Олег Презентация

1.

Развитие компьютерной
графики: от первых пикселей
до фотореализма
Презентацию создал
Студент 1 курса ФМФ ОГПУ
Группа ОБ-ИиЦИП-11
Марченко Олег

2.

Развитие компьютерной
графики: от первых
пикселей до
фотореализма
Погрузитесь в увлекательное путешествие по истории компьютерной
графики — от ее скромных истоков до передовых технологий, которые
формируют наш цифровой мир. Откройте для себя ключевые
моменты и инновации, которые привели нас к современным
визуальным чудесам.

3.

Ранние эксперименты и зарождение
компьютерной графики
1950: Первые изображения
1
Бен Лапоски создает первые
графические изображения на
осциллографе, закладывая основу для
визуального представления данных.
2
1963: Sketchpad
Иван Сазерленд разрабатывает
Sketchpad — революционную
1963: Изобретение мыши
Дуглас Энгельбарт изобретает
компьютерную мышь, значительно
улучшая взаимодействие человека с
компьютером и открывая новые
возможности для графических
интерфейсов.
3
интерактивную систему рисования с
использованием светового пера,
которая позволяет пользователям
создавать и манипулировать объектами
непосредственно на экране.

4.

Аппаратное обеспечение для отображения графики
Эволюция дисплеев шла рука об руку с развитием самой графики.
Каждое новое поколение оборудования открывало двери для более
сложных и реалистичных изображений.
1963: Векторные дисплеи на основе модифицированных осциллоскопов
позволяли отображать четкие, но простые линии.
1975: Появление растровых дисплеев с буфером кадров (frame buffer)
стало прорывом, давшим возможность создавать изображения,
состоящие из пикселей, что привело к значительному увеличению
детализации.
1990-е: Массовое внедрение ЖК-дисплеев и персональных компьютеров
с битмап-графикой сделало компьютерную графику доступной для
широкого круга пользователей и открыло эру мультимедиа.

5.

Алгоритмы визуализации и
рендеринга: борьба с видимостью
Создание реалистичных изображений требует сложных алгоритмов для решения таких задач,
как определение видимости объектов и расчет их освещения.
1963-1974: Скрытие поверхностей
Разработка алгоритмов скрытых линий и поверхностей (Робертс, Аппель, Уорнок,
Сазерленд) позволила корректно отображать трехмерные объекты, убирая невидимые
части.
1971-1977: Освещение и антиалиасинг
Введение освещения Гуро и Фонга, а также антиалиасинга и Z-буфера (Катмулл)
значительно повысило реалистичность изображений, сделав их более гладкими и
объемными.
1980-е: Глобальное освещение
Появление глобального освещения, включая трассировку лучей (Уиттед) и
радиosity (Горал и др.), позволило имитировать сложное взаимодействие света с
поверхностями, создавая более реалистичные тени и отражения.

6.

Фотореализм и шейдеры: революция
1980-1990-х
Эра фотореализма началась с разработки шейдеров — программ, которые описывают, как свет
взаимодействует с поверхностями.
1984: Shade Trees
Кук создает Shade Trees, заложив основу для современных шейдеров, что позволило гибко
управлять свойствами материалов.
1985: Языки шейдинга
Перлин разрабатывает языки шейдинга, давая художникам и программистам мощный
инструмент для создания сложной визуальной эстетики.
1990: RenderMan
RenderMan от Pixar становится стандартом индустрии для рендеринга и шейдеров,
используемым во множестве голливудских фильмов.
1995: «История игрушек»
Премьера первого полнометражного CGI-фильма «История игрушек» демонстрирует
огромный потенциал компьютерной графики для развлечений и искусства.

7.

Ввод и взаимодействие с графикой
Способы взаимодействия с компьютерной графикой постоянно развивались, делая процесс создания и управления более интуитивным
и мощным.
Цифровые сенсоры (1990-2000-е)
Цифровые сенсоры CMOS, HDR-камеры,
3D-трекеры и активные дальномеры
Ранние методы (1970-80-е)
Световое перо, планшеты, мыши и
джойстики — первые инструменты для
ввода графических данных.
значительно расширили возможности
захвата реального мира в цифровую
форму.
Современные технологии
Мультикамерные системы, датчики
движения, VR/AR-устройства позволяют
погрузиться в виртуальные миры и
взаимодействовать с ними
беспрецедентным образом.

8.

Эволюция графических процессоров (GPU)
Графические процессоры стали сердцем современной компьютерной графики, обеспечивая невероятную
скорость и сложность визуализации.
01
1995-2000: Основы 3D
Введение текстурирования и z-буфера, позволяющих создавать более детализированные и глубинные 3D-сцены.
02
2001-2004: Программируемые шейдеры
Появление программируемых вершинных и пиксельных шейдеров, давших разработчикам беспрецедентный
контроль над внешним видом объектов.
03
2010-е: Продвинутая геометрия
Тесселяция, геометрические и вычислительные шейдеры позволили создавать чрезвычайно детализированные
поверхности и эффекты.
04
2020-е: Высокопроизводительный рендеринг
Vulkan API и расширения для высокопроизводительного рендеринга продолжают толкать границы скорости и
качества графики.

9.

Нефотореалистичная графика и новые стили
Компьютерная графика не ограничивается лишь имитацией реальности.
Она также открывает двери для бесконечных художественных выражений.
1990-е: Развитие объемного рендеринга позволило создавать туманы, дым и другие
газообразные эффекты. В то же время появились импрессионистские и карандашные
эффекты, придающие цифровым изображениям уникальный, нарисованный вручную вид.
Современные тренды: Сегодня стилизация и рендеринг в реальном времени с
художественными эффектами позволяют создавать игры и анимацию, которые выглядят как
произведения искусства, сочетая высокую производительность с уникальным визуальным
стилем.
Нефотореалистичная графика позволяет художникам выражать себя, не привязываясь к
физическим законам света и материалов.

10.

Современные вызовы и
перспективы
Будущее компьютерной графики обещает быть захватывающим, с новыми вызовами и
возможностями на горизонте.
Фотореализм в реальном времени
Достижение кинематографического фотореализма в играх и интерактивных
приложениях остается одной из главных целей.
ИИ в графике
Использование искусственного интеллекта для генерации контента, улучшения качества
изображений и автоматизации творческих процессов.
VR/AR и голография
Дальнейшее развитие технологий виртуальной и дополненной реальности, а также
голографических дисплеев для создания по-настоящему иммерсивных впечатлений.
Экологичность
Оптимизация вычислительных ресурсов и разработка более энергоэффективных
методов рендеринга для снижения экологического следа.

11.

Заключение: компьютерная графика — искусство
и наука будущего
Компьютерная графика прошла путь от простых линий до сложных виртуальных миров, став неотъемлемой частью нашей жизни.
Технологический прогресс
Постоянное развитие технологий
продолжает менять наше восприятие
Эволюция искусства
От первых пикселей на экране до
реальности и способы взаимодействия с
ней.
безграничных возможностей
цифрового искусства и виртуальных
миров.
Ваша роль
Вдохновляйтесь, исследуйте и создавайте
следующее поколение визуальных чудес в
этом захватывающем поле.

12.

Применение компьютерной графики
Компьютерная графика стала неотъемлемой частью множества индустрий, преобразуя подходы к дизайну,
развлечениям, науке и обучению.
Киноиндустрия
Игровая индустрия
От спецэффектов до создания целых виртуальных
Основа интерактивных развлечений, CG создает
миров, компьютерная графика преобразила
реалистичные персонажи, детализированные
кинематограф, позволяя реализовывать самые смелые
окружения и захватывающие визуальные эффекты,
фантазии.
погружая игроков в другие миры.
Медицина
Архитектура
Используется для визуализации сложных
От создания 3D-моделей зданий до фотореалистичных
анатомических структур, планирования операций,
визуализаций проектов, CG помогает архитекторам
обучения хирургов и создания реалистичных
представлять свои идеи и планировать строительство.
симуляций.
Образование
Интерактивные учебные пособия, виртуальные
лаборатории и симуляции делают обучение более
наглядным и увлекательным, от школьных уроков до
высшего образования.

13.

Программное обеспечение для
компьютерной графики
Развитие компьютерной графики неразрывно связано с появлением мощных и специализированных программных
инструментов, которые расширяли горизонты для художников и разработчиков.
2D-графика
1
Основа для создания и обработки
изображений. Программы как Photoshop и
Illustrator стали стандартами для растровой и
векторной графики, а GIMP — мощной
2
3D-моделирование
Инструменты вроде Blender, Maya и 3ds Max
альтернативой с открытым исходным кодом.
позволяют создавать трехмерные объекты,
Игровые движки
3
персонажей и целые миры, от архитектуры до
анимации.
Unity и Unreal Engine революционизировали
разработку игр и интерактивного контента,
предлагая комплексные решения для
4
Специализированные инструменты
визуализации, анимации и логики.
ZBrush для цифровой лепки и Substance
Painter для процедурного текстурирования
представляют узкоспециализированные
решения, дающие беспрецедентный контроль
над деталями.

14.

Современные тренды в
компьютерной графике
Компьютерная графика продолжает развиваться, интегрируя передовые технологии для
создания еще более впечатляющих и интерактивных визуальных миров.
Машинное обучение и ИИ
Процедурная генерация контента
ИИ используется для генерации реалистичных
Создание огромных, детализированных миров,
изображений, автоматического улучшения
объектов и текстур алгоритмически, что
текстур, анимации персонажей и оптимизации
значительно ускоряет разработку и повышает
рабочих процессов.
разнообразие.
Облачный рендеринг
Трассировка лучей в реальном
времени
Передача ресурсоемких вычислительных
задач на удаленные серверы, обеспечивая
Достижение беспрецедентного фотореализма
масштабируемость, скорость и доступность
благодаря точному моделированию поведения
высококачественного рендеринга.
света, отражений и теней, теперь доступному в
реальном времени.

15.

Карьерные возможности в компьютерной
графике
Индустрия компьютерной графики предлагает широкий спектр творческих и технических профессий для
специалистов с различными навыками и интересами.
3D-художник
Технический художник
Создает трехмерные модели персонажей, объектов и
Мостик между искусством и программированием,
окружений для игр, фильмов и визуализаций.
оптимизирует рабочие процессы и создает
инструменты для художников.
Аниматор
Концепт-художник
Оживляет 3D-модели, создавая движения
Разрабатывает визуальные идеи и образы для
персонажей, мимику и сцены для кино и
персонажей, окружений и объектов, закладывая
интерактивных проектов.
основу для всего проекта.
VFX-художник
Разработчик шейдеров
Отвечает за создание визуальных эффектов – от
Пишет программы, которые определяют, как свет
взрывов и магии до реалистичных природных
взаимодействует с поверхностями 3D-объектов,
явлений в фильмах и играх.
контролируя их внешний вид.

16.

Будущее компьютерной графики:
взгляд в завтрашний день
Инновации продолжают переосмысливать возможности визуализации, предвещая эру
беспрецедентного реализма и интерактивности.
Квантовые вычисления
Нейроморфные чипы
Революционное ускорение рендеринга и
Новые архитектуры обработки данных,
моделирования, открывающее двери для
имитирующие работу мозга, для создания
беспрецедентной сложности и реализма в
более эффективных систем генерации и
виртуальных мирах.
анализа графики.
Голографические дисплеи
Мозг-компьютерные интерфейсы
Полностью трехмерные изображения,
Прямое управление графическими
парящие в воздухе, превратят взаимодействие
редакторами и создание контента силой
с цифровым контентом в осязаемый опыт без
мысли, что ускорит творческий процесс и
VR-шлемов.
сделает его более интуитивным.