2.История компьютерной графики
Цифровая обработка изображений не входила в число задач, решавшихся на первых электронных компьютерах в 40-50е годы ХХ века. В то время отсутствовали надлежащие устройства вода и вывода графической информации, да и технические параметры вычислительной техники не позволяли организовать эффективную работу с изображениями.
Мощный импульс развитию средств компьютерной графики дала программа лунных экспедиций Apollo (1961-1972). Для тренировки астронавтов было необходимо на тренажере воспроизвести условия посадки на Луну с учетом освещения, углов обзора, лунного пейзажа. Для решения этой задачи и были созданы первые системы компьютерной графики. Компьютеры того времени все же не позволяли обеспечить полную имитацию обстановки, поэтому часть изображения создавалась обычными телекамерами. Компьютерная графика также широко применялась при передаче телевизионных изображений с межпланетных станций. Уже в 1968 на станции Mariner 9 была установлена компьютерная сканирующая система для передачи изображения поверхности Марса.
Первые системы автоматизированного проектирования (САПР, англ. CAD) для разработки чертежей на компьютере появились в 60-е гг. ХХ века (Рис. 2 .6).
Дальнейшее развитие компьютерной техники, рост объемов памяти и быстродействия привел к появлению возможности обработки сложных цветных изображений. Одним из первых применений таких систем стали разнообразные игры (Рис. 2 .7). Видеоигры фирм Atari, Commodore др., подключаемые к бытовому телевизору, вышли на рынок во второй половине 70-х гг. ХХ века и мели значительный коммерческий успех.
Рис. 2.6 – Одна из первых САПР "Блокнот"
и ее создатель И. Сазерленд (1961).
Рис. 2.7 – Одна из первых компьютерных графических игр
"Космическая война" (начало 60-х гг. ХХ века).
В начале 80-х гг. ХХ века стало возможным снимать кино на компьютере, заменяя компьютерными изображениями дорогостоящие модели. Впервые 30-секундный монохромный эпизод, созданный средствами компьютерной графики, был включен в знаменитый фильм Дж. Лукаса "Звездные войны: Эпизод IV" (Star Wars: Episode IV, 1977). На его создание ушло три месяца. В 1981 студия У. Диснея выпустила фильм "Трон" (Tron), бóльшая часть эпизодов которого представляла собой компьютерную анимацию, совмещенную с живыми актерами. Качество изображения оставляло желать лучшего (Рис. 2 .8).
|
|
а) |
б) |
Рис. 2.8 – Кадр из фильма "Трон" (а) и схема его построения (б).
Дальнейшее бурное развитие компьютерной кинематографии хорошо известно по многим фильмам последних лет. В настоящее время существует реальная возможность создания художественных фильмов вообще без участия живых актеров.
Параллельно развивалось и такое направление КГ, как деловая графика. Во второй половине 80-х гг. ХХ века персональные компьютеры (ПК) получили определенные графические возможности (цветные дисплеи, струйные принтеры) и соответствующее программное обеспечение для построения диаграмм и графиков (электронные таблицы Lotus, Quattro Pro, Excel), чертежей (САПР AutoCAD), для работы дизайнера (CorelDRAW и Adobe Photoshop). Дальнейший рост производительности позволил перенести на ПК системы трехмерного моделирования (3D Studio, SolidEdge), ранее функционировавшие лишь на специальных рабочих станциях.
Рис. 2.9 – Шлемы для виртуальной реальности.
Еще одно бурно развивающееся направление компьютерной графики – виртуальная реальность (VR – virtual reality). Средства VR предназначены для воздействия на все органы чувств человека, включая осязание, за счет чего создается иллюзия взаимодействия с несуществующим виртуальным миром. Оборудование для VR включает в себя специальный шлем или очки-монитор, создающие стереоскопическую картинку, меняющуюся при изменении положения головы человека, костюм или перчатки, отслеживающие движения человека и обеспечивающие воздействие на органы осязания (например, надувные подушечки имитируют давление на кончики пальцев), а также наушники.
Системы виртуальной реальности пока не получили большого распространения, в основном из-за недостаточно высокого качества изображения и быстрого утомления зрения. В будущем ожидается широкое внедрение систем VR для обучения, игр и трехмерного моделирования.