Computergrafik

Computergrafik bezeichnet die Erzeugung, Bearbeitung und Darstellung visueller Inhalte durch Computer. Sie umfasst 2D- und 3D-Grafiken, Rendering, Animation, Modellierung, Bildverarbeitung und Visualisierung in Wissenschaft, Design und Unterhaltung. Realzeit-Grafik zielt auf schnelle Bildausgabe in interaktiven Anwendungen, während Offline-Grafik auf hochrealistische Bilder mit umfangreichen Berechnungen abzielt.

Zu den Kernkomponenten gehören geometrische Modellierung, Texturierung, Beleuchtung und Schattierung, Rendering-Algorithmen sowie Animation und Compositing. Der Arbeitsablauf umfasst die Szene modellieren, Materialien und Licht definieren, Shader einsetzen, die Szene rendern (Rasterisierung oder Strahlverfolgung) und das Endbild nachbearbeiten.

Historisch hat Computergrafik wichtige Entwicklungen erlebt. In den 1960er und 1970er Jahren entstanden interaktive Systeme und fundamentale Schattierungsmodelle wie Gouraud-Schattierung und Phong-Schattierung. In den 1980er Jahren wurden Texturierung und Beleuchtung realistischer. Die 1990er brachten Grafik-APIs wie OpenGL, während GPUs Echtzeit-Rendering beschleunigten. Seit dem Jahrhundertwechsel ermöglichen fortgeschrittene Techniken wie Ray-Tracing und Path-Tracing realistischere Bilder, auch in Echtzeit mit KI-Unterstützung.

Anwendungsbereiche umfassen Film- und Spielfilmproduktion, Produkt- und Architekturvisualisierung, medizinische Bildgebung, Wissenschaftskommunikation und Simulation. Computergrafik beruht auf Mathematik, Physik, Algorithmen und Design und nutzt Standards wie OBJ, FBX, glTF sowie APIs wie OpenGL, DirectX und Vulkan. Zukünftig thematisieren Entwicklungen realistischere Interaktion, fortschrittlichere Renderpfade und KI-gestützte Bildsynthese.