Grafika kompjuterike

parapamje| Një përshkrim modern i çajnikut të Utah-s, një model ikonik në grafikë kompjuterike 3D të krijuar nga Martin Newell në 1975.
**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