Համակարգչային գրաֆիկա (համակարգչային գիտություն)

Համակարգչային գրաֆիկա- համակարգչային գիտության ոլորտ է, որն ուսումնասիրում է տեսողական տեղեկատվության բովանդակությունը թվայնորեն սինթեզելու և շահարկելու մեթոդները։ Չնայած տերմինը հաճախ վերաբերում է 3D` եռաչափ համակարգչային գրաֆիկայի ուսումնասիրությանը, այն նաև ներառում է 2D` երկչափ գրաֆիկա և պատկերների մշակում։

Յուտայի թեյնիկի ժամանակակից մատուցում, պատկերակային մոդել 3D համակարգչային գրաֆիկայով, որը ստեղծվել է Մարտին Նյուել-ի կողմից՝ 1975 թվականին

Ակնարկ

Համակարգչային գրաֆիկան՝ հաշվողական տեխնիկայի միջոցով, ուսումնասիրում է տեսողական և երկրաչափական տեղեկատվությնների մանիպուլյացիան։ Այն կենտրոնանում է պատկերի ստեղծման և մշակման մաթեմատիկական ու հաշվարկային հիմունքների վրա, այլ ոչ թե զուտ գեղագիտական հարցերին։ Համակարգչային գրաֆիկան հաճախ տարբերվում է տեսողականից, չնայած, որ երկու ոլորտները՝ շատ նմանություններ ունեն։

Ուսումնասիրվող ոլորտներն են.

• Կիրառական մաթեմատիկա
• Հաշվողական երկրաչափություն
• Հաշվողական տեղաբանություն
• Համակարգչային տեսողություն
• Պատկերի մշակում
• Տեղեկատվական պատկերացում
• Գիտական պատկերացում

Համակարգչային գրաֆիկայի ծրագրերից են․

• Տպման ձևավորում
• Թվային արվեստ
• Հատուկ էֆեկտներ
• Վիդեո Խաղեր
• Տեսողական էֆեկտներ

Պատմությունը

Կան մի շարք միջազգային գիտաժողովներ՝ որտեղ քննարկվում են, և ամսագրեր՝ որտեղ տպագրվում են, համակարգչային գրաֆիկայի առավել նշանակալի արդյունքների մասին։ Դրանցից են՝ ՍԻԳԳՌԱՖ (անգլ.՝ SIGGRAPH - Special Interest Group on Computer GRAPHics and Interactive Techniques - (ՀԳԻՏՀՀԽ) (Համակարգչային գրաֆիկայի և ինտերակտիվ տեխնիկայի հատուկ հետաքրքրությունների խումբ)) և Եվրոգրաֆիկա (անգլ.՝ Eurographics) գիտաժողովները, Հաշվիչ մեքենաների ասոցիացիան (ՀՄԱ) (անգլ.՝ Computing Machinery (ACM)), «Գործարքներ գրաֆիկայում» (անգլ.՝ Transactions on Graphics) ամսագիրը։ Եվրոգրաֆիկա և ՍԻԳԳՌԱՖ գիտաժողովների շարքը համատեղ են ներկայացնում առավել մասնագիտացված ենթաոլորտների հիմնական տեղերը. Երկրաչափության մշակման սիմպոզիում^[1], մատուցման սիմպոզիում, համակարգչային անիմացիաների սիմպոզիում^[2], և բարձրորակ գրաֆիկա^[3]։

Ընդհանուր առմամբ, «Համակարգչային գրաֆիկա» գիտաժողովի հրապարակումները՝ համակարգչային գիտության բոլոր ոլորտներրի մասին ավելի նշանակալի են, քան ամսագրային հրապարակումները (որոնք հետագայում ավելի ցածր ցուցանիշներ ունեցան)^[4]։

Ենթածրագրեր

Համակարգչային գրաֆիկայի հիմնական ենթակետերն են.

• Երկրաչափություն. Մակերեսները ներկայացնելու և վերամշակելու եղանակներ
• Անիմացիա. Շարժումը ներկայացնելու և շահարկելու եղանակներ
• Քայլաշար. Ալգորիթմներ՝ թեթև տրանսպորտը վերարտադրելու համար
• Պատկերում. Պատկերների ձեռքբերում կամ պատկերի խմբագրում

Երկրաչափություն

Քառակուսու սխալի չափումների միջոցով հաշվարկված մակերևույթի հաջող մոտավորությունները

Երկրաչափության ուսումնասիրության հիմքում եռաչափ օբյեկտների ներկայացումն է դիսկրետ թվային պարամետրերով։ Քանի որ, օբյեկտի տեսքը մեծապես կախված է նրա արտաքինից, սահմանային ձևաչափերն առավել հաճախ են օգտագործվում։ Երկչափ մակերեսները լավ տարածք են օբյեկտների մեծ մասի համար, չնայած դրանք կարող են դիտվել տարբեր կողմերից։ Քանի որ մակերեսները վերջավոր չեն, օգտագործվում են դիսկրետ թվային մոտավորություններ։ Բազմանկյուն ցանցերը (անգլ.՝ Polygonal meshes) և ավելի փոքր չափաբաժնով մակերեսները, հեռու են ամենատարածված ձևաչափ լինելուց, իսկ կետային ձևաչափերը՝ վերջին ժամանակներս, դարձել են ավելի տարածված (տես, օրինակ՝ կետային գծապատկերների սիմպոզիումը)^[5]։ Այս ձևաչափերը կոչվում են՝ Լեգենդներ (անգլ.՝ Lagrangian), այսինքն` կետերը նշելու տարածական տեղանքներն անկախ են։ Էյլերի մակերեսային չափագրումը (այսինքն՝ որտեղ տեղակայված են տարածական նմուշները), ըստ որի՝ յուրաքանչյուր մակարդակում հավաքածուները վերածվում են դեֆորմացվող մակերևույթների օգտակար ձևաչափի, վերջերս՝ ենթարկվել են բազմաթիվ տեղաբանական փոփոխությունների (հեղուկները առավել ուշագրավ օրինակ են)^[6]։

Երկրաչափական ենթածրագրեր

• Անհարթ մակերևույթներիի մոդելավորում- բավականի հին ծրագիր է, որն ուսումնասիրում է՝ հանրահաշվական ճշգրիտ բանաձևերի, կառուցողական երկրաչափության և այլնի օգնությամբ, մոդելավորվող մակերևույթի ներկայացման համար։
• Երկրաչափության թվային վերամշակում- Մակերեսի վերակառուցում, պարզեցում, ցանցի վերանորոգում, պարամետրերի հստակեցում, հեռացում, ցանցերի վերարտադրություն, մակերևույթի սեղմում և մակերևույթի խմբագրում՝ բոլոր նշվածները գտնվում են այս խորագրի ներքո^[7]։
• Դիսկրետ դիֆերենցիալ երկրաչափություն - նորաստեղծ դաշտ է, որը սահմանում է համակարգչային գրաֆիկայի մեջ օգտագործված երկրաչափական դիսկրետ մակերեսների քանակությունները^[8]։
• Կետերի վրա հիմնված գրաֆիկա-Վերջնական ենթածրագիր, որը կենտրոնանում է կետերի վրա` որպես մակերեսների հիմնական բաղադրիչի։
• Ստորաբաժանման մակերեսը։
• Արտաքին ցանցի վերամշակում-վերջերս ուսումնասիրված ևս մեկ ոլորտ, որը կենտրոնանում է շտեմարանների ցանցում առկա հիմնական տվյալների վրա, որոնք չեն տեղավորվում հիմնական հիշողության մեջ։

Անիմացիա (շարժում)

Անիմացիոն ծրագրերը ուսումնասիրում են այն մակերեսների (և այլ երևույթների) նկարագրությունները, որոնք ժամանակ-առ-ժամանակ շարժվում կամ դեֆորմացվում են։ Պատմականորեն, այս ոլորտում աշխատանքների մեծ մասը կենտրոնացել և հիմնվել է պարամետրային տվյալներով մոդելների վրա, որոնց ֆիզիկական սիմուլյացիան ավելի է բարձրացել, քանի որ համակարգիչները՝ հաշվարկային համակարգերի համար, առավել հզոր գործիք են դարձել։

Ենթածրագրեր

• Շարժման դադար
• Նիշավորված շարժում
• Ֆիզիկական սիմուլյացիա (օրինակ՝ կտորի մոդելավորում, հեղուկի դինամիկայի անիմացիա և այլն)

Համալսարանական խմբեր 

• Computer Graphics Usability and Visualization Group at Simon Fraser University
• Computer Graphics Group Արխիվացված 2019-04-24 Wayback Machine at The University of Hong Kong
• Media Technology Research Centre at the University of Bath
• Berkeley Computer Animation and Modeling Group Արխիվացված 2007-10-13 Wayback Machine
• Berkeley Computer Graphics
• Bristol University Computer Graphics Group
• C²G² at Columbia University
• Center for Visual Information Technology, IIIT Hyderabad
• Caltech Multi-Res Modeling Group
• Carnegie Mellon Graphics Lab
• Center for Graphics and Geometric Computing at Technion Israel Institute of Technology, Haifa, Israel Արխիվացված 2021-01-12 Wayback Machine
• Computer Graphics Department at Max-Planck-Institut fur Informatik
• Computer Graphics Department at Haute Ecole Albert Jacquard
• Computer Graphics Group at Brown
• Computer Graphics Group at RWTH Aachen University
• Computer Graphics at Harvard Արխիվացված 2016-12-31 Wayback Machine
• Computer Graphics and Immersive Technologies Laboratory Արխիվացված 2017-09-23 Wayback Machine at USC
• Graphics Lab Արխիվացված 2019-07-18 Wayback Machine of Institute for Creative Technologies at University of Southern California|USC
• Computer Graphics Laboratory at Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
• Computer Graphics Group at PUC-Rio
• Computer Graphics Group
• Computer Graphics Group at University of Virginia
• Computer Graphics Laboratory Արխիվացված 2011-07-19 Wayback Machine at University of Tokyo
• Computer Graphics Laboratory at UT Austin
• Computer Graphics Laboratory at ETH Zurich
• Computer Graphics / Geometric Design Group at Rice University
• Computer Graphics and User Interfaces Lab Արխիվացված 2007-08-18 Wayback Machine at Columbia University
• High Performance Computer Graphics Lab Արխիվացված 2020-11-12 Wayback Machine
• Computer Graphics and Visualization Lab
• Computer Graphics and Visualization Lab Արխիվացված 2014-12-05 Wayback Machine
• Computer Graphics and Visualization Lab
• Cornell University Program of Computer Graphics
• Dynamic Graphics Project at University of Toronto
• Geometric Modeling and Industrial Geometry Group
• The Institute of Computer Graphics and Algorithms
• Graphics and Image Analysis at UNC
• Graphics and Imaging Lab
• Graphics and Geomatics Group Արխիվացված 2020-07-20 Wayback Machine
• Graphics and Geometric Computing Group
• Graphics@Illinois
• GRAIL Արխիվացված 2011-04-26 Wayback Machine
• GRAVIR at iMAGIS
• GVIL
• GVU Center
• IDAV Visualization and Graphics Research Group Արխիվացված 2011-02-04 Wayback Machine
• IMAGINE Research Group at Bogotá, Colombia
• Imager Laboratory at University of British Columbia
• MIT Computer Graphics Group
• MRL at NYU
• Princeton Graphics and Geometry Group
• Stanford Computer Graphics Laboratory
• UCSD Computer Graphics Laboratory
• ViRVIG at Polytechnic University of Catalonia
• Vision Research Center Արխիվացված 2020-10-30 Wayback Machine at Vanderbilt University
• INI-GraphicsNet international network
• VRVis Research Center

Ծանոթագրություններ

1. «geometryprocessing.org». geometryprocessing.org. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 1-ին.
2. [1] Արխիվացված Մարտ 14, 2007 Wayback Machine
3. «High Performance Graphics». highperformancegraphics.org.
4. «Best Practices Memo». Cra.org. Արխիվացված է օրիգինալից 2014 թ․ մայիսի 2-ին. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 1-ին.
5. «Point Based Graphics 2007 - PBG07». Graphics.ethz.ch. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 1-ին.
6. «Ron Fedkiw». graphics.stanford.edu. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 1-ին.
7. «Digital Geometry Processing». cs.ubc.ca. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 1-ին.
8. «Discrete Differential Geometry». ddg.cs.columbia.edu. Վերցված է 2014 թ․ մայիսի 1-ին.

Արտաքին հղումներ

• A Critical History of Computer Graphics and Animation
• History of Computer Graphics series of articles

Արդյունաբերություն

«Կապույտ երկինք» գրաֆիկայի հետազոտություն կատարող արդյունաբերական լաբորատորիաները ներառում են․

• Adobe Advanced Technology Labs
• MERL
• Microsoft Research – Graphics Արխիվացված 2008-12-11 Wayback Machine
• Nvidia Research

Գրաֆիկայի հետազոտության համար աչքի ընկած խոշոր կինոստուդիաներն են.

• ILM
• PDI/Dreamworks Animation
• Pixar

Տես՝ computer graphics Վիքիբառարան, բառարան և թեզաուրուս

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Համակարգչային գրաֆիկա (համակարգչային գիտություն)» հոդվածին։