Історія виникнення комп'ютерної графіки

Поняття про комп'ютерну графіку

Визначним досягненням людства в останні десятиріччя є швидкий розвиток електроніки, обчислювальної техніки та створення на їхній основі багатопланової автоматизованої системи комп'ютерної графіки. На початку свого розвитку комп'ютерну графіку розглядали як частину системного програмування для ЕОМ[(*)] або один з розділів систем автоматизованого проектування (САПР). Сучасна комп'ютерна графіка становить ряд напрямів і різноманітних застосувань. Для одних із них основою є автоматизація креслення технічної документації, для інших – проблеми оперативної взаємодії людини й комп'ютера, а також задачі числової обробки, розшифрування та передачі зображень. Однією з основних підсистем САПР, що забезпечує комплексне виконання проектних робіт на основі ЕОМ, є комп'ютерна графіка (КГ). Комп'ютерною, або машинною, графікою називають наукову дисципліну, яка розробляє сукупність засобів та прийомів автоматизації кодування, обробки й декодування графічної інформації. Іншими словами, комп'ютерна графіка розробляє сукупність технічних, програмних, інформаційних засобів і методів зв'язку користувача з ЕОМ на рівні зорових образів для розв'язання різноманітних задач при виконанні конструкторської та технічної підготовки виробництва.

• 
• 

Вивчення комп'ютерної графіки зумовлене:

• · широким впровадженням системи комп'ютерної графіки для забезпечення систем автоматизованого проектування, автоматизованих систем конструювання (АСК) та автоматизованих систем технологічної підготовки виробництва (АСТПВ) в усіх сферах інженерної діяльності;
• · значним обсягом перероблюваної геометричної інформації, що становить 60. . . 80 % загального обсягу інформації, необхідної для проектування, конструювання та виробництва літаків, кораблів, автомобілів, складних архітектурних споруд тощо;
• · необхідністю автоматизації виконання численних креслярсько-графічних робіт;
• · необхідністю підвищення продуктивності та якості інженерної праці.

Метою комп'ютерної графіки є підвищення продуктивності інженерної праці та якість проектів, зниження вартості проектних робіт, скорочення термінів виконання їх. Завданням комп'ютерної графіки є звільнення людини від виконання трудомістких графічних операцій, які можна формалізувати, вироблення оптимальних рішень, забезпечення природного зв'язку людини з ЕОМ на рівні графічних зображень.

• 
• 
• 
• 

Історія комп'ютерної графіки

Перші обчислювальні машини не мали спеціальних засобів для роботи з графікою, проте вже використовувалися для отримання і обробки зображень. Програмуючи пам'ять перших електронних машин, побудовану на основі матриці ламп, можна було отримувати візерунки. У 1961 р програміст С. Рассел очолив проект по створенню першої комп'ютерної гри з графікою. Гра Spacewar (video) була створена на машині PDP-1. У 1963 р американський вчений Айвен Сазерленд створив программноаппаратний комплекс Sketchpad, який дозволяв малювати крапки, лінії та кола на трубці цифровим пером (світлове перо (англ. Light реп) - один з інструментів введення графічних даних в комп'ютер, різновид маніпуляторів). Підтримувалися базові дії з примітивами - переміщення, копіювання та ін. По суті, це був перший векторний редактор , реалізований на комп'ютері. Також програму можна назвати першим графічним інтерфейсом, причому вона була такою ще до появи самого терміна. У середині 1960-х рр. з'явилися розробки в промислових додатках комп'ютерної графіки. Так, під керівництвом Т. Мофетта і Н. Тейлора фірма Itek розробила цифрову електронну креслярську машину. У 1964 р General Motors представила систему автоматизованого проектування DAC-1, розроблену спільно з IBM. У 1964 р групою під керівництвом II. II. Константинова була створена комп'ютерна математична модель руху кішки (video) . Машина БЕСМ-4, виконуючи написану програму рішення диференціальних рівнянь, малювала мультфільм "Кішечка", який для свого часу був проривом. Для візуалізації використовувався алфавітно-цифровий принтер. У 1968 р істотного прогресу комп'ютерна графіка досягла з появою можливості запам'ятовувати зображення і виводити їх на комп'ютерному дисплеї, електронно-променевої трубці.

• 
• 
• 
• 

Основні галузі застосування комп'ютерної графіки та її компонентів

Застосування КГ для формування різноманітної графічної інформації в різних галузях людської діяльності свідчить про те, що комп'ютерна графіка та геометрія – явища різноманітні й багатопланові. У рамках КГ розв'язуються такі проблеми: розробка нових методів математичного забезпечення; розробка програмних систем графічних мов; створення нових ефективних технічних засобів для проектувальників, конструкторів та дослідників; розвиток нових наукових дисциплін і навчальних предметів, які увібрали в себе аналітичну, прикладну та нарисну геометрії, програмування для ЕОМ, методи обчислювальної математики, приладобудування. Математичне забезпечення ґрунтується на методі математичного моделювання, згідно з яким математична структура, відношення елементів у математичній моделі відповідає структурі й відношенням у реальному об'єкті. У КГ використовується геометрична версія математичного моделювання, при якому дво- та тривимірні зображення складаються з точок, ліній і поверхонь. Програмне забезпечення включає програми в машинних кодах, тексти програм та експлуатаційні документи. Основу програмного забезпечення КГ становлять пакети прикладних програм (ППП), які є набором програм, що реалізують на ЕОМ інваріантні та об'єктно-орієнтовані графічні процедури. Технічне забезпечення – це пристрої обчислювальної й організаційної техніки, засоби передачі даних, вимірювальні та інші пристрої або їх з'єднання. Технічне забезпечення включає комплекс технічних засобів, які забезпечують введення графічної інформації, формування та виведення графічної інформації, редагування. Методичне забезпечення – це документи, в яких відображено склад, правила відбору та експлуатації засобів автоматизації проектування. До методичного забезпечення належать також кадрові питання, розробка ефективних методів та заходів щодо роботи із системою комп'ютерної графіки. Сучасне застосування комп’ютерної графіки дуже різноманітне. Основними галузями застосування комп’ютерної графіки є:

1) наукова,

2) ділова,

3) конструкторська,

4) поліграфічна,

5) Web-дизайн,

6) мультимедіа.

Напрям наукової графіки з’явився самим першим. Його призначенням є візуалізація (наочне зображення) об’єктів наукових досліджень, графічна обробка результатів розрахунку, проведення обчислювальних експериментів із наочним представленням їх результатів.

Ділова графіка – це галузь комп’ютерної графіки, призначена для створення ілюстрацій, які часто застосовуються у роботі різних установ. Планові показники, звітна документація, статичні зведення – ось об’єкти, для яких за допомогою ділової графіки створюються ілюстровані матеріали. Частіше всього це графіки, колові і стовпчикові діаграми.

• 

Конструкторська графіка – застосовується в роботі інженерів-конструкторів, є обов’язковим елементом систем автоматизації проектування (САПР). Графіка в САПР застосовується для підготовки технічних креслень проектуючого пристрою. Графіка в поєднанні з розрахунками дозволяє проводити в наочній формі пошук оптимальної конструкції, найбільш вдалого компонування деталей, прогнозувати наслідки, до яких можуть привести зміни в конструкції. Засобами конструкторської графіки можна отримувати плоскі зображення (проекції, січення) і просторові, трьохмірні зображення.

• 

Поліграфія – це сукупність технічних засобів для множинного репродукування (т.т. відтворення, відновлення) текстового матеріалу і графічних зображень. Спеціаліст, працюючий у цій галузі, повинен не тільки знати програми верстки і графічні редактори але й розбиратися в до печатній підготовці видання.

• 

Web-дизайн – це оформлення web-сторінки. Ця галузь комп’ютерної графіки має таке саме значення для сайту, як і поліграфічний дизайн і верстка для паперового видання. Часто під web-дизайном розуміють не тільки створення графічних елементів для сайту, але й проектування його структури, навігації, тобто створення сайту повністю.

• 

Мультимедіа – це галузь комп’ютерної графіки, пов’язана зі створенням інтерактивних додатків, які дають можливість активно впливати на вміст і направленість енциклопедій, довідкових систем, навчальних програм і інтерфейсів до них (т.т. системи уніфікованих зв’язків (по виду передаючої інформації, параметрів сигналів, апаратурі), призначеної для обміну інформацією між пристроями обчислювальної системи, наприклад, між пристроями вводу даних і запам’ятовуючими пристроями.

•