Számítógépes grafika - Bevezetés

A most következő cikksorozatban, mint ahogy azt a cím is mutatja a 3 dimenziós programozás alapjaival fogunk megismerkedni. Fel szeretném hívni a figyelmet az „alap” szóra, mivel a hangsúlyt egyelőre, erre szeretném helyezni. A cél nem az, hogy felülmúlhatatlan grafikus motorokat írjunk, hanem az, hogy megteremtsük a hozzá elvezető hosszú út alapjait. Úgy gondolom, hogy ma már szinte az élet minden területén alkalmazzák ezt az eljárást, érdemes vele bővebben is foglalkoznunk. Most így az elején kicsit bajban vagyok, hiszen nagyon nehéz egy ilyen témát elkezdeni. Nehéz eldönteni honnan is induljon el az ember, miről is érdemes szót ejteni. A nehézség oka a bőség zavara, hiszen erről a témáról soha nem lehet eleget írni, és soha nem lehet eleget beszélni. Ennek ellenére mi most megpróbálkozunk vele, a magunk szűkös keretei között. Szeretnék sok elméleti hátteret, tippet, trükköt nyújtani, hogy mindenki képes legyen saját maga megoldani az éppen aktuális problémáját. Talán néhol hibázok mivel ez egy eléggé összetett terület, ezért előre is elnézést kérek mindenkitől. Természetesen az elmélet mellett számos gyakorlati feladatot is át fogunk nézni, és próbálok majdnem mindent példákkal bemutatni. Most az első részben csak kizárólag elméleti dolgokkal fogunk foglalkozni, hiszen ezek egy része szükséges ahhoz, hogy egyáltalán el tudjunk indulni. Másrészt pedig valamelyest képet kapunk arról, miről is fogunk beszélni a későbbiekben. Remélem a cikksorozat végére mindenki közelebb fog kerülni a 3D programok, és a ma oly népszerű játékprogramok belső világához is.

A számítógépes grafika történelme

Mivel ebben a számban még csak elmélettel foglalkozunk, érdemes egy-két rövidke szót ejteni a számítógépes grafika történelméről. 1950-ben jelent meg a MIT számítógéppel vezérelt képernyő, a SAGE légvédelmi rendszer (a programok képernyőről történő vezérlése fényceruzával). 1963-as évet nevezhetnénk a modern interaktív grafika megjelenésének, jellemzői az adatstruktúrák, szimbolikus struktúrák tárolása, interaktív mutatás, választás, rajzolás. 1964-ban tűntek fel a különböző tervező programok (CAD) a General Motors alkalmazta először. De ez a fejlődés elég lassan ment végbe, hiszen a hardware nagyon drága volt, drágák voltak a számítógépes erőforrások (nagy adatbázis, interaktív manipuláció, intenzív adatfeldolgozás), nehéz volt nagy programokat írni, és a software sem volt hordozható.

Az 1970-es évek jellemzői az output eszközök, az un. raszter - képernyő (TV - technika), bit - térképes grafika, bit - térkép (bitmap): bináris mátrix képek reprezentálására. Az 1980-as években már erőteljes fejlődésnek indult a számítógépes grafika, de még mindig egy eléggé szűk speciális terület a drága hardware miatt. Az újdonságokat a személyi számítógépek megjelenése (Apple Macintosh, IBM PC), a raszteres képernyő és az ablaktechnika jelentette. Ennek hatására rengeteg új alkalmazás és I/O eszköz került forgalomba gondoljunk csak az egérre vagy a táblára.
A számítógépes grafika célja ugyanis elsősorban az, hogy a számítógépből olyan eszközt tudjon varázsolni a felhasználó számára, amely a vázlatos gondoltainkból képet tud alkotni. Egy ilyen eszköz hatékony alkalmazásához, sajnos sokrétű ismereteink kell, hogy legyenek. A gondolatainkba felépített testek megvalósításához, elsősorban a geometriára, a matematikára, és a fény optikai modellezéséhez szükséges fizikai törvényszerűségre támaszkodunk. Persze ezeken kívül még sok más területtel is tisztában kell lennünk. Mindezt úgy kell megtennünk, hogy a számítógép monitorán megjelent képet az emberi agy fogja feldolgozni. Ezért nem szabad elfelejtenünk az ebből adódó korlátokat sem. Mivel ezt a képalkotást a számítógépes programokkal tudjuk elérni, a szoftvertechnológia, és az algoritmusok, adatszerkezetek ismertetőitől sem tudunk eltekinteni.

A számítógépes grafika területén ezek mellet a másik legfontosabb dolog az interaktív kapcsolat a felhasználó és a gép között, ezért fontos az interaktív szerkesztés és megjelenítés is. Az előbbi tömören azt takarja, hogy a grafikai objektumok (görbék, testek, felületek) alakját, színét, méretét a felhasználó tetszése szerint tudja változtatni anélkül, hogy a forráskódot változtani kellene. A szerkesztés eredményének interaktív megjelentése lehetővé teszi a kapott objektumok különböző irányból megfigyelését és mozgatását. A számítógépes grafika nehézsége abból adódik, mint már azt fent említettük, hogy széles ismeretek kíván, hogy igazán otthon érezzük magunk benne. Talán a szépsége is ebből adódik. Ezért most először a számítógépes grafika céljaival és feladatival fogunk foglalkozni, persze csak annyira amennyire szükséges. Alapszintű programozási tudást feltételezünk, ezért olyan dolgokkal, mint adatok bevitele, tárolása, grafikus kurzorok, lajstrom elem kiválasztás nem foglalkozunk. Valamint mindenkinek ajánlom, hogy mélyedjen el a 2 dimenziós grafikában, hiszen erre a 3D-ben is szükségünk lesz.