컴퓨터 그래픽: 컴퓨터 그래픽과 컴퓨터 비전의 교차점 탐색

By Fouad Sabry

컴퓨터 그래픽이란 무엇입니까

컴퓨터 그래픽은 컴퓨터의 도움으로 이미지와 예술 작품을 생성하는 작업을 다룹니다. 오늘날 컴퓨터 그래픽은 디지털 사진, 영화, 비디오 게임, 디지털 아트, 휴대폰, 컴퓨터 디스플레이 및 다양한 특수 응용 분야의 핵심 기술입니다. 많은 특수 하드웨어와 소프트웨어가 개발되었으며, 대부분의 장치의 디스플레이는 컴퓨터 그래픽 하드웨어에 의해 구동됩니다. 이는 컴퓨터 과학의 광범위하고 최근 개발된 분야입니다. 이 문구는 1960년 컴퓨터 그래픽 연구자인 번 허드슨 과 보잉 의 윌리엄 페터 에 의해 만들어졌습니다. 종종 CG로 축약되거나 일반적으로 영화의 맥락에서 컴퓨터 생성 이미지(CGI)로 사용됩니다. 컴퓨터 그래픽의 비예술적인 측면은 컴퓨터 과학 연구의 주제입니다.

혜택을 받는 방법

(I) 다음 주제:

1장: 컴퓨터 그래픽

2장: 렌더링(컴퓨터 그래픽)

3장: 래스터 그래픽

4장: 벡터 그래픽

5장: 스캔라인 렌더링

6장: 래스터화

7장: 텍스처 매핑

8장: 프레임 버퍼

9장: 과학적 시각화

10장: 볼륨 렌더링

(II) 컴퓨터 그래픽에 관한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 컴퓨터 그래픽을 활용한 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가요?

전문가, 학부 및 대학원생, 열성팬 , 애호가, 모든 종류의 컴퓨터 그래픽에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 4, 2024

Book preview

1 장 : 프랙탈 생성 소프트웨어

모든 종류의 그래픽 프로그램은 프랙탈 사진을 생성할 수 있는 한 프랙탈 생성 소프트웨어로 간주될 수 있습니다. 프랙탈을 생성할 수 있는 많은 응용 프로그램이 있으며 그 중 일부는 무료이고 다른 일부는 비용이 듭니다. 사용자가 프랙탈을 가지고 놀거나 실험할 수 있는 모바일 장치에 사용할 수 있는 응용 프로그램이 있습니다. 일부 프로그래머는 개념의 독창성과 관련된 수학을 이해하기 어렵기 때문에 스스로 프랙탈 소프트웨어를 구축합니다. 프랙탈의 형성은 순수 수학 분야에 매우 중요한 도전을 초래했습니다.

프랙탈을 생성하는 소프트웨어는 시각화를 사용하여 수학적으로 아름다운 이미지를 생성할 수 있습니다. 최신 컴퓨터에서는 단일 고해상도 프랙탈 사진을 만드는 데 몇 초에서 몇 분이 걸릴 수 있습니다. 시뮬레이션(모델링)에 사용할 이미지와 예술적 목적을 위한 무작위 프랙탈을 생성할 수 있습니다. 모델링에 사용하기 위한 프랙탈 제작은 컴퓨터 그래픽에서 사실주의의 필수 구성 요소입니다.

음악 시각화 소프트웨어, 화면 보호기 소프트웨어 및 배경 화면 생성기에는 모두 프랙탈을 만들 수 있는 기능이 있습니다. 이 소프트웨어는 사용자에게 사용 가능한 구성 및 기능의 더 좁은 선택을 제공하며 종종 사전 프로그래밍된 변수 세트에 의존합니다. 프랙탈은 기본 공식을 사용하여 복잡한 그래픽을 생성할 수 있기 때문에 데모씬에서 자주 사용됩니다.

1883년 독일의 수학자 게오르크 칸토어(Georg Cantor)는 컴퓨터를 사용하지 않고 계산 과정을 통해 프랙탈을 수동으로 생성하여 칸토어 집합을 만들었습니다. 이것은 칸토어 세트를 생성하기 위해 수행되었습니다. 수학자들은 그 후 몇 년 동안 많은 수의 프랙탈이 존재했을 것이라고 추측했습니다. 1942년 네덜란드의 수학 강사 알버트 E. 보스만(Albert E. Bosman)이 개발한 피타고라스 나무(Pythagoras tree)와 같은 프랙탈의 명명 이전에 구상된 것도 있습니다.

브누아 만델브로트(Benoit Mandelbrot)는 줄리아 세트(Julia sets)로 알려진 형태 그룹에 대한 일반화된 함수를 추구하면서 프랙탈 생성을 위해 특별히 설계된 최초의 소프트웨어 프로그램을 만들었습니다. 1979년은 만델브로트가 반복 과정을 통해 복소 평면의 한 그림을 형성할 수 있다는 사실을 발견한 해입니다. IBM에서 일하는 다른 프로그래머들과 함께 그는 원시 프랙탈 프린트의 첫 번째 예를 만들었습니다. 디트마 소페(Dietmar Saupe), 하인츠-오토 파이트겐(Heinz-Otto Peitgen), 클리포드 A. 픽오버(Clifford A. Pickover)는 이 분야에서 가장 영향력 있는 작가 중 일부에 불과합니다.

2차원 프랙탈을 생산하는 데 사용되는 두 가지 주요 접근 방식이 있습니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 생성 재귀를 사용하여 기본 방정식에 반복적인 접근 방식을 적용하는 것입니다. 사진은 그라데이션 색상 밀도 외에 사용된 색상 기술을 기반으로 색상 밴딩을 나타낼 수 있습니다.

코흐 곡선은 특정 컴퓨터 시스템에 의해 생성될 수 있는 기하학적 자기 유사 또는 결정론적 프랙탈의 한 예입니다. 이러한 프로그램은 이니시에이터로 시작한 다음 생성기를 사용하여 특정 패턴으로 반복됩니다. 이 간단한 프랙탈은 1904년 Koch가 처음 제시한 방법에서 파생됩니다. 혼돈 혼합을 검사하기 위해 등고선 이류를 사용하면 유체 역학 모델링 시뮬레이션에서 프랙탈이 난류로 나타납니다. 이러한 시뮬레이션은 프랙탈을 생성합니다. 1993년은 붓다브로트 기법이 처음 소개된 해입니다. 컴퓨터 프로그램이 프랙탈 하이트맵을 사용하여 랜드스케이프를 구성할 수도 있습니다. 다음은 컴퓨터에서 프랙탈이 생성되는 몇 가지 방법입니다. 멩거 스폰지, 초복합 다양체, 브라운 나무, 브라운 운동, 분해, L-시스템, 랴푸노프 프랙탈, 뉴턴 프랙탈, 픽오버 줄기 및 이상한 끌개라는 문구는 모두 다른 유형의 프랙탈을 나타냅니다.

프랙탈을 생성하는 소프트웨어 프로그램에는 종종 다양한 추가 기능이 포함되어 있습니다. 따라서 생성된 그림에 비슷한 변형이 있을 수 있습니다. 대부분은 일종의 알고리즘 선택, 대화형 이미지 확대/축소, JPEG, TIFF 또는 PNG 형식으로 파일을 저장하는 기능 및 매개변수 파일을 저장하는 기능을 포함합니다. 이러한 기능을 통해 사용자는 나중에 수정하거나 조사하기 위해 이전에 만든 이미지로 쉽게 돌아갈 수 있습니다. 동일한 응용 프로그램의 사용자는 프랙탈 그림의 공식, 매개 변수, 변수 및 채색 기술에 대해 서로 통신할 수 있습니다. 표준으로 널리 받아들여지는 프랙탈 파일 형식은 없습니다.

최대 반복 설정은 대부분의 이스케이프 시간 프랙탈 알고리즘 또는 대수 기반 프랙탈에서 찾을 수 있는 특성 중 하나입니다. 사진이 확대된 경우 이미지의 미세한 디테일이 손실되는 것을 방지하기 위해 반복 횟수를 늘려야 합니다. 장치의 처리 용량이 제한되면 최대 반복 횟수를 제한하는 것이 중요합니다. 무작위 색상 선택 기능을 포함한 다양한 색상 선택. 특정 그라데이션은 매우 다양한 크기를 출력하기 때문에 색상 밀도에 대한 옵션이 있는 것이 일반적입니다. 이로 인해 반복되는 밴딩이 심하거나 같은 색상의 큰 패치가 발생할 수 있기 때문입니다. 레이어링 및 알파 합성은 다른 그래픽 응용 프로그램에서 찾을 수 있는 기능이며, 후처리 효과를 쉽게 적용할 수 있도록 사용자의 편의를 위해 이 그래픽 프로그램에 통합되었습니다. 플라즈마 효과 및 조명과 같은 2D 및 3D 렌더링 효과를 모두 포함할 수 있습니다. 사용자는 또한 연색성을 선택할 수 있는 옵션과 필터를 적용하고 사용 가능한 많은 패키지를 사용하여 다른 형태의 사진 편집에 참여할 수 있는 기능이 제공됩니다. 이를 통해 사용자는 생성된 프랙탈을 더 높은 수준으로 제어할 수 있습니다. 사용자가 여러 프랙탈 스틸 사진을 함께 연결하여 동영상을 만들 수 있는 프랙탈 소프트웨어 도구가 있습니다. 다른 것들은 현재 렌더링 시간을 표시하고 색상 순환 및 어떤 형태로든 색상 팔레트를 만들기 위한 도구를 포함합니다.

GIMP와 같이 표준으로 간주되는 그래픽 프로그램은 프랙탈 개발에 사용할 수 있는 필터 또는 플러그인을 제공합니다. 블렌더에서 사용할 수 있는 프랙탈(또는 임의) 수정자가 있습니다. 다른 그래픽 프로그램(예: Photoshop)과 결합할 때 더 높은 수준의 복잡성을 가진 비주얼을 생성하는 데 사용할 수 있는 여러 독립 실행형 프랙탈 생성 도구가 있습니다. POV-Ray는 프랙탈을 구축할 수 있는 레이 트레이싱 애플리케이션입니다. 텍스트 기반 장면 설명에서 그림을 만들어 이를 수행합니다. 3ds Max와 Autodesk Maya 모두에서 스크립트를 활용할 수 있습니다. 인터넷에서 자유롭게 액세스할