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։

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 ( - (ՀԳԻՏՀՀԽ) (Համակարգչային գրաֆիկայի և ինտերակտիվ տեխնիկայի հատուկ հետաքրքրությունների խումբ)) և Եվրոգրաֆիկա () գիտաժողովները, Հաշվիչ մեքենաների ասոցիացիան (ՀՄԱ) (), «Գործարքներ գրաֆիկայում» () ամսագիրը։ Եվրոգրաֆիկա և ՍԻԳԳՌԱՖ գիտաժողովների շարքը համատեղ են ներկայացնում առավել մասնագիտացված ենթաոլորտների հիմնական տեղերը. Երկրաչափության մշակման սիմպոզիում, մատուցման սիմպոզիում, համակարգչային անիմացիաների սիմպոզիում, և բարձրորակ գրաֆիկա։

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

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

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 () և ավելի փոքր չափաբաժնով մակերեսները, հեռու են ամենատարածված ձևաչափ լինելուց, իսկ կետային ձևաչափերը՝ վերջին ժամանակներս, դարձել են ավելի տարածված (տես, օրինակ՝ կետային գծապատկերների սիմպոզիումը)։ Այս ձևաչափերը կոչվում են՝ Լեգենդներ (), 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)։

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։
 Դիսկրետ դիֆերենցիալ երկրաչափություն - նորաստեղծ դաշտ է, որը սահմանում է համակարգչային գրաֆիկայի մեջ օգտագործված երկրաչափական դիսկրետ մակերեսների քանակությունները։
 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)

Computer Graphics Usability and Visualization Group at Simon Fraser University
Computer Graphics Group  at The University of Hong Kong
Media Technology Research Centre at the University of Bath
Berkeley Computer Animation and Modeling Group
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 
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 
Computer Graphics and Immersive Technologies Laboratory at USC
Graphics Lab  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 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  at Columbia University
High Performance Computer Graphics Lab  
Computer Graphics and Visualization Lab 
Computer Graphics and Visualization Lab  
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  
Graphics and Geometric Computing Group
Graphics@Illinois
GRAIL
GRAVIR at iMAGIS
GVIL 
GVU Center 
IDAV Visualization and Graphics Research Group 
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  at Vanderbilt University
INI-GraphicsNet international network
VRVis Research Center

Ծանոթագրություններ

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
Nvidia Research
Գրաֆիկայի հետազոտության համար աչքի ընկած խոշոր կինոստուդիաներն են.
ILM
PDI/Dreamworks Animation
Pixar