موضوع مقاله: گرافیک رایانه‌ای (علوم رایانه) | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # گرافیک رایانه‌ای (علوم رایانه) | مقدمه: هرچند این اصطلاح اغلب به پژوهش در زمینه گرافیک کامپیوتری سه‌بعدی اشاره دارد، گرافیک کامپیوتری دوبعدی و پردازش تصویر دیجیتال را نیز دربرمی‌گیرد. | ## بخش 1: گرافیک رایانه‌ای (علوم رایانه) | گرافیک رایانه‌ای کاربردهای گسترده‌ای دارد که از رابط‌های کاربری گرافیکی و بازی‌های رایانه‌ای گرفته تا صنعت فیلم، پزشکی، مهندسی و واقعیت افزوده را شامل می‌شود. این حوزه از دهه ۱۹۵۰ میلادی با ظهور نخستین رایانه‌های دارای خروجی بصری آغاز شد و امروزه به یکی از بنیادی‌ترین شاخه‌های علوم رایانه تبدیل شده‌است. دیدکلی گرافیک رایانه‌ای به بررسی دستکاری اطلاعات دیداری و هندسی با بهره‌گیری از شیوه‌های محاسباتی می‌پردازد. این رشته بر پایه‌های ریاضی و محاسباتی پدیدآوری و پردازش تصویر تمرکز دارد، نه بر جنبه‌های صرفاً زیبایی‌شناختی. گرافیک رایانه‌ای اغلب از حوزه متمایز دانسته می‌شود، هرچند این دو حوزه شباهت‌های فراوانی با یکدیگر دارند. حوزه‌های پیوسته دربرمی‌گیرد: ریاضیات کاربردی هندسه محاسباتی توپولوژی محاسباتی بینایی رایانه‌ای کاربردهای گرافیک رایانه‌ای دربرمی‌گیرد: هنر دیجیتال پیشینه چندین کنفرانس و نشریه بین‌المللی وجود دارد که مهم‌ترین نتایج پژوهشی در زمینه گرافیک رایانه‌ای در آن‌ها منتشر می‌شوند. از جمله این‌ها می‌توان به کنفرانس‌های و و نشریه «تراکنش‌های انجمن ماشین‌های حسابگر (ACM) در گرافیک» اشاره کرد. مجموعه سمپوزیوم‌های مشترک یوروگرافیکس و ACM SIGGRAPH، رویدادهای اصلی برای زیرشاخه‌های تخصصی‌تر این حوزه را برگزار می‌کند؛ از جمله: سمپوزیوم پردازش هندسه، سمپوزیوم رندرینگ، سمپوزیوم پویانمایی رایانه‌ای و گرافیک با کارایی بالا. همان‌گونه که در سایر شاخه‌های علوم رایانه نیز مرسوم است، در گرافیک رایانه‌ای انتشارات کنفرانسی معمولاً اهمیت بیشتری نسبت به انتشارات نشریه‌ای دارند (و در نتیجه نرخ پذیرش پایین‌تری دارند).تاریخچه‌ای جامع از گرافیک رایانه‌ای را می‌توان در این صفحه یافت. | ## بخش 2: گرافیک رایانه‌ای (علوم رایانه) | از آنجا که ظاهر یک جسم تا حد زیادی به سطح بیرونی آن وابسته است، بیشترین کاربرد را دارد. سطوح دوبعدی بازنمایی مناسبی برای بیشتر اجسام هستند، هرچند ممکن است نا-منیفلد باشند. شبکه‌های چندضلعی (و تا حدی کمتر ) تاکنون رایج‌ترین بازنمایی بوده‌اند، هرچند بازنمایی‌های مبتنی بر نقطه نیز اخیراً محبوبیت بیشتری یافته‌اند (نگاه کنید به نشست «گرافیک مبتنی بر نقطه»). این بازنمایی‌ها «لاگرانژی» هستند، یعنی مکان‌های فضایی نمونه‌ها مستقل از یکدیگرند. اخیراً، توصیف‌های «اویلری» سطح (یعنی جایی که نمونه‌های فضایی ثابت هستند) مانند مجموعه‌های تراز، به بازنمایی مفیدی برای سطوح در حال تغییر شکل که دستخوش تغییرات توپولوژیکی فراوان می‌شوند، تبدیل شده‌اند (با به عنوان برجسته‌ترین نمونه). زیرشاخه‌های هندسه عبارتند از: — زیرشاخه‌ای قدیمی‌تر که بهره‌گیری از سطوح جبری، و مانند اینها را برای بازنمایی سطح بررسی می‌کند. پردازش هندسه دیجیتال — ، ساده‌سازی، صاف‌کاری، ترمیم شبکه، ، شبکه‌بندی مجدد، ، فشرده‌سازی سطح و ویرایش سطح همگی در این دسته جای می‌گیرند. گرافیک مبتنی بر نقطه — حوزه‌ای نوین که بر نقاط به عنوان بنیادی‌ترین بازنمایی سطوح تمرکز دارد. سطوح زیرتقسیم پردازش شبکه خارج از حافظه اصلی — حوزه‌ای نوین دیگر که بر مجموعه‌داده‌های شبکه‌ای تمرکز دارد که در حافظه اصلی جا نمی‌گیرند. | ## بخش 3: گرافیک رایانه‌ای (علوم رایانه) | پویانمایی زیرشاخه پویانمایی به توصیف سطوح (و پدیده‌های دیگر) می‌پردازد که در طول زمان حرکت می‌کنند یا تغییر شکل می‌دهند. از نظر تاریخی، بیشتر پژوهش‌ها در این حوزه بر مدل‌های پارامتری و داده‌محور متمرکز بوده‌است، اما اخیراً با افزایش توان محاسباتی رایانه‌ها، نیز رواج بیشتری یافته‌است. رندرینگ ممکن است انتقال نور را برای ساختن تصاویر واقع‌گرایانه شبیه‌سازی کند یا تصاویری با سبک هنری خاص در قالب بیافریند. دو عملیات بنیادی در رندرینگ واقع‌گرایانه عبارتند از: انتقال (چه مقدار نور از یک جا به جای دیگر می‌رسد) و پراکنش (چگونگی تعامل سطوح با نور). زیرشاخه‌های رندرینگ عبارتند از: — توصیف می‌کند که نورپردازی یک صحنه چگونه از یک جا به جای دیگر منتقل می‌شود. پراکنش: مدل‌های «» (چگونگی تعامل نور با سطح «در یک نقطه معین») و «» (چگونگی تغییر ویژگی‌های ماده در سراسر سطح) برای توصیف ظاهر یک سطح به کار می‌روند. در گرافیک، این مسائل اغلب در چارچوب رندرینگ بررسی می‌شوند زیرا می‌توانند تأثیر چشمگیری بر طراحی الگوریتم‌های رندرینگ داشته باشند. مسئله اخیر به این می‌پردازد که چگونه انواع مختلف پراکنش در سطح توزیع شده‌اند (یعنی کدام تابع پراکنش در کجا اعمال می‌شود). | ## جمع‌بندی | (ابهامی وجود دارد چراکه واژه «سایه‌زن» گاهی برای برنامه‌هایی که تغییرات «هندسی» محلی را توصیف می‌کنند نیز به کار می‌رود) — به تولید تصاویر بر پایه قوانین نورشناسی هندسی می‌پردازد رندرینگ بی‌درنگ — بر رندرینگ برای کاربردهای تعاملی تمرکز دارد و معمولاً از سخت‌افزار تخصصی مانند واحدهای پردازش گرافیکی بهره می‌گیرد — حوزه‌ای نوین که به رندرینگ مجدد سریع صحنه‌ها می‌پردازد پژوهشگران برجسته آرتور اپل جیمز آروو جیم بلین جک برزنهام ادوین کتمول جیمز اچ کلارک رون فدکو دیوید فورسایت اندرو گلسنر آر.ای.