گرافیک کامپیوتری مرز واقعیت و تخیل

گرافیک کامپیوتری را می توان به ساخت تصاویر و فیلم هایی که با کامپیوتر ساخته میشود نامبرد که با کمک سخت افزار و نرم افزار در کامپیوتر ایجاد می گردد.گرافیک ‌کامپیوتری یک شاخه از علم گسترده و جدید کامپیوتر می باشد. این نام در سال 1960 توسط محققین گرافیک ‌کامپیوتر به نامهای Verne Hudson و William Fetter از شرکت بوئینگ تعریف شد که مخفف آن CG  و یا  computer graphic نامیده می شود.

William_Alan_Fetter_1963

 

برخی از مباحث مهم در گرافیک ‌کامپیوتری عبارتند از:

1. طراحی رابط کاربری  UI
2. عناصرگرافیکی graphic elements
3. گرافیک برداری vector graphic
4. مدلسازی سه بعدی 3d modelling
5. سایه سازی shadow casting
6. طراحی  پیکسلی  pixel graphic
7. ویژوال افکت و موارد وابسته به دنیای فیلم
8. تصویر برداری پزشکی
9. تصویر برداری نظامی

لازم به ذکر می باشد که تمامی موارد بالا بر اساس علوم  هندسه، نور و فیزیک  می باشد.

reflect

 

گرافیک ‌کامپیوتری وظیفه نمایش طرح و تصویر را به طور مؤثر و قابل فهم برای کاربر به عهده دارد. همچنین برای پردازش داده های تصویری دریافت شده از دنیای فیزیکی استفاده میشود. ابداع گرافیک ‌کامپیوتری، تأثیر بسزایی بر انواع رسانه ها داشته و بطور کلی موجب تحول انیمیشن، فیلم، تبلیغات، بازی های ویدئویی و طراحی گرافیکی شده است.

تصویر پردازی ‌کامپیوتری

ابزارهای متعددی برای به تصویر کشیدن داده ها ابداع شده اند. تصویر پردازی ‌کامپیوتری میتواند به چندین نوع مختلف دسته بندی شود:

1. دو بعدی 2d
2. سه بعدی 3d
3. گرافیک های متحرک.

با پیشرفت فن آوری، گرافیک ‌کامپیوتری سه بعدی عمومیت بیشتری یافته، اما گرافیک ‌کامپیوتری  2d همچنان به طور گسترده استفاده میشود.

در یک دهه گذشته، سایر حوزه های تخصصی، همچون مصور سازی اطلاعات و مصور سازی علمی، ارتباط بیشتری با تصویر سازی پدیده های سه بعدی (مانند معماری، هواشناسی، پزشکی، زیست شناسی و …) داشته و تأکید آنها بر روی رندرینگ واقعی حجم ها، سطوح، منابع روشنایی و حتی اجزاء متغیر با زمان بوده است.

گرافیک کامپیوتری و کاربرد آن در زندگی امروزی

گرافیک کامپیوتری تقریبا در هر صنعت یافت می شود. افراد در همه گروه ، جغرافیا، نژاد،گروه های ی و مذهبی از آنها بهره مند می شوند.هنگام خواندن یک مجله یا رومه، تماشای تلویزیون، رفتن به سینما یا رانندگی در خیابان، تصاویری که توسط گرافیک کامپیوتری تولید می شوند دیده می شود.

گرافیک کامپیوتری بخاطر اضافه سازی رنگ، هیجان و تحریک بصری در انواع رسانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. آنها به نوعی دارای زیبایی آموزندگی هستند.

رومه، مجله، بروشور ، بیلبورد، پوستر، چاپ های هنری، کارت پستال شامل گرافیک دیجیتال است.چندین فیلم و انیمیشن، از جمله داستان اسباب بازی ها برای به رسمیت شناختن این صنعت و استفاده نوآورانه از انیمیشن  و جلوه های دیجیتال مورد تشویق و لوح تقدیر دریافت نمودند.

گرافیک دیجیتال پیشرفته در ساخت بازی های ویدئویی ، خلق و شبیه سازی حرکات حیوانات، رعد و برق و شکل گیری کهکشان استفاده می شود.

طراحی پوستر

 

شما همچنین می توانید مقاله 11 نکته برای طراحی پوستر خلاقانه را نیز بخوانید

 

کاربردهای گرافیک کامپیوتری در خدمات و صنعت

گرافیک کامپیوتری یادگیری پرواز و رانندگی را با استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری میسر می سازد.پزشکان قادر به مشاهده تصاویر دیجیتال گرافیکی از داده های اسکن توموگرافی کامپیوتری هستند که به تشخیص و درمان بیماری کمک شایانی می نماید.معماران و طراحان صنعتی از برنامه های طراحی کامپیوتری استفاده می کنند تا بتوانند طرح های و ایده های گرافیکی خود را به تصویر بکشند.طراحان گرافیک نیر تصاویر دیجیتالی را روی کامپیوتر ایجاد می کنند و در سراسر وب و شبکه های اجتماعی به اشتراک می گذارند.

گرافیک کامپیوتری نوعی از ارتباط  بصری میباشد و بنابراین پاسخ فرد به آنها بسیار متفاوت تراز پاسخ فرد به ارتباط متنی یا شنوایی است.گاهی اوقات مردم از نمادهای فرهنگی، مذهبی یا جهانی استفاده می کنند تا به آنها کمک کنند تا یک برند و شخصیتی را به نمایش بگذارند.

نمونه ای از محیط نرم افزار وکتوری

 

 

مقاله جدید  10 سبک و ترند جدید طراحی و گرافیک در سال 2019 را نیز از دست ندهید.

 

تاریخچه گرافیک کامپیوتری از ابتدا

علوم پیشرو در توسعه گرافیک ‌کامپیوتری امروزی، پیشرفت های مهندسی برق، الکترونیک و تلویزیون بودند که در نیمه اول قرن بیستم صورت گرفتند. نمایشگرها از سال 95 که برادران لومیر از مت برای ساخت جلوه های ویژه در اولین فیلم ها استفاده کردند توانستند هنر را به تصویر کشند، اما چنین نمایشگرهایی محدود بوده و قابلیت تعامل نداشتند.

با اختراع نخستین لامپ اشعه کاتدی با عنوان لامپ براون در سال 97 نمایشگرهای اسیلوسکوپ و پنل های کنترل نظامی ساخته شدند که اولین نمایشگرهای دو بعدی الکترونیکی با قابلیت برنامه ریزی و پاسخ دهی به ورودی از سمت کاربر بودند.

با این وجود تا دهه 1950 گرافیک ‌کامپیوتری، یک رشته تقریباً ناشناخته بود و در دوران پس از جنگ جهانی دوم، این رشته با انجام تحقیقات دانشگاهی و آزمایشگاهی بر روی کامپیوتر های پیشرفته و با توسعه فن آوریهایی همچون رادار، هواپیماهای پیشرفته، و پرتاب موشک در زمان جنگ توسط ارتش ایالات متحده، به شکل یک رشته تحصیلی ظاهر شد. برای پردازش اطلاعات با ارزش چنین پروژه هایی نیاز به نمایشگر های جدید بود که این امر منجر به توسعه گرافیک ‌کامپیوتری شد.

گرافیک کامپیوتری در دهه 1950

پروژه های ابتدایی همچون Whirlwind و SAGE Projects لامپ اشعه کاتدی را به عنوان یک نمایشگر با رابط کاربری موفق، و قلم نوری را به عنوان یک ابزار ورودی معرفی کردند.

Douglas T.Ros وابسته به سیستم Whirlwind Sage یک آزمایش شخصی انجام داد که در آن، حرکت انگشتش توسط برنامه کوچکی که نوشته بود ضبط شده و به شکل بردار بر روی صفحه نمایش نشان داده میشد.

در سال 1958یکی از اولین بازیهای ‌کامپیوتری تعاملی با گرافیک تشخیصی و تعاملی برای یک اسیلوسکوپ توسط William Higinbotham برای سرگرم کردن بازدیدکنندگان از آزمایشگاه ملی Brookhaven ساخته شد که یک بازی تنیس را شبیه سازی می کرد.

در سال 1959 Douglas T . Ross که در دانشگاه MIT بر روی تبدیل عبارات ریاضی به بردارهای تولید شده توسط ‌کامپیوتر تحقیق می کرد توانست شخصیت کارتون والت دیزنی را بر روی صفحه نمایش خلق کند.

 

sage-control-center-room

Hewlett-Packard که یک شرکت پیشگام در حوزه الکترونیک است یک دهه بعد از ثبت و ایجاد پیوند قوی با دانشگاه استنفورد توسط مؤسسانش که دانشجویان دانشگاه استنفورد بودند، در سال 1957 به یک شرکت سهامی عام تبدیل شد.

این سرآغاز تبدیل جنوب خلیج سان فرانسیسکو به مرکز پیشتاز فن آوری ‌کامپیوتری بود که اکنون به دره سیلی شهرت دارد.

رشته گرافیک ‌کامپیوتری با ظهور سخت افزارهای گرافیک ‌کامپیوتری توسعه یافت. پیشرفتهای بیشتر در پردازش به پیشرفتهای بسیار بیشتری در گرافیک ‌کامپیوتری تعاملی منجر شد.

در سال 1959 ‌کامپیوتر TX-2 در آزمایشگاه لینکلن دانشگاه MIT ساخته شد. TX-2 تعدادی از رابطهای جدید انسان و ماشین را یکپارچه سازی کرد.

‌قلم نوری برای طراحی در ‌کامپیوتر از طریق نرم افزار انقلابی Sketchpad که توسط Ivan Sutherland ابداع شد کاربرد داشت.

اولین قلم نوری

با استفاده از ‌قلم نوری، نرم افزار Sketchpad امکان رسم اشکال ساده بر روی نمایشگر ‌کامپیوتر، ذخیره آنها و بازخوانی مجددشان رو فراهم میکرد.

نوک ‌قلم نوری دارای یک سلول فتوالکتریک کوچک بود. هر مرتبه که این سلول، در مقابل نمایشگر ‌کامپیوتر قرار میگرفت یک پالس الکترونی ساطع می کرد و تفنگ اکترونی نمایشگر به صورت مستقیم به آن شلیک میکرد.

با تنظیم زمان پالس الکترونی با موقعیت لحظه ای تفنگ الکترونی، تعیین مکان دقیق تفنگ الکترونی بر روی نمایشگر در هر لحظه به سادگی امکانپذیر بود.

پس از مشخص شدن موقعیت، ‌کامپیوتر میتوانست یک مکان نما در آن نقطه رسم کند. به نظر میرسید که Sutherland یک راهکار عالی برای بسیاری از مشکلات گرافیکی که با آنها روبرو بود پیدا کرده بود. حتی امروز، بسیاری از استاندارهای رابط گرافیکی ‌کامپیوتر از برنامه ابتدایی Sketchpad بهره می برند.

یک نمونه از این دست، رسم قیود است. بطور مثال اگر کسی بخواهد یک مربع رسم کند نباید در خصوص رسم بدون عیب چهار ضلع مربع، نگرانی داشته باشد.

میتواند به سادگی تعیین کند که می خواهد یک مربع بکشد و سپس مکان و ابعاد مربع را مشخص کند تا نرم افزار یک مربع کامل با ابعاد و مکان مورد نظر بسازد.

مثال دیگر، اشیاء مدل شده توسط نرم افزار Sutherland است، نه فقط یک تصویر از اشیاء. به بیان دیگر با داشتن یک مدل از ماشین، شخص میتواند ابعاد چرخها را بدون تأثیرگذاری بر روی سایر اجزاء ماشین تغییر دهد. همچنین میتواند طول ماشین را بدون تغییر یافتن شکل چرخ ها افزایش دهد.

 

 

Silicon-Valley

 

گرافیک کامپیوتری در دهه 1960

عبارت گرافیک ‌کامپیوتری” در سال 1960 توسط William Fetter ، طراح گرافیک شرکت بوئینگ، مطرح شد. این عبارت قدیمی در بسیاری از منابع با این جمله آمده است:

Fetter گفت که این عبارت در اصل توسط Verne Hudson از بخشWichita  در شرکت بوئینگ به او گفته شده است.

در سال 1961 دانشجوی دیگری در MIT به نام Steve Russell عنوان مهم دیگری در تاریخ بازی های ویدیویی به نام جنگ ستارگان را ساخت.

جنگ ستارگان به سرعت به موفقیت دست یافت و تکثیر آن برای کامپیوتر های PDP-1 آغاز شد و در نهایت، شرکت DEC یک نسخه از آن را دریافت کرد.

مهندسان DEC از این بازی به عنوان یک برنامه عیب یاب برای هر کامپیوتر PDP-1 جدید استفاده میکردند. واحد فروش از این فرصت استفاده کرد و هنگام نصب سیستم های جدید، اولین بازی ویدیویی دنیا” را برای مشتریان جدید خود اجرا میکرد.

Spacewar-PDP1- اجرای بازی ویدئویی جنگ ستارگان در رایانه PDP-1 در موزه تاریخ رایانه

 

Zajac دانشمندی در آزمایشگاه بل تلفن (BTL) بود که فیلمی با عنوان شبیه سازی یک سیستم کنترل وضعیت گرانشی” را در سال 1963 ساخت. در این فیلم که توسط ‌کامپیوتر ساخته شده بود Zajac نشان داد که چگونه وضعیت یک ماهواره در حال چرخش به دور زمین تغییر میکند.

او این انیمیشن را بر روی یک ‌کامپیوتر با پردازشگر مرکزی IBM 7090 تولید کرد. همینطور Ken Knowlton، Frank Sinden و Michael Noll در BTL شروع به کار در زمینه گرافیک ‌کامپیوتری کردند.

Simulation-of-a-two-giro-gravity-attitude-control-system_Edward-Zajac

 

Sinden فیلمی با عنوان نیرو، جرم و حرکت” ساخت که قوانین حرکتی نیوتن را نمایش میداد. تقریباً در همان زمان، دانشمندان دیگر، از گرافیک ‌کامپیوتری برای نمایش تحقیقات خود استفاده میکردند.

Nelson Max در آزمایشگاه تشعشع لارنس، فیلم هایی به نام های جریان یک سیال ویسکوز” و انتشار امواج ضربه ای در یک جامد” را ساخت. صنایع هوایی بویینگ نیز فیلمی با عنوان ارتعاشات یک هواپیما” تولید کرد.

Bezier Curves

در اوایل دهه 1960 Pierre Bezier در شرکت رنو، که از منحنی های Paul de Casteljau – که امروزه به دلیل تحقیقات وی در این زمینه، منحنی های Bezier Curves نام گرفته اند – برای توسعه روشهای مدلسازی سه بعدی برای بدنه خوردوهای رنو استفاده کرد و در نتیجه تحقیقات اولیه او پیشرفت چشمگیری در خودروسازی بدست آمد.

Pierre Bezier

این منحنیها اساس بیشتر مدلسازیها در این حوزه را تشکیل میدهند، زیرا منحنیها  برخلاف چند ضلعی ها پیچیدگی بیشتری برای رسم و مدلسازی ریاضی دارند.

شرکتهای بزرگ نیز به تدریج به گرافیک ‌کامپیوتری علاقه مند شدند. TRW، Lockheed-Georgia، General Electric و Sperry Rand از جمله شرکتهایی هستند که در اواسط دهه 1960 در زمینه گرافیک ‌کامپیوتری شروع به فعالیت کردند.

IBM به سرعت با معرفی اولین ‌کامپیوتر گرافیکی تجاری به نام IBM 2250 علاقه مندی خود را نشان داد.

اولین بازی ویدوئی خانگی

Ralph Baer، مهندس ناظر در شرکت Sanders Associates، در سال 1966 یک بازی ویدیویی خانگی را معرفی کرد که بعداً به مالکیت شرکت Magnavox در آمد و تحت عنوان Odyssey شناخته شد.

این بازی در عین سادگی و عدم نیاز به قطعات الکترونیکی گران قیمت، به بازیکن امکان میداد تا نقاط نورانی را بر روی صفحه نمایش حرکت دهد. این اولین محصول مصرفی از گرافیک ‌کامپیوتری بود.

David C. Evans از سال 1953 تا 1962 مدیر مهندسی بخش ‌کامپیوتر شرکت Bendix  بود و پس از اون به مدل پنج سال به عنوان پروفسور مدعو در دانشگاه برکلی تدریس کرد. او در آنجا به تحقیق در زمینه نحوه برقراری ارتباط‌ کامپیوتر با مردم پرداخت.

در سال 1966، دانشگاه یوتا Evans را برای تشکیل رشته علوم ‌کامپیوتر استخدام کرد و گرافیک ‌کامپیوتری به سرعت تبدیل به نخستین علاقه مندی او شد.

این گروه آموزشی جدید تبدیل به اولین مرکز تحقیقاتی دنیا در زمینه گرافیک ‌کامپیوتری شد.

Pong game- نسخه آرکید بازی Pong

 

همچنین Ivan Sutherland در سال 1966 اولین نمایشگر قابل نصب بر روی سر (HMD) را که توسط ‌کامپیوتر کنترل میشد در دانشگاه MIT ساخت.

این نمایشگر که به دلیل سخت افزار مورد نیازش، خطر قریب الوقوع” نام گرفت، دو تصویر جداگانه را برای هر یک از چشم ها نمایش میداد.

این به بیننده اجازه میداد تا صفحه ‌کامپیوتر را بصورت برجسته و سه بعدی مشاهده کند .

Sutherland پس از دریافت دکترای خود از MIT مدیر پردازش اطلاعات در ARPA (آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته) شد و بعدها استاد دانشگاه هاروارد شد.

Sutherland در سال 1967 توسطEvans  برای پیوستن به گروه علوم کامپیوتر در دانشگاه یوتا استخدام شد، که در نتیجه آن، این بخش تبدیل به یکی از مهمترین مراکز تحقیقاتی در گرافیک برای نزدیک به یک دهه پس از آن شد و تعدادی از مهمترین پیشگامان در این حوزه را تربیت کرد.

Ivan Sutherland – VR Headset

 

Sutherland توانست HMD خود را کامل کند. بیست سال بعد، ناسا مجدداً روشهای او را در تحقیقات واقعیت مجازی خود کشف کرد.

مشاوران شرکت های بزرگ به شدت به دنبال Sutherland و Evans در دانشگاه یوتا بودند، اما به دلیل نبود سخت افزار گرافیکی در آن زمان، منصرف شده و برای ایجاد شرکت خودشان، برنامه ریزی کردند.

در سال 1968، Arthur Appel اولین الگوریتم مورد استفاده در تقریباً تمامی گرافیک های سه بعدی پیشرفته را تعریف کرد که نهایتاً پرتاب نور” نام گرفت.

همچنین او به دنبال تصویر سازی واقع گرایانه کامپیوتر در گرافیک بود.

در سال 1969 شرکت ACM یک گروه ویژه در زمینه گرافیک با عنوان SIGGRAPH را ایجاد کرد که کنفرانسها، استانداردهای گرافیکی و نشریات در زمینه گرافیک ‌کامپیوتری را سازماندهی میکرد.

در سال 1973 اولین کنفرانس سالانه SIGGRAPH برگزار شد که به یکی از نقاط تمرکز این سازمان تبدیل شد و با  پیشرفت گرافیک ‌کامپیوتری در طول زمان، SIGGRAPH نیز به اندازه و اهمیت بیشتر دست پیدا کرد.

گرافیک کامپیوتری در دهه 1970

پیشرفتهای شگفت آوری که در این دهه روی داد – بویژه بسیاری از پیشرفت های مهم اولیه برای تبدیل گرافیک به واقعیت – به واسطه استخدام Ivan Sutherland در دانشگاه یوتا در دهه 1970 بود. کلاس گرافیک ‌کامپیوتری پیشرفته که بطور مشترک توسط Sutherland و David C. Evans تشکیل شد به تحقیقات بنیادی در این زمینه کمک کرد و دانشجویان متعددی را پرورش داد که بنیان گذار مهمترین شرکت های صنعتی از جمله Pixar ، Silicon Graphics و Adobe Systems شدند.

utah-teapot – قوری یوتا طراحی شده توسط از Martin Newell و رندر استاتیک آن که به نماد توسعه CGI در دهه 1970 تبدیل شد

 

یک از این دانشجویان Edwin Catmull نام داشت که از شرکت بوئینگ آمده بود و در رشته فیزیک فعالیت می کرد.

Catmull به دلیل بزرگ شدن در Disney به انیمیشن علاقه داشت، اما به سرعت متوجه شد که استعدادی در نقاشی ندارد.

او به کامپیوتر به عنوان ابزاری برای پیشرفت انیمیشن نگریست و میخواست بخشی از این تحول باشد. اولین انیمیشنی که Catmull مشاهده کرد ساخته خودش بود.

او یک انیمیشن از باز و بسته شدن دستش ساخته بود.

ed-catmull-pixar-publicity

 

وی همچنین در سال 1974 روش نگاشت بافت را برای طراحی بافت پارچه بر روی مدلهای سه بعدی، پیاده کرد.

این روش یک از روشهای بنیادی در مدلسازی سه بعدی است. یکی از اهداف او ساخت یک فیلم بلند با استفاده از گرافیک ‌کامپیوتری بود.

هدفی که دو دهه بعد، پس از تأسیس شرکت Pixar توسط او محقق شد. یک دیگر از همکلاسی های او به نام Fred Parke انیمیشنی از صورت همسر خود ساخت.

آزمایشگاه گرافیک ‌کامپیوتری دانشگاه یوتا مردم را از تمام نقاط به خود جذب می کرد. John Warnock یکی دیگر از پیشگامان در این عرصه بود.

او بعدها شرکت Adobe Systems را تأسیس کرد و انقلابی در دنیای نشریات با استفاده از زبان PostScript ایجاد نمود.

Adobe نرم افزار استاندارد ویرایش عکس با عنوان Adobe Photoshop و برنامه معروف ایجاد جلوه های ویژه فیلم ها با عنوان Adobe After Effects را ارائه کرد.

Tom Stockham رهبری گروه پردازش تصویر را در دانشگاه یوتا بر عهده داشت که با آزمایشگاه گرافیک ‌کامپیوتری همکاری میکرد.

Jim Clark نیز که بعدها شرکت Silicon Graphics را تأسیس کرد در آنجا فعالیت داشت.

 

John-Warnock-Whitehouse

 

یک پیشرفت چشمگیر در گرافیک ‌کامپیوتری سه بعدی در دانشگاه یوتا توسط افراد فوق، رقم خورد که تعیین سطح پنهان” نام داشت.

برای ترسیم یک جسم سه بعدی بر روی صفحه نمایش، ‌کامپیوتر باید سطوحی را که از دید بیننده، در پشت جسم قرار دارند مشخص کند.

این سطوح باید در هنگام ایجاد (یا رندرینگ) تصویر، پنهان باشند. سیستم گرافیکی با هسته سه بعدی (Core) اولین استاندار گرافیکی بود که توسعه داده شد.

یک گروه 25 نفره از متخصصین در ACM Special Interest Group SIGGRAPH این چهارچوب مفهومی” را توسعه دادند، که مشخصات آن در سال 1977 منتشر شد و مبنای بسیاری از توسعه های آتی در این حوزه شد.

همچنین در دهه 1970 Henri Gouarud، Jim Blinn و Bui Tuong Phong به ایجاد مبانی سایه سازی” در CGI با ابداع مدلهای سایه سازی Gouraud  و Blinn-Phong  کمک کردند تا گرافیک از حالت مسطح” خارج شده و بتواند عمق جسم را به تصویر بکشد. همچنین Jim Blinn در سال 1978 روش نگاشت برجستگی” را برای شبیه سازی سطوح ناهموار ابداع کرد که مبنای بسیاری از انواع روشهای پیشرفته تر نگاشت امروزی می باشد.

بازی های ویدویی پیشرفته که امروزه با عنوان آرکید” شناخته می شوند در دهه 1970 با عناصر گرافیکی دو بعدی متولد شدند. بازی Pong در سال 1972 یکی از اولین بازی های آرکید بود. بازی Speed Race در سال 1974 شامل حرکت بر روی یک جاده عمودی مارپیچ بود.

بازی Gun Fight در سال 1975 شامل یک شخصیت گرافیکی شبیه به انسان بود، در حالی که Space Invaders در سال 1978 تعداد بسیار زیادی از عناصر گرافیکی را بر روی صفحه نمایش می داد. در هر دو بازی از یک ریزپردازنده Intel 8080 و کنترل کننده ویدیویی Fujitsu MB14241 برای شتاب بخشیدن به ترسیم عناصر گرافیکی استفاده شد.

گرافیک کامپیوتری در دهه 1980

دهه 80 میلادی شاهد پیشرفت و تجاری سازی گرافیک ‌کامپیوتری بود. با افزایش تعداد ‌کامپیوتر های خانگی، موضوعی که تا قبلاً تنها یک رشته دانشگاهی بود مخاطبین بسیار بیشتری پیدا کرد و تعداد توسعه دهندگان گرافیک ‌کامپیوتری به طرز چشم گیری افزایش یافت.

Donkey_Kong_arcade_at_the_QuakeCon_200 – 5 Donkey Kong یک از پر طرفدارترین بازی های ویدئویی بود که به ترویج گرافیک رایانه ای در بین انبوه مخاطبین در دهه 1980 کمک کرد.

 

در اوایل دهه 1980، وجود ریزپردازنده های bit-slice و 16 بیتی، آغازگر انقلابی در تجهیزات گرافیک ‌کامپیوتری هوشمند با وضوح تصویر بالا و با عملکرد نیمه مستقل و مستقل شد. پردازشهای گرافیکی و نرم افزاری به جای تکیه بر پردازشگر مرکزی و ‌کامپیوترهای کوچک، به سمت هوشمند شدن پیش رفتند. اولین کامپیوتر های هوشمند دارای گرافیک با وضوح تصویر بالا که برای کاربرد مهندسی استفاده شدند Orca 1000، 2000 و 3000 نام داشتند که توسط شرکت Orcatech در اتاوا ابداع شدند که از شرکت Bell-Northern Research جدا شده بود و توسط David Pearson اداره میشد.

Orca 3000 شامل پردازنده های Motorola 68000 و AMD bit-slice با سیستم عامل Unix بود و مستقیماً بخش پیچیده مهندسی طراحی را هدف قرار داده بود. ‌کامپیوتر های Commodore Amiga و Macintosh بطور خاص برای هنرمندان و طراحان گرافیکی جهت صرفه جویی در وقت و افزایش دقت در طراحی ارائه شدند. Macintosh محبوبیت بالایی در میان استودیوهای طراحی و مشاغل مربوطه بدست آورد. از دهه 1980‌ در اکثر کامپیوتر های پیشرفته از رابط گرافیکی کاربری (GUI) برای نمایش اطلاعات به صورت نماد، آی و عکس، به جای متن استفاده میشود. گرافیک، یکی از پنج عنصر اصلی در فن آوری چند رسانه ای است.

رندرینگ

دانشگاه Osaka ژاپن در سال 1982، یک  ابر ‌کامپیوتر با عنوان LINKS-1  شامل 257 ریزپردازنده Zilog Z8001  به منظور رندرینگ گرافیک ‌کامپیوتری سه بعدی واقع گکامپیوتر ابداع کرد. طبق نظر جامعه پردازش اطلاعات ژاپن: رندرینگ تصاویر سه بعدی، شامل محاسبه نور هر پیکسل از سطح رندر شده از نمای مورد نظر، منبع نور و موقعیت جسم هست. سیستم LINKS-1 برای تحقق بخشیدن به یک روش رندرینگ تصاویر که در آن، هر پیکسل می توانست بطور موازی و مستقل با استفاده از روش رهگیری پرتو پردازش شود، ابداع شد.

با ابداع یک روش نرم افزاری جدید مخصوص رندرینگ سریع تصاویر، LINKS-1 قادر بود تصاویر کاملاً واقعی را با سرعت بالا رندر کند. از این کامپیوتر برای ساخت اولین ویدئوی افلاک- نمای سه بعدی از تمام آسمان استفاده شد که کاملاً حاصل گرافیک ‌کامپیوتری بود. این ویدیو در غرفه Fujitsu در نمایشگاه بین المللی سال 1985 در Tsukuba نمایش داده شد. LINKS-1 تا سال 1984 قدرتمندترین ‌کامپیوتر در جهان بود.

 

در حوزه رندرینگ کامپیوتری، معادله کلی رندرینگ توسط David Immel و James Kajiya در سال 1985 ابداع شد که گام مهمی درجهت اجرای روشنایی سراسری” که لازمه فتورئالیسم در گرافیک کامپیوتری است بشمار میرفت.

در ادامه محبوبیت فیلم جنگ ستارگان و آثار علمی تخیلی دیگر که به CGI در سینمای آن دوره مربوط بودند، مؤسسات فیلم سازی Lucasfilm و Industrial Light & Magic به عنوان سرمشق برای بسیاری از استودیوهای دیگر برای رسیدن به نقطه اوج گرافیک ‌کامپیوتری در فیلم سازی، شناخته شدند.

کروماکی در گرافیک کامپیوتری

پیشرفتهای مهم یدر کروماکی (پرده آبی” و …) برای فیلمهای بعدی از سری فیلمهای جنگ ستارگان بدست آمد. دو ویدیوی دیگر نیز از این دوره ماندگار شدند: ویدیوی گروه موسیقی Dire Straits که یک CGI تقریباً کامل برای موسیقی Money For Nothing” در سال 1985 عرضه و CGI را در میان طرفداران موسیقی در آن دوران محبوب کرد، و همچنین صحنه ای از فیلم شرلوک هلمز جوان” در همان سال که اولین شخصیت کاملاً CGI (یک شوالیه متحرک سازی شده) در فیلم، ایفای نقش کرد.

سایه پردازی در گرافیک کامپیوتری

در سال 1988 اولین سایه سازها – برنامه های کوچکی که برای انجام سایه پردازی به عنوان یک الگوریتم مجزا طراحی شده بودند – توسط شرکت Pixar  که به تازگی به عنوان یک شرکت مجزا از شرکت Industrial Light & Magic جدا شده بود توسعه داده شدند. اگرچه مردم نتایج این پیشرفت فن آوری را تا یک دهه بعد ندیدند. در اواخر دهه 1980 ‌کامپیوتر های SGI در ساخت تعدادی از اولین فیلم های کوتاه کاملاً تولید شده توسط ‌کامپیوتر درPixar مورد استفاده قرار گرفتند، و محصولات شرکت Silicon Graphics در این دهه به عنوان بهترین تجهیزات در این رشته شناخته میشدند.

دهه 90 دوره طلایی بازی های ویدویی نام گرفت. شرکت های Atari، Nintendo و Sega از بین دیگر شرکت ها با فروش میلیون ها سیستم بازی ویدویی، گرافیک ‌کامپیوتری را برای نخستین بار به مخاطبین جدید، جوان و تأثیر پذیر عرضه کردند. همچنین ‌کامپیوتر های شخصی با سیستم عامل MS-DOS ، Apple IIs ، Macs و Amigas به کاربران حرفه ای، اجازه طراحی بازی خودشان را میدادند.

در بازی های آرکید نیز پیشرفتهایی در گرافیک سه بعدی بلادرنگ ایجاد شد. در 1988، اولین بوردهای گرافیکی سه بعدی مخصوص آرکیدها توسط شرکتهای Namco System 21 و Taito Air System عرضه شدند. این نوآوری، مقدمه ای برای ساخت واحد پردازش گرافیکی یا GPU خانگی بود که در آن از یک تراشه مجزا و بسیار پر قدرت برای پردازش موازی با CPU برای بهینه سازی گرافیک استفاده شده بود.

 

Namco System 21

گرافیک کامپیوتری دهه 1990

دهه 1990 شاهد استفاده از مدلسازی سه بعدی در ابعاد وسیع و بهبود چشمگیر کیفیت CGI بود. کامپیوتر های خانگی قادر به انجام عملیات رندرینگ شدند که پیش از آن فقط محدود به کامپیوتر های اختصاصی با ارزش هزاران دلار بود؛ با در اختیار قرار گرفتن شبیه سازهای سه بعدی در سیستم های خانگی، محبوبیت کامپیوتر های Silicon Graphics کاهش پیدا کرد و دستگاه های قدرتمند با سیستم عامل Microsoft Windows و Apple Macintosh که محصولات Autodesk همچون 3D Studio یا سایر نرم افزارهای رندر خانگی را اجرا میکردند مورد توجه قرار گرفتند. پیشرفت GPU تا اوخر این دهه، موجب برتری آن تا به امروز شده است.

Quarxs-Affiche – پوستر Quarxs، طراحی شده توسط Maurice Benayoun و François Schuiten در 1992

اولین گرافیک های رندر شده که برای عموم مردم، همانند عکس واقعی بودند پدیدار شدند (اگرچه هنوز برای هنرمندان آشنا به CGI اینطور به نظر نمی رسید) و گرافیک سه بعدی در بازی، چند رسانه ها و انیمیشن، رایج تر شدند. در پایان دهه 1980 و اوایل دهه 1990 اولین سریال های تلویزیونی با گرافیک کامپیوتری در فرانسه به نام La Vie de betes از استودیوی Mac Guff Ligne (1988)، سریال Les Fables Geometriques از استودیو Fantome (1991-1989) و Quarxs اولین سریال گرافیک کامپیوتری HDTV توسط Maurice Benayoun و Francois Schuiten (استودیوی Z-A سال 1993-1990) ساخته شدند.

در حوزه فیلمسازی، Pixar فعالیت های تجاری جدی خود را در این دهه زیر نظر Edwin Catmull با انتشار اولین فیلم بلندش در 1995 یعنی داستان اسباب بازی ها شروع کرد و موفقیت تجاری بسیار زیادی کسب نمود. این استودیو که قبلاً سایه ساز قابل برنامه ریزی را ابداع کرده بود، با تولید آثار انیمیشنی بسیار و فعالیت بر روی انیمیشن های ویدئویی، همچنان در زمینه صنعتی و تحقیقاتی پیشتاز است.

toy story

اولین نسل بازی های گرافیکی کامپیوتری

در حوزه بازی های ویدیویی، بازی Virtua Racing در 1992 که بر روی سیستم آرکید Sega Model 1  اجرا میشد بنیانگذار بازیهای مسابقه ای کاملاً سه بعدی بود و موجب ترویج گرافیک سه بعدی بلادرنگ در بین شمار زیادی از مخاطبین بازی های ویدیویی شد. Sega Model 2 در 1993 و Sega Model 3 در 1996 مرزهای تجاری گرافیک سه بعدی بلادرنگ را گسترش دادند.

Wolfenstein 3D، Doom و Quake نیز از اولین بازیهای تیراندازی اول شخص سه بعدی بر روی کامپیوتر های شخصی و بسیار محبوب بودند که توسط شرکت id Software و با استفاده از موتور رندرینگ ابداع شده توسط John Carmack عرضه و با تحسین عموم و منتقدان در طول این دهه روبرو شدند. Sony Playstation ، Sega Saturn و Nintendo 64 از بین سایر کنسول ها، میلیونها نسخه فروش رفتند و گرافیک سه بعدی را برای بازیکنهای خانگی به محبوبیت رساندند.

اولین نسل از بازیهای سه بعدی در اواخر دهه 90 تأثیر بسزایی در محبوبیت گرافیک سه بعدی در میان کاربران کنسول داشتند، از جمله بازیهای Super Mario 64 و The Legend of Zelda: Ocarina Of Time