tietokonegrafiikkaa

Tietokonegrafiikka on tietokoneiden tuottamien kuvien ja animaatioiden tutkimus ja ala, joka käsittelee sekä 2D- että 3D-grafiikan suunnittelua, mallintamista, renderöintiä ja esitystä. Sen tavoitteena on luoda havainnollisia tai realistisia kuvia sekä tukea vuorovaikutusta, suunnittelua ja visualisointia. Alalla yhdistyvät matematiikka, ohjelmointi, visuaalinen muotoilu sekä laitteistojen tehokas hyödyntäminen.

Historian pääkohdat kattavat muun muassa 1960- ja 1970-luvuilla kehitetyt perusvalmiudet interaktiiviseen grafiikkaan, kuten Sketchpadin 1963 ja ilmiöt, jotka mahdollistivat ohjelmallisen mallintamisen. Gouraud- (1971) ja Phong-varjostuksesta (1975) tuli merkittäviä kehitysaskelia valaistuksen realistisuuden parantamisessa. 1980-luvulla rasterointi yleistyi ja 3D-renderöinti teki tuloaan kaupalliseen käyttöön. 1990-luvulla OpenGL ja DirectX vakiinnuttivat 3D-renderöinnin ohjelmisto- ja laiteympäristöt. Nykyisin selailee kehittyneempiä tekniikoita, kuten säteenseurantaa (ray tracing), reaaliaikaisia sovelluksia sekä visuaalisen sisällön laajaa hyödyntämistä peleissä, elokuvatuotannossa ja tieteellisessä visualisoinnissa.

Tekniikat ja käsitteet kattavat geometrian mallinnuksen, tekstuurien kartoituksen, valaistuksen ja varjostuksen, rasteroinnin sekä säteenseurantaan liittyvät metodit. Renderingin prosessi koostuu mallista ja simuloinnista, rasteroinnista ja valaistuksesta sekä lopullisesta kuvansiirrosta näytölle. Lisäksi käytetään grafiikkaprosessoreita (GPUt) ja ohjelmisto-rajapintoja kuten OpenGL, DirectX ja Vulkan, sekä varhaisia ja moderneja varjostusmalleja sekä anti-aliasingia.

Sovellukset kattavat pelit, elokuva- ja visuaalisen efektien tuotannon, arkkitehtonisen ja tuotantosuunnittelun, tieteellisen ja sairaaloiden visualisoinnin sekä käyttöliittymäsuunnittelun ja simulaatiot.