Grafica computerizzata

Grafica computerizzata o Computer Graphics In informatica, realizzazione per mezzo del computer di grafici, tabelle e immagini fisse o animate, in genere destinate alla visualizzazione su schermo. Le caratteristiche e la complessità del materiale grafico che è possibile produrre dipendono dal programma usato e dal grado di efficienza della memoria del computer. La grafica computerizzata trova svariate applicazioni sia nel settore scientifico sia in quello industriale. Programmi di grafica altamente sofisticati sono inoltre impiegati nella cinematografia, per la realizzazione di effetti speciali.

Le principali tecniche elettroniche di visualizzazione su schermo sono due: la tecnica vettoriale e quella a scansione di percorso. Nella prima, il fascio elettronico che genera le immagini si sposta sullo schermo tracciando direttamente i punti e le linee (vettori) che compongono l'immagine, come fa una matita sulla carta nel disegno manuale. Nella seconda, il fascio elettronico scorre sullo schermo, ripetutamente da sinistra verso destra e dall'alto verso il basso, componendo le immagini su una trama prestabilita. Lo schermo è formato da piccoli punti detti pixel, di cui è possibile regolare colore e luminosità

Dal punto di vista dei programmi, due sono le principali tecniche di elaborazione delle immagini: quella della grafica a trama, o bit mapped, e quella della grafica vettoriale, o orientata agli oggetti.

Nella tecnica bit-mapped le immagini (bit image) sono memorizzate e manipolate come gruppi di bit, contenuti in locazioni di memoria assegnate, ciascuna corrispondente a un pixel dello schermo. I pixel vengono controllati a uno a uno, in quanto disposti ordinatamente su righe e colonne (in una matrice): a ciascuna sequenza di lettura dei pixel (ovvero dei gruppi di bit), corrisponde la creazione di una determinata immagine sullo schermo. La grafica bit-mapped è specifica dei programmi per disegno libero, che trattano le immagini come insiemi di punti e non come raggruppamenti di forme. Se l'immagine è realizzata a colori, occorrono diversi bit per descrivere ciascun pixel. In particolare, nei sistemi dotati di un'interfaccia grafica utente, l'intero schermo viene trattato come una singola bit image; allo stesso modo, sono bit image anche le combinazioni di punti dei caratteri di una font.

Nei computer con schermo in bianco e nero i bit possono assumere esclusivamente i valori 0 (associato al bianco) e 1 (associato al nero). La sequenza di simboli 0 e 1 nella bit image determina perciò la distribuzione di punti bianchi e neri che formano l'immagine sullo schermo. Nei computer che supportano immagini a colori, invece, ciascun punto richiede più di un bit per essere rappresentato; in questo caso, la descrizione dei punti sullo schermo relativa a un'immagine viene detta 'pixel image'. Con la grafica a trama è possibile utilizzare algoritmi basati sui frattali per produrre immagini molto realistiche.

La grafica orientata agli oggetti, detta anche grafica vettoriale o strutturata, è una tecnica basata sull'uso di elementi geometrici definiti quali rette, curve, cerchi e quadrati. Viene utilizzata soprattutto nella progettazione assistita da elaboratore, nei programmi per il disegno e nelle applicazioni di realtà virtuale, che, mediante tecniche specifiche (ad esempio il ray tracing), riescono a riprodurre tutte le caratteristiche di un'immagine reale. Nella tecnica orientata agli oggetti, l'immagine viene descritta in forma matematica: un insieme di istruzioni specifiche definisce le forme elementari (primitive grafiche) che la compongono. In questo modo l'utente può manipolare gli oggetti come unità definite (ad esempio può cambiare la lunghezza di una linea o il raggio di un cerchio), evitando la ridefinizione di ogni singolo punto dello schermo, come richiederebbe la grafica bit-mapped. Poiché gli oggetti sono descritti in termini matematici, le immagini costruite o gli elementi che le costituiscono possono anche essere posizionati, ruotati o ingranditi con relativa facilità.

Le applicazioni di grafica computerizzata solitamente richiedono molte risorse di elaborazione; per questa ragione sono state progettate e vengono utilizzate su stazioni di lavoro di particolare potenza. Anche i personal computer più recenti possono essere usati come stazione grafica se equipaggiati con una scheda grafica di ultima generazione. Questa normalmente è dotata di un vero e proprio processore specializzato nello svolgimento di tutti gli algoritmi matematici e geometrici tipici del trattamento delle immagini vettoriali, di ampia memoria e di circuiti integrati specifici.