ประวัติคอมพิวเตอร์กราฟิก

ความเป็นมา

ในปี ค.ศ. 1940 คอมพิวเตอร์จะแสดงภาพกราฟิกโดยใช้เครื่องพิมพ์ โดยรูปภาพที่ได้จะเป็นภาพที่เกิดจากการใช้ตัวอักษรมาประกอบกัน  ในปี ค.ศ. 1950 สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาซูเซสต์ (Massachusetts Institue Technology : MIT] ได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีหลอดภาพ CRT(Cathode Ray Tube) เป็นส่วนแสดงผลแทนเครื่องพิมพ์ เนื่องจากมีความต้องการที่จะให้การติดต่อระหว่างผู้ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มีความเร็วยิ่งขึ้น

ในปี ค.ศ. 1950 ระบบ SAGE (Semi - Automatic Ground Environment) ของกองทัพอากาศ สหรัฐอเมริกาสามารถแปลงสัญญาณจากเรดาร์ให้เป็นภาพบนจอคอมพิวเตอร์ได้ ระบบนี้เป็นระบบกราฟิก เครื่องแรกที่ใช้ปากกาแสง (Light Pen : เป็นอุปกรณ์สำหรับรับข้อมูลชนิดหนึ่ง) สำหรับการเลือกสัญลักษณ์ บนจอภาพได้

ในปี ค.ศ. 1950 - 1960 มีการทำวิจัยเรื่องเกี่ยวกับระบบคอมพิวเตอร์เป็นจำนวนมาก ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นต้นแบบของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกสมัยใหม่ ตัวอย่างเช่น ในปี ค.ศ. 1963 วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของ อีวาน ซูเธอร์แลนด์ (Ivan Sutherland) เป็นการพัฒนาระบบการวาดเส้น ซึ่งผู้ใช้สามารถกำหนดจุดบนจอภาพได้โดยตรงโดยการใช้ปากกาแสง จากนั้นระบบกราฟิกจะสามารถลากเส้นเชื่อมจุดต่างๆ เหล่านี้เข้าด้วยกัน กลายเป็นภาพโครงสร้างรูปหลายเหลี่ยม ระบบนี้ได้กลายเป็นหลักการพื้นฐานของโปรแกรมช่วยในการออกแบบระบบงานต่างๆ เช่น การออกแบบระบบไฟฟ้า และการออกแบบเครื่องจักร เป็นต้น ในระบบหลอดภาพ CRT สมัยแรกนั้น เราสามารถวาดเส้นตรงระหว่างจุดสองจุดบนจอภาพได้ แต่ภาพเส้นที่วาดจะจางหายไปจากจอภาพอย่างรวดเร็ว จึงต้องมีการวาดซ้ำลงที่เดิมหลายๆ ครั้งในหนึ่งวินาที เพื่อให้เราสามารถมองเห็นว่าเส้นไม่จางหายไป ซึ่งระบบแบบนี้มีราคาแพงมากในช่วงต้นปี ค.ศ. 1960 แต่ต่อมาในปี ค.ศ. 1965 จึงมีราคาถูกลงเนื่องจากบริษัท ไอบีเอ็ม (IBM) ได้ผลิตออกมาขายเป็นจำนวนมากในราคาเครื่องละ 100,000 ดอลลาร์ จากการที่ราคาของจอภาพถูกลงมากนี่เอง ทำให้สาขาคอมพิวเตอร์กราฟิกเริ่มเป็นที่สนใจของคนทั่วไป ในปี ค.ศ. 1968 บริษัท เทคโทรนิกส์ (Tektronix) ได้ผลิตจอภาพแบบเก็บภาพไว้ได้จนกว่าต้องการจะลบ (Storage - Tube CRT) ซึ่งระบบนี้ไม่ต้องการหน่วยความจำและระบบการวาดซ้ำ จึงทำให้ราคาถูกลงมาก บริษัทตั้งราคาขายไว้เพียง 15,000 ดอลลาร์เท่านั้น จอภาพแบบนี้จึงเป็นที่นิยมกันมากในช่วงเวลา 5 ปี ต่อมา กลางปี ค.ศ. 1970 เป็นช่วงเวลาที่อุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์เริ่มมีราคาลดลงมาก ทำให้ฮาร์ดแวร์ของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกมีราคาถูกลงตามไปด้วย ผู้ใช้ทั่วไปจึงสามารถนำมาใช้ในงานของตนได้ ทำให้การใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกเริ่มแพร่หลายไปในงานด้านต่างๆ มากขึ้น สำหรับซอฟต์แวร์ทางด้านกราฟิกก็ได้มีการพัฒนาควบคู่มากับฮาร์ดแวร์เช่นกัน ซึ่งมีการเริ่มต้นจาก อีวาน ซูเธอร์แลนด์ ผู้ซึ่งได้ออกแบบวิธีการหลักๆ รวมทั้งโครงสร้างข้อมูลของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิก ต่อมาก็มี สตีเฟน คูน (Steven Coons, 1966) และ ปิแอร์ เบเซอร์ (Pierre Bazier , 1972) ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับการสร้างเส้นโค้งและภาพพื้นผิว ทำให้ปัจจุบันเราสามารถสร้างภาพ 3 มิติ ได้สมจริงสมจังมากขึ้น ในช่วง 10 ปีต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีการสร้างภาพมากมายสำหรับใช้ในระบบคอมพิวเตอร์กราฟิก และปัจจุบันเราก็ได้เห็นผลงานที่สวยงามและแปลกตา ซึ่งเป็นผลจากการศึกษาวิจัยต่างๆ ในอดีตนั่นเอง

ยุคคอมพิวเตอร์กราฟิก

จากอดีตสู่ปัจจุบัน คอมพิวเตอร์กราฟิกได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง ทั้งทางด้านการสร้างสรรค์และการออกแบบด้วยซอฟต์แวร์ต่างๆ พร้อมกับมีการแสดงผลที่ตอบสนองต่อผู้ใช้เป็นอย่างดี ซึ่งสามารถแยกประวัติความเป็นมาได้ดังนี้ 1. การปฎิวัติคอมพิวเตอร์กราฟิก เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีซึ่งเปลี่ยนแปลงความเป็นอยู่ของมนุษย์โดยสิ้นเชิง เกิดจากการปฏิวัติที่สำคัญของโลก ได้แก่ การปฏิวัติเกษตรกรรม การปฏิวัติอุตสาหกรรม การปฏิวัติคอมพิวเตอร์ โดยมีการพัฒนาอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้มนุษย์มีความเป็นอยู่ที่ดีขึ้น มีการใช้เครื่องจักรแทนพลังงานคนและสัตว์ จนมีการพัฒนาหลอดสุญญากาศ ทรานซิสเตอร์ แผนวงจรรวม และตัวซิลิกอนชิป ตามลำดับ มาใช้แทนกำลังสมองของมนุษย์ 2. คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องแรกมีชื่อว่า อินิแอก เป็นเครื่องจักรคำนวณหาความแม่นยำในการหาเป้าหมายหัวกระสุนปืนใหญ่ ต่อมาพัฒนาเป็น อีแวก และถูกพัฒนาเป็น ยูนิแวก ใช้สำหรับงานด้านธุรกิจมีความสามารถเก็บข้อมูลไว้ในดรัมแม่เหล็ก จนในช่วงเวลาเดียวกัน บริษัทไอบีเอ็ม ได้ผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่น 701/702 ในเชิงอุตสาหกรรม แต่การแสดงผลยังเน้นลักษณะของอักขระและตัวเลขมาก จึงทำให้ต้องจำกัดเฉพาะสำหรับผู้เชี่ยวชาญคอมพิวเตอร์เท่านั้น 3. การวิจัยพัฒนาคอมพิวเตอร์กราฟิก เริ่มมีการพัฒนาระบบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ช่วยในการตรวจจับและเตือนภัยทางอากาศ ที่เด่นคือ ระบบแซจ เนื่องจากข้อมูลที่แซจรายงานผ่านจอภาพช่วยให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และคอมพิวเตอร์ครั้งแรก จนกลายเป็นพื้นฐานของการพัฒนาระบบประสานกับผู้ใช้กราฟิก หรือ กุย (GUI) ทำให้คอมพิวเตอร์ช่วยการออกแบบ (CAD) ได้ถูกพัฒนาขึ้นใช้สำหรับการผลิตและออกแบบในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูง 4. ส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้ บริษัทซีรอกซ์ได้เสนอเครื่องคอมพิวเตอร์ อัลโต ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ระดับสถานีงานและได้นำเทคโนโลยีการแสดงผลแรสเตอร์บิตแมปมาใช้เป็นเครื่องแรก ได้นำไปพัฒนาระบบ LAN เชื่อมต่อเพื่อแลกเปลี่ยนและใช้ทรัพยากรระบบที่มีอยู่อย่างคุ้มค่า นอกจากนี้การแสดงผลบนภาพจอจะเหมือนกับสิ่งที่พิมพ์ออกมา หรือที่เรียกว่า ได้อย่างที่เห็น (WYSIWYG - วิซิวิก) เป็นสิ่งที่นำไปสู่วิธีการใช้งานคอมพิวเตอร์กราฟิกในปัจจุบัน คือ เมาส์ ปากกาแสง แป้นกำหนดหน้าที่ ช่วยให้ลดช่องว่างระหว่างผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์อย่างมาก และมีการทำงานเรียกว่า เดสทอป ซึ่งมีสัญรูป เชื่อมโยงต่อกันในการใช้งานทำให้สามารถใช้งานซอฟแวร์ได้หลายตัวพร้อมๆ กัน 5. การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิก ได้พัฒนาคอมพิวเตอร์เป็น จอภาพสวมศีรษะ (เอชเอ็มดี) ที่ผู้ใช้สามารถรับข้อมูลได้เสมือนจริงที่สุด มีการสร้างภาพแสดงผลสีเอกรงค์ซึ่งแสดงผลความแตกต่างของเฉดสี ต่อมามีการนำเสนอเทคนิคพิเศษของแสงในธรรมชาติมาใช้กับการสร้างภาพกราฟิกสามมิติที่สมจริง และได้มีการนำมาใช้ในการสร้างภาพยนตร์คอมพิวเตอร์กราฟิกกันอย่างแพร่หลาย ซึ่งมีการนำเทคนิคพิเศษมาช่วยให้เกิดการตอบสนองและความตื่นตาตื่นใจต่อผู้ชม 6. อนาคตคอมพิวเตอร์กราฟิก เป็นการพัฒนาโดยภาพรวมของการนำไปใช้ประโยชน์กับผู้ใช้ โดยมีการนำคอมพิวเตอร์กราฟิกไปทำงานได้ 2 ระบบ คือ  6.1.ระบบสื่อประสม การนำสื่อหลายอย่างๆ มาเชื่อมโยงต่อกันในการใช้งาน ซึ่งมีหัวใจหลักคือ การแปลงข้อมูลแอนะล็อกเป็นดิจิทัล คือทั้งภาพและเสียงเป็นดิจิทัล ต่อมามีการพัฒนาสื่อต่างๆให้มีการทำงานเร็วขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการพื้นฐานในอนาคต  6.2.ระบบความเป็นจริงเสมือน การใช้คอมพิวเตอร์สร้างสิ่งแวดล้อมใหม่เพื่อให้ผู้ใช้มีความรู้สึกเหมือนเข้าไปอยู่ในเหตุการณ์นั้นจริง