Плоские изображения: пиксели, спрайты и векторы
Двумерная компьютерная графика это создание цифровых изображений на компьютере, в основном по плоским моделям и с помощью методов, которые свойственны таким моделям. Основные области её применения выросли из печати и черчения, в том числе из типографики. Здесь плоское изображение не заменяет объёмный предмет, стоящий в комнате. Это самостоятельный объект со своим собственным смыслом. Нагляднее всего это видно на примере начертания буквы. Никто не спрашивает, как заглавная R выглядит сбоку.
Поэтому для такой работы плоские модели часто предпочитают трёхмерным. Они позволяют управлять изображением напрямую. Трёхмерная графика больше похожа на фотографию, чем на типографику: вы расставляете объекты и источники света, выбираете точку обзора, и изображение получается как следствие. Типографике следствие не нужно. Ей нужен именно тот знак, который вы задали. Трёхмерная графика исходит из противоположного предпочтения, и это правильно. Выбор зависит от задачи.
Пиксельная графика и спрайты
Пиксельная графика, или пиксель-арт, это большое направление цифрового искусства. Её создают в растровых программах, работая с каждым пикселем отдельно. Графика большинства старых игр или игр с жёсткими ограничениями, игр на графических калькуляторах и многих игр для телефонов это пиксельная графика. Ограничение здесь и есть стиль. Когда пиксели видны, картинка выйдет хуже, если делать вид, что их нет, чем если решить, где будет стоять каждый из них.
Спрайт это двумерное изображение или анимация, встроенные в более крупную сцену. Сначала этим словом называли графический объект, который обрабатывался отдельно от растрового изображения в видеопамяти. Позже значение расширилось и стало охватывать разные виды наложения. Изначальный приём заключался в том, чтобы совместить независимые растровые изображения так, чтобы они казались частью обычного экрана: анимированный персонаж двигается, и при этом не нужно перезаписывать данные всего кадра. Это может делать оборудование. Аппаратный спрайт использует специальные каналы прямого доступа к памяти (DMA), чтобы наложить второй видеоисточник на основной. Программа может имитировать этот приём с помощью особых способов отрисовки. Игроки редко знают, что именно перед ними. Зато они видят, плавно ли двигается персонаж.
Растр и вектор
Векторная и растровая графика дополняют друг друга. Это не соперники, и ни одна из них не обязана победить. Растр представляет изображение как массив пикселей, и именно так обычно хранят фотографии. Векторный формат хранит сведения о фигурах и цветах, из которых состоит изображение, и это даёт больше свободы в момент отрисовки. Бывают задачи, для которых подходит векторный инструмент, задачи, для которых подходит растровый, и задачи, где в одном файле есть и то и другое. Если знать ограничения каждого и то, как они сочетаются, выбор становится скучным, но правильным.
Векторное изображение остаётся чётким при масштабировании, потому что фигуру отрисовывают заново. Растр, увеличенный сильнее, чем позволяют его пиксели, показывает сетку. Растр естественно подходит для фотографий, живописи и всего, чьи края никогда не были кривой, которую можно записать формулой. Вектор естественно подходит для логотипов, схем, шрифтов и элементов интерфейса. Сложное векторное изображение может медленно отрисовываться и занимать больше места, чем растр той же картинки. Простое получается меньше и чётче. SVG это та форма этой идеи, которая чаще всего встречается на веб-страницах. В рабочих чертежах она появилась раньше, под другим названием.
Изображение по текстовому описанию
С середины 2010-х годов обучают нейронные сети, которые по текстовому описанию создают изображение. В общих чертах они устроены так: языковая модель переводит текст во внутреннее представление, а генеративная модель изображений строит картинку на основе этого представления. Самые мощные из этих систем обучены на огромных коллекциях изображений и текстов, собранных в интернете. К 2022 году модели вроде DALL·E 2 и Stable Diffusion при достаточно мощном оборудовании могли за секунды выдавать изображения в самых разных стилях, от подражания конкретному художнику до почти фотографии.
Это компьютерная графика в широком смысле: изображение, созданное машиной. Но это не модель, которую можно обойти вокруг. Генератор, который выдаёт только плоское изображение, не хранит геометрию, по которой можно было бы взглянуть на сцену с другой точки, даже если картинка кажется объёмной. Методы, которые сохраняют сцену, решают другую задачу. Более старый путь по-прежнему начинается с модели.