컴퓨터 그래픽스

컴퓨터 그래픽스(Computer Graphics, CG)는 컴퓨터로 그림·도형·영상을 만들고 바꾸고 화면이나 종이에 출력하는 기술과 그 결과물을 아우르는 말이다.

개요

사람은 바깥 정보의 대부분을 눈으로 받아들인다. 숫자와 글자로 된 결과를 그림으로 바꾸어 보이면 훨씬 빨리 이해하므로, 컴퓨터가 계산 결과를 그림으로 내보내는 일이 컴퓨터 그래픽스의 출발이었다. 오감 가운데 컴퓨터 그래픽스의 발전을 이끈 것은 시각이다. 청각은 음향·음성 처리, 촉각은 햅틱 기술이 따로 다룬다.

'컴퓨터 그래픽스'라는 말은 1960년 보잉사의 윌리엄 페터가 처음 썼다고 알려져 있다. 1963년 아이번 서덜랜드가 화면에 펜으로 직접 도형을 그리고 고치는 대화형 프로그램 스케치패드(Sketchpad)를 만들면서 대화형 그래픽스와 CAD 의 바탕이 놓였다.

표현 방식

구분	방식	특징
래스터 그래픽스(비트맵)	픽셀 격자마다 색 값을 저장	사진처럼 복잡한 색 표현에 맞다. 확대하면 계단 현상이 생긴다. BMP·JPEG·PNG·GIF
벡터 그래픽스	점의 좌표와 선·곡선의 수식을 저장	확대해도 깨지지 않고 용량이 작다. 로고·도면. SVG·EPS·AI

2차원 그래픽스는 평면 위의 도형과 이미지를, 3차원 컴퓨터 그래픽스는 모델링·렌더링으로 입체 장면을 다룬다. 도형을 옮기고 돌리고 키우는 변환은 아핀 변환으로 나타내고, 3차원 장면을 화면의 픽셀로 바꾸는 과정은 렌더링 파이프라인이다. 도형의 위치는 좌표계로 나타낸다.

발전

시기	하드웨어	그래픽스
1950년대	진공관 컴퓨터	계산 결과를 플로터·CRT 에 선으로 출력
1960년대	트랜지스터	대화형 그래픽스(스케치패드), 항공·자동차 설계의 CAD 시작
1970년대	집적 회로(IC)	래스터 화면 등장, 음영(셰이딩)·은면 제거 기법
1980년대	고밀도 집적 회로(LSI), 개인용 컴퓨터	그래픽 사용자 인터페이스, 데스크톱 출판, 그래픽 소프트웨어 보급
1990년대 이후	초고밀도 집적 회로(VLSI), 그래픽 처리 장치(GPU)	3차원 실시간 렌더링, 컴퓨터 애니메이션 영화, 가상 현실, 멀티미디어

활용 분야

분야	내용
설계·제도	CAD 로 건축·기계·전자 제품을 설계하고 도면을 그린다 → CAD/CAM
영상·애니메이션	영화의 특수 효과, TV 광고, 캐릭터 애니메이션 → 컴퓨터 애니메이션
가상 현실·증강 현실	컴퓨터가 만든 3차원 환경에 사용자가 들어가 상호작용 → 가상 현실, 증강 현실
시뮬레이션	비행·운전 모의 훈련, 과학·공학 현상의 재현
게임	실시간 3차원 장면 생성
시각화	차트·지도·의료 영상·과학 데이터를 그림으로 보인다 → 데이터 시각화
출판·웹	편집 디자인, 웹 화면·UI 디자인 → 디자인 분야

CAM(컴퓨터 지원 제조)은 설계 데이터로 공작 기계의 가공 경로를 만들고 생산 공정을 제어하는 기술이다. 그래픽스를 일부 쓰지만 목적이 화면에 영상을 만드는 것이 아니라 제조 자동화이므로, 가상 현실·애니메이션·시뮬레이션과 견주면 그래픽스 활용 분야와 가장 거리가 멀다

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