"ДРОЖЖАНОВСКИЙ ТЕХНИКУМ ОТРАСЛЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан Проектная работа По теме: " Возможности и перспективы развитие компьютерной графики. Мультимедийные технологии обработки и представления информации. Мультимедийные системы" Выполнил: Ирюков Петр Николаевич Студент 1 курса Группы ЭР 124-23 С (Эксплуатация и ремонт сельскохозяйственной техники и оборудования) Руководитель: Учитель информатики: Ст. Дрожжаное 2024г. Содержание Введение 2 Глава 1. История развития компьютерной графики: основные этапы и изобретения 3-6 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1960-1970-е годы развития компьютерной графики 3 1980-е годы развития компьютерной графики 4 1990-е годы развития компьютерной графики 4-5 2000-2010е годы развития компьютерной графики5-6 Глава 2. Настоящее время развития компьютерной графики и ее будущее 6 2.1. Научная графика 6-7 2.2. Художественная и рекламная графика 7 2.3. Нейросети 8 Заключение 9 1 Введение Компьютерная графика — это совокупность методов и приёмов формирования, преобразования и редактирования изображений, а также оцифровки визуальной информации, полученной из реального мира с помощью ЭВМ и специального программного обеспечения. Области применения компьютерной графики: Научная графика. Визуализация объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчётов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов. Деловая графика. Создание иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Иллюстративная графика. Программные средства иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования, черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линиек и других инструментов. Художественная и рекламная графика. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и многое другое. Перспективы развития компьютерной графики: Трёхмерное моделирование. Уникальная технология, предоставляющая в будущем потрясающие возможности воплощения всех идей для создания того или иного изображения для многих бизнес-процессов, обучения и другого, упрощая работу и расширяя возможности. Компьютерная анимация. Создание движущихся изображений путём изменения свойств неподвижных изображений, быстро сменяющих друг друга. Виртуальная реальность. Разработка специальных шлемов и дисплеев, трёхмерных аудиоустройств, уникальных устройств ввода для оператора и создание соответствующего программного обеспечения. Мультимедиа — это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений. 2 Глава 1. История развития компьютерной графики: основные этапы и изобретения 1.1. 1960-1970-е годы развития компьютерной графики В 1960–1970-е годы компьютерная графика формировалась как научная дисциплина. В это время разрабатывались основные методы и алгоритмы: отсечение, растровая развёртка графических примитивов, закраска узорами, реалистическое изображение пространственных сцен (удаление невидимых линий и граней, трассировка лучей, излучающие поверхности), моделирование освещённости. Некоторые значимые события этого периода: Создание векторного редактора Sketchpad. Этот инновационный инструмент позволил пользователям создавать изображения, используя цифровое перо для рисования точек, линий и окружностей. Первая компьютерная анимация. В 1963 году Эдвард Зейджек показал движение спутника вокруг Земли с использованием программы ORBIT на компьютерах IBM 7090 и 7094. Основание исследовательского центра по компьютерной графике в Университете Юты. Создание первой советской компьютерной анимации. В 1968 году группа, руководимая Н. Н. Константиновым, создала анимацию «Кошечка», которая использовала алфавитно-цифровой принтер для создания визуальных изображений. В конце 1970-х годов произошло несколько значимых изменений в компьютерной графике: Создание персонального компьютера. В 1977 году Commodore выпустила свой РЕТ (персональный электронный делопроизводитель), а компания Apple создала Apple-II. Появление 3D-анимации. В сиквеле «Futureworld», выпущенном в 1976 году, была представлена первая 3D-анимация. Использование CGI для создания лётных тренажёров. Это существенно улучшило тренировку астронавтов. 3 1.2. 1980-е годы развития компьютерной графики В 1980-е годы началась модернизация и коммерциализация компьютерной графики. По мере распространения домашнего компьютера предмет, который ранее был только академической дисциплиной, был принят гораздо большей аудиторией, и число разработчиков компьютерной графики значительно возросло. Некоторые значимые события этого периода: В 1982 году Дж. Кларк создал Silicon Graphics, тогда же возникла Ray Tracing Corporation, Adobe System. В 1986 году компания Pixar отпочковывается от Lucasfilm. В эти годы компьютерная графика уже прочно внедряется в киноиндустрию, развиваются приложения к инженерным дисциплинам. В 1988 году для аркад были представлены первые специализированные 3Dграфические платы реального времени — Namco System 21 и Taito Air System. В конце 1980-х годов компьютеры Silicon Graphics использовались для создания некоторых из первых полностью компьютерных короткометражных фильмов. 1980-е годы также называют золотой эрой видеоигр; миллионные продажи систем Atari, Nintendo и Sega впервые показали компьютерную графику новой, молодой и впечатлительной аудитории. 1.3. 1990-е годы развития компьютерной графики В 1990-е годы произошло появление 3D-моделирования в массовом масштабе и впечатляющий рост качества CGI в целом. Домашние компьютеры стали способны выполнять задачи рендеринга, которые ранее были ограничены рабочими станциями стоимостью в тысячи долларов. Некоторые значимые события этого периода: 4 В 1992 году Virtua Racing, работающая на аркадной системной плате Sega Model 1, заложила основы полностью 3D-гоночных игр и популяризировала 3D-полигональную графику в реальном времени среди более широкой аудитории индустрии видеоигр. В 1995 году Pixar выпустил свой первый крупный фильм — «История игрушек». В 1996 году Кришнамурти и Левой изобрели normal mapping — усовершенствование bump mapping Джима Блинна. В 1999 году Nvidia выпустила оригинальную GeForce 256, первую домашнюю видеокарту, рекламируемую как графический процессор или GPU. К концу десятилетия компьютеры приняли общие рамки для обработки графики, такие как DirectX и OpenGL. С тех пор компьютерная графика стала только более детализированной и реалистичной, благодаря более мощному графическому оборудованию и программному обеспечению для 3D-моделирования. 1.4. 2000-2010е годы развития компьютерной графики В 2000-х годах реалистичность компьютерной графики достигла такого уровня, что появился термин «эффект зловещей долины» — разработчики поняли, что если искусственно созданный персонаж слишком похож на человека, это начинает отталкивать зрителя. Некоторые значимые события этого периода: Появилась возможность перераспределения математических вычислений с центрального процессора на графический процессор видеокарты, что увеличило точность и производительность рендера. В 2007 году появилась модель затенения ambient occlusion, улучшающая освещение. С её помощью можно рассчитать интенсивность света, доходящего до поверхности. В 2013 году Google выпустила на массовый рынок первые очки дополненной реальности. В последние годы развитие технологий привело к разработке RTX-графики. Она обеспечивает трассировку лучей в реальном времени, что обеспечивает более реалистичное освещение и отражения. Такие игры, как Cyberpunk 2077, 5 Control и Battlefield V, демонстрируют потенциал RTX-графики. Дополненная реальность (AR) — это технология, которая позволяет добавлять виртуальные элементы в реальный мир. Примеры применения AR: Виртуальные туры по музеям. Многие галереи мира оцифровали свои произведения искусства и предлагают посетителям виртуальные туры по музейным залам. Создание 3D-моделей зданий и интерьеров. Архитекторы, инженеры и дизайнеры используют графические пакеты для создания реалистичных цифровых макетов зданий и интерьеров. Создание рекламы. Компьютерная графика используется в рекламе для создания визуально привлекательного контента, который запомнится целевой аудитории. В 2013 году Google выпустила на массовый рынок первые очки дополненной реальности. Глава 2. Настоящее время развития компьютерной графики и ее будущее 2.1. Научная графика Научная графика — это направление, которое позволяет получать графическую интерпретацию научных расчётов на мониторе и выводить на печатные устройства. Примеры применения научной графики: Визуализация данных. Линейные диаграммы, гистограммы, диаграммы рассеяния или тепловые карты используются для поиска закономерностей или тенденций в больших базах данных, выявления выбросов или аномалий, а также для подчёркивания корреляций или причинно-следственных связей между переменными. Научные иллюстрации. Рисунки, диаграммы, эскизы, фотографии и 3Dмодели используются для визуализации структур на разных уровнях порядка, включая молекулы, клетки, ткани, органы и существа. Инфографика. Блок-схемы, временные диаграммы, диаграммы процессов, сравнительные диаграммы и статистические карты используются для 6 донесения результатов исследований, научных концепций или другого материала до широкой аудитории. Графические рефераты. Это вид графиков, используемых в научных статьях для краткого изложения основных результатов или идей исследовательского проекта. Они часто появляются в начале научной статьи и обычно состоят из одной картинки или группы картинок, а также краткой подписи. 2.2 Художественная и рекламная графика В настоящее время художественная и рекламная графика развивается в следующих направлениях: Трёхмерное моделирование. Эта технология предоставляет новые возможности для воплощения идей в создании изображений. Компьютерная анимация. Создание движущихся изображений путём изменения свойств неподвижных изображений, быстро сменяющих друг друга. Виртуальная реальность. Разработка специальных шлемов и дисплеев, трёхмерных аудиоустройств, уникальных устройств ввода для оператора и создание соответствующего программного обеспечения. Интеграция искусственного интеллекта. Использование машинного обучения для создания реалистичных изображений на основе данных из реального мира. Создание 3D-принтеров. Эта технология позволяет воспроизводить специальные трёхмерные модели в реальном мире, создавая реальные объекты. В будущем художественная и рекламная графика может развиваться в следующих направлениях: Создание виртуальных туров по музеям. Многие галереи мира оцифровали свои произведения искусства и предлагают посетителям виртуальные туры по музейным залам. Создание реалистичных цифровых макетов зданий и интерьеров. Архитекторы, инженеры и дизайнеры используют графические пакеты для создания реалистичных цифровых макетов зданий и интерьеров. Создание рекламы с использованием технологий дополненной реальности. Компьютерная графика используется в рекламе для создания визуально привлекательного контента, который запомнится целевой аудитории. 7 2.3. Нейросети В настоящее время нейросети используются для создания изображений. Они позволяют копировать стили художников, превращать эскизы в фотореалистичные иллюстрации, «оживлять» портреты и создавать новые изображения. В будущем нейросети могут: Помогать художникам. Например, быстро генерировать огромное количество визуально разных и стилистически отличающихся друг от друга картинок, а потом приходить к художнику за реализацией в конкретном стиле и с конкретными параметрами. Заменять художников. Однако это зависит от того, как будут развиваться технологии и как люди будут использовать нейросети. Создание реалистичных материалов и текстур. Нейросети могут имитировать такие свойства материалов, как отражение, преломление, затенение и текстурирование. Создание динамичных визуальных эффектов в видео и анимации. Например, нейросети могут отображать воду, огонь или дым, используя данные о поведении этих эффектов в реальной жизни. Анализ изображений и объектов на них. Модель CLIP от OpenAI способна предсказывать наиболее вероятное текстовое описание для изображения. Создание 3D-объекта по фотографии. С помощью нейросети можно не только создать 3D-объект, но и управлять им в виртуальной среде: добавлять свет, оживлять и даже сегментировать. Важно помнить, что технологии не должны подменять человеческое творчество, а служить инструментом для его раскрытия и усиления. 8 Заключение Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для обеспечения наглядности и хорошего восприятия изучаемой информации. Она задействована в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и так далее. И в будущем все больше будет влиять на нашу жизнь. 9
