Этапы развития средств компьютерной графики

Как самостоятельное научное и прикладное направление КГ возникла 40 лет назад как следствие широкого применения ЭВМ. Основные идеи её применения восходят к работе И. Сазерленда из лаборатории им. Линкольна в Массачусетском технологическом институте. Затем последовали работы Т. Е. Джонсона, Л.Дж. Робертса. В 1963 году Сазерлендом была разработана двухкоординатная графическая система, которая была расширена Джонсоном до трехкоординатной системы. Исторический интерес представляет сегодня программа исследования, выполнявшаяся с 1959 года фирмой General Motors. Разработанная при этом система получила название DAC-1. Аппаратура системы была изготовлена фирмой IBM в 1963 году. Дисплей этой системы стал прототипом современных дисплеев. Затем появляется система SAGE, в которой широко используется дисплей, управляемый ЭВМ. Световое перо явилось развитием идеи световой пушки, применяемой для идентификации цели в системе SAGE.

Идея дисплея, управляемого ЭВМ, возникла от нескольких источников. Во-первых, от подключения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) к аналоговым ЭВМ для идентификации графиков, во-вторых, от воспроизведения на экране ЭЛТ цифр и букв при подаче параметрически изменяемых напряжений.

Практически первой интерактивной графической системой следует считать систему SKETCHPAD. В этой системе на экране ЭЛТ, управляемой ЭВМ, изображались различные геометрические фигуры. С помощью светового пера можно было не только рисовать на экране фигуры, но и осуществлять некоторые преобразования их. В силу высокой стоимости технических средств КГ получила распространение в авиастроении, кораблестроении и других областях, где её применение экономически оправдано.

Один из исторических путей развития КГ связан с получением чертежей на выходе ЭВМ. В 50-х годах широкое распространение получили аналоговые координатные самописцы. В 1958 году была разработана в США программноуправляемая чертёжная установка. В начале 60-х годов были разработаны системы изготовления различных чертежей с помощью устройств, называемых графопостроителями. Самая первая система КГ, состоящая из 16-битовой ЭВМ, устройства ввода графической информации и чертёжного автомата, появилась в 1971 году в США.

В 70-х годах с появлением микропроцессоров фирмы «Интел» появляются автоматизированные рабочие места (АРМ) со встроенными ЭВМ. Во второй половине 70-х годов проводятся работы по стандартизации графического программного обеспечения. Результатом явилось создание системы базовой графики GKS. Появились цветные растровые дисплеи.

В начале 80-х уровень компьютерной графики стал высоким, а её применение — экономически выгодным. Получили распространение дисплеи с запоминанием, дисплеи с выводом изображения в виде растра. В 1981 году появляются компьютеры IBM PC. Если раньше существовали по отдельности алфавитно-цифровые и графические дисплеи, то теперь на экране дисплея IBM PC можно было представить текст и графическую информацию. Устройство типа «мышь» позволило значительно упростить работу в режиме диалога. В эти же годы были созданы трёхмерные графические системы для решения конструкторских и технологических задач.

С самого начала развития КГ последовательно решалась проблема синтеза изображения с помощью ЭВМ. В начальном периоде (1963;1970 гг.) были разработаны алгоритмы удаления невидимых линий, сформулированы основные понятия и разработаны алгоритмы создания рисунков на цифровом графопостроителе, введены понятия освещения и затемнения. В период 1971;1978 гг. разрабатываются многочисленные методы интерполяции и аппроксимации сложных поверхностей, программы для графики размерностей 2D и 3D. С 1979 года и по настоящее время основная тенденция развития КГ заключается в разработке программного и технического обеспечений. В нашей стране первая диалоговая графическая система была внедрена в 1969 году. В 1975 году была внедрена первая система автоматизированного выпуска проектно-графической документации. В начале 80-х годов разрабатываются пакеты программ: ГРАФОР, ГРАФИКА, ФАП-КФ, АЛГРАФ для реализации 2D-графики и отдельных задач 3D-графики. Разрабатываются автоматизированные рабочие места (АРМ) АРМ2−01, АРМ2−04, АРМ2−05, АРС-С на базе СМ 1420, в которых была предусмотрена связь с ЕС ЭВМ. В то же время была создана первая отечественная трёхмерная система СИМАК. В настоящее время в России направления работ в области КГ сводятся к математическому и программному обеспечению КГ.