Más contenido relacionado
La actualidad más candente (16)
บทที่1
- 2. หัว ข้อ บรรยายสรุป
1. พืน ฐานคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
้
2. ความหมายคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
3. ประเภทภาพกราฟิก
4. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
5. ประโยชน์ข องคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
6. การประยุก ต์ใ ช้ค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
7. อนาคตคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
- 3. พืน ฐานคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
้
คอมพิวเตอร์กราฟิก (Computer Graphics) ได้ขยายขอบเขต
มาสู่การสร้างสรรค์งานด้านศิลปะ และการออกแบบมากขึ้น
ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์กราฟิกได้รวมความพร้อมของอุปกรณ์
กราฟิก หลาย ด้านเข้าไว้อย่างครบครันด้วยการจัดวางอย่าง
เป็นระบบ
ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของคอมพิวเตอร์กราฟิกก็มิได้เกิด
จาก ความสำาเร็จของการพัฒนาโปรเซสเซอร์ (processor)
มีการพัฒนาอุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripheral) ที่เอื้อต่อการทำางาน
และสนองการรับรู้ของมนุษย์มากยิงขึ้น
่
มีการนำาคอมพิวเตอร์มาใช้เป็นเครื่องมือสำาคัญในการ
สร้างสรรค์งานของนักออกแบบ และศิลปิน
- 4. ความหมายคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
เรขภาพคอมพิว เตอร์ หรือ คอมพิว เตอร์ก ราฟิก (Computer
Graphics) หรือ ซีจ ี (CG) คือ การประมวลผลข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์
โดยข้อมูลเข้าเป็นข้อมูลตัวเลข ตัวอักษร หรือสัญญาณต่าง ๆ แล้ว
แสดงผลลัพธ์ทางจอภาพเป็นข้อมูลเชิงเรขาคณิต รวมถึงข้อมูลอื่น ๆ
ของภาพ เช่น ข้อมูลการเคลือนไหว การเปลียนแปลง ลักษณะการ
่ ่
เชื่อมต่อ และความสัมพันธ์ระหว่างออปเจ็กต์ในภาพ รวมถึงการศึกษา
ระบบการแสดงภาพ ทั้งสถาปัตยกรรมของเครื่องคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์
ต่อพ่วง หรืออุปกรณ์ในการนำาเข้า และแสดงผล ปัจจุบันมีการ
ประยุกต์คอมพิวเตอร์กราฟิกใช้งานร่วมกับเทคโนโลยีอื่น ๆ เช่น การ
สร้างภาพเคลื่อนไหวในงานภาพยนตร์ เกม สื่อประสมภาพและเสียง
หรือระบบสร้างภาพความจริงเสมือน (Virtual Reality) เป็นต้น
- 5. ความหมายคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
ปี ค.ศ. 1940 คอมพิวเตอร์แสดงภาพกราฟิกโดยใช้เครื่องพิมพ์
โดยรูปภาพที่ได้จะเป็นภาพที่เกิดจากการใช้ตัวอักษรมา
ประกอบกัน
ปี ค.ศ. 1950 สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาซูเซสต์ (MIT) ได้
พัฒนาคอมพิวเตอร์ Whirlwind ซึ่งมีหลอดภาพ CRT
(Cathode Ray Tube) เป็นส่วนแสดงผลแทนเครื่องพิมพ์
ระบบ SAGE (Semi - Automatic Ground Environment)
ของกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกาสามารถแปลงสัญญาณจาก
เรดาร์ให้เป็นภาพบน จอคอมพิวเตอร์ได้
ระบบ SAGE เป็นระบบกราฟิกเครื่องแรกที่ใช้ปากกาแสง
(Light Pen) สำาหรับการเลือกสัญลักษณ์บนจอภาพได้
- 7. ประวัต ิค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
ปี ค.ศ. 1950 - 1960 มีการทำาวิจัยเรื่องเกี่ยวกับระบบ
คอมพิวเตอร์เป็นจำานวนมาก ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นต้น
แบบของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกสมัยใหม่
ปี ค.ศ. 1963 วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของ อีวาน ซูเธอร์
แลนด์ (Ivan Sutherland) เป็นการพัฒนาระบบการวาด
เส้น ซึ่งผู้ใช้สามารถกำาหนดจุดบนจอภาพได้โดยตรง
โดยการใช้ปากกาแสง
ระบบกราฟิกจะสามารถลากเส้นเชื่อมจุดต่าง ๆ เหล่านี้
เข้าด้วยกัน กลายเป็นภาพโครงสร้างรูปหลายเหลียม ่
ระบบนี้ได้กลายเป็นหลักการพื้นฐานของโปรแกรมช่วย
ในการออกแบบระบบงานต่าง ๆ เช่น การออกแบบระบบ
ไฟฟ้า และการออกแบบเครื่องจักร
- 8. ประวัต ิค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
ระบบหลอดภาพ CRT ในสมัยแรกสามารถวาดเส้นตรง
ระหว่างจุดสองจุดบนจอภาพได้ แต่ภาพเส้นที่วาดจะ
จางหายไปจากจอภาพอย่างรวดเร็ว
ต้องมีการวาดซำ้าลงที่เดิมหลาย ๆ ครั้งในหนึ่งวินาที
เพื่อให้เราสามารถ มองเห็นว่าเส้นไม่จางหายไป ซึ่ง
ระบบแบบนี้มราคาแพงมาก
ี
ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1960 ในปี 1963 อีวาน ซูเธอร์แลนด์
ได้ออกแบบ Sketchpad ซึ่งเป็นระบบอินเทอร์แอ็กทีฟก
ราฟิกเพื่อสร้างภาพทางกราฟิกได้ Sketchpad นีใช้จอ้
CRT, ปากกาแสง และแผ่นฟังก์ชันคียในการสร้างงาน
์
กราฟิก สามารถซูมได้ เก็บออปเจ็กต์ลงในหน่วยความ
จำาได้
- 10. ประวัต ิค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
ปี ค.ศ. 1965 ระบบที่วาดเส้นซำ้าลงที่เดิมหลาย ๆ ครั้งนี้มี
ราคาถูกลงเนื่องจากบริษท ไอบีเอ็ม (IBM) ได้ผลิตออก
ั
มาขายเป็นจำานวนมากในราคาเครื่องละ 100,000
เหรียญสหรัฐฯ
ปี ค.ศ. 1968 บริษัท เทคโทรนิกส์ (Tektronix) ได้ผลิต
จอภาพแบบเก็บภาพไว้ได้จนกว่าต้องการจะลบ
(Storage - Tube CRT) ซึ่งระบบนี้ไม่ต้องการหน่วย
ความจำาและระบบการวาดซำ้า ทำาให้ราคาถูกลงมาก
(เพียง 15,000 เหรียญสหรัฐฯ) ทำาให้เป็นที่นิยมกันมาก
ใน 5 ปีต่อมา
กลางปี ค.ศ. 1970 เป็นช่วงเวลาที่อุปกรณ์ทาง
คอมพิวเตอร์เริ่มมีราคาลดลงมาก ทำาให้ฮาร์ดแวร์ของ
ระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกมีราคาถูกลง ทำาให้มีการใช้
คอมพิวเตอร์กราฟิกเริ่มในงานด้านต่าง ๆ มากขึ้น
- 11. ประวัต ค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
ิ
ซอฟต์แวร์ทางด้านกราฟิกมีการพัฒนาควบคู่มากับ
ฮาร์ดแวร์
อีวาน ซูเธอร์แลนด์ ผู้ซึ่งได้ออกแบบวิธีการหลัก ๆ รวม
ทังโครงสร้างข้อมูลของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิก
้
สตีเฟน คูน (Steven Coons, 1966) และปิแอร์ เบ
เซอร์ (Pierre Bazier, 1972) ซึ่งศึกษาเกียวกับการ
่
สร้างเส้นโค้งและภาพพื้นผิว ทำาให้ปัจจุบันเราสามารถ
สร้างภาพ 3 มิติ ได้สมจริงสมจังมากขึ้น
10 ปีต่อมาได้มการพัฒนาวิธีการสร้างภาพมากมาย
ี
สำาหรับใช้ในระบบคอมพิวเตอร์กราฟิก และปัจจุบันเรา
ก็ได้เห็นผลงานทีสวยงามและแปลกตา ซึ่งเป็นผลจาก
่
การศึกษาวิจัยต่าง ๆ ในอดีตนันเอง
่
- 12. ประวัต ิค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
คอมพิวเตอร์กราฟิกได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง สามารถแยก
ประวัติความเป็นมาได้ดังนี้
การปฎิวติคอมพิวเตอร์กราฟิก เป็นการเปลี่ยนแปลงทาง
ั
เทคโนโลยีซึ่งเปลี่ยนแปลงความเป็นอยู่ของมนุษย์โดยสิ้น
เชิง
มีการพัฒนา ENIAC เป็นเครื่องจักรคำานวณหาความแม่นยำา
ในการหาเป้าหมายหัวกระสุนปืนใหญ่ พัฒนาเป็น EDVAC
และเป็น UNIVAC
การวิจัยพัฒนาคอมพิวเตอร์กราฟิก เริ่มมีการพัฒนาระบบ
ต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ช่วยในการตรวจจับและเตือนภัยทาง
อากาศ ที่เด่นคือ ระบบ SAGE กลายเป็น GUI ทำาให้นิยมใช้
คอมพิวเตอร์ช่วยการออกแบบ (CAD)
มีการพัฒนาส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้ เกิดสิ่งที่เรียกว่า
WYSIWYG นำาไปสู่การใช้ เมาส์ ปากกาแสง เป็นต้น
- 13. ประวัต ิค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
คอมพิว เตอร์อ ิเ ล็ก ทรอนิก ส์เ ครื่อ งแรกมีช ื่อ ENIAC
- 14. ประเภทภาพกราฟิก
กราฟิก แบบบิต แมพ (Bit mapped) มีลักษณะเป็นช่อง ๆ
เหมือนตาราง แต่ละบิตก็คือส่วนหนึ่งของข้อมูลคอมพิวเตอร์ (1
คือเปิด และ 0 คือปิด) หรือหมายถึงสีดำาและสีขาว ดังนั้น ถ้าเรา
เอาบิตที่แตกต่างกันในแต่ละตารางมารวมกันเข้า จะสามารถ
สร้างภาพจากจุดดำาและขาวเหล่านี้ได้
พิก เซล มาจากคำาว่า Picture Element (Pixel) เป็นองค์
ประกอบพื้นฐานของภาพบิตแมพ ซึ่งองค์ประกอบย่อย ๆ
เหล่านี้ถกรวมกันเข้าทำาให้เกิดภาพ ที่มีส่วนประกอบย่อย ๆ
ู
มารวมกันเพือประกอบเป็นรายการสิ่งของต่าง ๆ
่
อัต ราส่ว นแอสเป็ก ของภาพ (Image Aspect Ratio) คือ
อัตราส่วนระหว่างจำานวนพิกเซลทางแนวนอน และจำานวน
พิกเซลทางแนวตั้ง
- 15. ประเภทภาพกราฟิก
ความละเอีย ด (Resolution) หมายถึง รายละเอียด
ทีอุปกรณ์แสดงกราฟิกชนิดหนึงมีอยู่ ค่าความ
่ ่
ละเอียดมักระบุเป็นจำานวนพิกเซลในแนวนอนคือ
แนวแกน X และจำานวนพิกเซลในแนวตั้งคือแนว
แกน Y
(ก) กราฟิก ของฟอนต์แ บบบิต แมพ (ข) กราฟิก แบบเวกเตอ
- 16. ประเภทภาพกราฟิก
กราฟิก แบบเวกเตอร์ (Vector) ใช้สมการทางคณิตศาสตร์
เป็นตัวสร้างภาพ เช่น วงกลม หรือเส้นตรง เป็นต้น
หลักที่จะนำาไปสู่กราฟิกแบบเวกเตอร์กคือ การรวมเอาคำาสั่งทาง
็
คอมพิวเตอร์และสูตรทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายเกียวกับ
่
ออปเจ็กต์
ปล่อยให้อปกรณ์คอมพิวเตอร์ เช่น จอภาพ หรือเครื่องพิมพ์เป็น
ุ
ตัวกำาหนดเองว่าจะวางจุดจริง ๆ ไว้ที่ตำาแหน่งใดในการสร้าง
ภาพ
คุณลักษณะเด่นเหล่านี้ทำาให้กราฟิกแบบเวกเตอร์มีข้อได้เปรียบ
และข้อเสียเปรียบมากมายเมื่อเทียบกับกราฟิกแบบบิตแมพ
ออปเจ็ก ต์ (Object) พื้นฐานสามารถนำามาสร้างออปเจ็กต์ที่ซับ
ซ้อนขึ้น โดยการรวมเอาออปเจ็กต์หลาย ๆ ชนิดมาผสมกัน
- 17. เปรีย บเทีย บกราฟิก แบบบิต แมพและ
เวกเตอร์
การแสดงภาพกราฟิกบนจอภาพ กราฟิกแบบบิต
แมพสามารถแสดงให้เห็นที่จอภาพได้เร็วกว่า
แบบเวกเตอร์
การเปลี่ยนแปลงขนาดภาพให้ใหญ่ขึ้นหรือเล็ก
ลงกว่าภาพเดิม กรณีภาพแบบบิตแมพจะทำาได้
ไม่มาก แต่ภาพแบบเวกเตอร์จะสามารถย่อและ
ขยายขนาดได้มากกว่า โดยสัดส่วนและลักษณะ
ของภาพยังคล้ายเดิม
- 18. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
มาตรฐานซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
ปี ค.ศ. 1979 คณะกรรมการวางแผนมาตรฐานซอฟต์แวร์
ทางกราฟิก (GSPC : Graphic Standard Planning
Committee) ได้พยายามบริหารจัดการให้เกิดมาตรฐานของ
ซอฟต์แวร์ทางกราฟิกขึ้นในสหรัฐอเมริกา ใช้ระบบ CORE
(Core Graphic System) ซึ่งเป็นมาตรฐานสำาหรับระบบการ
แสดงภาพ 3 มิติ
ในเวลาใกล้เคียงกันนั้นเอง สถาบันกำาหนดมาตรฐานของ
ประเทศเยอรมัน (DIN : West German National
Standard) ก็ได้พัฒนามาตรฐานกราฟิกของตัวเองขึ้นมา
โดยมีชื่อเรียกว่า GKS (Graphic Kernel System)
- 19. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
GKS เป็นมาตรฐานสำาหรับระบบการแสดงภาพ 2 มิติ ที่
สนับสนุนฮาร์ดแวร์ที่หลากหลาย และมีภาษาคอมพิวเตอร์
หลายภาษาที่สามารถเรียกใช้ GKS ได้ เช่น ภาษาปาสคาล
ภาษาฟอร์แทรน และภาษาซี เป็นต้น แต่ GKS ยังขาดส่วนที่
เป็น 3 มิติ
ปี ค.ศ. 1982 ระบบ GKS ซึ่งถูกใช้เป็นมาตรฐานนานาชาติ
ของระบบกราฟิก ทำาให้สมาคมกราฟิกนานาชาติ
(International Graphics Community) พยายามรวบรวม
มาตรฐาน CORE กับ GKS เข้าเป็นมาตรฐานเดียวกัน แต่ไม่
สำาเร็จเนื่องจากมีการเมืองเข้ามาเกี่ยวข้อง
มีการพัฒนาต่อยอด GKS ให้มีคุณสมบัติทางด้าน 3 มิติ ซึ่ง
เรียกว่า GKS-3D โดยเพิมเติมความสามารถด้านคอมพิวเตอร์
่
กราฟิก 3 มิติ
- 20. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
มีการพัฒนามาตรฐานใหม่ให้เลือกใช้งานอีกด้วย มาตรฐาน
PHIGS (Programmer's Hierarchical Interface Graphics
Standard) เป็นระบบ ที่พฒนาโดยยึดพื้นฐานของคอมพิวเตอร์
ั
กราฟิก 3 มิติ
ซอฟต์แวร์ที่ใช้มาตรฐานนี้สนับสนุนการพัฒนาสภาพแวดล้อม
ทางกราฟิกแบบมีปฏิสัมพันธ์ หรือมีการโต้ตอบกับผู้ใช้
(Interactive Graphics Environment) เช่น CAD/CAM การ
สร้างโมเดลของแข็ง (Solid Model) หรือการสร้างภาพจำาลอง
(Simulation) เป็นต้น
มาตรฐาน PHIGS ยังมีการพัฒนาโดยเพิ่มเติมความสามารถ
ด้านต่าง ๆ เช่น เส้นโค้ง การให้แสง (Lighting) การให้เงา
(Shading) หรือการสร้างพื้นผิว (Surface)
- 21. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
มาตรฐาน PHIGS ยังได้มีการแตกแขนงมาอีกมาตรฐานหนึ่งที่
ชื่อว่า PHIGS+ ซึ่งความสามารถยังคงแตกต่างจากมาตรฐาน
GKS และ GKS-3D อยู่พอสมควร
ส่วนพัฒนากราฟิกของบริษัท Silicon Graphics เริ่มมีชื่อเสียง
ส่วนการพัฒนานี้ได้ออกแบบและนำาเสนอชุดของรูทีนที่ชื่อว่า
GL (Graphics Library)
ต่อมาไม่นาน GL กลายเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในสังคมของ
กราฟิก ทำาให้กลายเป็นมาตรฐานทางกราฟิก
รูทีนของ GL ถูกออกแบบมาให้ทำางานเร็ว มีการทำางานเป็น
แบบเรียลไทม์
- 22. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
ต่อมาได้มีการขยายการใช้งานออกไปยังระบบฮาร์ดแวร์อน มี ื่
ผลทำาให้ GL มีสภาพเป็น OpenGL (Open Graphics
Library) เนื่องจากมีการพัฒนาให้เป็นอิสระในการทำางานร่วม
กับฮาร์ดแวร์ (hardware-independent)
ปัจจุบันกราฟิกแพ็กเกจนี้อยู่ในความดูแลและอัปเดทของ
OpenGL Architecture Review Board ซึ่งเป็นของกลุ่ม
บริษัทและองค์กรที่มีชื่อเสียงทางด้านกราฟิกหลายบริษัท
ไลบรารีของ OpenGL ถูกออกแบบพิเศษสำาหรับแอปพลิเคชัน
เพื่อทำางานด้านกราฟิก 3 มิติอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็สามารถ
ใช้กบงาน 2 มิติซึ่งเป็นกรณีพิเศษของ 3 มิติที่ค่าโคออร์ดิเนต
ั
z เป็น 0
- 23. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
ประเภทของซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
โปรแกรมสำา เร็จ รูป (Package) สร้างขึ้นโดยผู้เชี่ยวชาญ
ทางด้านคอมพิวเตอร์กราฟิก เพื่อให้ผู้ใช้โปรแกรมสามารถ
ใช้คอมพิวเตอร์ดำาเนินการเกี่ยวกับภาพได้อย่างสะดวก
รวดเร็ว
โปรแกรมที่ผ ู้ใ ช้เ ขีย นขึ้น เอง เป็นโปรแกรมที่เขียนขึ้น
ด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ เช่น เบสิก ฟอร์แทรน ปาสคาล และ
อืน ๆ โดยเขียนด้วยคำาและหลักการของภาษานั้น เพือให้
่ ่
คอมพิวเตอร์ดำาเนินการเกี่ยวกับกราฟิกตามทีเราต้องการ
่
- 25. ซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
ข้อ พิจ ารณาการเลือ กซอฟต์แ วร์ท างกราฟิก
โปรแกรมสำาเร็จรูปสามารถใช้งานได้ทันที เสียเวลาศึกษาวิธีการใช้
โปรแกรมเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จึงเหมาะกับงานเร่งด่วน และใช้ในการ
ศึกษาของผู้เริมต้น
่
โปรแกรมสำาเร็จรูปแต่ละโปรแกรม มีจุดมุ่งหมายของการใช้งานแตก
ต่างกัน
โปรแกรมสำาเร็จรูปเพียงโปรแกรมเดียว ไม่สามารถทำางานให้ตรงกับ
ความต้องการของเราได้ครบถ้วน
ในระยะยาว การใช้โปรแกรมสำาเร็จรูปทำาให้สิ้นเปลืองมากกว่า
เนื่องจากจะต้องหาซื้อโปรแกรมรุ่นใหม่มาใช้แทนโปรแกรมรุ่นเก่าอยู่
เสมอ
การเขียนโปรแกรมขึ้นใช้เอง ทำาให้เราเกิดความเข้าใจเกี่ยวกับ
ฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์ของคอมพิวเตอร์ ทีใช้งานด้านกราฟิกได้ดี
่
ขึ้น
- 26. ประโยชน์ข องคอมพิว เตอร์ก ราฟิก
แสดงผลงานด้วยภาพแทนการแสดงด้วยข้อความ
แสดงแผนที่ แผนผัง และภาพของสิ่งต่าง ๆ ซึ่งภาพเหล่านี้ไม่
สามารถแสดงในลักษณะอืนได้ ่
ใช้ในการออกแบทางด้านต่าง ๆ เช่น ออกแบบบ้าน รถยนต์
เครื่องจักร เครื่องแต่งกาย การแต่งหน้า และเครื่องมือเครื่องใช้
อืน ๆ
่
ช่วยงานด้านเรียนการสอน โดยเฉพาะในวิชาที่ต้องใช้ภาพ
แผนผัง หรือแผนที่ประกอบ
ใช้ในการจำาลองสถานการณ์ (Simulation) เพื่อหาคำาตอบว่า ถ้า
สถานการณ์เป็นอย่างนี้แล้วจะเกิดอะไรขึ้น
นำามาสร้างภาพนิ่ง ภาพสไลด์ ภาพยนตร์ และรายการวิดีโอ
ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์สร้างเกมส์คอมพิวเตอร์
- 30. การประยุก ต์ใ ช้ค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
สื่อการเรียนการสอน (CAI : Computer Assisted
Instruction)
- 32. การประยุก ต์ใ ช้ค อมพิว เตอร์ก ราฟิก
อิเมจโปรเซสซิงก์ (Image Processing) เป็นการแสดงภาพที่
เกิดจากการถ่ายรูปหรือจากการสแกนภาพให้ปรากฏบน
จอภาพคอมพิวเตอร์