴퓨터로 생성된 이미지는 2차원(2D), 3차원(3D) 및 애니메이션 그래픽으로 분류할 수 있습니다.기술이 발전함에 따라, 3D 컴퓨터 그래픽은 더욱 보편화되었지만, 2D 컴퓨터 그래픽은 여전히 널리 사용되고 있습니다.컴퓨터 그래픽스는 시각 콘텐츠를 디지털로 합성하고 조작하는 방법을 연구하는 컴퓨터 과학의 하위 분야로 부상했다.지난 10년 동안 정보 시각화과학적 시각화같은 다른 전문 분야가 개발되었으며, "3차원 현상(건축, 기상, 의료, 생물 등)의 시각화"에 더 많이 관련되어 있으며, 여기서 부피, 표면, 조명원의 사실적인 렌더링에 중점을 두고 있다.다이나믹(시간)[4] 컴포넌트를 사용하는 경우도 있습니다.

역사

현대 컴퓨터 그래픽스 개발의 선구자 과학은 20세기 전반기에 일어난 전기 공학, 전자 공학, 텔레비전의 발전이었다.1895년부터 시작된 최초의 영화를 위해 특수 효과를 만들기 위해 뤼미에르 형제가 매트를 사용한 이후 스크린은 예술을 전시할 수 있었지만, 그러한 전시들은 제한적이고 상호작용적이지 않았다.최초의 브라운관인 브라운관은 1897년에 발명되었으며, 이는 오실로스코프군용 제어판을 사용할 수 있게 되어 프로그래머틱 또는 사용자 입력에 반응하는 최초의 2차원 전자 디스플레이를 제공하게 되었습니다.그럼에도 불구하고 컴퓨터 그래픽은 1950년대 및 제2차 세계대전 이후까지 상대적으로 알려지지 않은 분야로 남아있었다. 이 기간 동안 이 분야는 순수한 대학연구소의 학술적 연구로부터 보다 진보된 컴퓨터로 발전했고 미군은 ra와 같은 기술을 더욱 발전시켰다.dar, 첨단 항공, 그리고 로켓은 전쟁 중에 발전했다.이러한 프로젝트에서 발생하는 풍부한 정보를 처리하기 위해 새로운 종류의 디스플레이가 필요했고, 이로 인해 컴퓨터 그래픽이 하나의 분야로 발전하게 되었습니다.

1950년대

SAGE 섹터 제어실

Whirlwind 및 SAGE Projects와 같은 초기 프로젝트에서는 CRT를 실행 가능한 디스플레이 및 인터랙션 인터페이스로 도입하고 라이트 펜을 입력 장치로 도입했습니다.더글러스 T. Whirlwind SAGE 시스템의 Ross는 그의 손가락의 움직임을 포착하고 그 벡터(그의 추적명)를 디스플레이 스코프에 표시하는 작은 프로그램을 작성하는 개인 실험을 수행했습니다.눈에 띄는 인터랙티브 그래픽을 갖춘 최초의 인터랙티브 비디오 게임 중 하나인 테니스1958년 William Higinbotham방문객들을 즐겁게 하기 위해 오실로스코프를 위해 개발했으며 테니스 경기를 시뮬레이션했습니다.1959년, 더글러스 T. Ross는 MIT에서 수학 문장을 컴퓨터로 생성된 3D 공작기계 벡터로 변환하는 작업을 하는 동안 디즈니 [5]만화 캐릭터의 디스플레이 스코프 이미지를 만드는 기회를 통해 다시 혁신을 이루었습니다.

일렉트로닉스의 선구자 휴렛패커드는 1957년 10년 전 합병을 거쳐 상장했으며 스탠퍼드대 설립자 등 동문들을 통해 인맥을 쌓았다.이것은 샌프란시스코 베이 에리어 남부를 실리콘 밸리로 알려진 세계 최고의 컴퓨터 테크놀로지 허브로 수십 년 동안 변모시키기 시작했습니다.컴퓨터 그래픽스 하드웨어의 출현으로 발전한 컴퓨터 그래픽스 분야.

컴퓨팅의 한층 더 진보는 인터랙티브한 컴퓨터 그래픽스의 큰 진보로 이어졌습니다.1959년, TX-2 컴퓨터는 MIT 링컨 연구소에서 개발되었습니다.TX-2는 다수의 새로운 man-machine 인터페이스를 통합했습니다.가벼운 펜은 Ivan Sutherland혁신적인 Sketchpad [6]소프트웨어사용하여 컴퓨터에 스케치를 그리는 데 사용될 수 있다.가벼운 펜을 사용하여 스케치패드는 컴퓨터 화면에 간단한 도형을 그리고 저장하며 심지어 나중에 그것들을 떠올릴 수 있게 했다.라이트 펜 자체의 끝에는 작은 광전지가 있었다.이 세포는 컴퓨터 화면 앞에 놓여질 때마다 전자 펄스를 방출하고 스크린의 전자총이 직접 발사됐다.단순히 전자총의 현재 위치에 맞춰 전자펄스를 측정함으로써, 어느 순간에 펜이 화면에 정확히 어디에 있는지 정확히 집어낼 수 있었다.그런 다음 해당 위치에 커서를 그릴 수 있습니다.서덜랜드는 그가 직면한 많은 그래픽 문제에 대한 완벽한 해결책을 찾은 것처럼 보였다.오늘날에도 많은 컴퓨터 그래픽 인터페이스 표준이 이 초기 스케치패드 프로그램에서 시작되었다.이것의 한 예는 도면 제약 조건입니다.예를 들어 정사각형을 그리려면 상자 모서리를 만들기 위해 4개의 선을 완벽하게 그릴 필요가 없다.단순히 상자를 그리겠다는 것을 지정한 다음 상자의 위치와 크기를 지정할 수 있습니다.그러면 소프트웨어는 적절한 치수와 적절한 위치에 완벽한 상자를 구축할 수 있습니다.또 다른 예는 서덜랜드의 소프트웨어가 단순히 사물의 사진이 아닌 사물을 모델링했다는 것입니다.즉, 자동차의 모델을 사용하면, 차의 나머지 부분에 영향을 주지 않고 타이어의 크기를 변경할 수 있습니다.타이어를 변형시키지 않고 차체를 늘릴 수 있습니다.

1960년대

컴퓨터 역사 박물관PDP-1에서 작동하는 우주 전쟁!

"컴퓨터 그래픽스"라는 문구는 1960년 보잉사의 그래픽 디자이너인 윌리엄 페터에게 공로를 돌렸다.Fetter는 차례로 [6][7]Berne Hudson, 그리고 보잉사에 있는 Verne Hudson의 소행이라고 말했다.

1961년 MIT의 또 다른 학생인 Steve Russell은 비디오 게임 역사에서 또 다른 중요한 타이틀인 Spacewar를 만들었다.DEC PDP-1용으로 작성된 Spacewar는 순식간에 성공을 거두었고 복사본은 다른 PDP-1 소유자에게 전달되기 시작했고 결국 [citation needed]DEC는 복사본을 받았습니다.DEC의 엔지니어들은 새로운 PDP-1을 출하하기 전에 진단 프로그램으로 사용했습니다.영업팀은 이것을 충분히 빨리 알아채고 새로운 유닛을 설치할 때 그들의 새로운 고객을 위해 "세계 최초의 비디오 게임"을 운영할 것이다. (Higinbotham's Tennis For Two는 Spacewar를 거의 3년 차이로 이겼지만 연구나 학술적인 환경 외에는 거의 알려지지 않았다.)

비슷한 시기(1961-1962) 케임브리지 대학의 엘리자베스 [8]월드램은 브라운관에 전파천문 지도를 표시하는 코드를 작성했다.

전화 연구소(BTL)의 과학자 E. E. 자크는 1963년에 "[9]2지로의 중력 자세 제어 시스템의 시뮬레이션"이라는 영화를 만들었다.컴퓨터로 제작된 이 영화에서 자작은 위성이 지구 궤도를 도는 동안 어떻게 위성의 자세가 바뀔 수 있는지를 보여주었다.그는 IBM 7090 메인프레임 컴퓨터에서 애니메이션을 만들었습니다.또한 BTL에서는 놀턴, 프랭크 신든, 루스 A. 와이스마이클 놀은 컴퓨터 그래픽 분야에서 일하기 시작했다.신든은 작동 중인 뉴턴 운동 법칙을 설명하는 힘, 질량, 운동이라는 영화를 만들었다.비슷한 시기에 다른 과학자들은 그들의 연구를 설명하기 위해 컴퓨터 그래픽을 만들고 있었다.Lawrence Radiation Laboratory에서 넬슨 맥스는 고체 형태의 점액 유체의 흐름과 충격파의 전파라는 영화를 제작했습니다.Boeing Aircraft는 Vibration of a Aircraft라는 영화를 만들었다.

또한 1960년대 초반, 자동차는 르노에서 Paul de Casteljau의 곡선을 사용하여 르노 차체에 대한 3D 모델링 기술을 개발했습니다.곡선은 폴리곤과 달리 수학적으로 복잡한 도면요소이기 때문에 이러한 곡선은 현장에서 많은 곡선 모델링 작업의 토대를 형성합니다.

퐁 아케이드 버전

머지않아 주요 기업들이 컴퓨터 그래픽에 관심을 갖기 시작했다.TRW, 록히드 조지아, 제너럴 일렉트릭, 스페리 랜드는 1960년대 중반까지 컴퓨터 그래픽을 시작한 많은 기업들 중 하나이다.IBM은 이러한 관심에 재빨리 대응하여 최초의 상업용 그래픽 컴퓨터인 IBM 2250 그래픽 터미널을 출시했습니다.Sanders Associates의 감독 엔지니어인 Ralph Baer는 1966년 후에 Magnavox에 라이센스를 받고 오디세이라고 불리는 가정용 비디오 게임을 고안했다.매우 단순하고 꽤 저렴한 전자 부품을 필요로 하는 반면, 플레이어는 스크린에서 빛의 지점을 이동할 수 있었다.그것은 최초의 소비자용 컴퓨터 그래픽 제품이었다.데이비드 C. 에반스는 1953년부터 1962년까지 Bendix Corporation의 컴퓨터 부문의 공학 담당 이사로 재직했으며, 이후 5년간 버클리 대학의 객원 교수로 일했다.거기서 그는 컴퓨터와 컴퓨터가 사람들과 어떻게 교류하는지에 대한 그의 관심을 계속했다.1966년, 유타 대학교는 컴퓨터 과학 프로그램을 만들기 위해 에반스를 영입했고, 컴퓨터 그래픽은 곧 그의 주된 관심사가 되었다.이 새로운 부서는 1970년대까지 세계 최초의 컴퓨터 그래픽 연구 센터가 될 것입니다.

또한 1966년, Ivan Sutherland는 MIT에서 최초의 컴퓨터 제어 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 발명하면서 혁신을 계속했습니다.그것은 두 개의 분리된 와이어 프레임 이미지를 표시했다. 각 눈마다 하나씩.이를 통해 시청자는 컴퓨터 장면을 입체 3D로 볼 수 있었다.디스플레이와 트래커를 받치는 데 필요한 무거운 하드웨어는 착용자에게 떨어질 경우 발생할 수 있는 위험 때문에 다모클레스의 검이라고 불렸다.서덜랜드는 MIT에서 박사학위를 받은 뒤 ARPA(Advanced Research Projects Agency) 정보처리국장을 거쳐 하버드대 교수가 됐다.1967년, 서덜랜드는 에반스에 의해 채용되어 유타 대학의 컴퓨터 사이언스 프로그램에 참가하게 되었습니다.이 개발은 이후 거의 10년 동안 이 부서를 그래픽 분야에서 가장 중요한 연구 센터 중 하나로 만들었으며, 결국 이 분야에서 가장 중요한 선구자 중 몇 명을 배출했습니다.거기서 서덜랜드는 HMD를 완성했다.20년 후 NASA는 가상현실 연구에서 그의 기술을 재발견했다.유타주에서는 서덜랜드와 에반스가 대기업의 컨설턴트를 많이 찾았지만 당시 그래픽 하드웨어가 부족했던 것에 불만을 품고 창업 계획을 세우기 시작했다.

1968년 데이브 에반스와 이반 서덜랜드는 최초의 컴퓨터 그래픽 하드웨어 회사인 에반스 & 서덜랜드를 설립했습니다.서덜랜드는 원래 이 회사가 매사추세츠주 캠브리지에 위치하기를 원했지만, 솔트레이크시티는 유타 대학의 교수 연구 그룹과 가깝기 때문에 대신 선택되었다.

또한 1968년에 Arthur Appel은 최초의 레이스 캐스팅 알고리즘, 즉 광원, 장면의 표면 및 카메라의 광선 경로를 모델링함으로써 그래픽에서 광리알리즘을 실현하는 데 기초가 된 레이 트레이스 기반 렌더링 알고리즘의 첫 번째 클래스에 대해 설명했습니다.

1969년 ACM은 컴퓨터 그래픽스 분야의 회의, 그래픽스 표준 및 출판물을 조직하는 SIGGRAPH(Special Interest Group on Graph)를 시작했습니다.1973년에는 제1회 SIGGRAPH 회의가 개최되어 조직의 초점 중 하나가 되었습니다.SIGGRAPH는 컴퓨터 그래픽스 분야가 시간이 지남에 따라 확대됨에 따라 크기와 중요성이 커지고 있습니다.


1970년대

마틴 뉴웰의 유타 찻주전자와 그 정적 렌더링은 1970년대 CGI의 발전을 상징하게 되었다.

그 후, 1970년대에 유타 대학에서 Ivan Sutherland를 채용한, 특히 실용주의에서 사실주의로 그래픽을 전환하는 데 있어서 중요한 초기 혁신이 이 분야에서 많이 이루어졌습니다.그는 데이비드 C와 짝이 되었다. Evans는 고급 컴퓨터 그래픽스 클래스를 가르쳤습니다.이 클래스는 이 분야의 창업 연구에 많은 공헌을 했으며, Pixar, Silicon Graphics, Adobe Systems 등 업계에서 가장 중요한 여러 회사를 설립할 수 있는 학생들을 가르쳤습니다.Tom Stockham은 컴퓨터 그래픽 연구소와 긴밀히 협력한 UU의 이미지 처리 그룹을 이끌었습니다.

이 학생들 중 한 은 에드윈 캣멀이었다.캣멀은 보잉사에서 막 왔고 물리학 학위를 따기 위해 일하고 있었다.디즈니에서 자라면서, 캣멀은 애니메이션을 좋아했지만 곧 자신이 그림에 재능이 없다는 것을 알게 되었다.Catmull은 (다른 많은 사람들과 함께) 컴퓨터를 애니메이션의 자연스러운 진행으로 보고 혁명의 일부가 되고 싶어 했습니다.캣멀이 처음 본 컴퓨터 애니메이션은 그 자신의 것이었다.그는 손을 여닫는 애니메이션을 만들었다.그는 또한 1974년 3D 모델링의 기본 기술 중 하나로 여겨지는 3차원 모델에 텍스처를 칠하는 텍스처 매핑을 개척했습니다.컴퓨터 그래픽을 사용하여 장편 영화를 제작하는 것이 그의 목표 중 하나가 되었습니다.이 목표는 픽사 설립 후 20년 후에 달성한 것입니다.같은 반에서 프레드 파크는 아내의 얼굴 애니메이션을 만들었다.이 두 애니메이션은 1976년 장편 영화 퓨처월드에 포함되었다.

UU 컴퓨터 그래픽 연구소가 전 세계에서 사람들을 끌어들이고 있었기 때문에 John Warnock은 초기 개척자 중 한 명이었다. 그는 나중에 PostScript 페이지 설명 언어로 Adobe Systems를 설립하고 출판계에 혁명을 일으켰으며 Adobe는 나중에 Adobe Photos에서 업계 표준 사진 편집 소프트웨어를 만들었다.Hop과 Adobe After Effects저명한 영화 산업 특수 효과 프로그램.

James Clark도 그 자리에 있었습니다.나중에 Silicon Graphics를 설립했습니다.Silicon Graphics는 1990년대 초까지 하이엔드 그래픽스 분야를 지배하고 있었습니다.

UU에서 3D 컴퓨터 그래픽의 큰 진보는 이러한 초기 개척자들에 의해 만들어졌습니다. 즉, 숨겨진 표면 결정입니다.화면에 3D 물체의 표현을 그리려면 컴퓨터는 뷰어의 관점에서 물체의 "뒤에" 있는 표면을 판단해야 하며, 따라서 컴퓨터가 이미지를 생성(또는 렌더링)할 때 "숨겨야" 합니다.3D 코어 그래픽스 시스템(또는 코어)은 최초로 개발된 그래픽 표준입니다.ACM Special Interest Group SIGGRAPH의 전문가 25명이 이 "개념 프레임워크"를 개발했다.사양은 1977년에 발표되어, 그 분야의 많은 장래의 발전의 기초가 되었습니다.

또한 1970년대에 Henri Goraud, Jim Blinn 및 Bui Tuong Phong은 Goraud 쉐이딩 및 Blin-Phong 쉐이딩 모델의 개발을 통해 CGI의 쉐이딩의 기초에 기여하여 그래픽이 "평한" 외관을 넘어 보다 정확하게 깊이를 묘사할 수 있도록 하였습니다.Jim Blinn은 또한 1978년에 울퉁불퉁한 표면을 시뮬레이션하는 기술인 범프 매핑과 오늘날 사용되는 많은 더 진보된 종류의 매핑의 이전 기술을 도입함으로써 혁신을 이루었습니다.

오늘날 알려진 현대의 비디오 게임 아케이드는 1970년대에 탄생했으며, 실시간 2D 스프라이트 그래픽을 사용한 최초의 아케이드 게임입니다.1972년 퐁은 가장 먼저 히트한 오락실 캐비닛 게임 중 하나였다.1974년 스피드 레이스는 스프라이트가 수직으로 스크롤되는 도로를 따라 움직이는 것을 특징으로 했습니다.1975년 Gun Fight는 인간처럼 보이는 애니메이션 캐릭터를 등장시킨 반면 1978년 Space Invaders는 스크린에 많은 애니메이션 피규어를 등장시켰습니다.두 제품 모두 인텔 8080 마이크로프로세서가 프레임 버퍼 그래픽을 애니메이션화하는 데 도움이 되는 전용 배럴 시프터 회로를 사용했습니다.

1980년대

Donkey Kong은 1980년대 컴퓨터 그래픽을 대중들에게 대중화하는데 도움을 준 비디오 게임 중 하나였다.

1980년대는 컴퓨터 그래픽의 현대화와 상업화를 보기 시작했다.가정용 컴퓨터의 보급에 따라, 이전에는 학구적인 분야였던 과목이 훨씬 더 많은 독자들에게 채택되어 컴퓨터 그래픽 개발자의 수가 크게 증가하였다.

1980년대 초 금속산화물반도체(MOS) 초대규모집적(VLSI) 테크놀로지에 의해 16비트 중앙처리장치(CPU) 마이크로프로세서최초의 그래픽처리장치(GPU) 칩이 출시되었습니다.이 칩은 컴퓨터 그래픽스 혁명을 일으켜 컴퓨터 그래픽 단말기의 고해상도 그래픽을 가능하게 했습니다.ll 퍼스널컴퓨터(PC) 시스템으로 사용합니다.NEC의 © PD7220은 완전히 통합된 NMOS VLSI 칩을 기반으로 제작된 최초의 GPU입니다.최대 1,024 x 1,024 해상도를 지원하여 신흥 PC 그래픽 시장의 기반을 마련했습니다.많은 그래픽 카드로 사용되었으며 인텔 최초의 그래픽 처리 [10]장치인 인텔 82720 의 클론용으로 라이센스가 부여되었습니다.MOS 메모리는 1980년대 초반부터 가격이 저렴해지면서 1980년대 중반 텍사스 [12]인스트루먼트(TI)가 선보인 비디오 RAM(VRAM)을 중심으로 저렴한 프레임 버퍼 [11]메모리 개발이 가능해졌다.1984년 히타치는 최초의 보완형 MOS(CMOS) GPU인 ARC HD63484를 출시하여 컬러 모드에서는 고해상도, 흑백 모드에서는 최대 4K 해상도를 표시할 수 있었으며, 1980년대 [13]후반에는 많은 그래픽 카드와 단말기에 사용되었습니다.1986년 TI는 최초의 완전 프로그램 가능한 MOS [12]그래픽스 프로세서인 TMS34010을 발표했습니다.

지난 10년간 컴퓨터 그래픽 단말기는 점점 더 인텔리전트해지고 준독립형 및 독립형 워크스테이션이 되었습니다.중앙 메인프레임과 미니컴퓨터에 의존하는 대신 그래픽과 애플리케이션 프로세싱이 워크스테이션의 인텔리전스로 점점 더 이행되었습니다.컴퓨터 지원 엔지니어링 시장에서 고해상도 컴퓨터 그래픽 인텔리전트 워크스테이션으로의 초기 이동의 전형은 Orca 1000, 2000 및 3000 워크스테이션이었습니다.Ottawa의 Orcatech는 Bell-Northern Research의 분사로 초기 워크스테이션 선구자인 David Pearson이 주도했습니다.Orca 3000은 16비트 Motorola 68000 마이크로프로세서와 AMD 비트슬라이스 프로세서를 기반으로 했으며 운영체제로 Unix를 사용했습니다.이는 디자인 엔지니어링 분야의 정교한 분야를 정면으로 겨냥하고 있었습니다.아티스트와 그래픽 디자이너들은 개인용 컴퓨터, 특히 코모도어 아미가와 매킨토시를 다른 방법보다 시간을 절약하고 정확하게 그릴 수 있는 진지한 디자인 도구로 생각하기 시작했습니다.Macintosh는 그래픽 디자인 스튜디오와 비즈니스 사이에서 여전히 컴퓨터 그래픽을 위한 매우 인기 있는 도구입니다.1980년대 이후의 최신 컴퓨터는 종종 그래피컬 사용자 인터페이스(GUI)를 사용하여 텍스트가 아닌 기호, 아이콘 및 그림으로 데이터와 정보를 표시합니다.그래픽스는 멀티미디어 테크놀로지의 5가지 주요 요소 중 하나입니다.

사실적인 렌더링 분야에서 일본 오사카 대학은 1982년 3D 컴퓨터 그래픽스 렌더링 목적으로 최대 257개의 Zilog Z8001 마이크로프로세서를 사용한 슈퍼 컴퓨터 LINKS-1 컴퓨터 그래픽스 시스템을 개발했습니다.일본정보처리학회에 따르면 3D 이미지 렌더링의 핵심은 주어진 시점, 광원, 물체 위치에서 렌더링 표면을 구성하는 각 픽셀의 휘도를 계산하는 것이다.LINKS-1 시스템은 각 픽셀을 광선 추적을 사용하여 독립적으로 병렬 처리할 수 있는 이미지 렌더링 방법론을 실현하기 위해 개발되었습니다.LINKS-1은 고속 이미지 렌더링 전용의 새로운 소프트웨어 방법을 개발함으로써 매우 사실적인 이미지를 신속하게 렌더링할 수 있었습니다.그것은 완전한 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 세계 최초의 3D 플라네타리움 같은 천체의 영상을 만드는 데 사용되었다.동영상은 1985년 [14]쓰쿠바 국제박람회 후지쯔관에서 공개됐습니다.LINKS-1은 1984년 [15]당시 세계에서 가장 강력한 컴퓨터였습니다.또한 사실적인 렌더링 분야에서도 David Imel과 James Kajiya의 일반 렌더링 방정식이 1986년에 개발되었습니다.이것은 컴퓨터 그래픽에서 포토리얼리즘을 추구하기 위해 필요한 글로벌 조명 구현을 위한 중요한 단계입니다.

스타워즈와 다른 공상과학 프랜차이즈의 지속적인 인기는 영화 CGI와 관련이 있었는데, 루카스필름과 인더스트리얼 라이트 & 매직이 많은 다른 영화사들에 의해 최고의 컴퓨터 그래픽으로 "가는" 집으로 알려졌기 때문이다.크로마 키잉(블루스크린 등)의 중요한 발전은 원작 3부작의 후반부 영화에 이루어졌다.또 다른 두 편의 비디오도 역사적으로 관련이 있는 것처럼 그 시대를 능가할 것이다.1985년 CGI를 유행시킨 그들의 노래 "Money for Nothing"을 위한 다이어 스트레이츠의 상징적이고 거의 완전한 CGI 비디오와 같은 해 영 셜록 홈즈의 한 장면에서 장편 영화 (애니메이션 스테인드글라스 기사)의 첫 번째 완전한 CGI 캐릭터가 등장했습니다.1988년, 최초의 쉐이더(별도의 알고리즘으로서 쉐이딩을 실시하도록 특별히 설계된 작은 프로그램)가 픽사에 의해서 개발되었습니다.픽사는 이미 Industrial Light & Magic에서 독립해 있었습니다.다만, 이러한 테크놀로지의 진보는 향후 10년이 지나야 알 수 있습니다.1980년대 후반, 픽사에서 최초로 컴퓨터로 제작된 단편 영화를 제작하기 위해 실리콘 그래픽스(SGI) 컴퓨터가 사용되었고, 실리콘 그래픽스 기계는 10년 동안 이 분야의 최고봉으로 여겨졌습니다.

1980년대는 비디오게임황금시대로도 불린다; 아타리, 닌텐도, 세가수백만 판매 시스템은 MS-DOS 기반의 개인용 컴퓨터, Apple II, Mac, Amigas와 마찬가지로 새롭고 젊고 감성이 예민한 청중에게 처음으로 컴퓨터 그래픽을 노출시켰다.충분히 능숙하다면.오락실에서는 상업적인 실시간 3D 그래픽이 발전했습니다.1988년, Namco System[16] 21과 Taito [17]Air System과 함께 최초의 아케이드 전용 실시간 3D 그래픽 보드가 도입되었습니다.프로페셔널측에서는, Evans & Sutherland와 SGI가, 3D 래스터 그래픽스·하드웨어를 개발했습니다.이러한 하드웨어는, CPU와 병렬 처리를 실시해 그래픽을 최적화합니다.

지난 10년 동안 컴퓨터 그래픽은 위치 기반 엔터테인먼트와 E&S Digistar의 교육, 차량 디자인, 차량 시뮬레이션 및 화학을 포함한 많은 추가적인 전문 시장에 적용되었습니다.

1990년대

Quarxs, 시리즈 포스터, 모리스 베나윤, 프랑수아 슈팅, 1992년

1990년대의 압도적인 특징은 대규모로 3D 모델링이 등장하고 CGI의 품질이 전반적으로 크게 향상되었다는 것입니다.가정용 컴퓨터는 이전에는 수천 달러의 비용이 드는 워크스테이션으로 제한되었던 렌더링 작업을 수행할 수 있게 되었습니다. 가정용 시스템에 3D 모델러를 사용할 수 있게 되면서 실리콘 그래픽스 워크스테이션의 인기는 떨어졌고 강력한 Microsoft WindowsApple Macintosh 머신은 3D Studio와 같은 오토데스크 제품을 실행했습니다.홈 렌더링 소프트웨어의 중요성이 높아졌습니다.GPU는 10년 말까지 오늘날에도 여전히 그 명성을 얻기 시작할 것입니다.

이 분야에서는 훈련받지 않은 사람의 눈에 사실적으로 비칠 수 있는 최초의 렌더링 그래픽이 등장하기 시작했고(3D 그래픽은 아직 숙련된 CGI 아티스트로는 가능하지 않지만) 게임, 멀티미디어애니메이션 분야에서 더욱 인기를 끌게 되었습니다.1980년대 말과 90년대 초에 프랑스에서 최초의 컴퓨터 그래픽 TV 시리즈가 탄생했습니다.스튜디오 Mac Guff Ligne(1988년), 스튜디오 Fantome의 Les Fables Géométriques(1989년-1991년) 및 Maurice Benayoun과 Francois Schuiten의 첫 HDTV 컴퓨터 그래픽 시리즈인 Quarxs(스튜디오 Z-A 제작, 1990년-1993년)가 제작).

영화계에서 픽사는 에드윈 캣멀의 지휘 하에 1995년 토이스토리라는 영화 개봉을 시작으로 이 시대에 상업적으로 9자릿수 이상의 성공을 거두었습니다.프로그램 가능한 셰이더를 발명하는 스튜디오는 계속해서 많은 애니메이션 히트작을 낼 것이며, 사전 렌더링된 비디오 애니메이션에 대한 작업은 여전히 업계 선두주자이자 연구 선구자로 여겨지고 있다.

1992년 비디오 게임 분야에서 Virtua Racing은 Sega Model 1 아케이드 시스템 보드에서 작동하여 비디오 게임 [18]업계의 광범위한 시청자들 사이에서 완전한 3D 레이싱 게임과 실시간 3D 폴리곤 그래픽을 대중화하기 위한 기반을 마련했습니다.1993년의 Sega Model 2와 1996년의 Sega Model 3는 그 후 상용 실시간 3D 그래픽의 영역을 확장했습니다.PC에 돌아온 Wolfenstein 3D, DoomQuakeid Software에 의해 지난 10년 동안 주로 John Carmack에 의해 발명된 렌더링 엔진을[vague] 사용하여 비판적이고 대중적인 갈채를 받았습니다.다른 콘솔들 중에서 소니 플레이스테이션, 세가 새턴, 닌텐도 64는 수백만 대 팔렸고 홈 게이머들을 위해 3D 그래픽을 대중화했다.플랫폼 게임인 Super Mario 64와 The Legend Of Zelda와 같은 1990년대 후반의 일부 1세대 3D 타이틀은 콘솔 사용자들 사이에서 3D 그래픽을 대중화하는 데 영향을 미쳤습니다. Virtua Fighter, Battle Arena Toshinden, Tekken같은 초기 3D 격투 게임과 Ocarina Of Time이 있습니다.

렌더링 기술과 알고리즘은 계속해서 크게 향상되었습니다.1996년 Krishnamurty와 Levoy는 Jim Blinn의 범프 매핑을 개량한 일반 매핑을 발명했습니다.1999년 Nvidia는 그래픽 처리 장치(GPU)로 청구된 최초의 가정용 비디오 카드인 GeForce 256을 출시했습니다.이 카드에는 "통합 트랜스폼, 조명, 삼각 셋업/클리핑 및 렌더링 엔진"이 포함되어 있습니다.10년 말까지 컴퓨터는 DirectXOpenGL과 같은 그래픽 처리를 위한 공통 프레임워크를 채택했습니다.그 이후로 컴퓨터 그래픽은 보다 강력한 그래픽 하드웨어와 3D 모델링 소프트웨어로 인해 더욱 세밀하고 사실적으로 바뀌었습니다.AMD는 또한 이 10년 동안 그래픽 보드의 선두 개발자가 되어 오늘날까지 존재하는 이 분야에서 "듀오폴리"를 만들어냈습니다.

2000년대

언리얼 엔진 2에 내장된 비디오 게임 킬링 플로어의 스크린샷.PC콘솔 비디오 게임은 2000년대에 그래픽으로 비약적으로 발전하여 이전에는 사전 렌더링 및/또는 비즈니스 수준의 하드웨어에서만 가능했던 그래픽을 실시간 컴퓨팅으로 표시할 수 있게 되었습니다.

CGI는 이 시대에 본격적으로 보급되었다.비디오 게임과 CGI 시네마는 1990년대 후반까지 컴퓨터 그래픽의 영역을 주류로 넓혔고 2000년대 들어서는 계속해서 빠른 속도로 그렇게 했다.CGI는 1990년대 후반과 2000년대 TV 광고에도 대거 채택돼 많은 시청자들에게 친숙해졌다.

그래픽 처리 장치의 지속적인 발전과 향상된 정교함은 이 10년 동안 매우 중요했으며, 3D 그래픽 GPU가 데스크톱 컴퓨터 제조업체가 제공해야 하는 필수 요소로 간주됨에 따라 3D 렌더링 기능이 표준 기능이 되었습니다.Nvidia GeForce 그래픽 카드 라인은 ATI[19]경쟁 제품으로서 10년 초반 시장을 지배하고 있었습니다.10년이 경과함에 따라 Nvidia와 AMD가 모두 저가 칩셋을 출시하여 시장을 계속 장악하고 있기 때문에 로우엔드 머신조차도 보통 어떤 종류의 3D 지원 GPU를 포함하고 있었습니다.GPU에 특화된 처리를 수행하기 위해 1980년대에 도입된 셰이더는 10년 말까지 대부분의 소비자용 하드웨어에서 지원되기 때문에 그래픽 처리 속도가 대폭 향상되고 일반 매핑, 범프 매핑 및 바리에트의 광범위한 채택을 통해 컴퓨터 그래픽의 텍스처와 쉐이딩이 대폭 향상됩니다.많은 양의 세부사항을 시뮬레이션할 수 있는 다른 기술의 y.

영화나 비디오 게임에 사용되는 컴퓨터 그래픽은 신기한 계곡으로 들어갈 정도로 점차 현실적이기 시작했다.CGI 영화는 아이스 에이지와 마다가스카와 같은 전통적만화 영화들과 니모를 찾아서 같은 픽사가 이 분야에서 박스 오피스를 장악하면서 급증했다.파이널 판타지: 2001년에 개봉된 Spirits Within은 사실적인 CGI 캐릭터를 사용하여 모션 [20]캡처로 완전히 제작된 최초의 컴퓨터 제작 장편 영화이다.그러나 [21]이 영화는 흥행에 성공하지 못했다.일부 논평가들은 이것이 부분적으로 CGI의 주인공들이 "괴짜 계곡"[note 1]에 빠진 얼굴 생김새 때문일 수도 있다고 제안했다.폴라 익스프레스와 같은 다른 애니메이션 영화들도 이 시기에 주목을 받았다.스타워즈 또한 전편 3부작으로 다시 등장했고 그 효과는 계속해서 CGI에 대한 기준을 세웠다.

비디오 게임에서는, 소니 플레이스테이션 2와 3, 마이크로소프트 X박스 콘솔 라인, 그리고 게임큐브와 같은 닌텐도의 제품들이 윈도우 PC와 마찬가지로 많은 팬을 유지했다.Grand Theft Auto, Amassin's Creed, Final Fantasy, BioShock, Kingdom Hearts, Mirror's Edge 시리즈와 같은 CGI 중심의 타이틀은 포토레알리즘에 계속 접근하여 비디오 게임 산업을 성장시키고 그 산업의 수익이 그 영화들에 필적할 때까지 감동을 주었다.마이크로소프트XNA 프로그램으로 DirectX를 더 쉽게 독립 개발자 세계에 공개하기로 결정했지만 성공하지 못했다.그러나 DirectX 자체는 상업적인 성공으로 남았다.OpenGL도 계속 성숙하여 DirectX가 크게 향상되었습니다.2세대 셰이더 언어인 HLSL과 GLSL이 인기를 끌기 시작했습니다.

과학 컴퓨팅에서는 GPU와 CPU 간에 대량의 데이터를 양방향으로 전달하는 GPGPU 기술이 발명되어 다양한 종류의 생물정보학분자생물학 실험에 대한 분석이 가속화되었습니다.이 기술은 또한 Bitcoin 채굴에도 사용되어 컴퓨터 비전에도 적용되고 있다.

2010년대

물리 베이스의 렌더링 원리를 사용해 클로즈업 한 다이아몬드 플레이트 텍스처.2010년대 들어 컴퓨터 그래픽에 대한 연구가 활발해지고 있습니다.

2010년대에 CGI는 비디오에 거의 보급되어 왔습니다.사전 렌더링된 그래픽은 거의 과학적으로 사실적이며, 적절한 하이엔드 시스템상의 실시간 그래픽은 훈련되지 않은 사람의 눈에 포토리얼리즘을 시뮬레이트 할 수 있습니다.

텍스처 매핑은 여러 레이어를 가진 다단계 프로세스로 성숙되어 있습니다.일반적으로 텍스처 매핑, 범프 매핑 또는 등각면 또는 일반 매핑, 스펙컬 하이라이트반사 기술을 포함한 조명 맵, 섀도우 볼륨을 셰이더를 사용하여 하나의 렌더링 엔진에 구현하는 것이 매우 드문 일이 아닙니다.쉐이더는 현재, 픽셀, 정점, 텍스처를 요소 단위로 조작하는 것이 상당히 복잡하며, 가능한 효과도 셀 수 없이 많습니다.셰이더 언어인 HLSL과 GLSL은 활발한 연구 개발 분야입니다.물리적 기반 렌더링(PBR)은 실제 광선을 시뮬레이션하기 위해 많은 맵을 구현하고 고급 계산을 수행하는 능동적인 연구 영역이며, 주변 폐색, 지하 산란, Rayleigh 산란, 광자 매핑 등과 같은 고급 영역도 있습니다.4K Ultra HD와 같은 초고해상도 모드에서 실시간으로 그래픽을 제공하기 위해 필요한 처리 능력에 대한 실험이 시작되었지만, 하이엔드 하드웨어를 제외한 모든 하드웨어에서는 불가능했습니다.

영화계에서, 대부분의 애니메이션 영화들은 현재 CGI이다; 많은 CGI 영화들이 매년 만들어지지만, 만약 있다면, 묘한 계곡에 대한 계속되는 두려움 때문에 포토레알리즘을 시도한다.대부분은 3D 만화이다.

비디오 게임에서는 Microsoft Xbox One, Sony PlayStation 4, Nintendo Switch가 현재 홈 공간을 장악하고 있으며 모두 고도의 3D 그래픽을 사용할 수 있습니다. Windows PC는 여전히 가장 활발한 게임 플랫폼 중 하나입니다.

이미지 타입

2차원

래스터 그래픽스프라이트(왼쪽) 및 마스크(오른쪽)

2D 컴퓨터 그래픽스는 컴퓨터 기반 디지털 이미지 세대입니다. 대부분 디지털 이미지와 같은 모델 및 해당 모델에 고유한 기술을 사용합니다.

2D 컴퓨터 그래픽은 주로 타이포그래피와 같은 전통적인 인쇄 및 그리기 기술을 기반으로 개발된 애플리케이션에 사용됩니다.이러한 어플리케이션에서 2차원 이미지는 단순히 실제 객체를 표현하는 것이 아니라 의미적 가치가 추가된 독립된 아티팩트입니다.따라서 2차원 모델은 3D 컴퓨터 그래픽보다 이미지를 더 직접적으로 제어할 수 있기 때문에 선호됩니다. 2차원 모델은 타이포그래피보다는 사진에 더 가깝습니다.

픽셀 아트

대형 디지털 아트, 픽셀 아트는 래스터 그래픽 소프트웨어를 사용하여 생성되며, 여기서 화소 수준에서 이미지를 편집합니다.대부분의 오래된(또는 비교적 제한된) 컴퓨터 및 비디오 게임, 그래프 계산기 게임 및 많은 휴대 전화 게임에서의 그래픽은 대부분 픽셀 아트입니다.

스프라이트 그래픽스

스프라이트는 더 큰 장면에 통합된 2차원 이미지 또는 애니메이션입니다.처음에는 비디오 디스플레이의 메모리 비트맵과 별도로 처리되는 그래픽 객체만 포함했지만, 이제는 그래픽 오버레이의 다양한 방법이 포함됩니다.

원래 스프라이트는 전체 화면을 정의하는 데이터를 변경하지 않고 화면에서 이동할 수 있는 애니메이션 캐릭터를 만드는 것과 같이 서로 관련이 없는 비트맵을 통합하여 화면상의 일반적인 비트맵의 일부로 보이게 하는 방식이었다.이러한 스프라이트는 전자 회로 또는 소프트웨어에 의해 생성될 수 있습니다.회로에서 하드웨어 스프라이트는 커스텀 DMA 채널을 사용하여 시각 요소를 메인 화면에 통합하는 하드웨어 구조입니다.이것에 의해, 2개의 개별의 비디오 소스가 중첩됩니다.소프트웨어는 특별한 렌더링 방법을 통해 이를 시뮬레이션할 수 있습니다.

벡터 그래픽스

벡터 그래픽 대 래스터(비트맵) 그래픽의 효과를 보여주는 예제

벡터 그래픽스 포맷은 래스터 그래픽스를 보완합니다.래스터 그래픽스는 이미지를 픽셀 배열로 표현한 것으로, 일반적으로 사진 [22]이미지를 표현하는 데 사용됩니다.벡터 그래픽스는 이미지를 구성하는 모양과 색에 대한 정보를 인코딩하는 방식으로 구성되므로 렌더링에 더 많은 유연성을 제공할 수 있습니다.벡터 툴과 포맷을 사용하는 것이 베스트 프랙티스인 경우도 있고 래스터 툴과 포맷을 사용하는 것이 베스트 프랙티스인 경우도 있습니다.두 형식이 합쳐지는 경우가 있습니다.각 테크놀로지의 장점과 한계, 그리고 이들 테크놀로지 간의 관계를 이해하면 툴을 효율적이고 효과적으로 사용할 수 있습니다.

입체

2D 그래픽과 비교하여 3D 그래픽은 기하학적 데이터의 3차원 표현을 사용하는 그래픽입니다.퍼포먼스를 위해서, 이것은 컴퓨터에 격납됩니다.여기에는 나중에 표시하거나 실시간 보기용 이미지가 포함됩니다.

이러한 차이에도 불구하고, 3D 컴퓨터 그래픽스는 프레임의 2D 컴퓨터 그래픽과 유사한 알고리즘과 최종 렌더링된 디스플레이의 래스터 그래픽(2D와 같은)에 의존합니다.컴퓨터 그래픽 소프트웨어에서는 2D와 3D의 구분이 때때로 모호해집니다. 2D 애플리케이션은 조명 등의 효과를 얻기 위해 3D 기술을 사용할 수 있으며, 주로 3D 렌더링 기술을 사용할 수 있습니다.

3D 컴퓨터 그래픽은 3D 모델과 동일합니다.모델은 렌더링과 별도로 그래픽 데이터 파일 내에 포함됩니다.그러나 3D 모델은 모든 3D 객체를 나타낸다는 점에서 차이가 있습니다.시각적으로 표시될 때까지 모델은 그래픽이 아닙니다.인쇄로 인해 3D 모델은 가상 공간에만 국한되지 않습니다. 3D 렌더링은 모델을 표시할 수 있는 방법입니다.또한 그래픽이 아닌 컴퓨터 시뮬레이션 및 계산에도 사용할 수 있습니다.

컴퓨터 애니메이션

모션 캡처를 사용하여 제작한 컴퓨터 애니메이션의 예

컴퓨터 애니메이션은 컴퓨터를 사용하여 동영상을 만드는 기술입니다.컴퓨터 그래픽과 애니메이션의 하위 분야입니다.2D 컴퓨터 그래픽은 여전히 스타일리시한 저대역폭 및 빠른 실시간 렌더링 요구에 널리 사용되고 있지만, 점점 더 많은 3D 컴퓨터 그래픽을 통해 제작되고 있습니다.때때로 애니메이션의 대상은 컴퓨터 그 자체일 때도 있지만, 때로는 영화와 같은다른 매체일 때도 있다.이것은 CGI(컴퓨터 생성 이미지 또는 컴퓨터 생성 이미지)라고도 불리며, 특히 영화에서 사용되는 경우에는 더욱 그러합니다.

가상 엔티티는 개체의 변환 매트릭스에 저장된 변환 값(위치, 방향 및 크기)과 같은 다양한 속성을 포함하고 제어할 수 있습니다.애니메이션은 시간에 따른 속성 변경입니다.애니메이션을 실현하는 방법은 여러 가지가 있습니다.기본 형식은 애니메이션화할 속성별로 지정된 시간에 값을 저장하는 프레임의 작성 및 편집을 기반으로 합니다.2D/3D 그래픽 소프트웨어는 각 키 프레임에 따라 변경되며, 시간이 지남에 따라 매핑된 값의 편집 가능한 곡선이 생성되어 애니메이션이 생성됩니다.애니메이션의 다른 방법에는 절차 및 표현 기반 기법이 포함된다.전자는 애니메이션 실체의 관련 요소를 속성 세트로 통합하여 입자 효과와 군중 시뮬레이션을 만드는 데 유용하다.후자는 수학과 결합된 사용자 정의 논리 표현에서 반환된 평가 결과를 자동화할 수 있다.예측 가능한 방식으로 e 애니메이션을 만듭니다(골격 시스템 설정에서 계층이 제공하는 것 이상으로 골격 동작을 제어하는 데 유용합니다).

움직이는 듯한 착각을 일으키기 위해 컴퓨터 화면에 이미지가 표시된 후 이전 이미지와 유사하지만 약간 이동된 새로운 이미지로 빠르게 대체됩니다.이 기술은 텔레비전이나 영화에 나오는 움직임의 착각과 동일하다.

개념과 원칙

이미지는 일반적으로 카메라, 거울, 렌즈, 망원경, 현미경 등과 같은 장치에 의해 생성됩니다.

디지털 이미지에는 벡터 이미지와 래스터 이미지가 모두 포함되지만 래스터 이미지가 더 일반적으로 사용됩니다.

화소

화상의 확대 부분에서는, 개개의 픽셀이 정사각형으로 그려져 용이하게 볼 수 있다.

디지털 이미징에서 픽셀(또는 화소[23])은 래스터 이미지의 단일 지점입니다.픽셀은 일반 2차원 그리드에 배치되며, 종종 점이나 정사각형을 사용하여 표시됩니다.각 픽셀은 원본 이미지의 샘플로, 일반적으로 더 많은 샘플이 원본 이미지를 더 정확하게 표현합니다. 픽셀의 명암은 가변적입니다.컬러 시스템에서는 일반적으로 각 픽셀에는 빨강, 초록, 파랑 등의 3개의 컴포넌트가 있습니다.

그래픽은 컴퓨터 화면과 같은 표면에 표시되는 시각적 표현입니다.예를 들어 사진, 도면, 그래픽 디자인, 지도, 엔지니어링 도면 또는 기타 이미지 등이 있습니다.그래픽스는 텍스트와 일러스트를 조합하는 경우가 많습니다.그래픽 디자인은 브로셔, 전단, 포스터, 웹 사이트 또는 서적에서처럼 다른 요소 없이 타이포그래피만을 의도적으로 선택, 작성 또는 배열하는 것으로 구성될 수 있습니다.명확성 또는 효과적인 커뮤니케이션이 목적일 수도 있고, 다른 문화 요소와의 연관성을 추구할 수도 있고, 또는 단지 독특한 스타일의 창조일 수도 있다.

원어민

프리미티브는 그래픽 시스템이 보다 복잡한 이미지 또는 모델을 만들기 위해 조합할 수 있는 기본 단위입니다.예를 들어 2D 비디오 게임의 스프라이트캐릭터 맵, CAD의 기하학적 프리미티브, 3D 렌더링의 폴리곤 또는 삼각형이 있습니다.원형은 효율적인 렌더링을 위해 하드웨어에서 지원되거나 그래픽 애플리케이션에서 제공되는 구성 요소에서 지원됩니다.

렌더링

렌더링은 컴퓨터 프로그램을 통해 3D 모델에서 2D 이미지를 생성하는 것입니다.씬(scene) 파일에는 엄밀하게 정의된 언어 또는 데이터 구조의 객체가 포함되어 있으며, 가상 [24]씬(scene)에 대한 설명으로 지오메트리, 시점, 텍스처, 조명 음영 정보가 포함됩니다.그런 다음 씬(scene) 파일에 포함된 데이터가 렌더링 프로그램으로 전달되어 처리되고 디지털 영상 또는 래스터 그래픽 영상 파일로 출력됩니다.렌더링 프로그램은 보통 컴퓨터 그래픽 소프트웨어에 내장되어 있지만, 다른 프로그램은 플러그인 또는 완전히 다른 프로그램으로 사용할 수 있습니다."렌더링"이라는 용어는 장면의 "아티스트 렌더링"과 유사할 수 있습니다.렌더링 방법의 기술적인 세부 사항은 다르지만, 씬 파일에 격납된 3D 표현으로부터 2D 화상을 작성하는데 있어서 극복해야 할 일반적인 과제는 GPU 등의 렌더링 디바이스를 따르는 그래픽 파이프라인으로서 개략적으로 설명되고 있습니다.GPU는 CPU의 계산을 보조할 수 있는 장치입니다.장면이 가상 조명 하에서 비교적 사실적이고 예측 가능한 것처럼 보이려면 렌더링 소프트웨어가 렌더링 방정식을 풀어야 합니다.렌더링 방정식은 모든 조명 현상을 설명하는 것은 아니지만 컴퓨터 생성 이미지에 대한 일반적인 조명 모델입니다.또한 '렌더링'은 최종 비디오 출력을 생성하기 위해 비디오 편집 파일에서 효과를 계산하는 과정을 기술하는 데 사용됩니다.

3D 투영
3D 투영은 3차원 점을 2차원 평면에 매핑하는 방법입니다.그래피컬 데이터를 표시하는 현재의 방법은 대부분 평면 2차원 매체에 기초하고 있기 때문에 이러한 유형의 투영법이 널리 사용되고 있다.이 방법은 대부분의 실시간 3D 응용 프로그램에서 사용되며 일반적으로 래스터라이제이션을 사용하여 최종 이미지를 생성합니다.
레이 트레이스
레이 트레이스란, 화상 평면내의 픽셀을 통과하는 의 패스를 트레이스 해 화상을 생성하는 화상 순서 알고리즘 패밀리의 기술입니다.이 기술은 일반적으로 일반적스캔라인 렌더링 방법보다 높지만 계산 비용이 더 많이 드는 높은 수준의 광리알리즘을 생성할 수 있습니다.
음영
음영 예시
쉐이딩은 다양한 수준의 어둠으로 3D 모델이나 일러스트로 깊이를 묘사하는 것을 말합니다.어두운 부분에는 매체를 더 촘촘하게, 어두운 부분에는 더 촘촘하게, 밝은 부분에는 덜 촘촘하게, 밝은 부분에는 더 옅은 색조로 도면을 그리는 데 사용되는 공정이다.다양한 근접도의 수직선을 격자 패턴으로 그려 영역을 음영화하는 크로스 해치다양한 음영 기술이 있다.선이 가까울수록 영역이 어둡게 표시됩니다.마찬가지로 선이 멀리 떨어져 있을수록 영역이 더 밝아 보입니다.이 용어는 최근에 셰이더가 적용된다는 의미로 일반화되었습니다.
텍스처 매핑
텍스처 매핑은 컴퓨터 생성 그래픽 또는 3D 모델에 상세, 표면 텍스처 또는 색상을 추가하는 방법입니다.3D 그래픽에 대한 적용은 1974년 Edwin Catmull 박사가 개척했습니다.텍스처 맵은 도형 또는 폴리곤의 표면에 적용(매핑)됩니다.이 과정은 무늬가 있는 종이를 일반 흰색 상자에 붙이는 것과 비슷합니다.다중 확장이란 [25]폴리곤에서 한 번에 두 개 이상의 텍스처를 사용하는 것입니다.프로시저 텍스처(출력 텍스처를 생성하는 기본 알고리즘의 파라미터를 조정하여 작성) 및 비트맵 텍스처(이미지 편집 응용 프로그램에서 작성 또는 디지털 카메라에서 Import)는 일반적으로 컴퓨터 그래픽 소프트웨어에서 3D 모델에 텍스처 정의를 구현하는 일반적인 방법입니다.모델 표면의 텍스처 시멘트는 폴리곤 표면대해 UV 매핑(임의, 텍스처 좌표 수동 레이아웃)이라고 하는 기술이 필요한 경우가 많지만, NURB(비균일한 합리적 B-스플라인) 표면에는 텍스처 좌표로 사용되는 고유한 매개 변수가 있습니다.분야로서의 텍스처 매핑에는 광택과 빛의 반사를 시뮬레이션하는 텍스처 및 스펙컬 맵을 시뮬레이션하는 데 도움이 되는 텍스처와 대응하는 일반 맵과 범프 맵을 작성하는 기술 및 미러와 같은 반사율을 시뮬레이션하는 환경 매핑(광택이라고도 함)도 포함됩니다.
안티에일리어싱
액정 디스플레이나 CRT 텔레비전과 같은 래스터(픽셀 기반) 장치에서 보기 위해 해상도에 의존하지 않는 엔티티(3D 모델 등)를 렌더링하면 필연적으로 기하학적 가장자리와 텍스처 디테일의 경계를 따라 앨리어싱 아티팩트가 발생합니다. 이러한 아티팩트를 비공식적으로 "재기"라고 합니다.안티앨리어싱 방법은 이러한 문제를 수정하여 보는 이로 하여금 이미지를 더 즐겁게 만들지만 계산 비용이 다소 들 수 있습니다.다양한 안티에일리어싱 알고리즘(슈퍼샘플링 등)을 사용할 수 있으며, 그 후 결과 이미지의 품질 대비 가장 효율적인 렌더링 성능을 위해 커스터마이즈할 수 있습니다.그래픽 아티스트는 안티에일리어싱 방법을 사용할 경우 이 트레이드오프를 고려해야 합니다.화면(또는 화면 위치)에 가상 카메라에서 먼 거리에 있는 텍스처 모델 등)의 해상도와 다른 해상도로 표시되는 안티에이리어스 비트맵 텍스처에서는 앨리어스 아티팩트가 나타나지만 절차적으로 정의된 텍스처에서는 항상 앨리어스 아티팩트가 해상도로 표시됩니다.mipmapping이나 텍스처 필터링 등의 기술은 텍스처 관련 에일리어싱 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.

볼륨 렌더링

근육, 지방, 뼈 및 혈액에 대해 서로 다른 색 구성표를 가진 전완의 볼륨 렌더링 CT 스캔

볼륨 렌더링은 개별적으로 샘플링된 3D 데이터 세트의 2D 투영을 표시하는 데 사용되는 기술입니다.일반적인 3D 데이터 세트는 CT 또는 MRI 스캐너로 획득한 2D 슬라이스 영상 그룹입니다.

통상, 이것들은 통상적인 패턴(예를 들면 밀리미터 마다 1 슬라이스)으로 취득되어 통상적인 패턴의 화상 픽셀수가 일정하게 됩니다.이것은 각 볼륨 요소 또는 복셀 주변의 즉시 영역을 샘플링하여 얻은 단일 값으로 표시되는 일반 볼륨 그리드의 예입니다.

3D 모델링

3D 모델링은 "3D 모델"이라고 불리는 모든 3차원 물체의 수학적 와이어프레임 표현을 전문 소프트웨어를 통해 개발하는 과정입니다.모델은 자동 또는 수동으로 작성할 수 있습니다.3D 컴퓨터 그래픽스의 기하학적 데이터를 준비하는 수동 모델링 프로세스는 조각같은 플라스틱 예술과 유사합니다.3D 모델은 여러 가지 접근방식을 사용하여 작성할 수 있습니다.NURB를 사용하여 정확하고 매끄러운 표면 패치를 생성하거나 폴리곤 메쉬 모델링(패싯 지오메트리의 조작),또는 폴리곤 메시 하위 분할(폴리곤의 고급 테셀레이션으로 NURB 모델과 유사한 매끄러운 표면이 생성됨).3D 모델은 3D 렌더링이라는 프로세스를 통해 2차원 영상으로 표시되거나 물리적 현상의 컴퓨터 시뮬레이션에 사용되거나 다른 목적으로 직접 애니메이션화할 수 있습니다.3D 프린팅 장치를 사용하여 모델을 물리적으로 만들 수도 있습니다.

컴퓨터 그래픽스의 선구자

찰스 크수리
Charles Csuri는 컴퓨터 애니메이션과 디지털 미술의 선구자이며 1964년에 최초의 컴퓨터 미술을 창조했습니다.Csuri는 Smithsonian에 의해 디지털 아트 및 컴퓨터 애니메이션의 아버지로, MoMA(Museum of Modern Art)와 Association for Computing Machine-SIGGRAPH에 의해 컴퓨터 애니메이션의 선구자로 인정받았습니다.
도널드 P.그린버그
도널드 P. Greenberg는 컴퓨터 그래픽 분야의 선도적인 혁신 기업입니다.Greenberg는 수백 개의 기사를 작성했으며, 많은 저명한 컴퓨터 그래픽 아티스트, 애니메이터 및 Robert L.와 같은 연구원들의 스승이자 멘토로 활동했습니다. 요리사, 마크 레보이, 브라이언 A 바스키와 웨인 리틀이요그의 이전 제자들 중 상당수는 아카데미에서 기술적 성과상을 수상했고, 일부는 SIGGRAPH 공로상을 수상했습니다.Greenberg는 NSF Computer Graphics and Scientific Visualization 센터의 창립 이사였습니다.
A. 마이클 놀
Noll은 디지털 컴퓨터를 사용하여 예술적 패턴을 만들고 시각 예술 창작에서 무작위 프로세스를 사용하는 것을 공식화한 최초의 연구자들 중 한 명이었다.그는 1962년에 디지털 아트를 만들기 시작했고, 그를 최초의 디지털 아티스트 중 한 명으로 만들었다.1965년, Noll은 Frieder Nake, Georg Nees와 함께 그들의 컴퓨터 아트를 처음으로 공개적으로 전시했습니다.1965년 4월, 하워드 와이즈 갤러리는 벨라 줄즈의 랜덤 도트 패턴과 함께 놀의 컴퓨터 아트를 전시했다.

기타 개척자

1975년 Martin Newell이 만든 3D 컴퓨터 그래픽의 상징 모델인 유타 찻주전자의 현대식 렌더링

단체들

컴퓨터 그래픽스 연구

컴퓨터 그래픽스 연구는 시각 콘텐츠를 디지털로 합성하고 조작하는 방법을 연구하는 컴퓨터 과학의 하위 분야이다.이 용어는 종종 3차원 컴퓨터 그래픽을 의미하지만, 2차원 그래픽과 이미지 처리도 포함합니다.

학문적인 분야로서 컴퓨터 그래픽스는 계산 기술을 사용하여 시각 및 기하학적 정보의 조작을 연구합니다.순수하게 심미적인 문제보다는 이미지 생성 및 처리의 수학적계산적 기반에 초점을 맞추고 있습니다.컴퓨터 그래픽스는 종종 시각화 분야와 구별되지만 두 분야에는 많은 유사점이 있습니다.

적용들

컴퓨터 그래픽스는 다음 영역에서 사용할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 괴상한 계곡은 로봇공학 및 3D 컴퓨터 애니메이션 분야의 가설로, 인간 복제품이 실제 인간처럼 거의 보이고 완벽하게는 아니지만 거의 똑같이 행동할 경우 인간 관찰자들 사이에 혐오감을 불러일으킨다는 것이다."밸리"라는 개념은 로봇의 유사함수로서 인간의 편안함을 나타내는 그래프의 기울기를 말한다.

레퍼런스

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추가 정보

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외부 링크