Grafika kompjuterike

Grafika kompjuterike është një nënfushë e shkencës kompjuterike e cila studion metodat për sintetizimin dhe manipulimin dixhital të përmbajtjes vizuale përmes kompjuterëve. Edhe pse termi shpesh i referohet studimit të grafikës kompjuterike tre-dimensionale, ai gjithashtu përfshin grafikën dydimensionale dhe përpunimin e imazhit. Kjo teknologji është themelore në fotografim dixhital, në film, video lojëra, art dixhital, në paraqitjen e imazheve në telefona celularë dhe kompjuterë, dhe shumë përdorime të tjera. Shumë pajisje softuerike dhe harduerike janë zhvilluar për këtë fushë. Si fushë është e madhe në masë dhe e zhvilluar nga fundi i shekullit XX. Fraza u shpik në vitin 1960 nga hulumtuesit Verne Hudson dhe William Fetter të kompanisë Boeing. Shpeshherë përdoret termi në anglisht  (CG), ose edhe më shpesh në kontekstin e filmit si grafika të sintetizuara me kompjuter (; CGI).

 Përmbledhje 
Grafika kompjuterike studion manipulimin e informacionit vizual dhe gjeometrik duke përdorur teknika llogaritëse. Ai fokusohet në bazat matematikore dhe llogaritëse të gjenerimit dhe përpunimit të imazhit dhe jo në çështje thjesht estetike. Grafika kompjuterike shpesh diferencohet nga fusha e vizualizimit, megjithëse të dy fushat kanë shumë ngjashmëri.

Studimet e ndërlidhura përfshijnë:

 Matematikë e aplikuar
 Gjeometria llogaritëse
 Topologji kompjuterike
 Vizioni kompjuterik
 Përpunimi i imazhit
 Vizualizimi i informacionit
 Vizualizimi shkencor

Aplikimet e grafikës kompjuterike përfshijnë:

 Dizajni i printimit
 Art dixhital
 Efektet speciale
 Video lojëra
 Efektet vizuale

 Historia 
Ka disa konferenca dhe revista ndërkombëtare ku publikohen rezultatet më domethënëse në grafikën kompjuterike.Midis tyre janë konferencat SIGGRAPH dhe Eurographics dhe Shoqata për Transaksionet e Makinerisë Kompjuterike (ACM) në revistën Grafike. Seria e përbashkët e simpoziumeve Eurographics dhe ACM SIGGRAPH përmban vendet kryesore për nën-fushat më të specializuara:Simpoziumi mbi Përpunimin e Gjeometrisë, Simpoziumi mbi Renderimin, Simpoziumi mbi Animacionin Kompjuterik,  dhe Grafika me Performancë të Lartë.

Ashtu si në pjesën tjetër të shkencës kompjuterike, publikimet e konferencave në grafikë kompjuterike janë përgjithësisht më domethënëse se botimet e revistave (dhe më pas kanë norma më të ulëta pranimi).   

 Nënfushat 
Një klasifikim i gjerë i nënfushave kryesore në grafikën kompjuterike mund të jetë:

 Gjeometria: mënyra për të paraqitur dhe përpunuar sipërfaqet
 Animacion: mënyra për të përfaqësuar dhe manipuluar lëvizjen
 Pasqyrimi: algoritme për të riprodhuar transportin e dritës
 Imazhe: marrja e imazhit ose redaktimi i imazhit

 Gjeometria 
parapamje| Përafrime të njëpasnjëshme të një sipërfaqeje të llogaritura duke përdorur metrikën e gabimit kuadrik
Nënfusha e gjeometrisë studion paraqitjen e objekteve tredimensionale në një mjedis dixhital diskret. Për shkak se pamja e një objekti varet kryesisht nga pamja e jashtme e tij, përfaqësimet kufitare përdoren më së shpeshti. Sipërfaqet dydimensionale janë një paraqitje e mirë për shumicën e objekteve, megjithëse ato mund të jenë jo të shumëfishta . Meqenëse sipërfaqet nuk janë të fundme, përdoren përafrime dixhitale diskrete. Rrjetat poligonale (dhe në një masë më të vogël sipërfaqet e nënndarjes ) janë përfaqësimi më i zakonshëm, megjithëse paraqitjet e bazuara në pikë janë bërë më të njohura kohët e fundit (shih për shembull Simpoziumin mbi Grafikat e Bazuara në Pika). Këto paraqitje janë Lagranzhiane, që do të thotë se vendndodhjet hapësinore të mostrave janë të pavarura. Kohët e fundit, përshkrimet e sipërfaqes Eulerian (dmth. ku mostrat hapësinore janë të fiksuara) të tilla si grupet e niveleve janë zhvilluar në një paraqitje të dobishme për sipërfaqet deformuese të cilat pësojnë shumë ndryshime topologjike (me lëngjet që janë shembulli më i dukshëm).

Nënfushat e gjeometrisë përfshijnë:

 Modelimi i nënkuptuar i sipërfaqes - një nënfushë më e vjetër e cila shqyrton përdorimin e sipërfaqeve algjebrike, gjeometrinë konstruktive të ngurtë, etj., për paraqitjen e sipërfaqes.
 Përpunimi i gjeometrisë dixhitale – rindërtimi i sipërfaqes, thjeshtëzimi, rregullimi, riparimi i rrjetës, parametrizimi, rimeshimi, gjenerimi i rrjetës, kompresimi i sipërfaqes dhe redaktimi i sipërfaqes, të gjitha i përkasin këtij titulli.
 Gjeometria diferenciale diskrete – një fushë e sapolindur e cila përcakton sasitë gjeometrike për sipërfaqet diskrete të përdorura në grafikën kompjuterike.
 Grafika e bazuar në pika – një fushë e kohëve të fundit e cila fokusohet në pikat si paraqitje themelore e sipërfaqeve.
 Sipërfaqet e nënndarjes
 Përpunimi i rrjetës jashtë bërthamës – një fushë tjetër e fundit e cila fokusohet në grupet e të dhënave rrjetë që nuk përshtaten në memorien kryesore.

 Animacioni 

Nënfusha e animacionit studion përshkrimet për sipërfaqet (dhe fenomenet e tjera) që lëvizin ose deformohen me kalimin e kohës. Historikisht, pjesa më e madhe e punës në këtë fushë është përqendruar në modelet parametrike dhe të drejtuara nga të dhënat, por kohët e fundit simulimi fizik është bërë më i popullarizuar pasi kompjuterët janë bërë më të fuqishëm nga ana llogaritëse.

Nënfushat e animacionit përfshijnë:

 Kapja e performancës
 Animacion i personazheve
 Simulimi fizik (p.sh. modelimi i rrobave, animimi i dinamikës së lëngjeve, etj.)

Pasqyrimi gjeneron imazhe nga një model. Pasqyrimi mund të simulojë transportin e dritës për të krijuar imazhe realiste ose mund të krijojë imazhe që kanë një stil të veçantë artistik në interpretimin jo-fotorealist . Dy operacionet bazë në paraqitjen realiste janë transporti (sa dritë kalon nga një vend në tjetrin) dhe shpërndarja (si sipërfaqet ndërveprojnë me dritën). Shikoni Rendering (grafika kompjuterike) për më shumë informacion.

 Transporti përshkruan se si ndriçimi në një skenë kalon nga një vend në tjetrin. Dukshmëria është një komponent kryesor i transportit të lehtë.
 Shpërndarja: Modelet e shpërndarjes (si ndërvepron drita me sipërfaqen në një pikë të caktuar ) dhe hijezimit (si ndryshojnë vetitë e materialit në të gjithë sipërfaqen) përdoren për të përshkruar pamjen e një sipërfaqeje. Në grafikë, këto probleme shpesh studiohen brenda kontekstit të renderimit pasi ato mund të ndikojnë ndjeshëm në hartimin e algoritmeve të renderimit . Përshkrimet e shpërndarjes zakonisht jepen në terma të një funksioni të shpërndarjes dydrejtimëshe (BSDF). Çështja e fundit trajton mënyrën se si shpërndahen lloje të ndryshme të shpërndarjes në të gjithë sipërfaqen (dmth. cili funksion shpërndarjeje ku zbatohet). Përshkrimet e këtij lloji zakonisht shprehen me një program të quajtur shader . (Ka njëfarë konfuzioni pasi fjala "shader" përdoret ndonjëherë për programet që përshkruajnë variacionin gjeometrik lokal.)
 Paraqitje jo-fotorealiste
 Pasqyrimi i bazuar fizikisht – ka të bëjë me gjenerimin e imazheve sipas ligjeve të optikës gjeometrike
 Paraqitja në kohë reale – fokusohet në paraqitjen për aplikacione interaktive, zakonisht duke përdorur pajisje të specializuara si GPU
 Rindriçimi - zona e fundit e lidhur me skenat e rindërtimit të shpejtë

 Studiues të shquar 

 Arthur Appel
 James Arvo
 Brian A. Barsky
 Jim Blinn
 Jack E. Bresenham
 Loren Carpenter
 Edwin Catmull
 James H. Clark
 Robert L. Cook
 Franklin C. Crow
 Paul Debevec
 David C. Evans
 Ron Fedkiw
 Steven K. Feiner
 James D. Foley
 David Forsyth
 Henry Fuchs
 Andrew Glassner
 Henri Gouraud (computer scientist)
 Donald P. Greenberg
 Eric Haines
 R. A. Hall
 Pat Hanrahan
 John Hughes
 Jim Kajiya
 Takeo Kanade 
 Kenneth Knowlton
 Marc Levoy 
 Martin Newell (computer scientist) 
 James O'Brien
 Ken Perlin
 Matt Pharr 
 Bui Tuong Phong
 Przemyslaw Prusinkiewicz
 William Reeves
 David F. Rogers
 Holly Rushmeier
 Peter Shirley
 James Sethian
 Ivan Sutherland
 Demetri Terzopoulos
 Kenneth Torrance
 Greg Turk
 Andries van Dam
 Henrik Wann Jensen
 Gregory Ward
 John Warnock
 J. Turner Whitted
 Lance Williams

 Aplikimet për përdorimin e tyre 
Dizajn Bitmap / Redaktim Imazhi

 Adobe Photoshop
 Corel Photo-Paint
 GIMP
 Krita

Vizatim vektorial

 Adobe Illustrator
 CorelDRAW
 Inkscape
 Dizajnues i afinitetit
 Skicë

Arkitekturë

 VariCAD
 FreeCAD
 AutoCAD
 QCAD
 LibreCAD
 DataCAD
 Dizajner Corel

Redaktimi i videos

 Adobe Premiere Pro
 Sony Vegas
 Prerja përfundimtare
 DaVinci Resolve
 Cinelerra
 VirtualDub

Skulpturë, Animacion dhe Modelim 3D

 Blender 3D
 Krahët 3D
 ZBrush
 Skulptris
 SolidWorks
 Rhino3D
 SketchUp
 3ds Max
 Kinema 4D
 Maya
 Houdini

Përbërja dixhitale

 Nuke
 Fusion Blackmagic
 Adobe After Effects
 Natron

Pasqyrimi

 V-Ray
 RedShift
 RenderMan
 Render oktani
 Mantra
 Lumion (Vizualizim arkitekturor)

Shembuj të tjerë të aplikacioneve

 ACIS - bërthama gjeometrike
 Autodesk Softimage
 POV-Ray
 Scribus
 Silo
 Gjashtëkëndësh
 Vala e dritës

 Referime 

 Lexim të mëtejshëm 

 James D. Foley, Andries Van Dam, Steven K. Feiner dhe John F. Hughes (1995). Computer Graphics: Principles and Practice. Addison-Wesley.
 Peter Shirley e të tjerë. (2005). Fundamentals of computer graphics. A.K. Peters, Ltd.
 vat. Grafika Kompjuterike 3D.

 Lidhje të jashtme 

 Një histori kritike e grafikës kompjuterike dhe animacionit
 Seria e artikujve Historia e Grafikës Kompjuterike

 Industria 
Laboratorët industrialë që bëjnë kërkime grafike "qielli blu" përfshijnë:

 Adobe Advanced Technology Labs
 MERL
 Microsoft Research – Grafika 
 Nvidia Research

Studiot kryesore të filmit të shquara për kërkime grafike përfshijnë:

 ILM
 PDI/Dreamworks Animation
 Pixar