Компютърна графика – определение, приложения и видове
Компютърните графики са визуални изображения на данни, създадени с помощта на компютър. Те могат да бъдат единично изображение (например илюстрация или фотографска обработка) или серия от изображения, образуващи видео или анимация. Компютърната графика обхваща както цифровото рисуване и обработка на снимки, така и сложни триизмерни сцени и реалистично осветление.
Защо са полезни компютърните графики
Компютърните графики имат широко приложение в много области. Компютърно генерираните изображения се използват за създаване на филми, видеоигри, разработване на компютърни програми, редактиране на снимки, научно моделиране, дизайн за реклама и др. Някои хора възприемат компютърната графика като изкуство, докато за други тя е инструмент за визуализация и анализ.
Основни видове компютърна графика
- Растерна (bitmap) графика — изображения, съставени от пиксели (напр. JPEG, PNG, BMP). Подходяща за снимки и детайлни текстури, но се губи качество при увеличение.
- Векторна графика — базирана на математически обекти (линии, криви, полигони). Запазва качество при скалиране и се използва за лога, илюстрации и векторни формати (напр. SVG).
- 2D и 3D графика — 2D: плоски изображения и анимации; 3D: моделиране на обекти в триизмерно пространство, осветление, текстуриране и рендериране.
- Реално време срещу офлайн рендериране — в реално време (игри, интерактивни приложения) кадрите се генерират бързо с помощта на GPU; офлайн рендерирането (кинематографични кадри) дава приоритет на качество и реализъм, като използва сложни алгоритми като трасиране на лъчи.
- Научна и техническа визуализация — графики, създадени за анализ и представяне на данни, симулации, медицински изображения и геопространствени карти.
Основни приложения
- Кино и анимация — визуални ефекти, персонажи и виртуални среди.
- Видеоигри и интерактивни симулации — реалистична графика и потребителски интерфейси.
- Реклами и графичен дизайн — постери, банери, лога и маркетингови материали.
- Медицинска визуализация — 3D реконструкции от скенери, визуализации на органи и процедури.
- Научни изследвания и инженерство — моделиране, симулации и визуализиране на големи обеми данни.
- Информационни табла и инфографики — представяне на статистики и сложни зависимости по достъпен начин.
- CAD и промишлен дизайн — проектиране и прототипиране на продукти и архитектурни решения.
- Виртуална и добавена реалност (VR/AR) — имерсивни преживявания и обучение.
Технологии и ключови понятия
- Моделиране: създаване на геометрия (мрежи, NURBS, криви).
- Текстуриране и материали: придаване на повърхностни детайли и цветове.
- Осветление и шейдъри: моделиране на взаимодействието на светлината с повърхности (физически базирани шейдъри, PBR).
- Рендериране: преобразуване на сцена в окончателно изображение (методи: растеризация, трасировка на лъчи, глобално осветление).
- Анимация: кинематични привързаности, ключови кадри, процедурни анимации и симулации (течности, тъкани).
- Графични процесори (GPU): хардуерът, който ускорява изобразяването, и графични API като OpenGL, DirectX и Vulkan.
Формати и софтуер
Често използвани растерни формати: JPEG, PNG, GIF, TIFF; векторни формати: SVG, EPS. За 3D модели — OBJ, FBX, STL и др. Популярни програми и двигатели: Adobe Photoshop, Illustrator, Blender, Autodesk Maya, 3ds Max, Unity, Unreal Engine. За визуализация на данни и научни цели се използват и специализирани пакети.
Етика и въздействие
Компютърната графика влияе силно върху медиите и възприятията — от фалшиви изображения до силно реалистични симулации. Важно е да се има предвид авторско право, достоверност на визуализациите и етична употреба на технологиите, особено в сфери като журналистика и медицина.
Бъдещи тенденции
Сред актуалните тенденции са реалистично трасиране на лъчи в реално време, използване на изкуствен интелект за автоматизация на процеси (напр. генериране на текстури, upscaling, анимация), напредък в AR/VR и интеграция на графиката в облачни услуги. Това води до по-достъпни и мощни инструменти за създаване на визуално съдържание.
Компютърната графика е междудисциплинарна област, която съчетава технически умения, художествен вкус и разбиране на визуалната комуникация — идеална за хора, които искат да работят на пресечната точка между изкуство и технологии.
Техника на визуализиране на чайника от Юта с помощта на 3D модел на компютърна графика, създаден от Мартин Нюъл през 1975 г.
Области на компютърната графика
Компютърната графика може да бъде 2D или 3D. Те се правят по различен начин и се използват по различен начин. Хората могат да използват компютърни програми, за да създават различни видове графики.
2D графики
Двуизмерните компютърни графики обикновено се разделят на две категории: векторни графики и растерни графики.
Векторни графики
Векторните графики използват линии, форми и текст за създаване на по-сложно изображение. Ако едно векторно графично изображение е направено много голямо на монитора, то ще изглежда все така добре (гладко), както и при обикновения си размер. Това е една от причините векторните графики да се харесват толкова много. Векторните изображения също така заемат много малко компютърна памет, когато се запазват. Векторните графики се правят с програми като Adobe Illustrator и Inkscape и са използвани за някои по-стари компютърни игри. Днес те често се използват за случаите, когато компютърните графики трябва да бъдат отпечатани.
Примери за векторни графики
· 
Автомобил.
· 
Компактна флуоресцентна крушка.
· 
Диаграма на човешкото сърце.
Растерни графики
Растерните изображения се състоят от много малки точки, наречени пиксели. Цифровите фотоапарати създават растерни изображения, но художниците могат да ги създават и с помощта на компютри. Художниците не трябва да променят по един пиксел - растерните програми често разполагат с инструменти като четки, кофички за боя и гумички, за да направят картината. Сред програмите, използвани за създаването им, са Adobe Photoshop, GIMP и Corel Paint Shop Pro.
Понякога хората използват само пиксели, за да създадат изображение. Това се нарича пикселно изкуство и има много уникален стил.
Примери за растерни графики
· 
Пиксел арт изображение на "The Gunk".
· 
Снимките са растерни изображения.
· 
Растерна анимация.
3D графики
3D графиките са графики, които изглеждат по-реалистично, защото са триизмерни. Това означава, че компютърът смята, че има височина, дължина и дълбочина, и ги показва така, както бихме ги видели с очите си в реалния свят. Наред с други неща, те използват геометрия на твърдото тяло и тригонометрия, за да създадат правилна перспектива. Някои програми, използвани за създаване на 3D графики, са Bryce, 3D Studio Max, Maya и Blender. Триизмерните графики се използват многократно във филми и телевизионни предавания, както и във видеоигри.
Повечето 3D графики могат да се разглеждат като векторни графики, тъй като за описание на обектите се използват математически фигури като 3D триъгълници. Но съществува и 3D графика, която използва мрежа от "3D пиксели", които наричаме воксели.
Примери за 3D графики
· 
Няколко чаши за пиене.
· 
Снимка на филма "Сънят на слоновете".
· 
Прост 3D модел.
Свързани страници
- Компютърна анимация
Въпроси и отговори
В: Какво представлява компютърната графика?
О: Компютърната графика е визуално представяне на данни, направено с помощта на компютър.
В: Как може да се използва компютърната графика?
О: Компютърната графика може да се използва за създаване на филми, видеоигри, разработване на компютърни програми, редактиране на снимки, научно моделиране, дизайн за реклама и др.
В: Какви форми приема компютърната графика?
О: Компютърната графика може да бъде под формата на поредица от изображения (видео или анимация) или на единично изображение.
В: Как се създават компютърно генерирани изображения?
О: Компютърно генерираните изображения се създават с помощта на компютър.
В: Има ли други приложения на компютърната графика освен изкуството?
О: Да, освен че някои хора я възприемат като изкуство, компютърната графика има много практически приложения, като например създаване на филми, видеоигри, разработване на компютърни програми, редактиране на снимки и др.
В: Възможно ли е да се създават триизмерни изображения с помощта на компютри?
О: Да, възможно е да се създават 3D изображения с помощта на компютри.
В: Могат ли компютрите да създават реалистични изображения?
О: Да, компютрите могат да създават много реалистични изображения в зависимост от използвания софтуер и хардуер.
