مقدمه ای بر گرافیک کامپیوتری

گرافیک کامپیوتری به عنوان زیر شاخه ای علوم کامپیوتر به حساب می اید که کار آن رسم تصاویر بر روی صفحه نمایش میباشد که به اصطلاح به آن rendering گفته میشود. هدف از گرافیک کامپیوتری تولید تصاویر واقع گرایانه و باور پذیر میباشد که توسط نرم افزار های گرافیکی ساخته و توسط کامپیوتر پردازش میشوند. و کابردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله فیلم سازی و انیمیشن _ بازی سازی _ اموزش _ تبلیغات و ... دارد.گرافیک رایانه ای در حال حاضر یک رشته دانشگاهی است. این رشته به پردازش اطلاعات خام دیداری و هندسی به وسیله توابع محاسباتی می پردازد. در این رشته به جای مطالعه صرف مباحث زیبایی شناختی که مربوط به رشته های هنری است، به مطالعه ی توابع ریاضی و محاسباتی در تولید و پردازش تصویر تمرکز دارد. گرافیک ‌رایانه ای معمولا چیزی به جز گرافیک در حوزه تصویرسازی است، اگر چه این دو زمینه، شباهت‌های زیادی دارند.عموما گرافیک کامپیوتری به چند چیز اشاره دارد : نمایش و پردازش داده های تصویریتکنولوژی های مورد نیاز برای پردازش و ساخت تصاویرانواع گرافیک کامپیوتری:گرافیک تعاملی : منظور از گرافیک رایانه ای تعاملی، ارتباط دو طرفه بین کاربر و کامپیوتر است. این بدان معناست که کاربر با استفاده از ورودی می تواند تصویر گرافیکی شما را تغییر دهد. بگذارید یک مثال ساده بزنم تا کامل متوجه شوید. همه افراد حداقل یه دفعه بازی فوتبال در کامپیوتر یا دستگاه های بازی را انجام دادید. شما با استفاده از دسته بازی (ورودی) می توانید بازیکن ها (عناصر گرافیکی) را حرکت بدهید. بدین صورت کامپیوتر یا دستگاه بازی سیگنال هایی را از ورودی دریافت می کند و عنصر گرافیکی را طبق خواسته کاربر بلادرنگ تغییر می دهد. کاربر شما می تواند به وسیله ی مجموعه دستور هایی را که برای اجرا در اختیار داشته و هر کدام یک واکنش نسبت به عناصر گرافیکی نشان می دهد، با کامپیوتر ارتباط بر قرار کند این مثالی از گرافیک تعاملی بود.گرافیک غیر تعاملی : در این نوع گرافیک رایانه ای کاربر هیچ گونه دخالتی در کارکرد عناصر گرافیکی ندارد. محصول شما به صورت خطی از دستورهایی که سازنده به آن می دهد تبعیت می کند. به این نوع گرافیک رایانه ای غیر تعاملی یا گرافیک رایانه ای غیر فعال نیز گفته می‌شود. مانند: محافظ‌های انیمیشنی صفحه نمایش یا کلیپ‌های کارتونی و…سخت افزار: برای به نمایش در امدن تصویر به سخت افزار های مختلفی نیاز است که در این قسمت به خلاصه شرح میدهیم کارت گرافیک: قطعه سخت افزاری است که تصاویری که شما روی مانیتور می‌بینید تولید می‌کند. کارت گرافیک مسئول تولید (رندر کردن) تصویر برای مانیتور است و این کار را با تبدیل دیتا به سیگنالی که مانیتور بتواند بفهمد انجام می‌دهد. منظور از تصویر قابل نمایش روی مانیتور این است که برای انسان تصاویر قابل فهم باشند.دو نوع کارت گرافیک داریم:کارت گرافیک یکپارچه: کارت گرافیک تعبیه شده در مادربورد است و آن را در لپ تاپ ها و کامپیوترهای استاندارد می‌بینیم. این کارت گرافیک ها به صورت add-in نیستند، قیمت کمی دارند اما به راحتی آپگرید نمی‌شوند.کاربرد کارت گرافیک های یکپارچه در سیستم هایی است که برای انجام کارهای معمولی مانند وبگردی، ایجاد اسناد، تماشای ویدئو و کارهایی از این دست استفاده می‌شوند.مستقل واختصاصی:این نوع کارت گرافیک ها با عناوینی چون dedicated، Individual و Discret شناخته می‌شوند. کارت گرافیک های اختصاصی به صورت add- in هستند یعنی به عنوان یک قطعه جداگانه روی مادربورد نصب می‌شوند. این کارت گرافیک ها برای کسانی که می‌خواهند با آپگرید کردن کارت گرافیک، سیستمشان را بهتر کنند مناسب هستند.طصفحه نمايش ( مانيتور ) :مهمترين دستگاه خروجي رايانه است بيشتر داده هايي كه از طريق دستگا ههاي ورودي به رايانه داده مي شود براي اطلاع كاربر ، بر روي صفحه نمايش به نمايش در مي آيد تا كاربر در جريان اتفاقاتي كه در حال وقوع است قرار گيرد و نتايج اعمال درخواست شده از رايانه را روي صفحه نمايش ببينيد .نرم افزار: برای به تصویر کشیدن و تولید محتوای گرافیکی انواع مختلف نرم افزار های گرافیکی موجود میباشد که در زیر لیستی از انها اورده شده است.Adobe PhotoshopAdobe IllustratorAdobe In designAdobe Light roomAdobe DimensionAdobe BridgeAdobe After EffectsCorel DrawGIMPBlenderInkscapeMayaPaint and paint 3D3D MAXLightwave 3DSoft Imageدر این لیست تقریبا نام همه نرم افزارهای گرافیکی که مطرح هستند (بین افرادی که با این نرم افزار های کار می کنند مطرح و شناخته شده هستند) وجود دارد. هفت نرم افزار اول لیست، ساخت شرکت ادوبی است که بسیار کامل و حرفه ای طراحی شده اند. همه نرم افزارهای گرافیکی حجم بالایی دارند و بهتر است برای راحتی خود از یک سیستم خوب و با کیفیت استفاده کنید.روش های نمایش تصویر :گرافیک پیکسلی (raster) : در این روش برای نمایش تصویر از پیکسل ها استفاده میشود که کوچکترین بخش هر تصویر میباشد. گرافیک برداری (vector) : در گرافیک برداری از فرمول های ریاضی برای رسم تصویر و اشیا و خطوط و ... استفاده میشود که در این روش با بزرگ نمایی تصویر از کیفیت ان کاسته نمیشود.مفاهیم اولیه در گرافیک کامپیوتری:پیکسل (pixel): در تصویر سازی دیجیتال، پیکسل یک نقطه از تصویر است. پیکسلها در یک ماتریس دو بعدی قرار گرفته اند. هر پیکسل، یک نمونه از تصویر اصلی است، و طبیعتاً نمونه های بیشتر، تصویر دقیقتری از عکس اصلی به دست میدهند. شدت و رنگ هر پیکسل به وسیله سه رنگ قرمز و ابی و سبز مشخص میشود .نمایش تصویر (rendering): به معنای تولید یک تصویر 2D از یک مدل 3D میباشد که توسط برنامه های کامپیوتری تولید شده است . رهگیری پرتو (ray tracing): یک الگوریتم میباشد که با دنبال کردن مسیر نور پیکسل ها تصاویر را تولید میکند.سایه زنی (shading) : به فرایند ایجاد عمق در اشیاء با استفاده از سایه زنی و تیره کردن قسمتی از شئ گفته میشود.بافت دهی (texturing): به عمل ایجاد بافت و رنگ روی اجسام گفته میشود که یک تصویر بر روی یک مدل 3D نگاشت میشود . برای نمونه در زیر تصویر یک کره سه بعدی میباشد که چندین نمونه بافت برآن نگاشت شده است.گرداورنده:دانیا نمیرانیاناستاد:دکتر مریم حاجی اسمعیلی.دکترای علوم کامپیوتر از دانشگاه کینگستون لندنDr.Maryam HajiesmaeiliPhD of computer science from Kingston university of Londonwww.geeksforgeeks.orgwww.tutorialandexample.comwikipedia.org