XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Компьютерная графика – область информатики, которая занимается проблемами получения изображений на компьютере. То есть под компьютерной графикой понимают совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление.

Областей применения компьютерной графики различное множество:

деловая графика;

художественная графика;

конструкторская графика;

компьютерная анимация;

мультимедиа;

компьютерные игры.

Сейчас компьютерная графика в играх шагнула далеко вперед. Порой иногда даже трудно отличить внутриигровой снимок от реального.

В компьютерных играх используется множество решений для создания правдоподобной картинки. Ambient occlusion, tessellation, volumetric fog – лишьчастьизэтихрешений.

В данной работе будут рассмотрены разные методы компьютерной графики, а так же технологии, применяемые в компьютерных играх.

Существуют следующие методы компьютерной графики:

растровая;

векторная;

фрактальная;

трехмерная.

В растровой графике в качестве основного объекта используется пиксели. Это точки, имеющие разное цветовое оформление и месторасположение на экране, в зависимости от параметров изображения. Размер этих точек важен при отображении. Чем больше пикселей на дюйм (Ppi), тем качественнее будет картинка. При большом количестве пикселей качество будет очень хорошим, но и размер файла, содержащего изображение будет увеличиваться.

В векторной графике картинка строится на основе линий. Именно линии рассматриваются как начальные объекты в векторной графике. Таким образом, все изображение выполнено попиксельно (точками), а геометрическими фигурами.

Фрактальная графика используется для визуализации объектов состоящих из одинаковых элементов. Создать подобный рисунок можно автоматически с помощью вычисления определенных формул либо с помощью определенного алгоритма. При внесении изменений в начальную формулу изображение измениться само. Таким образом, для сохранения изображения применяется лишь сохранение исходных формул и алгоритмов.

С помощью трехмерной графики можно максимально реалистично и подробно передать изображенные объекты. Причем создаются они с нуля с помощью специализированных программ. Именно результаты работы трехмерной графики могут наблюдать любители ресурсоемких компьютерных игр и различных мультфильмов, созданных данной технологией.

В современной трехмерной графике применяются следующие технологии:

Ambient occlusion (AO) – метод глобального фонового или непрямого затенения объектов.

Anisotropic Filtering (AF – анизотропная фильтрация) - в трёхмерной графике метод улучшения качества изображения текстур на поверхностях, сильно наклонённых относительно камеры. Анизотропная фильтрация позволяет устранять размытие на различных поверхностях и позволяет сохранить большую детализацию изображения.

Anti-aliasing (сглаживание) - технология, используемая для устранения эффекта «зубчатости», возникающего на краях одновременно выводимого на экран множества отдельных друг от друга плоских или объёмных изображений.

SSR (screen space reflection) – эффект, который добавляет отражения на поверхность объектов. Эти отражения работают в реальном времени.

Tessellation (тесселяция) - автоматизированный процесс добавления новых выпуклых многоугольников в полигональную сетку с целью повышения детализации сетки.

V-Sync (вертикальная синхронизация) — синхронизация кадровой частоты в компьютерной игре с частотой вертикальной развёртки монитора. При этом максимальный FPS (frame per second – кадры в секунду) с вертикальной синхронизацией приравнивается к частоте обновления монитора.

Motion Blur эффект смазывания изображения при быстром перемещении камеры.

Depth of field (DoF) - это расстояние между ближней и дальней границей пространства, в пределах которого все объекты будут в фокусе, в то время как остальная сцена окажется размытой.

На сегодняшний день практически во всех сферах деятельности находит свое место компьютерная графика. В связи с бурным ростом мощностей компьютерной техники будут придумываться новые технологии и методы.

Глядя на прогресс цифровых средств работы с изображениями, можно смело сказать, что наша жизнь стала уже прочно и неразрывно связана с компьютерной графикой, делающей окружающий нас мир куда удобнее и много красивее.

В данной работе были рассмотрены такие методы компьютерной графики как:

растровая;

векторная;

фрактальная;

трехмерная.

В компьютерных играх используется огромное количество технологий, поэтому были рассмотрены лишь некоторые из них:

AO;

AF;

Anti-aliasing;

SSR и RTX;

Tesselation;

V-Sync;

Motion Blur;

Depth of field.

Список используемых источников

1. Колесниченко Н. М. Инженерная и компьютерная графика [Текст]: учебное пособие / Н. М. Колесниченко. – Вологда: Инфра-инженерия, 2018. – 236 с.

2. Немцова Т. И. Компьютерная графика и Web-дизайн [Текст]: учебное пособие / Т. И. Немцова. – Москва: Инфра-М, 2014. – 400 с.

3. Никулин Е. А. Компьютерная графика. Оптическая визуализация [Текст]: учебное пособие / Е. А. Никулин. – Москва: Лань, 2018. – 200 с.

Код для цитирования: Скопировать