گرافیک رایانه ای

گرافیک رایانه ای (Computer Graphics)
تصاویری که با استفاده از رایانه ساخته می شوند. گرافیک رایانه ای در حوزه های گوناگونی کاربرد دارد، ازجمله سرگرمی، علوم، آموزش، پزشکی، تجارت، و صنعت. گرافیک رایانه ای همچنین باعث ساده تر شدن استفاده از رایانه می شود. به کمک رابط های گرافیکی کاربر (GUI) کاربران رایانه می توانند برای اجرای دستورات به جای وارد کردن فرمان های رایانه از طریق انتخاب کردن تصاویری کوچک که به آن ها آیکون می گویند، با رایانه ارتباط برقرار کنند. ساختن تصاویر با استفاده از رایانه به طور کلی شامل سه مرحله مدل سازی رندرکردن و نمایش است. یک تصویر کامل در نتیجه انجام این سه مرحله به دست می آید. در مرحله مدل سازی، یک هنرمند گرافیک رایانه ای داده های لازم برای نمایش سه بعدی تصویر را از منابع مختلف گردآوری می کند. در مرحله رندرکردن از این داده های ورودی سه بعدی یک تصویر دوبعدی ساخته می شود. فرآیند رندرکردن درست مثل این است که صفحه ای از جنس شیشه جلوی یک منظره بگذارید و به یک نقاش بگویید هرچه را که در آن سوی شیشه می بیند روی آن بکشد. البته در مورد گرافیک رایانه ای آن صفحه شیشه ای مانیتور رایانه و نقاش خود رایانه است و حرکت های قلم مو نیز با فرمول های ریاضی هدایت می شوند. نتیجه نهایی مرحله رندرکردن تصویری است که از تعداد زیادی اجزاء ریز رنگی تشکیل شده است. این اجزاء تصویر که به آن ها پیکسل می گویند به صورت یک آرایه مرتب شده اند، درست مثل یک کاغذ شطرنجی. تصویر از کنار هم قرار گرفتن این پیکسل ها تشکیل می شود. در مرحله نمایش، تصویری که از مرحله رندرکردن به دست آمده است برای نمایش روی مانیتور یا چاپ روی چاپگر آماده می شود. تصویری که توسط برنامه های رایانه ای ساخته و پردازش می شود، قبل از نمایش روی مانیتور در یک قسمت خاص از حافظه به نام حافظه فریم نگهداری می شود. در این قسمت از حافظه، اطلاعات مربوط به هریک از پیکسل های تصویر، مثلاً رنگ یا میزان روشنایی آن پیکسل، نگهداری می شود. رنگ های در رایانه به صورت ترکیبی از سه عدد ذخیره می شوند. برای مثال در سیستم رنگی قرمز ـ سبز ـ آبی (RGB) رایانه برای نشان دادن مقدار هریک از رنگ های قرمز، سبز، و آبی از یک عدد استفاده می کند و به این ترتیب می توان رنگ های مختلف را به صورت ترکیبی از این سه رنگ اصلی نشان داد. نمایش تصاویر روی مانیتور به صورت مجموعه ای از مربع های کوچک رنگی (پیکسل ها) موجب بروز مشکل Aliasing می گردد، یعنی خطوط مایل به صورت دندانه دار و پلکانی به نظر می رسند. برای حل این مشکل رایانه محاسبه می کند که هریک از پیکسل ها چقدر به خط واقعی نزدیک است و برحسب نزدیکی پیکسل با خط واقعی رنگ آن را پررنگ تر نشان می دهد. این فرآیند موجب می شود که خطوط مایل، صاف تر به نظر بیایند و به آن Anti-Aliasing می گویند. تا قبل از دهه ۱۹۸۰ تمام تولیدات با استفاده از ابزارهای دستی مثل خط کش و شابلون طراحی می شدند. امروزه تقریباً هرچه که در اطراف خود می بینید ابتدا با رایانه طراحی و ساخته شده است. گرافیک رایانه ای نقش بسیار مهمی در امور مختلف از صنعت گرفته تا دامپزشکی و سرگرمی بازی می کند.