Základné oblasti počítačovej grafiky

Počítačová grafika je rozsiahla disciplína, ktorá je na rozhraní estetiky a technológií. Spája v sebe vedomosti z matematiky, informatiky, fyziky, grafického dizajnu, marketingu, médií a pod. Počítačová grafika poskytuje novú formu umeleckého vyžitia, ktoré nemá v súčasnosti obdobu.

Definovať presný rok, v ktorom sa už môžeme rozprávať o počítačovej grafike v dnešnom ponímaní je rozporuplné, nakoľko sa aj názory odborníkov v mnohých prípadoch rozchádzajú. Vo všeobecnosti môžeme povedať, že historické korene počítačovej grafiky siahajú do päťdesiatych rokov dvadsiateho storočia.

Projekt Boeing

Pojem počítačová grafika použil prvýkrát americký grafický dizajnér William Fetter v roku 1960. Tento art director mal prelomové myšlienky vo viacerých smeroch. Ako prvý vytvoril postavu v 3D a nový koncept kreslenia perspektív. Fetterove myšlienky boli implementované ako matematické vzorce, ktoré programátori následne zadali do počítača.

Pod taktovkou Williama Fettera sa v roku 1960 začal výskumný projekt Boeing. Fetter zožal počiatočnú slávu vďaka vytvoreniu pilota. Bola to prvá ľudská postava vytvorená pomocou počítačovej grafiky. William celý proces tvorby podrobne opísal v časopise Print. Zdôraznil v ňom, že v projekte typu Boeing je tím kvalifikovaných programátorov nevyhnutnosťou.

Boeing, William Fetter, human figure

Hlavným cieľom skupiny Computer Graphics Group bolo vytvorenie postavy pilota, ktorého môžu používať v rôznych filmoch ako animáciu. Práce na projekte Boeing sa začali v roku 1964. O dva roky neskôr už Fetter predstavoval postavu pilota na rôznych fórach a konferenciách.

Sovietska mačka

V šesťdesiatych rokoch vzniká aj revolučný program Sketchpad. Tento program umožňoval kresliť jednoduché obrázky a následne ich uložiť a znovu otvoriť. Bol to prvý program, ktorý používal GUI (Graphical user interface).

Ivan Sutherland, Sketchpad

V roku 1968  vytvorili sovietski vedci prvý matematický model pohybového zobrazenia. Pomocou matematických algoritmov a obrazových zobrazení vytvorili prvú počítačovú animáciu – pohyblivú mačku.

Na druhej strane barikády sa animáciám venoval Edwin Catmull. Výskumníka z utahskej univerzity fascinovali 3D objekty. Jeho snom bolo vytvoriť animovaný film, čo sa mu nakoniec pod lampičkou Pixaru aj podarilo. Meno tohto pána treba mať vždy na pamäti, pretože stál pri zrode softvérov Adobe Photoshop či Adobe After Effects.

Dôležitým míľnikom v grafike bolo objavenie Bézierovej krivky. Patentoval ju francúzsky matematik a inžinier Pierre Bézier. Krivku využil jej autor pri kreslení 3D modelov karosérií automobilov. Pierre Bézier týmto spôsobom vytvoril základy vektorovej grafiky.

krivka – zložená z vodiacich čiar a kotviacich bodov

Divoké osemdesiate roky

V osemdesiatych rokoch nastáva jedna veľmi dôležitá zmena. Počítače už nie sú len v rukách vedcov a akademikov, ale dostávajú sa už aj k laickej verejnosti. V roku 1985 sa na trhu objavil program  MS Paint od Microsoftu. Softvér s rastrovou grafikou sa stal veľmi populárnym najmä pre svoju jednoduchosť. Ďalší softvér pracujúci s rastrovou grafikou – Adobe Photoshop – sa na scénu dostáva až v roku 1990.

Osemdesiate roky sú érou videohier a kinematografickej tvorby. V zábavnom priemysle sa začína používať kľúčovanie (bluescreen, greenscreen, chroma key, colour keying). Vďaka tejto technike mohli filmári zasadiť dej filmu do akéhokoľvek prostredia bez toho, aby opustili štúdio.

Videohry a CGI filmy sa rozšírili ako vírus

V deväťdesiatych rokoch preberá pomyselný štafetový kolík 3D modelovanie. 3D programy sú cenovo dostupné už aj pre domáce počítače. Na programy SGI začal postupne sadať prach a ich miesto zaujali systémy založené na princípe GPU.

V tomto období sa do zorného poľa používateľov dostáva rendering a fotorealistické zobrazenie objektov. Technológia 3D získava pozornosť najmä v počítačových hrách.

Od milénia zaznamenala počítačová grafika raketový vzostup. Videohry a CGI filmy sa rozšírili ako vírus. Počítačová grafika si postupne našla svoje miesto v každom odvetví, či už to boli médiá, informačné technológie, marketing a iné.

Hlavné oblasti využitia počítačovej grafiky

  • geometrické modelovanie
  • spracovanie obrazu
  • CAD/CAM systémy
  • GIS
  • vizualizácia údajov
  • renderovanie
  • web
  • animácia
  • GUI
  • gaming & vfx
  • virtuálna realita

Geometrické modelovanie
Ide najmä o vytváranie grafických modelov a objektov v počítači. Funkcie geometrického modelovania sa využívajú napríklad v architektúre pri vytváraní budov. Geometrické modelovanie je populárne aj u milovníkov prírody. Pomocou tejto techniky dokážete vytvárať 2D obrázky a 3D objekty. Z perspektívy geometrických prvkov vznikajú pri geometrickom modelovaní tri typy modelov – drôtové, plošné a objemové.

Spracovanie obrazu
Technika, ktorá pracuje s 2D obrázkami. Pod pojmom „spracovanie obrazu“ si predstavme fotografie, resp. videá a ich formáty. Do tejto oblasti spadajú aj iné obory. Pri spracovaní obrazu sa môžeme stretnúť napríklad so spracovaním farieb či detekciou hrán. Na začiatku tejto cesty stál fotoaparát a neskôr si k nemu prisadla aj kamera. Dnes spolu tvoria tandem, ktorý sa dopĺňa a spoločne napreduje k vyššej obrazovej kvalite.

CAD/CAM systémy
S ich pomocou dokážete vytvoriť diely do strojárskej výroby. Ide o využitie počítačovej grafiky v tzv. computer–aided design/ manufacturing. Systém CAM sa využíva najmä v stavebníctve a architektúre, kde si dokážete s pomocou počítača vyhotoviť napr. chýbajúce súčiastky či diely. Nutnosťou je však počítačom riadený frézovací stroj CNC (Computer Numerical Control). Ich nespornou výhodou je, že dokážu riešiť komplexné a zložité zadania. Integrujúcou časťou CAD/CAM systémov je model výrobku a vnútorná databáza systému. Moderné systémy pozostávajú zo sústavy modulov, vďaka ktorej je možné poskladať celý systém podľa potrieb používateľa.

GIS
Geografický informačný systém získava a analyzuje dáta príslušné k určitej lokalite, územiu. Technológia geografických informačných systémov sa uplatňuje v rôznych sférach, ako je napr. kartografia, výstavby nových miest, historické mapy či marketing.

Vizualizácia údajov
Je forma vizuálnej komunikácie, prostredníctvom ktorej môžeme často-krát komplikované dáta a analýzy interpretovať efektívnym a zrozumiteľným spôsobom. Pre vizualizáciu údajov sa zaužíval pojem infografika.

Renderovanie
Renderovanie sa zaoberá tvorbou vizuálnych výstupov, ktoré odzrkadľujú, resp. napodobňujú reálny svet. Na základe vizualizácie dát sa v počítači vytvorí objekt. Pokiaľ je obraz dobre spracovaný, je nerozoznateľný od skutočnej fotografie. Vizualizácie vytvorené prostredníctvom renderovania nachádzajú uplatnenie pri tvorbe filmových efektov, v architektúre, v gamingu, pri simulácii fyzikálnych javov alebo projektoch pracujúcich s virtuálnou realitou.

Web
Tvorba webovej stránky zahŕňa v sebe množstvo komponentov. Je to súhrn grafického dizajnu, optimalizácie vyhľadávacích nástrojov a v neposlednom rade obsahuje v sebe používateľskú skúsenosť, ktorá predstavuje štandard. Web sa musí prispôsobiť hlavnému posolstvu stránky, nie opačne. Žijeme v dobe sociálnych sietí. Preto je dôležitá kompatibilita webu so sociálnymi médiami, kde vzniká komunikačný reťazec, ktorý slúži používateľovi, ale aj prevádzkovateľovi webu.

Animácia
S prvými pokusmi o animáciu sa môžeme stretnúť už v pravekých jaskyniach. Na mnohých zachovaných jaskynných freskách môžeme vidieť postavičky s jemne pozdvihnutými rukami či nohami, ako idú za sebou. Už našich predkov fascinoval pohyb obrázkov. Počítačová grafika túto myšlienku dotiahla do dokonalosti. Animácia sa dnes využíva najmä v zábavnom priemysle, či už vo filmoch pre najmenších alebo hrách.

GUI
Aj v grafike patrí zodpovednosť na prvé miesto. Pre programátora, ktorý sa venuje GUI (grafickému používateľskému rozhraniu) to platí stopercentne. GUI umožňuje ovládať zariadenie pomocou rôznych interaktívnych obrazových prvkov. Práca s týmto systémom si vyžaduje hlboké znalosti z oblasti komunikácie, psychológie a dizajnu.

Gaming & VFX
Chlieb a hry. Úslovie pochádzajúce ešte z čias rímskych cisárov dokonale vystihuje zmýšľanie človeka aj v súčasnosti. Dnešná modifikácia chronicky známeho výroku by mohla znieť „Popcorn a joystick“. Gaming a VFX predstavuje dnes vrchol počítačovej grafiky. V najväčších štúdiách vznikajú graficky dokonalé hry alebo filmy, v ktorých vizuálna kvalita stále rastie.

Virtuálna realita
Virtuálna realita dnes nemá obdoby a umocňuje gamerom herný zážitok. Používa sa však aj v serióznych oblastiach, ako je napríklad developerstvo.

Počítačová grafika výrazne ovplyvnila nielen biznis, zábavný priemysel, ale aj každodenný život. Ponúka nový pohľad na svet. Je to estetický a technologický fenomén, ktorý neustále prekračuje horizont nových možností.

Keď na grafický dizajn príde, naša pomoc sa vám zíde.
kontaktujte nás hello@cluueinteractive.com