Основы работы с графической информацией
Можно считать, что первые системы машинной графики (МГ) появились вместе с первыми цифровыми компьютерами.
Проект WHIRLWIND стал основой создания опытного образца командно-управляемой системы воздушной защиты, разработанной для полуавтоматической земной среды, как средство преобразования данных, полученных от радара, в наглядную форму. Оператор использовал световое перо для изображения мишени самолетов на ЭЛТ, а система, разработанная фирмой IBM, отображала соответствующую информацию об этом.
К середине 1960-х наступил период плодотворной работы и в промышленных приложениях МГ. Под руководством Тирбера Мофетта и Нормана Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертежную машину, которая стала основой для серии систем интерактивной графики компании Control Data Corp. В 1964 году General Motors представила свою DAC-1 - систему автоматизированного проектирования, разработанную совместно с IBM. В следующем году работа проводилась вместе с S.H. был создан проект "Chase" - первый прототип системы числового программного управления (ЧПУ) для фирмы Lockheed.
В конце шестидесятых - начале семидесятых в области машинной графики начали работать новые фирмы. Если ранее для выполнения каких-либо работ покупателям приходилось устанавливать уникальное оборудование и разрабатывать новое программное обеспечение, то с появлением разнообразных пакетов программ, облегчающих процесс создания изображений, чертежей и интерфейсов, ситуация существенно изменилась. За десятилетие системы "под ключ" стали настолько совершенны, что почти полностью изолировали пользователя от проблем, связанных с программным обеспечением. Итогом десятилетия для покупателей стали "проблемно-ориентированные устройства", специально предназначенные для решения конкретной задачи.
Возможно, наиболее знаменательным событием в МГ было создание в конце семидесятых персонального компьютера. В 1977 году Commodore выпустила свой РЕТ (персональный электронный делопроизводитель), а компания Apple создала Apple-II.
Появление этих устройств вызывало смешанные чувства: графика была ужасной, а процессоры медленными, как улитки.
Конечно, ПК развивались как важная часть машинной графики, особенно с появлением в 1984 году модели Apple Macintosh с их графическим интерфейсом пользователя. Первоначально областью применения ПК были не графические приложения, а работа с текстовыми процессорами и электронными таблицами, однако его возможности как графического устройства побуждали к разработке относительно недорогих программ как в области CAD/CAM (системы автоматизированного проектирования и производства), так и в более общих областях бизнеса и искусства. К концу десятилетия программное обеспечение имелось для всех сфер применения: от комплексов управления до настольных издательских систем.
Манипулятор "мышь" стал естественным графическим устройством ввода, наряду с сенсорными системами, которые также нашли свое место в числе оборудования МГ. Вследствие появления интереса к работе с трехмерными изображениями возникли соответствующие устройства ввода: приборы типа spaceball фирмы Spaceball Technologies, обладающий шестью степенями свободы; "Bird" фирмы Ascension Technology - сенсорное устройство позиционирования вместе с разнообразными очками, реагирующими на положение руки и движение пальца руки.
Графический комитет начал работу над новыми стандартами для создания приложений, особенно относящимся к передаче изображений, организации пользовательского интерфейса, рендерингу и оконной технологии. В 1985 году ANSI и ISO одобрили первый графический стандарт GKS, который регламентировал состав базовых возможностей аппаратно-независимых программных приложений. В 1988 году был принят расширенный стандарт GKS-3D и стандарт PHIGS. Возникли важные промышленные стандарты: PostScript от Adobe, OpenGL от Silicon Graphics и Х Window System от консорциума.
Стала более реальной возможность создания стереоизображений. Ранние системы использовали двухцветную (обычно красный и зеленый) технику, которая ограничивала реальность, а также объемные и дорогие вибрирующие мембраны.
К 1989 году стало возможным купить за 2 тысячи долларов купить стереоскопические очки или полноэкранный жидкокристаллический дисплей с поляризующими панелями. Очки имели компактную батарейку возле ушной раковины и были связаны с терминалом посредством беспроволочного инфракрасного соединения. Следствием этого стало широкое внедрение стереоскопического программного обеспечения в приложения, использующие трехмерную визуализацию, например при моделировании молекул.
Стираются отличия между МГ и обработкой изображения. Машинная графика часто имеет дело с векторными данными, а основой для обработки изображений является пиксельная информация. Еще несколько лет назад каждый пользователь требовал рабочую станцию с уникальной архитектурой, а сейчас процессоры рабочих станций имеют быстродействие, достаточное для того, чтобы управлять как векторной, так и растровой информацией. Кроме того, настоящее видео - это слияние этих двух форм. Прибавьте аудиовозможности - и вы имеете компьютерную среду мультимедиа.
Экономичные, цветные дисплеи с высоким разрешением, основанные на таких стандартах, как HDTI (1900 х 1200 линий) или АТС (2000 х 2000), ожидаются уже к концу этого десятилетия, и интерес заказчиков к HDTI исключительно велик. В ответ на требования по использованию всех возможностей графики в переносных компьютерах цветные дисплеи с плоским экраном предпринимают активные "набеги" на МГ. Агентство Advanced Research Projects Agency недавно выделило 500 млн. долл. на следующие 5 лет для дальнейшего развития этих дисплеев в США.
"Классическая" МГ до сих пор используется в различных приложениях бизнеса, включая разработку концепции, тестирование и создание новых продуктов, но бизнес также стал лидирующим потребителем систем мультимедиа, например, в обучении или маркетинговых презентациях. Графика все шире проникает в бизнес - сегодня фактически нет документов, созданных без использования какого-либо графического элемента. Соответствующее программное обеспечение специально разработано, чтобы позволить пользователям сконцентрироваться больше на содержании, а не на графическом исполнении.
Грядет всплеск использования машинной графики в анимации, особенно в области индустрии развлечений. Кинофильм Стивена Спилберга "Парк Юрского периода" установил в 1993 году новый стандарт фотореализма в графике. Этот фильм не единичный случай применения МГ в кино, и Голливуд расширяет сферу использования специальных эффектов машинной графики, только в 1994 году выпустив несколько художественных фильмов: "The Lion King", "The Mask" и "Forrest Gump".
Виртуальная реальность находит свою нишу в индустрии развлечений и видеоиграх. Число виртуальных галерей и развлекательных парков быстро растет. По предварительным оценкам 30% (то есть 144 млрд. долл.) всего дохода от использования систем виртуальной реальности было получено в прошлом году именно от разного рода игр, и доходы от этих применений будут расти.
