Uporaba računalniške grafike

Malo zgodovine

Človek je začel grafiko uporabljati že zelo zgodaj. Tako zasledimo prve risbe jamskega človeka že 12.000 let pred našim štetjem. Spomnimo se lahko babilonskih načrtov izpred 4000 let in grških arhitektov izpred 2000 let. Pomembno vlogo je igrala grafika pri ugotavljanju vzrokov smrtnih primerov kolere v letu 1854 (Risali so lokacije smrtnih primerov in ugotavljali njihovo povezanost z bližino vodnih črpalk).

Zanimiva je tudi grafična ponazoritev Napolenonove invazije na Rusijo iz leta 1812. Za grafiko je značilna izrazita interdisciplinarnost. Ker je to tudi eden od najbolj atraktivnih in prijaznih načinov komunikacije med ljudmi.

Računalniška grafika

Zasledimo jo praktično na vseh področjih, kjer srečamo tudi računalnik. Splošno gledano uporabljamo grafiko že od nekdaj za bolj nazoren prikaz informacij. Pomembna je pri načrtovanju. Atraktivna je, kjerkoli uporabljamo različne simulacije, pa naj gre to za zabavo (igre), izobraževanje in usposabljanje, pa celo kot način znanstvenih prikazov.

Tako pridemo do pojma računalniška vizualizacija. Ta temelji na tem, da grafična slika pove precej več, je bolj nazorna, kot pa množica števil (kar je sicer značilno za računalniško pomnenje podatkov). Računalniška vizualizacija tako povezuje vsaj dve ločeni področji: računalniško grafiko in neko znanstveno področje, kot je na primer fizika, kemija, biologija ipd.

Sprehod preko področij uporabe računalniške grafike

Posameznik se morda najprej sreča z računalniško grafiko v okviru različnih računalniških iger, risank in drugih računalniških animacij. Te srečamo tako pri zabavi kot v sklopu reklam in tudi večjih filmskih mojstrovin. Sama po sebi je logična njena uporaba na področju umetnosti,

Pri poslovnih in pisarniških aplikacijah jo uporabljamo pri elektronski pošti, pri namiznem založništvu in pri oblikovanju hipertekstnih gradiv. Z njeno pomočjo lahko prikazujemo tako poslovne kot matematične grafikone.

Tudi sodobni operacijski sistemi oziroma njihovi uporabniški vmesniki temeljijo na intenzivni uporabi računalniške grafike.

Računalniška grafika je najprej doživela razcvet na področju računalniškega načrtovanja in upravljanja proizvodnje (CAD,CAM, Computer aided Design, Computer Aided manufacturing), nadzora industrijskih procesov, prometnih sistemov, elektrarn in ne nazadnje računalniških omrežij. Na računalniških zaslonih lahko vidimo shemo tehnološkega procesa. Ta lahko prikazuje trenutno stanje. Operater lahko tako tehnološki proces nadzira ali celo krmili.

V primeru načrtovanja lahko tako simuliramo proces, ki ga morda še ni. Preskušamo lahko različne variante in tako proces prilagodimo ergonomskim zahtevam ali ga optimiziramo.

V področje načrtovanja sodi tudi arhiterktura. Ponazoritev objektov, ki še sploh ne obstajajo, je tako večja. Spreminjamo lahko poglede. Tako lahko načrtujemo tako notranje razporeditve pohištva in druge opreme. Najprej tvorimo 3D modele posameznih objektov, razporedimo jih v umetnem prostoru, postavimo umetno osvetlitev ter jih upodobimo na zaslon.

Z enako tehnologijo lahko izdelamo 3 dimenzionalne predstavitve objektov. Ti so lahko posamezna poslopja, stanovanjski kompleksi, trgovski centri, športni objekti ipd. Celo sprehajamo se lahko po objektih.

Računalniško grafiko bi kar težko pogrešali v geografskih informacijskih sistemih (GIS), pri kartografiji, oceanologiji itd. Pogosto pri tem izhajamo iz digitaliziranih letalskih ali satelitskih posnetkov pokrajine. Kartografske podatke lahko opremimo tudi z drugimi, ki predstavljajo prometne povezave, imena mest in naselij, imena rek in drugih voda, imena pokrajin in držav.

Obdelavo računalniških slik zasledimo pri satelitskih posnetkih, pri proučevanju medicinskih posnetkov, Pri napovedovanju vremena, pa tudi v sklopu policijskih in vojaških postopkov. Namesto posameznih slik imamo tu pogosto na voljo zaporedja posnetkov, kar omogoča rekonstrukcijo dogajanja v odvisnosti od časa, posledično tudi njegovo napovedovanje.

3 dimenzionalna računalniška grafika omogoča načrtovanje strojev in drugih naprav ter njihovo prostorsko vizualizacijo. Če k temu dodamo še upoštevanje osnovnih fizikalnih zakonitosti, lahko tako opazujemo, ali bo načrtovana naprava vzdržala predvidene obremenitve. V primeru letal, plovil in drugih prometnih vozil lahko ponazorimo tudi zračne ali vodne tokove okrog vozil in optimiziramo njihovo obliko s ciljem čim večjega zmanjšanja upora.

Višek uporabe računalniške grafike je pri takoimenovani navidezni resničnosti, kjer z njeno pomočjo (pa ne le njeno) skušamo preslepiti človeka, da čuti sicer umetno, računalniško ustvarjeno okolje, kot resnično.

S časom se bo uveljavila tudi obogatena resničnost, pri kateri »mešamo« okolje iz resničnega sveta z umetno ustvarjenim okoljem. Osnovni princip obogatene resničnosti je, da računalnik opremimo s kamero, preko katere sprejemamo pogled iz resničnega sveta. Tej sliki dodamo bolj ali manj kompleksne sistetične, računalniško izračunane modele.
Tako navidezna kot obogatena resničnost lahko najdeta svojo vlogo v vojaških aplikacijah, medicini, igrah in seveda v izobraževanju.

Sprehod po aplikacijah računalniške grafike smo začeli na področju zabave. Poleg animiranih filmov lahko zasledimo uporabo 3D grafike tudi pri različnih filmih, kjer želimo doseči posebne učinke. Tako lahko ustvarimo realistične scene, ki so v praksi neizvedljive ali človeku nevarne. Kvaliteta teh učinkov je danes že tako velika, da filmu ne moremo več verjeti ničesar.

Problem ni več v programski opremi računalnikov, saj jo danes zasledimo tudi na osebnih računalnikih. Potrebujemo pa dovolj zmogljivo aparaturno opremo, saj je takoimenovano upodabljanje (rendering) še vedno računsko zelo zahtevno. Pogosto si pri izdelavi takih scen pomagamo kar s celimi skupinami računalnikov (parki računalnikov).