컴퓨터 그래픽스

컴퓨터 그래픽스 “컴퓨터를 사용하여 그림을 생성하는 기술” 생성 = 창조 cf.) 영상처리

캐드/캠(CAD/CAM) Computer-Aided Design Computer-Aided Manufacturing

프리젠테이션 그래픽스 이것! 백마디 말보다 하나의 그림이 낫다! 엑셀 막대 차트(Bar Chart) 선 그래프(Line Chart) 파이 차트(Pie Chart) 입체 그래프(Surface Graph) 백마디 말보다 하나의 그림이 낫다!

가상 현실 (Virtual Reality) “존재하지 않는 가상의 환경을 구성하되 그것이 마치 현실과 똑같이 느껴지도록 만드는 데 주안점” 기술적 요소 하드웨어: 입체화면, 3차원 입체 음향, 데이터 장갑 소프트웨어: 장면 데이터베이스, 그래픽 소프트웨어 인지과학, 전자공학, 기계공학, 음향학…

가상현실: 햅틱(Haptic) Demo

가상 환경

미술 그래픽 소프트웨어 스타일러스 펜

미술: 햅틱(Haptic) Demo

애니메이션 총 프레임(정지화면) 수 119,592 개 주당 렌더링에 소요된 시간 275,000 시간 평균 정지 프레임 크기 6 MB 렌더링에 사용된 실리콘 그래픽 서버 수 270 대 프로세싱에 사용된 데스크 탑 컴퓨터 수 166 대 프로세서 당 평균 메모리 용량 156MB 1개의 프로세서로 제작할 경우의 소요시간 약 54년 영화 저장을 위한 보조기억 장치 용량 3.2 TB 매 순간 온 라인으로 공유된 프레임 수 75,000 개

게임 캐릭터, 배경화면, 애니메이션 사용자와 프로그램 사이의 상호작용 설계 상호작용에 걸리는 시간을 최소화

교육 및 훈련(Computer Aided Instruction) 학습 보조 도구 지식 데이터 베이스 이용 텍스트 + 시각

교육 및 훈련: 가상현실 시뮬레이션

과학적 가시화(SCI VIS; Scientific Visualization) 대용량 정보 분석 자연현상 시각화 현상 내부 패턴 및 추세를 직관적으로 파악

그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 메뉴, 스크롤바, 아이콘, … 사용자 편의 최우선

컴퓨터 그래픽스 역사 그래픽스를 위한 최초의 컴퓨터는? Whirlwind (1945)

Whirlwind의 화면

Whirlwind의 인터페이스

최초의 그래픽스 이미지 Laposky의 Oscillons (1950)

그럼 “최초의 사람”은? William Fetter의 Boeing Man (1960)

컴퓨터 그래픽스: ’60~ 1960 William Fetter “컴퓨터 그래픽”이란 용어를 최초로 사용 1963 Ivan Sutherland 컴퓨터 그래픽의 제반 개념을 확립 Douglas Englebart 최초의 마우스 프로토타입 1965 Jack Bresenham 선분 그리기 알고리즘을 개발

Ivan Sutherland 컴퓨터 그래픽의 창시자

스케치패드(Sketchpad) Ivan Sutherland의 스케치패드 프로젝트 최초의 GUI 라이트 펜 아이콘 러버밴딩 줌 인-아웃 물체를 선택하여 이동하는 방법 팝업 메뉴에 의한 사용자 입력

최초의 마우스 (1963)

컴퓨터 그래픽스: ’70~ 그래픽스 알고리즘의 시기 1971 Gouraud 구로 쉐이딩 알고리즘 1973 John Whitney Jr. 컴퓨터 그래픽에 의한 최초의 영화 “West World" 1974 Edwin Catmull 텍스쳐 매핑, Z-버퍼 알고리즘 Bui-Tong Phong 전반사에 의한 하이라이트 알고리즘 1975 Martin Newell 베지어 표면 메쉬를 사용한 차 주전자 모델 Benoit Mandelbrot 프랙탈 이론 1976 Jim Blinn 주변 매핑, 범프 매핑 이론 1977 Steve Wozniak 컬러 그래픽 PC: Apple II Frank Crow 앤티 앨리어싱 알고리즘 1979 Kay, Greenberg 최초로 투명한 물체 면을 그려냄

차 주전자(Teapot)

“The” (Utah) Teapot Martine Newell (1974) 실제 차주전자로부터 모델링 Melitta (1974)

차이?

차이?

차주전자 모델링 코드 – 기억할 수 있을까? Rim: { 102, 103, 104, 105, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } Body: { 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 } { 24, 25, 26, 27, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 } Lid: { 96, 96, 96, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 101, 101, 101, 0, 1, 2, 3 } { 0, 1, 2, 3, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 } Handle: { 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 } { 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 28, 65, 66, 67 } Spout: { 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83 } { 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95 } Vertices: { 0.2000, 0.0000, 2.70000 }, { 0.2000, -0.1120, 2.70000 }, { 0.1120, -0.2000, 2.70000 }, { 0.0000, -0.2000, 2.70000 }, { 1.3375, 0.0000, 2.53125 }, { 1.3375, -0.7490, 2.53125 }, { 0.7490, -1.3375, 2.53125 }, { 0.0000, -1.3375, 2.53125 }, { 1.4375, 0.0000, 2.53125 }, { 1.4375, -0.8050, 2.53125 }, { 0.8050, -1.4375, 2.53125 }, { 0.0000, -1.4375, 2.53125 }, { 1.5000, 0.0000, 2.40000 }, { 1.5000, -0.8400, 2.40000 }, { 0.8400, -1.5000, 2.40000 }, { 0.0000, -1.5000, 2.40000 }, { 1.7500, 0.0000, 1.87500 }, { 1.7500, -0.9800, 1.87500 }, { 0.9800, -1.7500, 1.87500 }, { 0.0000, -1.7500, 1.87500 }, { 2.0000, 0.0000, 1.35000 }, { 2.0000, -1.1200, 1.35000 }, { 1.1200, -2.0000, 1.35000 }, { 0.0000, -2.0000, 1.35000 }, { 2.0000, 0.0000, 0.90000 }, { 2.0000, -1.1200, 0.90000 }, { 1.1200, -2.0000, 0.90000 }, { 0.0000, -2.0000, 0.90000 }, { -2.0000, 0.0000, 0.90000 }, { 2.0000, 0.0000, 0.45000 }, { 2.0000, -1.1200, 0.45000 }, { 1.1200, -2.0000, 0.45000 }, { 0.0000, -2.0000, 0.45000 }, { 1.5000, 0.0000, 0.22500 }, { 1.5000, -0.8400, 0.22500 }, { 0.8400, -1.5000, 0.22500 }, { 0.0000, -1.5000, 0.22500 }, { 1.5000, 0.0000, 0.15000 }, { 1.5000, -0.8400, 0.15000 }, { 0.8400, -1.5000, 0.15000 }, { 0.0000, -1.5000, 0.15000 }, { -1.6000, 0.0000, 2.02500 }, { -1.6000, -0.3000, 2.02500 }, { -1.5000, -0.3000, 2.25000 }, { -1.5000, 0.0000, 2.25000 }, { -2.3000, 0.0000, 2.02500 }, { -2.3000, -0.3000, 2.02500 }, { -2.5000, -0.3000, 2.25000 }, { -2.5000, 0.0000, 2.25000 }, { -2.7000, 0.0000, 2.02500 }, { -2.7000, -0.3000, 2.02500 }, { -3.0000, -0.3000, 2.25000 }, { -3.0000, 0.0000, 2.25000 }, { -2.7000, 0.0000, 1.80000 }, { -2.7000, -0.3000, 1.80000 }, { -3.0000, -0.3000, 1.80000 }, { -3.0000, 0.0000, 1.80000 }, { -2.7000, 0.0000, 1.57500 }, { -2.7000, -0.3000, 1.57500 }, { -3.0000, -0.3000, 1.35000 }, { -3.0000, 0.0000, 1.35000 }, { -2.5000, 0.0000, 1.12500 }, { -2.5000, -0.3000, 1.12500 }, { -2.6500, -0.3000, 0.93750 }, { -2.6500, 0.0000, 0.93750 }, { -2.0000, -0.3000, 0.90000 }, { -1.9000, -0.3000, 0.60000 }, { -1.9000, 0.0000, 0.60000 }, { 1.7000, 0.0000, 1.42500 }, { 1.7000, -0.6600, 1.42500 }, { 1.7000, -0.6600, 0.60000 }, { 1.7000, 0.0000, 0.60000 }, { 2.6000, 0.0000, 1.42500 }, { 2.6000, -0.6600, 1.42500 }, { 3.1000, -0.6600, 0.82500 }, { 3.1000, 0.0000, 0.82500 }, { 2.3000, 0.0000, 2.10000 }, { 2.3000, -0.2500, 2.10000 }, { 2.4000, -0.2500, 2.02500 }, { 2.4000, 0.0000, 2.02500 }, { 2.7000, 0.0000, 2.40000 }, { 2.7000, -0.2500, 2.40000 }, { 3.3000, -0.2500, 2.40000 }, { 3.3000, 0.0000, 2.40000 }, { 2.8000, 0.0000, 2.47500 }, { 2.8000, -0.2500, 2.47500 }, { 3.5250, -0.2500, 2.49375 }, { 3.5250, 0.0000, 2.49375 }, { 2.9000, 0.0000, 2.47500 }, { 2.9000, -0.1500, 2.47500 }, { 3.4500, -0.1500, 2.51250 }, { 3.4500, 0.0000, 2.51250 }, { 2.8000, 0.0000, 2.40000 }, { 2.8000, -0.1500, 2.40000 }, { 3.2000, -0.1500, 2.40000 }, { 3.2000, 0.0000, 2.40000 }, { 0.0000, 0.0000, 3.15000 }, { 0.8000, 0.0000, 3.15000 }, { 0.8000, -0.4500, 3.15000 }, { 0.4500, -0.8000, 3.15000 }, { 0.0000, -0.8000, 3.15000 }, { 0.0000, 0.0000, 2.85000 }, { 1.4000, 0.0000, 2.40000 }, { 1.4000, -0.7840, 2.40000 }, { 0.7840, -1.4000, 2.40000 }, { 0.0000, -1.4000, 2.40000 }, { 0.4000, 0.0000, 2.55000 }, { 0.4000, -0.2240, 2.55000 }, { 0.2240, -0.4000, 2.55000 }, { 0.0000, -0.4000, 2.55000 }, { 1.3000, 0.0000, 2.55000 }, { 1.3000, -0.7280, 2.55000 }, { 0.7280, -1.3000, 2.55000 }, { 0.0000, -1.3000, 2.55000 }, { 1.3000, 0.0000, 2.40000 }, { 1.3000, -0.7280, 2.40000 }, { 0.7280, -1.3000, 2.40000 }, { 0.0000, -1.3000, 2.40000 },

왜 이렇게 유명할까? 간단하지만, 복잡한 토폴로지 자기 그림자(Self Shadow) 은면(Hidden surface) 오목 & 볼록 표면(Convex & concave surface)

Teapot Movie

컴퓨터 그래픽스: ’80~ PC의 시대 래스터 그래픽 하드웨어 기하 엔진 출연 1980 Turner, Whitted 광선 추적 알고리즘 1982 Steven Lisberger 3차원 그래픽 애니메이션 “Tron" John Walkner, Dan Drake "AutoCAD" 1983 Jaron Lanier 데이터 장갑을 사용한 가상현실 영화 1985 Pixar "Luxo Jr" NES 가정용 게임 "Nintendo" 1986 Steve Jobs Lucas film사의 Pixar 그래픽 그룹을 인수 1987 IBM VGA 그래픽 카드 1989 SVGA 그래픽 카드 "Tin Toy" 아카데미상 수상

Pixar의 애니메이션 Demo

컴퓨터 그래픽스: ’90~ 사실적(Photo-realistic) 영상 1990 Pixar: Hanrahan, Lawson "Renderman" 개발 Gary Yost 3D Studio 개발 1991 Disney "Beauty and the Beast" 1992 Silicon Graphics OpenGL 사양 발표 1993 Steven Spielberg "Jurassic Park" 1995 Pixar "Toy Story" Microsoft DirectX API 사양 발표 1996 John Carmack Quake 그래픽 엔진 개발 1999 NVIDIA GeForce 256 GPU

컴퓨터 그래픽스: ’2000~ 영화, 게임 응용 2001 Square "Final Fantasy: The Spirits Within" 2003 Timothy Purcell 광선추적 기법을 GPU에 적용 2004 Id Software Doom Engine 발표 DirectX, OpenGL 새 버전 발표

컴퓨터 그래픽스 모델링 렌더링 장면 내부 물체를 정의 예) 선분의 끝점, 다각형의 정점 정의된 물체 그리기 와이어 프레임 렌더링, 솔리드 렌더링

발표 4 조 그래픽 하드웨어(카드)의 발전