RAČUNALNA GRAFIKA

Mentor:doc.dr.Antonija Krtalić

Grafika je vizualna prezentacija na nekoj podlozi, kao što je npr. zid, platno, računalni zaslo, papir, ili kamen, a cilj joj je da informira, ilustrira ili zabavi. Primjeri su: fotografije, crteži, grafikoni, dijagrami, tipografija, brojevi, simboli, geometrijski oblici, karte ili slično.

Grafike su vizualni elementi koji se često koriste kako bi čitatelju i gledatelju privukli pažnju na neku informaciju. Koriste se također kao zamjena za tekst da pomognu čitatelju u lakšem razumijevanju nekog koncepta ili da koncept učine zanimljivim. Obično se kombinira tekst, ilustracija i boja, a može biti funkcionalna ili umjetnička.

Izraz računalna grafika uključuje gotovo sve što nije tekst i zvuk, a što je

stvoreno pomoću računala.

Danas gotovo sva računala koriste neku vrstu grafike i korisnicima je omogućeno

korištenje ikona i slika umjesto same tipkovnice.

U današnje vrijeme računala i

računalno stvorena grafika ulaze

u mnoge aspekte naše

svakodnevnice. Nalazimo ih u

televiziji, novinama, vremenskim

izvješćima…..

Termin računalna grafika ima nekoliko značenja:

reprezentacija i manipulacija slikovnih

podataka pomoću računala

razne tehnologije koje se koriste pri

izradi i manipulaciji takvih slikovnih

podataka

slike proizveden

e na taj način

rasterska grafika – gdje je

svaki piksel posebno definiran

vektorska grafika – gdje se

upotrebljavaju matematičke

formule za crtanje linija i oblika..

Računalna grafika je grafika stvorena pomoću računala, ili generalno gledajući, to je reprezentacija manipulacije slikovnih

podataka pomoću računala.

podkategorija računalne znanosti koja proučava

metode digitalnog sintetiziranja i

manipuliranja vizualnim sadržajem

Početkom 1950-tih: Početak korištenja monitora s

katodnom cijevi (Cathode Ray Tube) u vojsci. Interakcija

između računala i korisnika bila je pasivna. Prvi

kompjuterski upravljan monitor za generiranje slika

razvijen na Massachusets Institute of Technology (MIT).

1956: IBM je zainteresiran za elektroničku dokumentaciju i

pokreće razvoj prvih programa u tom području.

Kasne 1950-te: Razvoj računalnih programa za stvaranje crteža

i skica na papiru. Razvoj programskog jezika za

programiranje geometrije i putanje alata za numerički

upravljane strojeve (Automatically Programmed Tooling -

APT) na MIT-u.

Rane 1960-te: Mogućnost računala da generiraju velike

količine geometrijskih podataka, manipulacije s

podacima i početak razvoja kompjuterske grafike. Ispis

crteža na ploteru.

1961: Ivan E. Sutherland doktorant na MIT-u razvija svoj

"Sketchpad" – interaktivni računalni program nazvan

"Čovjek-kompjuter grafički komunikacijski sustav" koji

predstavlja početak CAD-a. Korištenje svjetlosne olovke u

Sketchpad-u omogućilo je korisniku da crta jednostavne

ravanske geometrijske oblike na ekranu računala,

pohranjivanje crteža i naknadno uređivanje

1963/64: Razvijen tablet – uređaj sličan svjetlosnoj olovci a prvi

put počela primjena kursora na ekranu.

8

1964: Douglas Englebart patentirao novi uređaj za interaktivni grafiku umjesto korištenja svjetlosne olovke i tableta. Uređaj je nazvan "X-Y indikator pozicioniranja za ekran''. Uređaj je principijelno ostao isti do danas i sada je poznat kao miš. Danas se miš koristi kao temeljni uređaj za sve kompjuterske grafičke interfejse. Omogućuje izbor i aktiviranje komandi, pomijeranje objekata na ekranu, kretanje kroz programe i prozore, označavanje teksta i grafike itd.

Polovina 1960-tih: Početak razvoja površinskog

modeliranja u CAD-u primjenom tehnike ''površinskih

segmenata'' u firmama MIT, GM, Bell Telephone labs i

Lockheed Aircraft

1970: Dr. Richard Shoup u istraživačko-razvojnom centru

Xerox-a (The Xerox PARC - Palo Alto Research Center)

pokrenuo projekt razvoja programa Superpaint za

kompjutersko slikanje. Cilj je bio razvoj programa koji će

omogućiti slikanje na ekranu računala na način kako to

radi slikar klasičnim putem

1971: Početak razvoja solid tehnologije u CAD modeliranju,

razvoj tehnike sjenčenja modela.

1975: Rađanje ideja o osobnom računalu (Alan Baum, Steve

Wozniak, Steve Jobs). Devetnaestogodišnji William Bill Gates

i njegov prijatelj Paul Allen osnivaju kompaniju Microsoft.

1976: Pojavljuje se tehnologija rasterske grafike. Počinje

se primjenjivati na televiziji. Systems Simulation Ltd.

(SSL) iz Londona počela s primjenom kompjuterske

grafike pri snimanju filmova. Digitalizacija terena i

njegovo 3D žičano modeliranje.

1979: Nakon uspjeha fila "Star Wars", redatelj George Lucas

se zainteresirao za primjenu kompjuterske grafike pri

snimanju filmova. Iz tog razloga osnovao je odjel za

kompjutersku grafiku u svojoj firmi Lucasfilm. Odjel je

ravijao kompjuterske grafičke animacije za filmove.

1980: Turner Whitted objavio rad o novoj metodi renderiranja

poznatoj pod nazivom Ray tracing. Metoda omogućava vrlo

realističan prikaz modela.

1982: John Walker i Dan Drake zajedno sa još jedanaest

programera osnovali firmu Autodesk Inc. Razvili su prvu

verziju CAD programa AutoCAD

1985: Početak razvoja tehnologije virtualne stvarnosti

(Virtual Reality) u firmi VPL Research. Početak primjene

računala u multimedijalnom smislu – donesen prvi

standard za tzv. kompakt diskove (CD-ROM).

1989: Autodesk razvio Autodesk Animator – program za

slikanje i 2D animaciju.

1990: Microsoft isporučio Windows verziju 3.0 – grafički

korisnički interfejs sličan Apple Macintosh-u. Početak

razvoja korisničkih programa za Windows platformu.

Autodesk isporučio prvi 3D kompjuterski animacijski

proizvod - 3D Studio.

Nakon 1995: Razvoj i primjena novih tehnologija u multimediji,

interaktivna televizija, Visoko-tehnološka grafika u filmskoj

industriji. Novi filmovi s velikom ili čak potpunom primjenom

kompjuterske animacije: Terminator 2, Beauty and the

Beast, The Mask, Toy Story, Jurassic Park, Forest Gump itd.

2D računalna

grafika je

računalno

stvaranje

digitalnih slika.

se ve

ćinom

koris

ti u aplik

acijam

a

koje su

u originalu ra

zvije

ne nakon

tradici

onalnog printa

nja i tehnologija

crtanja, k

ao što

su ti

pografija, k

artogra

fija, tehničk

o

crtanje, o

glašava

nje itd.

2D modeli su stoga više preferirani, jer daju direktniju kontrolu slike nego 3D grafike, čiji pristup je srodniji fotografiji nego tipografiji.

.

2D prikaz nije samo reprezentacija stvarnog

objekta, nego je nezavisna rukotvorina sa dodanom semantičkom vrijednošću

3D računalna grafika je prezentacija geometrijskih podataka pohranjena u

računalu, koje se kasnije koristi pri prikazu slike

Programi za izradu 3D grafike često koriste tehnike renderiranje preuzete iz programa za izradu 2D grafike. Isto tako programi za izradu 2D grafike često koriste 3D tehnike za postizanje svijetla.

Zahvaljujući 3D ispisu, 3Dmodeli nisu ograničeni na

virtualniprostor. Model se može vizualnoprikazati kao 2D slika pomoćuprocesa koji se nazivarenderiranje , ili se možekoristiti kod računalnih

simulacijai kalkulacija koje ne zahtijevajuvizualnu predodžbu.

Proces stvaranja 3D računalne grafike može se podijeliti u tri

osnovna dijela: 3D modeliranje koje opisuje oblik objekta layout i

animacija koji opisuju pokret i mjesto objekta unutar scene 3D renderiranje koje stvara sliku

objekta

3D racunalna grafika

često se naziva 3D modelima

U trodimenzionalnoj računalnoj grafici, 3D modeliranje je proces razvijanja matematičke, žicane prezentacije bilo kojeg trodimenzionalnog objekta uz pomoć specijaliziranog programa. Produkt tog procesa naziva se 3D model .

Model opisuje oblik objekta. Dva najčešca izvora 3D modela su oni

koje pomoću računala stvaraju umjetnici ili inženjeri koristeći se

nekim od alata za 3D modeliranje, i oni koji se skeniraju u kompjuter

iz vanjskog (stvarnog) svijeta. Modeli se također mogu proizvesti

proceduralno ili putem fizičke simulacije.

3D modeli se najčešce stvaraju korištenjem posebne programske

aplikacije -3D modelera. Budući da su modeli ipak samo skup podataka

(točaka i ostalih informacija), oni se također mogu ručno ili algoritmički

napisati. Iako najčešce postoje u virtualnom prostoru (na računalu ili

nekom mediju za pohranu podataka), čak se i opis takvog objekta na

papiru može smatrati 3D modelom.

Važnu ulogu pri stvaranju takvih modela ima digitalna geometrija .

Digitalna geometrija se bavi pretvaranjem nekog objekta ili slike u

određeni set točaka prilagođen za računalnu pohranu. Točnije,

digitalna geometrija se bavi određenim setom (obično određenim

setom točaka) koji se smatra digitaliziranim modelom ili slikom

objekta 2D ili 3D Euklidijevog prostora. Jednostavno rečeno,

digitaliziranje je zamjenjivanje objekta pomoću određenog broja

točaka.

PROCEDURALNO MODELIRANJE je zajednički termin koji se koristi za

brojne tehnike izrade 3D modela i tekstura iz seta pravila u računalnoj

grafici. Takvo modeliranje se često koristi kada bi korištenje generičkih

3D modela bilo preteško, ili kada su potrebni specijalizirani alati, kao

kod biljaka i krajolika.Set pravila može biti ugrađen u algoritam,

konfiguriran pomoću parametra, ili se može nalaziti odvojeno od

evaluacijskog pogona. Budući da se oslanjaju na algoritme pri izradi

scene, L-Systems, fraktali, i generativno modeliranje su tehnike

proceduralnog modeliranja.

FIZIČKA SIMULACIJA, odnosno dinamička simulacija je simulacija

sistema objekata koji se slobodno kreću, obično trodimenzionalno po

zakonitostima Newtonovog zakona dinamike. Dinamička simulacija se

koristi u računalnoj animaciji kao pomoć animatorima za postizanje

realističnih pokreta, u industrijskom dizajnu (primjerice za simulaciju

sudara u ranim testiranjima sudara), i u video igrama. Micanje tijela

izračunava se koristeći vremenske integracijske metode.

U računalnoj grafici koristimo se Fizičkim pogonom, programom koji

nam omogućuje oblikovanje ponašanja objekata u prostoru.

Jabuka modelirana u programu 3ds studios max

POLIGONALNO MODELIRANJE - bilježenje točaka na X, Y i Z os, koje se kasnije linearno spajaju stvarajući obris objekta. Računalo zatim izračunava plohe omeđene tim linijama. Te plohe se nazivaju poligonima.

NURBS (non-uniform, rational B-spline) modeliranje- između kartiranih točaka polažu se krivulje. Ovisno o smještaju točaka u prostoru regulira se zakrivljenost, dužina i smještaj linija. Tako grupa od šest točaka jednako razmaknutim jedna od druge tvore krug. odavanjem sedme toče u blizini jedne od postojećih, krug ce se izdužiti u smjeru tih dviju točaka.

PRIKAZ POD-TIPOVA i NAD-TIPOVA ENTITETA

Stadij modeliranja sastoji se od oblikovanja zasebnih objekata koji se kasnije koriste u sceni. Postoje brojne tehnike modeliranja, npr.:

Primjeri za pod-tipove i nad-tipove

constructive solid geometry — način modeliranja koji se čini kompleksnim, dok je u biti vrlo jednostavan, sastavljen od dva geometrijska objekta u nekom međusobnom odnosu implicit surfaces — odnosi se na modeliranje gdje jednostavne geometrijske forme (poligoni) smješteni jedan do drugog u prostor stvaraju plohu odnosno volumen subdivision surfaces — pri modeliranju glatkih površina, ovom tehnikom se postojeći poligoni dijele, što stvara veću iluziju fine zakrivljenosti objekta

PROGRAMI ZA 3D MODELACIJU

Najzastupljeniji programi:

3D Studio Max

Alias

Blender (open

source)

Cheetah3D

Generative Components Cinema 4D

Houdini LightWave

PROGRAMI ZA 3D MODELACIJU

Najzastupljeniji programi:

Maya MilkShape 3D

Rhinoceros 3D

Cheetah3D trueSpaceSoftimage|XSI

Anim8or

Art of Illusion

AutoQ3D

ShapeShop

SketchUp

SmoothTeddy

Wings 3D

Zanoza Modeler

PRIKAZ POD-TVA ENTITETAZANIMLJIVOSTI

Primjeri za pod-tipove i nad-tipove

Najveća 3D slika na svijetu je slika Joea Hilla koja prikazuje vodopade i litice na pločniku West India Quaya u Londonu, potvrdili su iz Guinnessa. Hill je sliku veličine 1160,45 četvornih metara naslikao pod pokroviteljstvom Reeboka. Svojom slikom Hill je srušio dva rekorda, javlja Guardian, onaj za najdužu kao i onaj za najveću 3D sliku.

PRIKAZ POD-TVA ENTITETA

Primjeri za pod-tipove i nad-tipove

Slikar i umjetnik Filip Mrvelj, jedan od rijetkih 3D slikara u Hrvatskoj, napravio je na malom gradskom kupalištu u Slavonskom Brodu 3D sliku veličine 1300 četvornih metara što je gotovo dvostruko veće od one dosad upisane od 750 četvornih metara. Za izradu mu je bilo potrebno 25 dana. No, da bi bio upisan u Guinnessovu knjigu rekorda, Mrvelj mora pozvati stručnu komisiju, a financije mu trenutno ne dopuštaju tako nešto.

PRIKAZ POD-TVA ENTITETA

Primjeri za pod-tipove i nad-tipove

Kurt Wenner, je nekada radio u NASA. Danas je on priznat i nevjerojatan 3D slikar. Njegove fantastične i prelijepe 3D slike oduševljavaju svijet. Wenner-ove 3D slike mogu se vidjeti širom svijeta na ulicama brojnih gradova. Za jednu sliku, Wenneru je potrebno pet do sedam radnih dana. Evo nekoliko izdvojenih fantastičnih 3D slika iz njegove bogate kolekcije