گرافیک کامپیوتری
زمان تخمینی مطالعه:‌ 6 دقیقه

انسان ها موجودات جالبی هستند؛ اونا با خیلی از چیزهایی که می بینند و تجربه می کنند، هم ذات پنداری می کنند. در کودکی فکر می‌کردیم که اسباب بازی‌های ما جون دارند و همیشه با اونا مثل آدم های واقعی زندگیمون رفتار می کردیم؛ باهاشون حرف می زدیم، جاشون تصمیم می گرفتیم و حتی بهشون غذا می دادیم. دیدن کارتون‌ها (که ما آدم ها خیلی دوستشون داریم) شاید حس درونی شما رو  تحریک کرده باشه و به جای اینکه به تقلید از حرکات اون کارتون بپردازید ( خدا میدونه چند نفر بخاطر تقلید حرکت برادران تاچی وانا دست و پا شون شکسته)، خواستید خودتون یه انیمیشن بسازید. در اینجا می‌خواهیم به توضیح گرافیک کامپیوتری یا گرافیک رایانه ای در حد توان خودمون بپردازیم.

گرافیک کامپیوتری یعنی چی؟

هنر طراحی تصاویر، خطوط، نمودارها با استفاده از کامپیوتر و به وسیله برنامه نویسی را گرافیک کامپیوتری می گویند. پیکسل کوچکترین تصویر گرافیکی یا واحد نمایش تصویر در یک صفحه نمایش است. می توان پیکسل را بنیادی ترین ذره در طراحی دانست. به طور کلی گرافیک کامپیوتری به دو دسته گرافیک کامپیوتری تعاملی و گرافیک کامپیوتری غیر تعاملی تقسیم می‌شود.

گرافیک کامپیوتری تعاملی چیست؟

منظور از گرافیک رایانه ای تعاملی، ارتباط دو طرفه بین کاربر و کامپیوتر است. این بدان معناست که کاربر با استفاده از ورودی می تواند  تصویر گرافیکی شما را تغییر دهد. بگذارید یک مثال ساده بزنم تا کامل متوجه شوید. همه افراد حداقل یه دفعه بازی فوتبال در کامپیوتر یا دستگاه های بازی را انجام دادید. شما با استفاده از دسته بازی (ورودی) می توانید بازیکن ها (عناصر گرافیکی) را حرکت بدهید. بدین صورت کامپیوتر یا دستگاه بازی سیگنال هایی را از ورودی دریافت می کند و عنصر گرافیکی را طبق خواسته کاربر بلادرنگ تغییر می دهد. کاربر شما می تواند به وسیله ی مجموعه دستور هایی را که برای اجرا در اختیار داشته و هر کدام یک واکنش نسبت به عناصر گرافیکی نشان می دهد، با کامپیوتر ارتباط بر قرار کند.

این نوع گرافیک تعاملی حتی می تواند روی زندگی ما هم به روش های غیر مستقیم تاثیر بگذارد، می پرسید چگونه؟ بگذارید برای این موضوع هم یک مثال بزنم؛ با گرافیک کامپیوتری تعاملی شما می توانید به یک خلبان نحوه کنترل هواپیمایی که صد ها نفر سوار آن هستند را آموزش بدهید.

اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم باید یک شبیه ساز پرواز بسازید که به خلبان کمک کند که پرواز را نه در دنیای واقعی بلکه در محیطی مجازی یاد بگیرد. او باید در واقع تمام امکانات واقعی یک هواپیما را به صورت مجازی بشناسد و در حین آموزش آسیب نبیند و برای مثال وقتی سقوط کرد اتفاق بدی نیفتد. در سراسر دنیا شبیه ساز پرواز از اهمیت زیادی یرخوردار است. این شبیه ساز هم امنیت کافی دارد و هم باعث نمی شود که  شما هزینه اضافی بابت سوخت یا تعمیرات بدهید. حالا متوجه شدید که چقدر گرافیک کامپیوتری تعاملی مهم است.

گرافیک کامپیوتری غیر تعاملی چیست؟

در این نوع گرافیک رایانه ای کاربر هیچ گونه دخالتی در کارکرد عناصر گرافیکی ندارد. محصول شما به صورت خطی از دستورهایی که سازنده به آن می دهد تبعیت می کند. به این نوع گرافیک رایانه ای غیر تعاملی یا گرافیک رایانه ای غیر فعال نیز گفته می‌شود. مانند: محافظ‌های انیمیشنی صفحه نمایش یا کلیپ‌های کارتونی و…

نرم‌افزارهای مورد استفاده

• نرم‌افزارهای Raster یا نقشه بیتی که بر اساس پلت‌های رنگ Pixelها و نقاط کار می‌کنند همانند Photoshop یا Corel Photo paint
• نرم‌افزارهای Vector یا برداری که معمولاً برای ایجاد تصاویر گرافیکی از فرمولهای ریاضی ومعادلات دیفرانسیل بهره می‌برند. همانند Corel Draw یا Adobe Illustrator

ساختار هر دوی این نرم‌افزارها کاملاً با هم متفاوت است. هر چند سخت‌افزارهای Raster را جزو تولید کنندگان تصاویر گرافیکی می‌نامند ولی در واقع گرافیک Raster یا Bitmap ماهیت ویرایشی دارند تا تولیدی و نقطه قوت آنها در ویرایش و فیلتر گذاری بر روی تصاویر است تا خلق یک موضوع گرافیکی.

انواع تصاویر در گرافیک کامپیوتری

۱. تصویر دو بعدی

منظور از گرافیک کامپیوتری دو بعدی، به وجود آوردن تصاویر دیجیتالی توسط کامپیوتر با استفاده از مسیرهای ویژه است. گرافیک رایانه ای دو بعدی معمولا در برنامه‌هایی که بر پایه فن آوری‌های معمول چاپ و ترسیم، از جمله تایپوگرافی استفاده می‌شود. تصویر دو بعدی در این برنامه ها فقط یک شیء در دنیای حقیقی نیست، در حقیقت یک محصول مصنوعی مستقل دارای بار معنایی است؛ مدل‌های دو بعدی نسبت به گرافیک رایانه‌ای روی تصویر فراهم می‌سازند.

۲. تصویر پیکسلی

گستره وسیعی از علم دیجیتال به نام طرح پیکسلی است. این مورد با استفاده از برنامه های گرافیکی رستر که قابلیت ویرایش تصویر در سطح پیکسلی را دارند، ساخته می‌شود. گرافیک اکثر رایانه های قدیمی (یا محدود در در زمینه گرافیکی)، بازی‌های رایانه ای، بازی‌ هایی که در ماشین حساب های نموداری وجود دارند و بسیاری از بازی‌های موبایل ها، اغلب دارای طرح پیکسلی هستند.

۳. عنصر گرافیکی

یک تصویر یا انیمیشن دو بعدی را عنصر گرافیکی می گویند. این تصویر در یک صحنه بزرگتر گنجانده شده است. عناصر گرافیکی نخست تنها شامل اشیای گرافیکی بودند که به طور جداگانه از نگاشت بیتی (bitmap) حافظه ویدویی به کار گرفته می‌شدند، اما درحال حاضر شامل روش‌های مختلف هم‌پوشانی گرافیکی می‌شوند.

در حقیقت عنصر گرافیکی، راهی برای یکپارچه کردن نگاشت‌های بیتی غیر مرتبط و به تصویر کشیدن آنها به صورت بخشی از یک نگاشت بیتی عادی بر روی صفحه بود، مانند ساخت یک کاراکتر انیمیشنی که می‌تواند روی صفحه، بدون تغییر اطلاعات کلی صفحه، حرکت کند.

این عنصرها می‌توانند توسط مدارهای الکترونیکی یا نرم افزارها درست شوند. سخت‌افزار گرافیکی که در این مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود، به نوعی از سخت افزار اتلاق می‌شود که برای قرار دادن اجزای گرفیکی در صفحه اولیه از کانال‌هایی که دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) دارند استفاده می‌کنند. این کانال‌ها دو منبع ویدئویی مختلف را روی هم می‌گذارند. نرم افزار از طریق رندرینگ تخصصی، این اعمال را شبیه‌سازی می‌کند.

رشته گرافیک ‌کامپیوتری

گرافیک رایانه ای یکی از زیر رشته های علوم کامپیوتری محسوب می شود. در این رشته ما به بررسی روش ها و شیوه های ساخت و دستکاری محتوای دیداری در کامپیوتر و به صورت مجازی می پردازیم. این اصطلاح معمولا در مورد گرافیک رایانه ای سه بعدی به کار برده می شود، ولی گرافیک دو بعدی و پردازش تصویر را نیز در بر می گیرد.

گرافیک رایانه ای در حال حاضر یک رشته دانشگاهی است. این رشته به پردازش اطلاعات خام دیداری و هندسی به وسیله توابع محاسباتی می پردازد. در این رشته به جای مطالعه صرف مباحث زیبایی شناختی که مربوط به رشته های هنری است، به مطالعه ی توابع ریاضی و محاسباتی در تولید و پردازش تصویر تمرکز دارد. گرافیک ‌رایانه ای معمولا چیزی به جز گرافیک در حوزه تصویرسازی است، اگر چه این دو زمینه، شباهت‌های زیادی دارند.

هدف یادگیری گرافیک رایانه

یادگیری گرافیک رایانه‌ای فواید زیر را در پی خواهد داشت :

• آشنایی با روش کار ابزارهای ورودی و خروجی در راستای تولید صحنه گرافیکی و واسط کاربر آن
• آشنایی با الگوریتم‌های هندسی و روش‌های تولید اشیا
• افزایش دید طراحی سه بعدی و قدرت تجسم
• انجام مقدمات ساخت بازی رایانه‌ای و کسب توانایی‌های اولیۀ تولید بازی