KILKA SŁÓW O GRAFICE KOMPUTEROWEJ Paweł Kędzierski Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania z siedzibą w Rzeszowie Streszczenie Każdy pasjonat poświęca wiele uwagi zachodzącym zmianom, ale nie każdy zdaje sobie sprawę jak wiele swojej pasji zawdzięczamy. Więcej, jak bardzo niektóre zmiany wpływają na naszą codzienność. Dla każdego pasjonata grafiki nie tylko istotne są zachodzące zmiany, ale ich tempo i kierunek. Dlaczego? Bo za zmianami można nadążać lub je tworzyć. Aby je tworzyć potrzebujemy śledzić i ingerować w ich kierunki. Wstęp W dobie rozwoju komputeryzacji, z czasem przywykliśmy do otaczających nas zmian. Wszystkie innowacje wydają się nam być oczywistym następstwem rozwoju komputeryzacji. Właściwie przestaliśmy doceniać, to co ówczesny postęp technologiczny nam daje. Tymczasem, sposób tworzenia, zapisu oraz jakość obiektów graficznych ulegają ciągłym zmianom. Kiedyś "malowanie" w komputerze kojarzyło się z malowaniem myszką w Paint. A teraz? Czy aby na pewno niemal bezproblemowe przenoszenie zdjęć oraz wszelkich obrazów do komputera było oczywistą zmianą? Czy rozwój tzw. grafiki czasu rzeczywistego gdzie obraz generowany jest na bieżąco, nawet kilkadziesiąt klatek na sekundę jest kolejnym krokiem ewolucji grafiki? Czy technologia Kinect jest jednym z kroków ewolucji grafiki? Szybki odczyt obrazu, jego przechowywanie i przetwarzanie pozwala nam na komunikację z obrazem (np.: Skype i inne komunikatory tego typu); czy technologia Kinect umożliwi, czy może przyzwyczai nas do przenoszenie się w miejsca, gdzie być w danej chwili nie możemy? Nim dokona się kolejna zmiana chcemy zebrać podstawowe informacje na początku roku 2012, by móc dalej śledzić kierunki i potrzeby współczesnych użytkowników i twórców grafik komputerowych. www.think.wsiz.rzeszow.pl, ISSN 2082-1107, Nr 1 (9) 2012, s. 46-53
Grafika komputerowa podział Grafikę komputerowa możemy podzielić na kilka typów, ze względu na sposób jej tworzenia: grafikę wektorową, grafikę rastrową, grafikę dwuwymiarową (2D), grafikę trójwymiarową (3D). Możemy tworzyć grafikę w trybie: interakcyjnym, nieinterakcyjnym, czasu rzeczywistego. Grafika wektorowa W grafice wektorowej obiekty są przedstawione w postaci figur (2D) lub brył (3D) geometrycznych, które mają umiejscowienie w matematycznie zdefiniowanym miejscu w układzie współrzędnych. Kilka zalet: pełna skalowalność, mniejszy rozmiar plików w przypadku prostszych grafik. Wykorzystanie grafiki wektorowej: logotypy, kartografia, komputerowe opisy czcionek. Warto podkreślić, że obecnie gry i kreskówki najczęściej tworzy się za pomocą grafiki wektorowej. Programy do grafiki wektorowej: CorelDraw, Adobe Illustrator, Adobe Flash. Formaty plików grafiki wektorowej: CDR, AI, SVG. 47
Grafika rastrowa W grafice rastrowej obiekty są przedstawione jako bitmapa, czyli siatka ze zbiorem pikseli o odpowiednim kolorze. Ten typ grafiki został opatentowany w latach 70. przez firmę Texas Instruments, która zajmuje się produkcją m.in. kalkulatorów naukowych i półprzewodników. Główną zaletą jest możliwość uzyskania efektu fotorealistycznego w dość prosty sposób. To rozwiązanie wciąż jest częściej spotykane i bardziej wykorzystywane na co dzień np. przechowywanie i obróbka zdjęć. Kilka wad: słaba skalowalność obrazu, duża objętość plików. Wykorzystanie grafiki rastrowej: Minimapping (teksturowanie obiektów 3D), strony internetowe (częściej niż w przypadku grafiki wektorowej), różnego rodzaju GUI (programów, systemów telefonów komórkowych). Programy do grafiki rastrowej: Adobe Photoshop, GIMP, PaintShopPro, Paint.NET, IrfanView. Formaty plików grafiki rastrowej: JPG, GIF, PNG, TIFF. Grafika 2D W przypadku tego rodzaju grafiki obrazy wydają się być płaskie. Wszystkie lub prawie wszystkie obrazy rastrowe należą do tej podkategorii. Grafika 3D Obiekty wydają się znajdować się w trójwymiarowej przestrzeni. Istotą jest więc przedstawienie obiektów trójwymiarowych przy pomocy dwuwymiarowego obrazu. 48
Aby podkreślić szybkość rozwoju technologii zacytujmy: ale Japończycy już zapowiedzieli, że w 2020 roku na rynku pojawią się telewizory przystosowane do odbierania i wytwarzania obrazu 3D (zobacz [2]). Czy aby technologia, a właściwie jej twórcy nie wyprzedza naszych marzeń? Programy do grafiki 3D: Cinema 4D, 3D Studio Max, Maya, Blender. Programy grafiki interakcyjnej programy uaktualniające na bieżąco obraz tworzony przez użytkownika, przez co może on od razu ocenić efekty. Programy grafiki nieinterakcyjnej programy wczytują przygotowane wcześniej dane obrazu i na ich podstawie tworzą obraz. Przykład tworzenia grafiki na podstawie wykorzystania krzywych parametrycznych Nurbs NURBS Non-uniform rational B-spline. Nazwa określająca dwa rodzaje obiektów krzywe i powierzchnie. Kształt krzywych zapisywany jest przy użyciu punktów kontrolnych. Powierzchnie NURBS są matematycznie najbardziej elastyczną metodą przedstawienia powierzchni w modelu. B-Spline są to krzywe B-sklejane, czyli krzywe, które są złożone z krzywych wielomianowych. Rational są to krzywe wymierne zdefiniowane we współrzędych jednorodnych. Po przejściu na współrzędne kartezjańskie otrzymujemy funkcje wymierne. Non-uniform oznacza, że węzły krzywej nie muszą być rozmieszczone równomiernie. Na kształt krzywych NURBS wpływają: węzły, punkty kontrolne, wagi punktów kontrolnych określają wpływ każdego z punktów na krzywą, stopień sklejanych wielomianów. Dowolny punkt na krzywej można przedstawić na podstawie wzoru: 49
Rodzaje obiektów NURBS w programie Cinema 4D: HyperNURBS, Lathe NURBS, Sweep NURBS, Extrude NURBS, Loft NURBS, Bezier NURBS, HyperNURBS HyperNURBS najprościej można to opisać jako zagęszczenie siatki obiektu, dzięki czemu staje się on płynniejszy, gładszy. Lathe NURBS Lathe NURBS tworzenie obiektu poprzez obrót krzywej wokół jednej z jej osi. 50
Sweep NURBS Sweep NURBS używane są dwie krzywe jedna jako kształt, druga jako ścieżka względem której pierwsza krzywa będzie przesuwana tworząc obiekt. Extrude NURBS Extrude NURBS służy do wytłaczania obiektu względem krzywej. 51
Grafika komputerowa Globalna Iluminacja GI to ogólna nazwa grupy algorytmów w grafice 3D. Ma za zadanie dodać realistyczne oświetlenie do sceny. Algorytmy nie biorą pod uwagę tylko światła pochodzącego ze źródła, ale także odbijanego od powierzchni. Dzięki GI zyskujemy wysoką realistykę, lecz odbija się to na czasie renderowania, który się wydłuża. W grupie GI znajdziemy m.in.: Radiosity, Ambient occlusion, Ray tracing, Photon mapping kaustyka. Grafika komputerowa kolor Kolor jest jednym z najważniejszych elementów grafiki komputerowej. Możemy się spotkać z różnego rodzaju modelami barw, np. RGB, CMYK, Lab, Adobe RGB. 52
Graficznie model barw możemy przedstawić za pomocą sześcianu: Podsumowanie Jakie typy grafiki, sposoby jej tworzenia i wykorzystywania będą stosowane za kilka lat? Co zdominuje naszą codzienność? Aby tworzyć musimy nauczyć odpowiadać pytania co chcielibyśmy zobaczyć, odtworzyć? i czy musi to być na płaskim ekranie monitora? Bibliografia 1. http://www.xbox.com/pl-pl/kinect [06.12.2011] 2. http://technopolis.polityka.pl/2007/technologia-3d [14.05.2007] 3. http://www.rhino3d.com/nurbs.htm [06.12.2011 r.] 53