コンピューターグラフィックス

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コンピュータグラフィックスは、コンピュータを利用して画像生成することを扱います今日、コンピュータグラフィックスは、デジタル写真、映画、ビデオゲーム、携帯電話、コンピュータディスプレイ、および多くの特殊なアプリケーションのコアテクノロジです。多くの特殊なハードウェアとソフトウェアが開発されており、ほとんどのデバイスのディスプレイはコンピュータグラフィックスハードウェアによって駆動されています。それは広大で最近開発されたコンピュータサイエンスの分野です。このフレーズは、1960年にコンピューターグラフィックスの研究者であるボーイングのヴェルヌハドソンとウィリアムフェッターによって造られました。多くの場合、CGと略されるか、通常、映画の文脈ではコンピューター生成画像(CGI)と略されます。コンピュータグラフィックスの非芸術的な側面は、コンピュータサイエンスの研究。[1]

コンピュータグラフィックスのいくつかのトピックには、ユーザーインターフェイスデザインスプライトグラフィックスレンダリングレイトレースジオメトリ処理コンピュータアニメーションベクトルグラフィックス3DモデリングシェーダーGPUデザイン、暗黙のサーフェス視覚化科学コンピューティング画像処理計算写真科学が含まれます視覚化計算ジオメトリコンピュータビジョン、とりわけ。全体的な方法論は、幾何学光学物理学、および知覚の基礎となる科学に大きく依存しています。

コンピュータグラフィックスは、消費者にとって効果的かつ有意義にアートと画像のデータを表示する責任があります。また、写真やビデオのコンテンツなど、現実世界から受信した画像データの処理にも使用されます。コンピュータグラフィックスの開発は、多くの種類のメディアに大きな影響を与え、アニメーション映画広告ビデオゲーム全般に革命をもたらしました。

概要

コンピュータグラフィックスという用語は、「テキストでも音声でもないコンピュータ上のほとんどすべて」を表すために広い意味で使用されてきました。[2]通常、コンピュータグラフィックスという用語は、いくつかの異なるものを指します。

今日、コンピュータグラフィックスは広く普及しています。このような画像は、テレビ、新聞、天気予報、およびさまざまな医学的調査や外科的処置に見られます。適切に構成されたグラフは、複雑な統計を理解しやすく解釈しやすい形式で表示できます。メディアでは、「このようなグラフは、論文、レポート、論文を説明するために使用されます」、およびその他のプレゼンテーション資料です。[3]

データを視覚化するために多くのツールが開発されています。コンピューター生成画像は、2次元(2D)、3次元(3D)、およびアニメーショングラフィックスのいくつかの異なるタイプに分類できます。技術が進歩するにつれて、3Dコンピュータグラフィックスがより一般的になりましたが、2Dコンピュータグラフィックスはまだ広く使用されています。コンピュータグラフィックスは、ビジュアルコンテンツをデジタル合成および操作する方法を研究するコンピュータサイエンスのサブフィールドとして登場しました。過去10年間で、情報の視覚化や、 「 3次元の視覚化」に関連する科学的視覚化など、他の専門分野が開発されてきました。現象(建築、気象、医療、生物学など)。ボリューム、サーフェス、照明源などのリアルなレンダリングに重点が置かれ、おそらく動的(時間)コンポーネントを使用します。[4]

歴史

現代のコンピュータグラフィックスの開発の前身である科学は、20世紀の前半に起こった電気工学電子工学、およびテレビの進歩でした。リュミエール兄弟が1895年にさかのぼる初期の映画の特殊効果を作成するためにマットを使用して以来、スクリーンにはアートを表示できましたが、そのような表示は限られており、インタラクティブではありませんでした。最初のブラウン管であるブラウン管は1897年に発明されました。これにより、オシロスコープと軍用制御パネルが可能になります。–プログラムまたはユーザー入力に応答する最初の2次元電子ディスプレイを提供したため、この分野のより直接的な先駆者。それにもかかわらず、コンピュータグラフィックスは、1950年代と第二次世界大戦後の期間まで分野としては比較的知られていませんでした。その間、この分野は、より高度なコンピュータと米軍の純粋な大学研究所の両方の学術研究の組み合わせから生まれました。レーダー、高度な航空ロケットなどの技術のさらなる開発戦争中に開発されました。そのようなプロジェクトから生じる豊富な情報を処理するために新しい種類のディスプレイが必要であり、分野としてのコンピュータグラフィックスの開発につながりました。

1950年代

SAGEセクター制御室。

WhirlwindSAGEProjectsのような初期のプロジェクトでは、実行可能なディスプレイおよびインタラクションインターフェイスとしてCRTが導入され、入力デバイスとしてライトペンが導入されました。WhirlwindSAGEシステムのDouglasT。Rossは、個人的な実験を行いました。この実験では、指の動きをキャプチャし、そのベクトル(トレースされた名前)を表示スコープに表示する小さなプログラムを作成しました認識可能なインタラクティブグラフィックスを備えた最初のインタラクティブビデオゲームの1つであるTennisfor Twoは、1958年に訪問者を楽しませるためにWilliamHiginbothamによってオシロスコープ用に作成されました。ブルックヘブン国立研究所とテニスの試合をシミュレートしました。1959年、ダグラスT.ロスは、MITで数学のステートメントを、ディズニー の漫画のキャラクターの表示範囲の画像を作成する機会を利用して、コンピューターで生成された3D工作機械のベクトルに変換する作業をしながら、再び革新しました。[5]

エレクトロニクスのパイオニアであるヒューレットパッカードは、10年前に法人化された後、1957年に公開され、卒業生である創設者を通じてスタンフォード大学と強力な関係を築きましたこれにより、サンフランシスコベイエリア南部が世界をリードするコンピューターテクノロジーハブ(現在はシリコンバレーとして知られています)への数十年にわたる変革が始まりましたコンピュータグラフィックスハードウェアの出現により開発されたコンピュータグラフィックスの分野。

コンピューティングのさらなる進歩は、インタラクティブコンピュータグラフィックスのより大きな進歩につながりました。1959年、TX-2コンピューターはMITのリンカーン研究所で開発されました。TX-2は、多数の新しいマンマシンインターフェイスを統合しました。ライトペンは、 IvanSutherland革新的なSketchpadソフトウェアを使用してコンピューター上でスケッチを描くために使用できます[6]ライトペンを使用して、Sketchpadを使用すると、コンピューター画面に簡単な図形を描画して保存し、後で呼び出すこともできます。ライトペン自体の先端には小さな太陽電池がありました。このセルは、コンピューターの画面と画面の前に置かれるたびに電子パルスを放出しました電子銃それに直接発砲した。電子パルスのタイミングを電子銃の現在の位置に合わせるだけで、いつでもペンが画面上のどこにあるかを正確に特定するのは簡単でした。それが決定されると、コンピュータはその場所にカーソルを描くことができます。サザーランドは、彼が直面したグラフィックスの問題の多くに対して完璧な解決策を見つけたようです。今日でも、コンピュータグラフィックスインターフェイスの多くの標準は、この初期のSketchpadプログラムから始まりました。この一例は、拘束の描画です。たとえば、正方形を描きたい場合、ボックスのエッジを形成するために4本の線を完全に描くことを心配する必要はありません。ボックスを描画することを指定してから、ボックスの場所とサイズを指定するだけです。その後、ソフトウェアは完璧なボックスを構築します。適切な寸法と適切な場所で。もう1つの例は、オブジェクトの写真だけでなく、サザーランドのソフトウェアでモデル化されたオブジェクトです。言い換えれば、車のモデルでは、車の他の部分に影響を与えることなく、タイヤのサイズを変更することができます。タイヤを変形させることなく車体を伸ばすことができます。

1960年代

「コンピュータグラフィックス」というフレーズ自体は、ボーイングのグラフィックデザイナーであるウィリアムフェッターによって1960年に造られました。[6]多くの二次資料にあるこの古い引用には、次の文が含まれています。

フェッターは、条件はボーイングのウィチタ部門のヴェルヌハドソンによって実際に彼に与えられたと言っています。[7]

1961年、MITの別の学生であるSteve Russellが、ビデオゲーム歴史の中でもう1つの重要なタイトルであるSpacewarを作成しました。DEC PDP-1用に作成されたSpacewarはすぐに成功し、コピーが他のPDP-1所有者に流れ始め、最終的にDECがコピーを入手しました。[要出典] DECのエンジニアは、出荷前にすべての新しいPDP-1の診断プログラムとして使用しました。営業部隊はこれをすぐに理解し、新しいユニットを設置するときに、新しい顧客のために「世界初のビデオゲーム」を実行しました。(HigginbothamのTennis ForTwoはSpacewarを打ち負かしましたほぼ3年までに; しかし、それは研究や学術の場以外ではほとんど知られていませんでした。)

ケンブリッジ大学でほぼ同時に(1961〜 1962年)、エリザベスウォルドラムは、ブラウン管に電波天文学の地図を表示するコードを作成しました。[8]

ベル研究所(BTL)の科学者であるEE Zajacは、1963年に「2ジロ重力姿勢制御システムのシミュレーション」と呼ばれる映画を作成しました。[9]このコンピューター生成映画では、Zajacが衛星の姿勢を示しました。それが地球を周回するときに変更される可能性があります。彼はIBM7090メインフレームコンピューターでアニメーションを作成しました。また、BTLでは、ケン・ノウルトン、フランク・シンデン、ルース・A・ワイスマイケル・ノルがコンピューターグラフィックスの分野で働き始めました。シンデンは、ニュートンの運動の法則を説明する力、質量、運動と呼ばれる映画を作成しました動作中。同じ頃、他の科学者たちは自分たちの研究を説明するためにコンピュータグラフィックスを作成していました。ローレンス放射線研究所、ネルソンマックスは、粘性流体の流れと固体の衝撃波の伝播というフィルムを作成しました。ボーイング航空機は、航空機の振動と呼ばれる映画を作成しました

また、1960年代初頭のある時期に、自動車はルノーでのピエールベジェの初期の仕事を通じて後押しを提供しました。彼は、ポールデカステリョウの曲線(ベジェの現場での作業にちなんでベジェ曲線と呼ばれる)を使用して、ルノーの3Dモデリング技術を開発しました。車体。これらの曲線は、ポリゴンとは異なり、曲線は数学的に複雑なエンティティであり、適切に描画およびモデル化できるため、フィールドでの多くの曲線モデリング作業の基盤を形成します。

ポンアーケード版

大企業がコンピュータグラフィックスに興味を持ち始めるのはそう長くはかからなかった。TRWロッキード-ジョージアゼネラルエレクトリックスペリーランドは、1960年代半ばまでにコンピュータグラフィックスを始めた多くの企業の1つです。IBMは、最初の市販のグラフィックス・コンピューターであるIBM 2250グラフィックス・ターミナルをリリースすることにより、この関心に迅速に対応しました。サンダースアソシエイツの監督エンジニアであるラルフベアは、1966年に家庭用ビデオゲームを考案しました。このゲームは、後にマグナボックスにライセンス供与され、オデッセイと呼ばれました。非常に単純で、かなり安価な電子部品が必要ですが、プレーヤーは画面上で光の点を動かすことができました。これは、最初の民生用コンピュータグラフィックス製品でした。デビッドC.エバンスは、1953年から1962年までベンディックスコーポレーションのコンピューター部門でエンジニアリングディレクターを務め、その後5年間バークレー校の客員教授を務めました。そこで彼は、コンピューターとそれらが人々とどのようにインターフェースするかについての彼の興味を続けました。1966年、ユタ大学はコンピューターサイエンスプログラムを作成するためにエバンスを採用し、コンピューターグラフィックスはすぐに彼の主な関心事になりました。この新しい部門は、1970年代を通じて、コンピュータグラフィックスの世界有数の研究センターになるでしょう。

また、1966年、Ivan Sutherlandは、最初のコンピューター制御ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を発明したとき、MITで革新を続けました。それぞれの目に1つずつ、2つの別々のワイヤーフレーム画像が表示されました。これにより、視聴者はコンピュータシーンを立体3Dで見ることができました。ディスプレイとトラッカーをサポートするために必要な重いハードウェアは、着用者に落下した場合の潜在的な危険性から、Sword ofDamoclesと呼ばれていました。彼の博士号を取得した後 マサチューセッツ工科大学から、サザーランドはARPA (Advanced Research Projects Agency)の情報処理部長になり、後にハーバード大学の教授になりました。1967年、サザーランドはユタ大学のコンピューターサイエンスプログラムに参加するためにエバンスに採用されました。–その後10年近くの間、その部門をグラフィックスの最も重要な研究センターの1つに変え、最終的にはこの分野で最も重要な先駆者の一部を生み出す開発。そこでサザーランドは彼のHMDを完成させました。20年後、NASAはバーチャルリアリティ研究で彼の技術を再発見しました。ユタ州では、サザーランドとエバンスは大企業からコンサルタントを非常に求められていましたが、当時利用可能なグラフィックハードウェアの不足に不満を持っていたため、独自の会社を立ち上げる計画を立て始めました。

1968年、DaveEvansとIvanSutherlandは、最初のコンピュータグラフィックスハードウェア会社であるEvans&Sutherlandを設立しました。サザーランドは当初、会社をマサチューセッツ州ケンブリッジに置くことを望んでいましたが、ユタ大学の教授の研究グループに近いため、代わりにソルトレイクシティが選ばれました。

また、1968年にArthur Appelは、最初のレイキャスティングアルゴリズムについて説明しました。これは、光線が光源から表面に至る経路をモデル化することにより、グラフィックスでフォトリアリズムを実現する上で基本となった、レイトレーシングベースのレンダリングアルゴリズムの最初のクラスです。シーンで、そしてカメラに。

1969年、ACMは、コンピュータグラフィックスの分野で会議グラフィックス標準、および出版物を組織するグラフィックスに関する特別興味グループ(SIGGRAPH )を開始しました。1973年までに、最初の年次SIGGRAPH会議が開催され、組織の焦点の1つになりました。コンピュータグラフィックスの分野が時間とともに拡大するにつれて、SIGGRAPHのサイズと重要性は大きくなりました。

1970年代

マーティンニューウェルによるユタティーポットとその静的レンダリングは、1970年代にCGI開発を象徴するようになりました。

その後、1970年代に、 Ivan Sutherlandを雇ったユタ大学で、この分野での数々のブレークスルー、特に実用的なものから現実的なものへのグラフィックスの変換における重要な初期のブレークスルーが発生しました彼はDavidC。Evansとペアになっ、高度なコンピューターグラフィックスのクラスを教えました。このクラスは、この分野に多大な創設研究をもたらし、業界で最も重要な企業のいくつか、つまりPixarSilicon Graphics、およびAdobeSystemsTom Stockhamは、コンピューターグラフィックスラボと緊密に連携したUUの画像処理グループを率いていました。

これらの学生の1人はエドウィンキャットマルでした。キャットマルはボーイング社から来たばかりで、物理学の学位を取得するために働いていました。ディズニーで育ったキャットマルは、アニメーションが大好きでしたが、すぐに絵を描く才能がないことに気づきました。現在、キャットマルは(他の多くの人々とともに)コンピューターをアニメーションの自然な進歩と見なしており、彼らは革命の一部になりたいと考えていました。キャットマルが最初に見たコンピューターアニメーションは彼自身のものでした。彼は手の開閉のアニメーションを作成しました。彼はまた、1974年にテクスチャマッピングを開拓して3次元モデルにテクスチャをペイントし、現在は3Dモデリングの基本的な手法の1つと見なされています。コンピュータグラフィックスを使用して長編映画を制作することが彼の目標の1つになりました。これは、ピクサーでの創設の役割から20年後に達成する目標です。同じクラスで、FredParkeは妻の顔のアニメーションを作成しました。2つのアニメーションは、1976年の長編映画Futureworldに含まれていました。

UUコンピュータグラフィックス研究所が世界中から人々を魅了していたので、ジョンワーノックはそれらの初期の開拓者のもう一人でした。彼は後にAdobeSystemsを設立し、 PostScriptページ記述言語で出版業界に革命をもたらしました。その後、Adobeは、 Adobe Photoshopで業界標準の写真編集ソフトウェアを作成し、Adobe AfterEffectsで著名な映画業界の特殊効果プログラムを作成しました。

ジェームズ・クラークもそこにいました。彼は後に、1990年代初頭までハイエンドグラフィックスの分野を支配する高度なレンダリングシステムのメーカーである シリコングラフィックスを設立しました。

3Dコンピュータグラフィックスの大きな進歩は、これらの初期のパイオニアである隠面判定によってUUで作成されました。画面上に3Dオブジェクトの表現を描画するために、コンピューターは、視聴者の視点からオブジェクトの「背後」にあるサーフェスを判別する必要があります。したがって、コンピューターが画像を作成(またはレンダリング)するときに「非表示」にする必要があります。3D Core Graphics System(またはCore)は、開発された最初のグラフィカル標準でしたACM Special Interest Group SIGGRAPHの25人の専門家のグループが、この「概念フレームワーク」を開発しました。仕様は1977年に公開され、この分野での多くの将来の開発の基盤となりました。

また、1970年代には、アンリグーロージムブリンブイトンフォンが、グーローシェーディングブリンフォンシェーディングモデルの開発を通じてCGIのシェーディングの基盤に貢献し、グラフィックを「フラット」な外観からより多くの外観に移行できるようにしました。深さを正確に表現します。ジム・ブリンはまた、1978年にバンプマッピングを導入することでさらに革新しました。これは、凹凸のある表面をシミュレートする手法であり、現在使用されている多くのより高度な種類のマッピングの前身です。

今日知られている現代のビデオゲーム アーケードは1970年代に誕生し、最初のアーケードゲームはリアルタイムの 2D スプライトグラフィックスを使用していました。1972年のPongは、最初にヒットしたアーケードキャビネットゲームの1つでした。1974年のSpeedRaceは、垂直にスクロールする道路に沿って移動するスプライトを特徴としていました。1975年のガンファイトは人間のように見えるアニメキャラクターをフィーチャーし、1978年のスペースインベーダーは画面上に多数のアニメフィギュアをフィーチャーしました。どちらも、 Intel 8080マイクロプロセッサがアニメーション化するのを支援するために、ディスクリートチップで作られた特殊なバレルシフタ回路を使用していました。 フレームバッファグラフィック。

1980年代

ドンキーコングは、1980年代にコンピュータグラフィックスを大衆に普及させるのに役立ったビデオゲームの1つでした

1980年代には、コンピュータグラフィックスの近代化と商業化が見られ始めました。家庭用コンピュータが普及するにつれ、以前は学者のみの分野であった主題がはるかに多くの聴衆に採用され、コンピュータグラフィックス開発者の数が大幅に増加しました。

1980年代初頭、金属酸化物半導体(MOS)超大規模統合(VLSI)テクノロジーにより、16ビット 中央処理装置(CPU)マイクロプロセッサーと最初のグラフィックス処理装置(GPU)チップが利用可能になりました。コンピュータグラフィックスに革命を起こし始め、コンピュータグラフィックス端末およびパーソナルコンピュータ(PC)システム用の高解像度グラフィックスを可能にしました。NECµPD7220は、完全に統合されたNMOSVLSIチップ上製造れた最初のGPUでし最大1024x1024の解像度をサポートしました、そして新興のPCグラフィックス市場の基礎を築きました。これは多くのグラフィックカードで使用され、 Intelの最初のグラフィック処理ユニットであるIntel82720などのクローンにライセンス供与されました[10] MOSメモリも1980年代初頭に安価になり、手頃な価格のフレームバッファメモリの開発が可能になりました。 [11]特に1980年代半ばにTexas Instruments (TI)によって導入されたビデオRAM(VRAM)です。[12] 1984年、日立は最初の補完型MOSであるARTCHD63484をリリースしました。(CMOS)GPU。カラーモードで高解像度、モノクロモードで最大4Kの解像度を表示することができ、1980年代後半に多くのグラフィックカードや端末で使用されました。[13] 1986年、TIは最初の完全にプログラム可能なMOSグラフィックプロセッサであるTMS34010を発表しました。[12]

この10年間のコンピュータグラフィックス端末は、ますますインテリジェントなセミスタンドアロンおよびスタンドアロンのワークステーションになりました。グラフィックスとアプリケーションの処理は、中央のメインフレームとミニコンピューターに依存し続けるのではなく、ワークステーションのインテリジェンスにますます移行されましたコンピュータ支援エンジニアリング市場向けの高解像度コンピュータグラフィックスインテリジェントワークステーションへの初期の移行の典型は、ベルノーザン研究所からスピンオフしたオタワのOrcatechによって開発され、Davidが率いるOrca 1000、2000、および3000ワークステーションでした。ピアソン、初期のワークステーションのパイオニア。Orca 3000は、16ビットのMotorola68000マイクロプロセッサとAMD ビットスライスに基づいていました。プロセッサ、およびオペレーティングシステムとしてUnixを持っていました。それは、設計工学部門の洗練された終わりを真っ向から狙っていました。アーティストやグラフィックデザイナーは、パーソナルコンピュータ、特にCommodore AmigaMacintoshを、他の方法よりも時間を節約し、より正確に描画できる本格的なデザインツールと見なし始めました。マッキントッシュは、グラフィックデザインスタジオや企業の間でコンピュータグラフィックスのための非常に人気のあるツールのままです。1980年代にさかのぼる最近のコンピューターは、多くの場合、グラフィカルユーザーインターフェイス(GUI)を使用して、テキストではなく記号、アイコン、および画像を使用してデータと情報を表示します。グラフィックスは、マルチメディアテクノロジー の5つの重要な要素の1つです。

リアルレンダリングの分野では、1982年に日本大阪大学がリアルな3Dコンピュータグラフィックスをレンダリングする目的で、最大257個のZilogZ8001マイクロプロセッサを使用するスーパーコンピュータであるLINKS-1コンピュータグラフィックスシステムを開発しました情報処理学会によると、「3D画像レンダリングの核心は、与えられた視点、光源、物体の位置から、レンダリングされた表面を構成する各ピクセルの輝度を計算することです。LINKS-1システムは、レイトレースを使用して各ピクセルを個別に並列処理できる画像レンダリング方法 LINKS-1は、高速画像レンダリング専用の新しいソフトウェア手法を開発することにより、非常にリアルな画像を迅速にレンダリングすることができました。これは、完全にコンピュータグラフィックスで作成された、世界初の3Dプラネタリウムのような天国全体のビデオを作成するために使用されました。このビデオは、1985年につくばで開催された万国博覧会の富士通パビリオンで発表されました。」[14] LINKS - 1は、 1984年現在、世界で最も強力なコンピュータでした。デビッド・インメルとジェームズ・カジヤの1986年に開発されました。これは、コンピュータグラフィックスの フォトリアリズムを追求するために必要なグローバルイルミネーションの実装に向けた重要なステップです。

スターウォーズや他のSFフランチャイズの継続的な人気は、ルーカスフィルムインダストリアルライト&マジックが映画の最高のコンピューターグラフィックスのための他の多くのスタジオによって「頼りになる」家として知られるようになったので、この時点で映画のCGIに関連していました。クロマキーイング(「ブルースクリーン」など)の重要な進歩は、元の三部作の後の映画のために行われました。他の2つのビデオも、歴史的に関連性のある時代よりも長持ちします。 1985年に彼らの曲「 Moneyfor Nothing 」のダイアー・ストレイツの象徴的なほぼ完全なCGIビデオで、その時代の音楽ファンの間でCGIを普及させました。ヤング・シャーロック・ホームズ同年、長編映画(ステンドグラスのアニメ化された騎士)の最初の完全なCGIキャラクターをフィーチャー。1988年に、最初のシェーダー(別のアルゴリズムとしてシェーディングを行うために特別に設計された小さなプログラム)がPixarによって開発されました。これは、Industrial Light&Magicから別のエンティティとしてすでにスピンオフされていましたが、一般の人々はそのような技術の結果を目にすることはありませんでした。次の10年まで進歩します。1980年代後半、ピクサーで最初の完全にコンピューターで生成された短編映画のいくつかを作成するためにシリコングラフィックス(SGI)コンピューターが使用され、シリコングラフィックスマシンはこの10年間でこの分野の最高水準点と見なされました。

1980年代は、ビデオゲームの黄金時代とも呼ばれます。AtariNintendoSegaなどの数百万台の販売システムが、 MS-DOSベースのパーソナルコンピュータ、Apple IIMacAmigasと同様に、コンピュータグラフィックスを新しい若くて印象的な視聴者に初めて公開しました。これらはすべて、十分なスキルがあれば、ユーザーが自分のゲームをプログラムすることも可能にしました。アーケードでは、商用のリアルタイム3Dグラフィックスが進歩しました。1988年、最初の専用リアルタイム3Dグラフィックスボードナムコシステム21 [16]タイトーエアシステムでアーケードに導入されました。[17]専門家の側では、Evans&SutherlandとSGIは、後のシングルチップグラフィックスプロセッシングユニット(GPU)に直接影響を与える3Dラスターグラフィックスハードウェアを開発しました。グラフィックを最適化する。

この10年間で、コンピューターグラフィックスは、E&S Digistarによるロケーションベースのエンターテインメントや教育、車両設計、車両シミュレーション、化学など、多くの追加の専門市場に適用されました。

1990年代

Quarxs、シリーズポスター、Maurice BenayounFrançoisSchuiten、1992

1990年代の圧倒的な注目は、大規模な3Dモデリングの出現と、CGI全般の品質の目覚ましい向上でした。家庭用コンピューターは、以前は数千ドルの費用がかかるワークステーションに限定されていたレンダリングタスクを引き受けることができるようになりました。3Dモデラーがホームシステムで利用できるようになると、シリコングラフィックスワークステーションの人気が低下、3DStudioやその他のホームレンダリングソフトウェアなどのオートデスク製品を実行する強力なMicrosoftWindowsおよびAppleMacintoshマシンの重要高まりまし10年の終わりまでに、GPUは、今日でもなお楽しんでいる卓越性へと上昇し始めます。

この分野では、訓練を受けていない目に真に写実的なものとして渡すことができる最初のレンダリングされたグラフィックスが見られ始め(訓練を受けたCGIアーティストではまだそうすることができませんでしたが)、3Dグラフィックスはゲームマルチメディア、およびアニメーションではるかに人気がありました1980年代の終わりと90年代の初めに、フランスで最初のコンピュータグラフィックスTVシリーズが作成されました。スタジオMac GuffLigneによるLaViedesbêtes(1988)、スタジオFantômeによるLesFablesGéométriques (1989–1991) 、およびQuarxs 、モーリスベナユンフランソワスクイテンによる最初のHDTVコンピュータグラフィックスシリーズ(スタジオZA制作、1990〜 1993年)。

映画では、ピクサーはエドウィンキャットマルの下でこの時代に本格的な商業的台頭を開始し、1995年に最初の主要な映画リリースであるトイストーリー–9桁の規模の重要かつ商業的な成功を収めました。プログラム可能なシェーダーを発明するスタジオは、多くのアニメーションヒットを持ち続け、事前にレンダリングされたビデオアニメーションに関するその作業は、依然として業界のリーダーであり、研究の先駆者と見なされています。

ビデオゲームでは、1992年にSega Model1アーケードシステムボード上で動作するVirtuaRacingが、完全な3Dレーシングゲームの基礎を築き、ビデオゲーム業界の幅広い視聴者にリアルタイムの3Dポリゴングラフィックスを普及させました。[18] 1993年SegaModel2と1996年のSegaModel 3は、その後、商用のリアルタイム3Dグラフィックスの限界を押し広げました。PCに戻ると、最初の大人気の3Dファーストパーソンシューティングゲームの3つであるWolfenstein 3DDoomQuakeがidSoftwareからリリースされました。 主にジョン・カーマックによって革新された[漠然とした]レンダリングエンジンを使用して、この10年間に批評家や人気の高い評価を得ましたソニーのプレイステーションセガサターンニンテンドウ64などのコンソールは、数百万台で販売され、ホームゲーマー向けに3Dグラフィックスを普及させました。1990年代後半の特定の第1世代3Dタイトルは、プラットフォームゲームのスーパーマリオ64ゼルダの伝説時のオカリナ、バーチャファイター闘神伝などの初期の3D格闘ゲームなど、コンソールユーザーの間で3Dグラフィックスを普及させる上で影響力があると見なされるようになりました。 、 と 鉄拳

レンダリングのテクノロジーとアルゴリズムは大幅に改善され続けました。1996年、クリシュナムルティとレボイは法線マッピングを発明しました。これはジムブリンのバンプマッピングの改良版です。1999年、NvidiaはグラフィックスプロセッシングユニットまたはGPUとして請求された最初の家庭用ビデオカードである独創的なGeForce 256をリリースしました。これは、それ自体が「統合された変換照明三角形のセットアップ/クリッピング、およびレンダリングエンジン」を含んでいました。10年の終わりまでに、コンピューターはDirectXOpenGLなどのグラフィックス処理に共通のフレームワークを採用しました。それ以来、より強力なグラフィックスハードウェア3Dモデリングソフトウェアにより、コンピュータグラフィックスはより詳細で現実的なものになりました。 AMDはまた、この10年間でグラフィックスボードの主要な開発者になり、今日存在する分野で「複占」を生み出しました。

2000年代

Unreal Engine2組み込まれているビデオゲームKillingFloor のスクリーンショットパーソナルコンピュータコンソールビデオゲームは、2000年代にグラフィックスを大きく飛躍させ、以前は事前レンダリングやビジネスレベルのハードウェアでしか不可能だったグラフィックスをリアルタイムコンピューティングで表示できるようになりました。

この時代、CGIは本格的にユビキタスになりました。ビデオゲームとCGIシネマは、1990年代後半までにコンピュータグラフィックスの範囲を主流に広げ、2000年代も加速したペースでそれを続けていました。CGIは、1990年代後半から2000年代にかけてテレビ広告広く採用され、多くの視聴者に親しまれてきました。

グラフィックスプロセッシングユニットの継続的な台頭と高度化は、この10年間に不可欠であり、3DグラフィックスGPUがデスクトップコンピューターメーカーの必需品と見なされるようになったため、3Dレンダリング機能が標準機能になりました。グラフィックカードのNvidiaGeForceラインは、 ATIから時折重要な競合プレゼンスを持ち、10年前半に市場を支配しました[19] 10年が経過するにつれて、 NvidiaAMDの両方が低価格のチップセットを導入し、市場を支配し続けたため、ローエンドのマシンでさえ通常、ある種の3D対応GPUを搭載していました。シェーダー1980年代にGPUで特殊な処理を実行するために導入されたものは、10年の終わりまでにほとんどの消費者向けハードウェアでサポートされるようになり、グラフィックスが大幅に高速化され、法線マッピングの広範な採用により、コンピューターグラフィックスのテクスチャシェーディングが大幅に改善されます。 バンプマッピング、およびその他のさまざまな手法により、非常に詳細なシミュレーションが可能になります。

映画やビデオゲームで使用されるコンピュータグラフィックスは、不気味の谷に入るまで徐々に現実的になり始めましたCGI映画は急増し、アイスエイジマダガスカルなどの伝統的なアニメ映画や、この分野のボックスオフィスを支配するファインディングニモなどの多数のピクサー製品が登場しました。2001年にリリースされたファイナルファンタジー:スピリッツウィズインは、フォトリアリスティックなCGIキャラクターを使用し、モーションキャプチャで完全に作成された最初の完全にコンピューターで生成された長編映画でした。[20]しかし、この映画は興行収入ではありませんでした。[21]一部のコメンテーターは、これは主なCGIキャラクターが「不気味の谷」に陥った顔の特徴を持っていたためかもしれないと示唆しています【注1】ポーラーエクスプレスのような他のアニメーション映画もこの時期に注目を集めました。スターウォーズもその前編の三部作で再浮上し、その効果は映画のCGIの基準を設定し続けました。

ビデオゲームではSony PlayStation 2および3Microsoft Xboxシリーズのコンソール、およびGameCubeなどの任天堂の製品がWindows PCと同様に、多くの支持を維持しましたグランドセフトオートアサシンクリードファイナルファンタジーバイオショックキングダムハーツミラーズエッジなど、マーキーCGIを多用するタイトルは、引き続きフォトリアリズムに近づいています。、ビデオゲーム業界を成長させ、その業界の収益が映画の収益に匹敵するようになるまで印象づけます。Microsoftは、 XNAプログラムを使用してDirectXを独立した開発者の世界により簡単に公開することを決定しましたが、成功しませんでした。ただし、DirectX自体は商業的な成功を収めました。OpenGLも成熟し続け、OpenGLとDirectXは大幅に改善されました。第2世代のシェーダー言語であるHLSLGLSLは、この10年間で人気が出始めました。

科学計算ではGPUとCPUの間で大量のデータを双方向に渡すGPGPU技術が発明されました。多くの種類のバイオインフォマティクスおよび分子生物学実験の分析を高速化します。この手法はビットコインマイニングにも使用されており、コンピュータービジョンにも応用されています。

2010年代

物理ベースのレンダリング原理を使用してクローズアップでレンダリングされダイヤモンドプレートテクスチャ– 2010年代にコンピュータグラフィックスの研究がますます活発になっています。

2010年代、CGIはビデオにほぼ遍在し、事前にレンダリングされたグラフィックスはほぼ科学的にフォトリアリスティックであり、適切なハイエンドシステム上のリアルタイムグラフィックスは、訓練を受けていない目にフォトリアリズムをシミュレートする可能性があります。

テクスチャマッピングは、多くのレイヤーを持つ多段階プロセスに成熟しました。一般に、テクスチャマッピング、バンプマッピング、等値面または法線マッピング鏡面ハイライト反射技術を含むライティングマップ、およびシャドウボリュームをシェーダーを使用して1つのレンダリングエンジンに実装することは珍しくありません。これらはかなり成熟しています。シェーダーは現在、フィールドでの高度な作業にほぼ必要であり、ピクセル頂点、およびテクスチャの操作がかなり複雑になっています。要素ごとに、そして無数の可能な効果。彼らのシェーダー言語であるHLSLGLSLは、活発な研究開発分野です。多くのマップを実装し、実際の光の流れをシミュレートするための高度な計算を実行する物理ベースのレンダリングまたはPBRは、アンビエントオクルージョンサーフェイススキャタリングレイリー散乱フォトンマッピングなどの高度な領域とともに、活発な研究領域でもあり ます。4K UltraHDなどの超高解像度モードでリアルタイムにグラフィックスを提供するために必要な処理能力の実験最高級のハードウェアを除くすべてのハードウェアの範囲を超えていますが、始まっています。

映画館では、ほとんどのアニメーション映画は現在CGIです。毎年非常に多くのアニメーションCGIフィルムが作成されていますが、不気味の谷への恐怖が続いているため、フォトリアリズムを試みる人はほとんどいませんほとんどが3D漫画です。

ビデオゲームでは、Microsoft Xbox OneSony PlayStation 4、およびNintendo Switchが現在ホームスペースを支配しており、すべて高度な3Dグラフィックスに対応しています。Windows PCは、今でも最もアクティブなゲームプラットフォームの1つです。

画像の種類

二次元

ラスターグラフィック スプライト(左)とマスク(右)

2Dコンピュータグラフィックスは、コンピュータベースでデジタル画像を生成するものです。ほとんどの場合、デジタル画像などのモデルから、それらに固有の技術によって生成されます。

2Dコンピュータグラフィックスは、主にタイポグラフィなどの従来の印刷および描画技術に基づいて開発されたアプリケーションで使用されます。これらのアプリケーションでは、2次元画像は実世界のオブジェクトの単なる表現ではなく、セマンティック値が追加された独立したアーティファクトです。したがって、2次元モデルは、タイポグラフィよりも写真に似たアプローチをとる3Dコンピュータグラフィックスよりも画像を直接制御できるため、好まれます。

ピクセルアート

大きな形のデジタルアートであるピクセルアートは、画像がピクセルレベルで編集されるラスターグラフィックソフトウェアを使用して作成されます。ほとんどの古い(または比較的限定された)コンピューターおよびビデオゲーム、グラフ電卓ゲーム、および多くの携帯電話ゲームのグラフィックスは、ほとんどがピクセルアートです。

スプライトグラフィックス

スプライトは、より大きなシーンに統合された2次元の画像またはアニメーションです。最初は、ビデオディスプレイのメモリビットマップとは別に処理されるグラフィックオブジェクトのみが含まれていましたが、現在はさまざまな方法のグラフィックオーバーレイが含まれています。

もともと、スプライトは、画面全体を定義するデータを変更せずに画面上で移動できるアニメーションキャラクターを作成するなど、画面上で通常のビットマップの一部であるように見えるように、無関係のビットマップを統合する方法でした。このようなスプライトは、電子回路またはソフトウェアのいずれかによって作成できます回路では、ハードウェアスプライトは、カスタムDMAチャネルを使用して、2つの個別のビデオソースを重ね合わせるという点で視覚要素をメイン画面と統合するハードウェア構造です。ソフトウェアは、特殊なレンダリング方法でこれをシミュレートできます。

ベクターグラフィックス

ベクトルグラフィックスとラスター(ビットマップ)グラフィックスの効果を示す例

ベクトルグラフィックス形式は、ラスターグラフィックスを補完しますラスターグラフィックスは、ピクセルの配列としての画像の表現であり、通常、写真画像の表現に使用されます。[22]ベクターグラフィックスは、画像を構成する形状と色に関する情報をエンコードすることで構成されており、レンダリングの柔軟性を高めることができます。ベクトルツールとフォーマットを使用する場合がベストプラクティスである場合と、ラスターツールとフォーマットを使用する場合がベストプラクティスである場合があります。両方の形式が一緒になる場合があります。各テクノロジーの利点と制限、およびそれらの間の関係を理解することで、ツールを効率的かつ効果的に使用できる可能性が高くなります。

立体

3Dグラフィックスは、2Dグラフィックスと比較して、幾何学的データの3次元表現を使用するグラフィックスです。パフォーマンスのために、これはコンピューターに保存されます。これには、後で表示したり、リアルタイムで表示したりするための画像が含まれます。

これらの違いにもかかわらず、3Dコンピューターグラフィックスは、2Dコンピューターグラフィックスがフレームで行うのと同様のアルゴリズムに依存し、ラスターグラフィックス(2Dのように)は最終的にレンダリングされたディスプレイに依存します。コンピュータグラフィックスソフトウェアでは、2Dと3Dの区別があいまいになることがあります。2Dアプリケーションは、照明などの効果を実現するために3D技術を使用する場合があり、主に3Dは2Dレンダリング技術を使用する場合があります。

3Dコンピュータグラフィックスは3Dモデルと同じです。モデルは、レンダリングとは別に、グラフィカルデータファイルに含まれています。ただし、3Dモデルが任意の3Dオブジェクトの表現であることを含む違いがあります。視覚的に表示されるまで、モデルはグラフィックではありません。印刷により、3Dモデルは仮想空間に限定されるだけではありません。3Dレンダリングは、モデルを表示する方法です。非グラフィカルコンピュータシミュレーションおよび計算にも使用できます。

コンピュータアニメーション

コンピュータアニメーションは、コンピュータを使用して動画を作成する技術ですこれは、コンピュータグラフィックスとアニメーションのサブフィールドです。ますます3Dコンピュータグラフィックスを使用して作成されていますが、2Dコンピュータグラフィックスは、スタイル、低帯域幅、およびより高速なリアルタイムレンダリングのニーズのために依然として広く使用されています。アニメーションのターゲットがコンピューター自体である場合もありますが、ターゲットがフィルムなどの別のメディアである場合もあります。特に映画で使用される場合は、 CGI(コンピューター生成画像またはコンピューター生成画像)とも呼ばれます。

仮想エンティティは、オブジェクトの変換行列に格納されている変換値(位置、方向、スケール)などのさまざまな属性を含み、それらによって制御される場合がありますアニメーションとは、時間の経過に伴う属性の変化です。アニメーションを実現する方法は複数あります。基本的な形式は、キーフレームの作成と編集に基づいており、アニメーション化する属性ごとに、それぞれが特定の時間に値を格納します。2D / 3Dグラフィックスソフトウェアはキーフレームごとに変化し、時間の経過とともにマッピングされた値の編集可能な曲線を作成します。これにより、アニメーションが作成されます。アニメーションの他の方法には、手続き型表現が含まれますベースの手法:前者は、アニメーション化されたエンティティの関連要素を属性のセットに統合し、パーティクルエフェクトや群集シミュレーションの作成に役立ちます。後者を使用すると、ユーザー定義の論理式から返された評価結果を数学と組み合わせて、予測可能な方法でアニメーションを自動化できます(骨格システムのセットアップ で階層が提供する以上の骨の動作を制御するのに便利です)。

動きの錯覚を作り出すために、画像がコンピュータの画面に表示され、前の画像と似ていますがわずかにずれた新しい画像にすばやく置き換えられます。この手法は、テレビ映画の動きの錯覚と同じです

概念と原則

画像は通常、カメラミラーレンズ望遠鏡顕微鏡などのデバイスによって作成されます。

デジタル画像にはベクター画像とラスター画像の両方が含まれますが、ラスター画像がより一般的に使用されます。

ピクセル

画像の拡大部分では、個々のピクセルが正方形としてレンダリングされ、簡単に見ることができます。

デジタルイメージングでは、ピクセル(または画像要素[23] )はラスターイメージ内の単一のポイントです。ピクセルは通常の2次元グリッド上に配置され、多くの場合、ドットまたは正方形を使用して表されます。各ピクセルは元の画像のサンプルであり、通常、サンプルが多いほど元の画像がより正確に表現されます。各ピクセルの強度は可変です。カラーシステムでは、各ピクセルには通常、赤、緑、青などの3つのコンポーネントがあります。

グラフィック、コンピュータ画面などの表面上の視覚的な表現です。例としては、写真、図面、グラフィックデザイン、地図エンジニアリング図面、またはその他の画像があります。グラフィックは、テキストとイラストを組み合わせることがよくあります。グラフィックデザインは、パンフレット、チラシ、ポスター、Webサイト、または他の要素のない本のように、タイポグラフィの意図的な選択、作成、または配置のみで構成されている場合があります。明確さや効果的なコミュニケーションが目的である場合があり、他の文化的要素との関連が求められる場合があります。あるいは、単に独特のスタイルの作成が求められる場合があります。

プリミティブ

プリミティブは、グラフィックシステムがより複雑な画像やモデルを作成するために組み合わせることができる基本単位です。例としては、2Dビデオゲームのスプライトキャラクターマップ、CADの幾何学的プリミティブ、3Dレンダリングのポリゴンまたは三角形などがあります。プリミティブは、効率的なレンダリングのためのハードウェア、またはグラフィックアプリケーションによって提供されるビルディングブロックでサポートされる場合があります

レンダリング

レンダリングとは、コンピュータープログラムを使用して3Dモデルから2D画像を生成することです。シーンファイルには、厳密に定義された言語またはデータ構造のオブジェクトが含まれています。仮想シーンの説明として、ジオメトリ、視点、テクスチャライティング、およびシェーディング情報が含まれます。[24]シーンファイルに含まれるデータは、レンダリングプログラムに渡されて処理され、デジタル画像またはラスターグラフィックスに出力されます。画像ファイル。レンダリングプログラムは通常、コンピュータグラフィックソフトウェアに組み込まれていますが、プラグインまたは完全に別個のプログラムとして利用できるものもあります。「レンダリング」という用語は、シーンの「アーティストのレンダリング」との類推によるものである可能性があります。レンダリング方法の技術的な詳細はさまざまですが、シーンファイルに保存された3D表現から2D画像を生成する際に克服すべき一般的な課題は、 GPUなどのレンダリングデバイスに沿ったグラフィックスパイプラインとして概説されています。GPUは、CPUの計算を支援できるデバイスです。シーンが仮想照明の下で比較的現実的で予測可能に見える場合、レンダリングソフトウェアはレンダリング方程式を解く必要がありますレンダリング方程式は、すべての照明現象を考慮しているわけではありませんが、コンピューター生成画像の一般的な照明モデルです。「レンダリング」は、ビデオ編集ファイルで効果を計算して最終的なビデオ出力を生成するプロセスを説明するためにも使用されます。

3Dプロジェクション
3D投影は、3次元の点を2次元の平面にマッピングする方法です。グラフィックデータを表示するための現在のほとんどの方法は、平面の2次元メディアに基づいているため、このタイプの投影の使用は広く行われています。この方法は、ほとんどのリアルタイム3Dアプリケーションで使用され、通常はラスタライズを使用して最終的な画像を生成します。
レイトレーシング
レイトレーシングは、画像平面内のピクセルを通るの経路をトレースすることによって画像を生成するための画像順序アルゴリズムのファミリーからの技術です。この手法は、高度なフォトリアリズムを生み出すことができます。通常、通常のスキャンラインレンダリング方法よりも高くなりますが、計算コストが高くなります。
シェーディング
シェーディングの例
陰影とは、さのレベルを変えることによって3Dモデルまたはイラストの奥行きを表現することです。これは、メディアをより濃く、または暗い領域には暗い色合いで、より薄い領域にはより薄い色合いで、紙に暗いレベルを描くために描画に使用されるプロセスです。さまざまな近さの垂直線をグリッドパターンで描画して領域をシェーディングするクロスハッチングなど、さまざまなシェーディング手法があります。線が近ければ近いほど、その領域は暗く表示されます。同様に、線が離れているほど、その領域は明るく表示されます。この用語は最近、シェーダーが適用されることを意味するように一般化されました。
テクスチャマッピング
テクスチャマッピングは、コンピュータで生成されたグラフィックまたは3Dモデルに詳細、表面テクスチャ、または色を追加するための方法です3Dグラフィックスへのその適用は、1974年にエドウィンキャットマル博士によって開拓されました。テクスチャマップは、形状またはポリゴンの表面に適用(マッピング)されます。このプロセスは、無地の白い箱に型紙を貼るのに似ています。マルチテクスチャとは、ポリゴン上で一度に複数のテクスチャを使用することです。[25] 手続き型テクスチャ(出力テクスチャを生成する基礎となるアルゴリズムのパラメータを調整して作成)、およびビットマップテクスチャ画像編集アプリケーションで作成またはデジタルカメラからインポート))は、一般的に、コンピュータグラフィックスソフトウェアで3Dモデルにテクスチャ定義を実装する一般的な方法ですが、モデルの表面にテクスチャを意図的に配置するには、ポリゴン表面のUVマッピング(テクスチャ座標の任意の手動レイアウト)と呼ばれる手法が必要になることがよくあります。一方、不均一な有理Bスプライン(NURB)サーフェスには、テクスチャ座標として使用される独自の固有のパラメータ化があります。分野としてのテクスチャマッピングには、高さをシミュレートするテクスチャに対応する法線マップバンプマップ、および輝きと光の反射をシミュレートするのに役立つ鏡面反射マップを作成するための手法も含まれます。鏡のような反射率をシミュレートするための環境マッピング。光沢とも呼ばれます。
アンチエイリアシング
液晶ディスプレイCRTテレビなどのラスター(ピクセルベース)デバイスで表示するために解像度に依存しないエンティティ(3Dモデルなど)をレンダリングすると、必然的に、主に幾何学的なエッジとテクスチャの詳細の境界に沿ってエイリアシングアーティファクトが発生します。これらのアーティファクトは非公式に「ジャギー」と呼ばれます。アンチエイリアシング方法は、このような問題を修正し、画像を視聴者にとってより心地よいものにしますが、計算コストがいくらか高くなる可能性があります。さまざまなアンチエイリアシングアルゴリズム(スーパーサンプリングなど))使用して、結果の画像の品質に対して最も効率的なレンダリングパフォーマンスを実現するようにカスタマイズすることができます。グラフィックアーティストは、アンチエイリアシング手法を使用する場合は、このトレードオフを検討する必要があります。テクスチャ自体の解像度とは異なる解像度(仮想カメラから離れたテクスチャモデルなど)で画面(または画面の場所)に表示されるアンチエイリアシングされたビットマップテクスチャは、エイリアシングアーティファクトを示しますが、手続き的に定義されたテクスチャは、解像度に依存しないため、エイリアシングアーティファクトを常に表示します。ミップマッピングテクスチャフィルタリングなどの手法は、テクスチャ関連のエイリアシングの問題を解決するのに役立ちます。

ボリュームレンダリング

筋肉、脂肪、骨、および血液のさまざまな配色を使用した前腕のボリュームレンダリングCTスキャン

ボリュームレンダリングは、3Dの離散的にサンプリングされたデータセットの2D投影を表示するために使用される手法です。典型的な3Dデータセットは、CTまたはMRIスキャナーによって取得された2Dスライス画像のグループです。

通常、これらは規則的なパターン(たとえば、ミリメートルごとに1つのスライス)で取得され、通常、規則的なパターンで規則的な数の画像ピクセルを持ちます。これは通常のボリュームグリッドの例であり、各ボリューム要素、またはボクセルは、ボクセルの周囲のすぐ近くの領域をサンプリングすることによって取得される単一の値で表されます。

3Dモデリング

3Dモデリングは、特殊なソフトウェアを使用して、「3Dモデル」と呼ばれる任意の3次元オブジェクトの数学的なワイヤーフレーム表現を開発するプロセスです。モデルは自動または手動で作成できます。3Dコンピュータグラフィックスの幾何学的データを準備する手動モデリングプロセスは、彫刻などの造形芸術に似ています。3Dモデルは、複数のアプローチを使用して作成できます。NURBを使用して、正確で滑らかなサーフェスパッチを生成する、ポリゴンメッシュモデリング(ファセットジオメトリの操作)、またはポリゴンメッシュの細分割(ポリゴンの高度なテッセレーションにより、NURBモデルと同様の滑らかなサーフェスが得られます)。3Dモデルは、次のようなプロセスで2次元画像として表示できます。3Dレンダリング、物理現象のコンピューターシミュレーションで使用されるか、他の目的で直接アニメーション化されます。モデルは、 3D印刷デバイスを使用して物理的に作成することもできます。

コンピュータグラフィックスのパイオニア

チャールズ・スーリ
Charles Csuriは、コンピューターアニメーションとデジタルファインアートのパイオニアであり、1964年に最初のコンピューターアートを作成しました。Csuriは、デジタルアートとコンピューターアニメーションの父として、また現代美術館Museum of Modern Art )によってコンピューターアニメーションのパイオニアとしてスミソニアンに認められました。 MoMA)およびAssociation for ComputingMachinery - SIGGRAPH
ドナルド・P・グリーンバーグ
ドナルドP.グリーンバーグは、コンピュータグラフィックスの主要な革新者です。Greenbergは何百もの記事を執筆し、 Robert L. CookMarc LevoyBrian A. BarskyWayne Lytleなど、多くの著名なコンピューターグラフィックアーティスト、アニメーター、研究者の教師および指導者を務めてきました彼の元学生の多くは、技術的な成果に対してアカデミー賞を受賞しており、数人はSIGGRAPH AchievementAwardを受賞しています。Greenbergは、NSF Center for Computer Graphics and ScientificVisualizationの創設ディレクターでした。
A.マイケル・ノル
Nollは、デジタル コンピュータを使用して芸術的なパターンを作成し、視覚芸術の作成におけるランダムプロセスの使用を形式化した最初の研究者の1人でした彼は1962年にデジタルアートの作成を開始し、最も初期のデジタルアーティストの1人になりました。1965年、ノールはフリーダーナーケゲオルクニースとともに、最初にコンピューターアートを公開しました。1965年4月、ハワードワイズギャラリーは、ベラジュレスによるランダムドットパターンとともに、ノールのコンピューターアートを展示しました。

他の開拓者

ユタティーポットのモダンなレンダリング、マーティンニューウェルによって作成された3Dコンピュータグラフィックスの象徴的なモデル、1975年

組織

コンピュータグラフィックスの研究

コンピュータグラフィックスの研究は、視覚コンテンツをデジタル合成および操作する方法を研究するコンピュータサイエンスのサブフィールドです。この用語はしばしば3次元コンピュータグラフィックスを指しますが、2次元グラフィックスと画像処理も含みます。

学問分野として、コンピュータグラフィックスは、計算技術を使用して視覚的および幾何学的情報の操作を研究します。これは、純粋に美的な問題ではなく、画像の生成と処理の数学的および計算上の基盤に焦点を当てています。コンピュータグラフィックスは、視覚化の分野と区別されることがよくありますが、2つの分野には多くの類似点があります。

アプリケーション

コンピュータグラフィックスは、次の分野で使用できます。

も参照してください

メモ

  1. ^ 不気味の谷は、ロボット工学と3Dコンピューターアニメーションの分野における仮説であり、人間のレプリカが実際の人間のようにほとんど、しかし完全ではないように見えて動作すると、人間の観察者の間で嫌悪感の反応を引き起こすと考えられています。「谷」という概念は、ロボットの人間らしさの関数としての人間の快適さのレベルのグラフの落ち込みを指します。

参考文献

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外部リンク