Τα τρισδιάστατα γραφικά σήμερα έχουν καθιερωθεί τόσο σταθερά στη ζωή μας που μερικές φορές δεν δίνουμε καν προσοχή στις εκδηλώσεις τους.
Κοιτάζοντας μια διαφημιστική πινακίδα που απεικονίζει το εσωτερικό ενός δωματίου ή ένα διαφημιστικό βίντεο για το παγωτό, παρακολουθώντας τα καρέ μιας ταινίας γεμάτη δράση, δεν έχουμε ιδέα ότι πίσω από όλα αυτά κρύβεται η επίπονη δουλειά ενός δεξιοτέχνη 3D γραφικών.
3D γραφικά είναι
3D γραφικά (τρισδιάστατα γραφικά)- αυτός είναι ένας ειδικός τύπος γραφικών υπολογιστή - ένα σύνολο μεθόδων και εργαλείων που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εικόνων τρισδιάστατων αντικειμένων (τρισδιάστατα αντικείμενα).
Μια τρισδιάστατη εικόνα δεν είναι δύσκολο να διακριθεί από μια δισδιάστατη, καθώς περιλαμβάνει τη δημιουργία μιας γεωμετρικής προβολής ενός τρισδιάστατου μοντέλου της σκηνής σε ένα επίπεδο χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα προϊόντα λογισμικού. Το μοντέλο που προκύπτει μπορεί να είναι ένα αντικείμενο από την πραγματικότητα, για παράδειγμα ένα μοντέλο ενός σπιτιού, ενός αυτοκινήτου, ενός κομήτη ή μπορεί να είναι εντελώς αφηρημένο. Η διαδικασία κατασκευής ενός τέτοιου τρισδιάστατου μοντέλου ονομάζεται και στοχεύει, πρώτα απ 'όλα, στη δημιουργία μιας οπτικής τρισδιάστατης εικόνας του μοντελοποιημένου αντικειμένου.
Σήμερα, με βάση τα τρισδιάστατα γραφικά, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα εξαιρετικά ακριβές αντίγραφο ενός πραγματικού αντικειμένου, να δημιουργήσετε κάτι νέο και να ζωντανέψετε τις πιο μη ρεαλιστικές ιδέες σχεδίασης.
Οι τεχνολογίες τρισδιάστατων γραφικών και τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης έχουν διεισδύσει σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας και αποφέρουν τεράστια κέρδη.
Οι τρισδιάστατες εικόνες μας βομβαρδίζουν καθημερινά στην τηλεόραση, στις ταινίες, ενώ εργαζόμαστε με υπολογιστές και σε τρισδιάστατα παιχνίδια, από διαφημιστικές πινακίδες, αντιπροσωπεύοντας ξεκάθαρα τη δύναμη και τα επιτεύγματα των τρισδιάστατων γραφικών.
Τα επιτεύγματα των σύγχρονων τρισδιάστατων γραφικών χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες βιομηχανίες
- Κινηματογραφία και κινούμενα σχέδια- δημιουργία τρισδιάστατων χαρακτήρων και ρεαλιστικών ειδικών εφέ . Δημιουργία ηλεκτρονικών παιχνιδιών- ανάπτυξη τρισδιάστατων χαρακτήρων, περιβαλλόντων εικονικής πραγματικότητας, τρισδιάστατων αντικειμένων για παιχνίδια.
- Διαφήμιση- οι δυνατότητες των τρισδιάστατων γραφικών σας επιτρέπουν να παρουσιάσετε επωφελώς ένα προϊόν στην αγορά· χρησιμοποιώντας τρισδιάστατα γραφικά μπορείτε να δημιουργήσετε την ψευδαίσθηση ενός κρυστάλλινου πουκάμισου ή ενός νόστιμου παγωτού φρούτων με κομματάκια σοκολάτας κ.λπ. Ταυτόχρονα, στην πραγματικότητα, το διαφημιζόμενο προϊόν μπορεί να έχει πολλές ελλείψεις που κρύβονται εύκολα πίσω από όμορφες και υψηλής ποιότητας εικόνες.
- Εσωτερική διακόσμηση- ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη της εσωτερικής διακόσμησης επίσης δεν μπορεί να κάνει χωρίς τρισδιάστατα γραφικά σήμερα. Οι τεχνολογίες 3D καθιστούν δυνατή τη δημιουργία ρεαλιστικών τρισδιάστατων μοντέλων επίπλων (καναπές, πολυθρόνα, καρέκλα, συρταριέρα κ.λπ.), επαναλαμβάνοντας με ακρίβεια τη γεωμετρία του αντικειμένου και δημιουργώντας μια απομίμηση του υλικού. Χρησιμοποιώντας τρισδιάστατα γραφικά, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα βίντεο που δείχνει όλους τους ορόφους του σχεδιασμένου κτιρίου, το οποίο μπορεί να μην έχει καν ξεκινήσει ακόμα η κατασκευή.
Βήματα για τη δημιουργία μιας τρισδιάστατης εικόνας
Για να αποκτήσετε μια τρισδιάστατη εικόνα ενός αντικειμένου, πρέπει να ολοκληρώσετε τα παρακάτω βήματα
- Πρίπλασμα- κατασκευή μαθηματικού τρισδιάστατου μοντέλου της γενικής σκηνής και των αντικειμένων της.
- Υφήπεριλαμβάνει την εφαρμογή υφών σε μοντέλα που έχουν δημιουργηθεί, την προσαρμογή των υλικών και την εμφάνιση ρεαλιστικών μοντέλων.
- Ρυθμίσεις φωτισμού.
- (κινούμενα αντικείμενα).
- Απόδοση- η διαδικασία δημιουργίας μιας εικόνας ενός αντικειμένου χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο που δημιουργήθηκε προηγουμένως.
- Σύνθεση ή σύνθεση- μετα-επεξεργασία της εικόνας που προκύπτει.
Πρίπλασμα- δημιουργία εικονικού χώρου και αντικειμένων μέσα σε αυτόν, περιλαμβάνει τη δημιουργία διαφόρων γεωμετριών, υλικών, πηγών φωτός, εικονικών καμερών, πρόσθετων ειδικών εφέ.
Τα πιο κοινά προϊόντα λογισμικού για τρισδιάστατη μοντελοποίηση είναι: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Υφήείναι μια επικάλυψη στην επιφάνεια ενός δημιουργημένου τρισδιάστατου μοντέλου μιας ράστερ ή διανυσματικής εικόνας που σας επιτρέπει να εμφανίσετε τις ιδιότητες και το υλικό ενός αντικειμένου.
Φωτισμός- δημιουργία, ρύθμιση κατεύθυνσης και προσαρμογή πηγών φωτισμού στη δημιουργημένη σκηνή. Οι επεξεργαστές γραφικών τρισδιάστατων, κατά κανόνα, χρησιμοποιούν τους ακόλουθους τύπους πηγών φωτός: spot φως (αποκλίνουσες ακτίνες), omni φως (πολυκατευθυντικό φως), κατευθυντικό φως (παράλληλες ακτίνες) κ.λπ. Ορισμένοι επεξεργαστές καθιστούν δυνατή τη δημιουργία μιας ογκομετρικής πηγής λάμψης (Φως σφαίρας).
Αυτή είναι μια επιστήμη, ένας από τους κλάδους της επιστήμης των υπολογιστών, που μελετά μεθόδους παραγωγής και επεξεργασίας εικόνων με χρήση υπολογιστή. Τα γραφικά υπολογιστών είναι ένας από τους «νεότερους» τομείς της επιστήμης των υπολογιστών· υπάρχει εδώ και περίπου 40 χρόνια. Όπως κάθε επιστήμη, έχει το δικό της αντικείμενο, μεθόδους, στόχους και στόχους.
Αν εξετάσουμε τα γραφικά υπολογιστών με την ευρεία έννοια, μπορούμε να διακρίνουμε τρεις κατηγορίες προβλημάτων που επιλύονται μέσω γραφικών υπολογιστή:
1. Μετάφραση της περιγραφής σε εικόνα.
2. Μετάφραση μιας εικόνας σε περιγραφή (εργασία αναγνώρισης προτύπων).
3. Επεξεργασία εικόνας.
Αν και το πεδίο εφαρμογής των γραφικών υπολογιστών είναι πολύ ευρύ, εντούτοις, μπορούν να εντοπιστούν αρκετοί κύριοι τομείς όπου τα εργαλεία γραφικών υπολογιστών έχουν γίνει τα πιο σημαντικά για την επίλυση προβλημάτων:
1. Ενδεικτικό, ο ευρύτερος από τους τομείς, που καλύπτει εργασίες από την οπτικοποίηση δεδομένων έως τη δημιουργία ταινιών κινουμένων σχεδίων.
2. Αυτο-ανάπτυξη - τα γραφικά υπολογιστή σας επιτρέπουν να επεκτείνετε και να βελτιώσετε τις δυνατότητές σας.
3. Έρευνα - δημιουργία εικόνων αφηρημένων εννοιών ή μοντέλων με χρήση γραφικών υπολογιστή, το φυσικό ανάλογο των οποίων δεν υπάρχει ακόμη για την προσαρμογή των παραμέτρων τους.
Θα πρέπει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι ο προσδιορισμός αυτών των περιοχών είναι πολύ υπό όρους και μπορεί να επεκταθεί και να γίνει αναλυτικός. Οι κύριοι τομείς εφαρμογής των γραφικών υπολογιστών είναι:
1. Ένδειξη πληροφοριών.
2. Σχεδιασμός.
3. Μοντελοποίηση.
4. Δημιουργία διεπαφής χρήστη.
Τα περισσότερα σύγχρονα συστήματα γραφικών χρησιμοποιούν την αρχή της αρχιτεκτονικής αγωγών. Η κατασκευή κάποιας εικόνας στην οθόνη της οθόνης γίνεται σημείο προς σημείο, με κάθε σημείο να περνάει από έναν συγκεκριμένο σταθερό κύκλο επεξεργασίας. Πρώτα, το πρώτο σημείο περνά από το πρώτο στάδιο αυτού του κύκλου, μετά περνά στο δεύτερο στάδιο, αυτή τη στιγμή το δεύτερο σημείο αρχίζει να περνάει από το πρώτο στάδιο επεξεργασίας και ούτω καθεξής, δηλαδή, οποιοδήποτε σύστημα γραφικών επεξεργάζεται πολλά σημεία την εικόνα που δημιουργείται παράλληλα.
Αυτή η προσέγγιση σάς επιτρέπει να μειώσετε σημαντικά τον χρόνο επεξεργασίας ολόκληρης της εικόνας στο σύνολό της και όσο πιο περίπλοκη είναι η εικόνα, τόσο μεγαλύτερο είναι το κέρδος χρόνου. Η αρχιτεκτονική αγωγών χρησιμοποιείται για συστήματα γραφικών τόσο σε επίπεδο λογισμικού όσο και σε επίπεδο υλικού. Η είσοδος ενός τέτοιου μεταφορέα είναι οι συντεταγμένες ενός φυσικού σημείου στον πραγματικό κόσμο και η έξοδος είναι οι συντεταγμένες του σημείου στο σύστημα συντεταγμένων της οθόνης και το χρώμα του.
Στον εξεταζόμενο κύκλο επεξεργασίας σημείων, μπορούν να διακριθούν διάφορα στάδια, τα κυριότερα από τα οποία είναι τα ακόλουθα:
1. Γεωμετρικοί μετασχηματισμοί.
2. Ψαλίδισμα.
3. Προβολή.
4. Ζωγραφική.
Στο στάδιο των γεωμετρικών μετασχηματισμών, οι συντεταγμένες όλων των αντικειμένων στον πραγματικό κόσμο φέρονται σε ένα ενιαίο σύστημα συντεταγμένων (σύστημα συντεταγμένων του κόσμου). Στα γραφικά υπολογιστών, χρησιμοποιούνται συχνά τεχνικές με τις οποίες σύνθετα αντικείμενα αναπαρίστανται ως μια συλλογή απλών (βασικών) αντικειμένων και καθένα από τα βασικά αντικείμενα μπορεί να υποβληθεί σε ορισμένους γεωμετρικούς μετασχηματισμούς. Ένα αυθαίρετο σύνολο αντικειμένων μπορεί να επιλεγεί ως βασικά αντικείμενα, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ένα σταθερό σύνολο πλατωνικών στερεών. Κατά κανόνα, οι σύνθετοι γεωμετρικοί μετασχηματισμοί αναπαρίστανται επίσης μέσω της σύνθεσης σχετικά απλών (βασικών) μετασχηματισμών, οι οποίοι είναι συγγενικοί μετασχηματισμοί.
Στο στάδιο της αποκοπής καθορίζεται ποια από τα σημεία θα πέσει στο οπτικό πεδίο του παρατηρητή και από αυτό το σύνολο επιλέγονται αυτά που παραμένουν ορατά. Σε αυτό το στάδιο εφαρμόζονται αλγόριθμοι για την αφαίρεση αόρατων άκρων και επιφανειών.
Κατά τη φάση της προβολής, οι σημειακές συντεταγμένες (ακόμα τρισδιάστατες) μετατρέπονται σε συντεταγμένες οθόνης χρησιμοποιώντας μετασχηματισμό προβολής.
Στο στάδιο της σκίασης, το χρώμα του εμφανιζόμενου σημείου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τοπικές ή καθολικές μεθόδους σκίασης. Κατά κανόνα, σε αυτό το στάδιο δεν είναι δυνατή η χρήση πληροφοριών σχετικά με το φωτισμό ολόκληρης της σκηνής στο σύνολό της, επομένως κατασκευάζονται μοντέλα φωτισμού με διάφορους βαθμούς λεπτομέρειας, τα οποία εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την ανάγκη κατασκευής μιας στατικής ή δυναμικής εικόνας.
Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα
Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.
Παρόμοια έγγραφα
- την τελευταία έκδοση του DirectX, επί του παρόντος DirectX 9.0b.
- κάρτα γραφικών που υποστηρίζει DirectX 9.
- τα πιο πρόσφατα προγράμματα οδήγησης κάρτας γραφικών (τα παλαιότερα ενδέχεται να μην έχουν κάποιες λειτουργίες).
- ένα παιχνίδι που εκμεταλλεύεται όλα αυτά τα χαρακτηριστικά.
- επίπεδη σκίαση. Τα τρίγωνα έχουν ίσο φωτισμό σε ολόκληρη την επιφάνειά τους.
- Σκίαση Gouraud. Οι πληροφορίες για το επίπεδο φωτός και το χρώμα που υπολογίζονται για μεμονωμένες κορυφές του τριγώνου παρεμβάλλονται απλώς στην επιφάνεια ολόκληρου του τριγώνου.
- Φονγκ σκίαση. Ο φωτισμός υπολογίζεται ξεχωριστά για κάθε pixel. Η πιο ποιοτική μέθοδος.
- Οπτικά ακριβής (ανά pixel) φωτισμός και απαλές σκιές από όλα τα αντικείμενα,
αυθαίρετα μοντέλα φωτισμού. - διάφορα αποτελέσματα ανάκλασης και διάθλασης ακτίνων για μοντελοποίηση
νερό, πάγος, γυαλί, βιτρό, υποβρύχιες αντανακλάσεις κ.λπ. - Ρεαλιστικοί κυματισμοί και κύματα στο νερό.
- «κινηματογραφικά» εφέ Βάθος πεδίου (βάθος
οξύτητα) Και Θάμπωμα κίνησης; - υψηλής ποιότητας, λεπτομερής κίνηση σκελετικών μοντέλων (αποτελούμενη από ένα σύστημα
έλεγχος της κινούμενης εικόνας του μοντέλου "κόκκαλο"), εκφράσεις του προσώπου. - η λεγόμενη «μη φωτορεαλιστική απόδοση»
Rendering, NPR): μίμηση διαφόρων μορφών σχεδίασης καλλιτεχνών, εφέ
σκίτσο με μολύβι ή κλασικό, ζωγραφισμένο στο χέρι 2D animation. - ρεαλιστική απομίμηση υφάσματος, γούνας και μαλλιών.
- διαδικαστικές υφές (συμπεριλαμβανομένων των κινούμενων σχεδίων) που δεν απαιτούν κόστος
CPU και φόρτωση κάθε καρέ στη μνήμη βίντεο. - Φίλτρα μετά την επεξεργασία εικόνας πλήρους οθόνης: ομίχλη, φωτοστέφανο, σταγόνες
βροχή σε γυαλί, ηχητικό εφέ κ.λπ. - ογκομετρική απόδοση: πιο ρεαλιστικό καπνό και φωτιά.
- πολύ περισσότερο.
Τα γραφικά υπολογιστών ως επιστήμη, αντικείμενο της οποίας είναι η δημιουργία, αποθήκευση και επεξεργασία μοντέλων και εικόνων τους με χρήση υπολογιστή. Τομείς εφαρμογής γραφικών επεξεργαστών: Adobe Photoshop και Illustrator, Corel Draw. Ράστερ και διανυσματικά γραφικά.
παρουσίαση, προστέθηκε 17/01/2012
Τα γραφικά υπολογιστών είναι ένα πεδίο της επιστήμης των υπολογιστών που ασχολείται με τα προβλήματα λήψης διαφόρων εικόνων σε έναν υπολογιστή. Τομείς εφαρμογής γραφικών υπολογιστών. Δισδιάστατα γραφικά: φράκταλ, ράστερ και διανυσματικά. Χαρακτηριστικά τρισδιάστατων γραφικών.
περίληψη, προστέθηκε 12/05/2010
Παρουσίαση γραφικών δεδομένων. Τύποι ράστερ, διανυσματικών και φράκταλ γραφικών υπολογιστών. Χρώμα και χρωματικά μοντέλα: μέθοδος κωδικοποίησης πληροφοριών χρώματος για αναπαραγωγή σε οθόνη οθόνης. Βασικά προγράμματα επεξεργασίας γραφικών ράστερ.
περίληψη, προστέθηκε 08/01/2010
Μηχανισμός γραφικής παρουσίασης δεδομένων. Τύποι γραφικών υπολογιστή: φράκταλ, τρισδιάστατα, ράστερ, διανυσματικά. Ανάλυση εικόνας οθόνης, γραμμική έννοια. Η σχέση μεταξύ παραμέτρων εικόνας και μεγέθους αρχείου. Δυναμικό εύρος.
περίληψη, προστέθηκε 27/12/2012
Τομείς εφαρμογής γραφικών υπολογιστών. Τύποι γραφικών υπολογιστών. Ανάλυση χρώματος και χρωματικά μοντέλα. Λογισμικό για δημιουργία, προβολή και επεξεργασία γραφικών πληροφοριών. Γραφικές δυνατότητες επεξεργαστών κειμένου, γραφικών επεξεργαστών.
δοκιμή, προστέθηκε 06/07/2010
Έννοιες γραφικών υπολογιστών. Πλεονεκτήματα της μορφής GIF. Διακριτικά χαρακτηριστικά του προγράμματος Corel Draw. Εντολές του κύριου μενού του Adobe Photoshop. Τα εργαλεία και οι ενέργειές τους. Περιγραφή της χρήσης του προγράμματος επεξεργασίας γραφικών Photoshop για την επεξεργασία εικόνας.
εργασία μαθήματος, προστέθηκε 18/04/2015
Τα γραφικά υπολογιστών είναι ένα πεδίο της επιστήμης των υπολογιστών που ασχολείται με τα προβλήματα λήψης διαφόρων εικόνων. Τύποι γραφικών υπολογιστή: ράστερ, διανυσματικό, φράκταλ. Προγράμματα για τη δημιουργία κινούμενων εικόνων υπολογιστή, πεδίο εφαρμογής, μορφές αποθήκευσης.
Τα τελευταία δώδεκα χρόνια, οι κάρτες γραφικών κλήθηκαν αργότερα 3D επιταχυντές,
έχουν προχωρήσει πολύ στην ανάπτυξη - από τους πρώτους επιταχυντές SVGA, τίποτα σχετικά με το 3D
όσοι δεν ήξεραν, και στα πιο σύγχρονα gaming «τέρατα» που αναλαμβάνουν
όλες οι λειτουργίες που σχετίζονται με την προετοιμασία και το σχηματισμό μιας τρισδιάστατης εικόνας,
που οι παραγωγοί αποκαλούν «κινηματογραφικό». Φυσικά, με
Με κάθε νέα γενιά καρτών βίντεο, οι δημιουργοί πρόσθεταν όχι μόνο πρόσθετες
megahertz και megabyte μνήμης βίντεο, αλλά και πολλές διαφορετικές λειτουργίες και εφέ.
Ας δούμε Γιατί, και το πιο σημαντικό, Για τιέμαθαν οι επιταχυντές
τα τελευταία χρόνια, και τι μας δίνει, τους λάτρεις των 3D παιχνιδιών.
Αλλά πρώτα, θα ήταν χρήσιμο να μάθετε ποιες ενέργειες εκτελεί το πρόγραμμα (ή το παιχνίδι).
προκειμένου να αποκτήσετε τελικά μια τρισδιάστατη εικόνα στην οθόνη της οθόνης. Εργαλειοθήκη
τέτοιες ενέργειες συνήθως ονομάζονται 3D μεταφορέας— κάθε στάδιο του αγωγού
λειτουργεί με τα αποτελέσματα του προηγούμενου (εφεξής οι όροι είναι με πλάγιους χαρακτήρες,
τα οποία καλύπτονται λεπτομερέστερα στο "Γλωσσάρι τρισδιάστατων γραφικών μας" στο τέλος
άρθρα).
Στο πρώτο, προπαρασκευαστικό στάδιο, το πρόγραμμα καθορίζει ποια αντικείμενα (μοντέλα 3D, μέρη του τρισδιάστατου κόσμου, ξωτικά κ.λπ.), με ποιες υφές και εφέ, σε ποια σημεία και σε ποια φάση κινουμένων σχεδίων θα πρέπει να εμφανίζονται στο οθόνη. Επιλέγεται επίσης η θέση και ο προσανατολισμός της εικονικής κάμερας μέσω της οποίας ο θεατής κοιτάζει τον κόσμο. Όλη αυτή η πρώτη ύλη που υπόκειται σε περαιτέρω επεξεργασία ονομάζεται 3D σκηνή.
Στη συνέχεια έρχεται η σειρά του ίδιου του τρισδιάστατου αγωγού. Το πρώτο βήμα σε αυτό είναι ψηφίδωση- η διαδικασία διαίρεσης πολύπλοκων επιφανειών σε τρίγωνα. Τα ακόλουθα υποχρεωτικά βήματα είναι διασυνδεδεμένες διαδικασίες μετασχηματισμός συντεταγμένων σημείαή κορυφές, από τα οποία αποτελούνται αντικείμενα, τους φωτισμός, και κόβονταςαόρατες περιοχές της σκηνής.
Ας σκεφτούμε μετασχηματισμός συντεταγμένων. Έχουμε έναν τρισδιάστατο κόσμο στον οποίο βρίσκονται διάφορα τρισδιάστατα αντικείμενα και στο τέλος πρέπει να έχουμε μια δισδιάστατη επίπεδη εικόνα αυτού του κόσμου στην οθόνη. Επομένως, όλα τα αντικείμενα περνούν από διάφορα στάδια μετασχηματισμού σε διαφορετικά συστήματα συντεταγμένων, που ονομάζονται επίσης χώρους (χώρους). Στην αρχή τοπικός,ή μοντέλο,οι συντεταγμένες κάθε αντικειμένου μετατρέπονται σε παγκόσμια, ή κόσμος,συντεταγμένες. Δηλαδή, χρησιμοποιώντας πληροφορίες σχετικά με τη θέση, τον προσανατολισμό, την κλίμακα και το τρέχον πλαίσιο κίνησης κάθε αντικειμένου, το πρόγραμμα λαμβάνει ένα σύνολο τριγώνων σε ένα ενιαίο σύστημα συντεταγμένων. Αυτό στη συνέχεια μετατρέπεται σε σύστημα συντεταγμένων κάμερας (χώρο κάμερας), με τη βοήθεια του οποίου εξετάζουμε τον προσομοιωμένο κόσμο. Μετά την οποία η αντίστροφη μέτρηση θα ξεκινήσει από την εστίαση αυτής της κάμερας - ουσιαστικά, όπως ήταν, "από τα μάτια" του παρατηρητή. Τώρα είναι πιο εύκολο να αποκλείσετε εντελώς αόρατα ( απόρριψη,ή σφαγή) και "περικοπή" μερικώς ορατή ( απόκομμα,ή απόκομμα) θραύσματα της σκηνής για τον παρατηρητή.
Παράγεται παράλληλα φωτισμός (φωτισμός). Χρησιμοποιώντας πληροφορίες σχετικά με τη θέση, το χρώμα, τον τύπο και την ισχύ όλων των πηγών φωτός που βρίσκονται στη σκηνή, υπολογίζεται ο βαθμός φωτισμού και το χρώμα κάθε κορυφής του τριγώνου. Αυτά τα δεδομένα θα χρησιμοποιηθούν αργότερα όταν ραστεροποίηση. Στο τέλος, μετά από διόρθωση προοπτικής, οι συντεταγμένες μετατρέπονται ξανά, τώρα σε χώρο οθόνης (χώρο οθόνης).
Εδώ τελειώνει η τρισδιάστατη διανυσματική επεξεργασία εικόνας και αρχίζει η σειρά της δισδιάστατης επεξεργασίας, δηλ. υφήΚαι ραστεροποίηση. Η σκηνή αντιπροσωπεύει τώρα ψευδο-τρισδιάστατα τρίγωνα που βρίσκονται στο επίπεδο οθόνης, αλλά με πληροφορίες σχετικά με το βάθος σε σχέση με το επίπεδο οθόνης καθεμιάς από τις κορυφές. Ο ραστεροποιητής υπολογίζει το χρώμα όλων των εικονοστοιχείων που αποτελούν το τρίγωνο και το τοποθετεί μέσα buffer πλαισίου. Για να γίνει αυτό, εφαρμόζονται υφές στα τρίγωνα, συχνά σε πολλά στρώματα (κύρια υφή, υφή φωτισμού, λεπτομερής υφή κ.λπ.) και με διαφορετικούς τρόπους διαμόρφωση. Γίνεται επίσης η τελική πληρωμή φωτισμόςχρησιμοποιώντας οποιοδήποτε μοντέλα σκίασης, τώρα για κάθε pixel της εικόνας. Στο ίδιο στάδιο πραγματοποιείται η τελική αφαίρεση αόρατων τμημάτων της σκηνής. Εξάλλου, τα τρίγωνα μπορούν να βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από τον παρατηρητή, να επικαλύπτονται πλήρως ή εν μέρει μεταξύ τους ή ακόμη και να τέμνονται. Σήμερα, ένας αλγόριθμος που χρησιμοποιεί Z-buffer. Τα εικονοστοιχεία που προκύπτουν τοποθετούνται σε ένα buffer Z και μόλις είναι έτοιμη ολόκληρη η εικόνα, μπορεί να εμφανιστεί στην οθόνη και να αρχίσει να δημιουργείται η επόμενη.
Τώρα που καταλάβαμε τη γενική σχεδίαση ενός τρισδιάστατου μεταφορέα, ας ρίξουμε μια ματιά
σχετικά με τις αρχιτεκτονικές διαφορές μεταξύ διαφορετικών γενεών τρισδιάστατων επιταχυντών. Κάθε στάδιο του τρισδιάστατου αγωγού
πολύ μεγάλης έντασης πόρων, απαιτεί εκατομμύρια και δισεκατομμύρια λειτουργίες για να αποκτήσετε ένα
καρέ εικόνας και τα δισδιάστατα στάδια δημιουργίας υφής και ραστεροποίησης είναι πολύ περισσότερα
«πιο αδηφάγος» από τη γεωμετρική επεξεργασία στα πρώτα, διανυσματικά στάδια
μετακομιστής Μεταφέρετε λοιπόν όσο το δυνατόν περισσότερα στάδια στο υλικό βίντεο
έχει ευεργετική επίδραση στην ταχύτητα επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών και ανακουφίζει σημαντικά το φορτίο της CPU.
Η πρώτη γενιά επιταχυντών ανέλαβε μόνο το τελευταίο στάδιο - την υφή
και ραστεροποίηση, το πρόγραμμα έπρεπε να υπολογίσει μόνο του όλα τα προηγούμενα βήματα χρησιμοποιώντας
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ. Η απόδοση ήταν πολύ πιο γρήγορη από ό,τι χωρίς καθόλου επιτάχυνση 3D,
Μετά από όλα, η κάρτα βίντεο έκανε ήδη το πιο δύσκολο μέρος της δουλειάς. Αλλά και πάλι με αύξηση
η πολυπλοκότητα των σκηνών σε τρισδιάστατα παιχνίδια, ο μετασχηματισμός λογισμικού και ο φωτισμός έγιναν περιορισμένοι
λαιμός που εμποδίζει την αύξηση της ταχύτητας. Επομένως, σε τρισδιάστατους επιταχυντές εκκίνησης
από τα πρώτα μοντέλα NVidia GeForce και ATI Radeon, ένα μπλοκ που ονομάζεται Τ&Μπλοκ L.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι υπεύθυνος μεταμόρφωσηΚαι φωτισμός,
δηλαδή τώρα και για τα αρχικά στάδια του τρισδιάστατου αγωγού. Είναι ακόμα πιο σωστό να τον καλέσετε
Μπλοκ TCL (Μεταμόρφωση—Απόκομμα—Φωτισμός), επειδή η
η αποκοπή είναι επίσης καθήκον του. Έτσι, ένα παιχνίδι που χρησιμοποιεί υλικό T&L
σχεδόν εντελώς απελευθερώνει τον κεντρικό επεξεργαστή από την εργασία σε γραφικά,
που σημαίνει ότι καθίσταται δυνατό να το «φορτώσει» με άλλους υπολογισμούς,
είτε πρόκειται για φυσική είτε για τεχνητή νοημοσύνη.
Φαίνεται ότι όλα είναι καλά και τι άλλο θα μπορούσατε να θέλετε; Αλλά μην ξεχνάτε ότι οποιαδήποτε μεταφορά λειτουργιών "στο υλικό" σημαίνει άρνηση της ευελιξίας που είναι εγγενής στις λύσεις λογισμικού. Και με την έλευση του υλικού T&L, οι προγραμματιστές και οι σχεδιαστές που ήθελαν να εφαρμόσουν κάποιο ασυνήθιστο εφέ είχαν μόνο τρεις επιλογές: μπορούσαν είτε να εγκαταλείψουν εντελώς το T&L και να επιστρέψουν σε αργούς αλλά ευέλικτους αλγόριθμους λογισμικού ή να προσπαθήσουν να παρέμβουν σε αυτή τη διαδικασία εκτελώντας ανάρτηση -επεξεργασία εικόνων (που δεν είναι πάντα εφικτή και σίγουρα πολύ αργή)... ή περιμένετε την υλοποίηση της επιθυμητής λειτουργίας στην επόμενη γενιά καρτών γραφικών. Οι κατασκευαστές υλικού δεν ήταν επίσης ευχαριστημένοι με αυτήν την κατάσταση - σε τελική ανάλυση, κάθε πρόσθετη επέκταση T&L οδηγεί σε μεγαλύτερη πολυπλοκότητα στο τσιπ γραφικών και σε "φουσκώματα" των προγραμμάτων οδήγησης καρτών γραφικών.
Όπως μπορούμε να δούμε, δεν υπήρχε αρκετός τρόπος για τον ευέλικτο, σε «μικροεπίπεδο», έλεγχο της κάρτας βίντεο. Και αυτή η ευκαιρία προτάθηκε από επαγγελματικά πακέτα για τη δημιουργία τρισδιάστατων γραφικών. Λέγεται σκίαση (σκίαση). Ουσιαστικά, ο shader είναι ένα μικρό πρόγραμμα που αποτελείται από ένα σύνολο στοιχειωδών λειτουργιών που χρησιμοποιούνται συχνά σε τρισδιάστατα γραφικά. Ένα πρόγραμμα που φορτώνεται στον επιταχυντή και ελέγχει άμεσα τη λειτουργία της ίδιας της GPU. Εάν προηγουμένως ο προγραμματιστής περιοριζόταν σε ένα σύνολο προκαθορισμένων μεθόδων επεξεργασίας και εφέ, τώρα μπορεί να συνθέσει οποιαδήποτε προγράμματα από απλές οδηγίες που του επιτρέπουν να εφαρμόσει μια μεγάλη ποικιλία εφέ.
Σύμφωνα με τις λειτουργίες τους, οι σκίαστροι χωρίζονται σε δύο ομάδες: κορυφής(σκίαστρες κορυφής)
Και εικονοκύτταρο(σκίαστρες pixel). Τα πρώτα αντικαθιστούν όλες τις λειτουργίες
T&L μπλοκ της κάρτας βίντεο και, όπως υποδηλώνει το όνομα, εργάζονται με τις κορυφές των τριγώνων.
Στα πιο πρόσφατα μοντέλα επιταχυντή, αυτό το μπλοκ στην πραγματικότητα αφαιρείται - γίνεται εξομοίωση
Πρόγραμμα οδήγησης βίντεο χρησιμοποιώντας vertex shaders. Τα pixel shaders παρέχουν
ευέλικτες επιλογές για τον προγραμματισμό του μπλοκ multitexturing και την εργασία
ήδη με μεμονωμένα pixel οθόνης.
Τα Shaders χαρακτηρίζονται επίσης από έναν αριθμό έκδοσης - κάθε επόμενο προσθέτει όλο και περισσότερες νέες δυνατότητες στις προηγούμενες. Η πιο πρόσφατη προδιαγραφή των pixel και των vertex shaders σήμερα είναι η έκδοση 2.0, που υποστηρίζεται από το DirectX 9 και τόσο οι κατασκευαστές επιταχυντών όσο και οι προγραμματιστές νέων παιχνιδιών θα επικεντρωθούν σε αυτήν. Οι χρήστες που θέλουν να αγοράσουν μια σύγχρονη κάρτα βίντεο παιχνιδιών θα πρέπει επίσης να δώσουν προσοχή στην υποστήριξη υλικού τους. Ωστόσο, η επέκταση των παιχνιδιών που βασίζονται σε τεχνολογίες shader μόλις ξεκινάει, επομένως τόσο τα παλαιότερα vertex shaders (1.1) όσο και τα pixel shaders (1.3 και 1.4) θα χρησιμοποιηθούν για τουλάχιστον έναν ακόμη χρόνο, τουλάχιστον για τη δημιουργία σχετικά απλών εφέ - μέχρι το DirectX 9 -Οι συμβατοί επιταχυντές δεν θα διαδοθούν περισσότερο.
Τα πρώτα shaders αποτελούνταν από λίγες μόνο εντολές και ήταν εύκολο να γραφτούν σε γλώσσα assembly χαμηλού επιπέδου. Αλλά με την αυξανόμενη πολυπλοκότητα των εφέ shader, που μερικές φορές αριθμεί δεκάδες και εκατοντάδες εντολές, προέκυψε η ανάγκη για μια πιο βολική, υψηλού επιπέδου γλώσσα για τη σύνταξη shader. Δύο από αυτά εμφανίστηκαν ταυτόχρονα: NVidia Cg (C για γραφικά) και Microsoft HLSL (High Level Shading Language) - το τελευταίο αποτελεί μέρος του προτύπου DirectX 9. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτών των γλωσσών και άλλες αποχρώσεις θα είναι ενδιαφέροντα μόνο σε προγραμματιστές, οπότε δεν θα σταθούμε πιο αναλυτικά σε αυτά ας γίνουμε
Τώρα ας δούμε τι χρειάζεται για να αποκτήσουμε όλες αυτές τις δυνατότητες
τα οποία παρέχονται από μια τόσο χρήσιμη τεχνολογία όπως η τελευταία γενιά shaders. Είναι αναγκαίο
ΕΠΟΜΕΝΟ:
Εδώ θα ήθελα να διαλύσω πιθανές παρανοήσεις. Ορισμένοι ερμηνεύουν τον δημοφιλή πλέον όρο "κάρτα βίντεο συμβατή με DirectX 9" ως εξής: "μια τέτοια κάρτα βίντεο θα λειτουργήσει και θα αποκαλύψει όλες τις δυνατότητές της μόνο στο DirectX 9 API" ή "Το DirectX 9 θα πρέπει να εγκατασταθεί σε υπολογιστή μόνο με τέτοιο μια κάρτα βίντεο." Αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Ένας τέτοιος ορισμός σημαίνει μάλλον: "αυτή η κάρτα βίντεο έχει τις δυνατότητες που απαιτούνται από την προδιαγραφή DirectX 9."
Γλωσσάρι τρισδιάστατων γραφικών
 |
| Προσομοίωση γούνας με σκίαστρα |
Ένα σύνολο βιβλιοθηκών, διεπαφών και συμβάσεων για εργασία με τρισδιάστατα γραφικά. Τώρα ευρέως
χρησιμοποιούνται δύο τρισδιάστατα API: ανοιχτό και cross-platform OpenGL (Open Graphics
Library) και το Microsoft Direct3D (γνωστό και ως DirectX Graphics), το οποίο αποτελεί μέρος του καθολικού
DirectX multimedia API.
3D επιταχυντής ή 3D επιταχυντής
Μια κάρτα βίντεο ικανή να επεξεργάζεται τρισδιάστατα γραφικά, απελευθερώνοντας έτσι τον κεντρικό επεξεργαστή από αυτή τη συνηθισμένη εργασία.
3D-pipeline ή rendering pipeline
Μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων μετατροπής εσωτερικών δεδομένων προγράμματος σε εικόνα στην οθόνη. Συνήθως περιλαμβάνει τουλάχιστον μετασχηματισμό και φωτισμό, υφή και ραστεροποίηση.
3D σκηνή
Το τμήμα του εικονικού τρισδιάστατου κόσμου που αποδίδεται σε μια δεδομένη στιγμή.
Βάθος πεδίου (βάθος πεδίου)
Ένα «κινηματογραφικό εφέ» που προσομοιώνει το βάθος πεδίου (εστιακή απόσταση) μιας πραγματικής κινηματογραφικής κάμερας, με αντικείμενα σε εστίαση να φαίνονται ευκρινή και άλλα να φαίνονται θολά.
Χαρτογράφηση μετατόπισης (σύσταση υφής με χάρτες μετατόπισης)
Μια μέθοδος για μοντελοποίηση μικρών ανακουφιστικών λεπτομερειών. Όταν το χρησιμοποιείτε ειδικό
υφή - χάρτης μετατόπισης - ορίζει πώς διαφορετικά μέρη της επιφάνειας
θα είναι κυρτό ή πιεσμένο σε σχέση με το τρίγωνο βάσης προς το οποίο
εφαρμόζεται αυτό το αποτέλεσμα. Σε αντίθεση με την ανάγλυφη υφή, αυτή η μέθοδος είναι
«ειλικρινής» και ουσιαστικά αλλάζει το γεωμετρικό σχήμα του αντικειμένου. Αντίο
Μόνο ορισμένοι από τους νεότερους τρισδιάστατους επιταχυντές υποστηρίζουν άμεσα χάρτες μετατόπισης.
Χαρτογράφηση MIP
Μια δευτερεύουσα μέθοδος για τη βελτίωση της ποιότητας και της ταχύτητας της υφής είναι η δημιουργία πολλών παραλλαγών υφής σε μειωμένη ανάλυση (για παράδειγμα, 128 128, 64 64, 32 32, κ.λπ.), που ονομάζονται επίπεδα mip. Καθώς το αντικείμενο απομακρύνεται, θα επιλέγονται όλο και πιο λεπτές επιλογές υφής.
Θαμπάδα κίνησης (γνωστή και ως προσωρινή αντιπαράθεση)
Μια αρκετά νέα τεχνική για πιο ρεαλιστική μετάδοση της κίνησης «θολώνοντας» την εικόνα των αντικειμένων προς την κατεύθυνση της κίνησής τους. Οι θεατές είναι συνηθισμένοι σε αυτό το εφέ, χαρακτηριστικό για τον κινηματογράφο, οπότε χωρίς αυτό η εικόνα φαίνεται άψυχη ακόμα και σε υψηλά FPS. Το Motion-Bur υλοποιείται μέσω επαναλαμβανόμενης σχεδίασης ενός αντικειμένου σε ένα πλαίσιο σε διαφορετικές φάσεις της κίνησής του ή με «λεύκανση» της εικόνας ήδη σε επίπεδο pixel.
Z-buffer
Το Z-buffering είναι μία από τις μεθόδους για την αφαίρεση αόρατων περιοχών μιας εικόνας. Στο
χρησιμοποιώντας το, η απόσταση αποθηκεύεται στη μνήμη βίντεο για κάθε pixel στην οθόνη
από αυτό το σημείο στον παρατηρητή. Η ίδια η απόσταση ονομάζεται βάθος σκηνής και αυτό
περιοχή μνήμης - Z-buffer. Όταν εμφανίζεται το επόμενο pixel στην οθόνη, το βάθος του
συγκρίνεται με το βάθος του προηγούμενου εικονοστοιχείου που είναι αποθηκευμένο στο buffer Z με το ίδιο
συντεταγμένες, και αν είναι μεγαλύτερο, τότε το τρέχον pixel δεν σχεδιάζεται - θα είναι αόρατο.
Εάν είναι μικρότερο, τότε το χρώμα του εισάγεται στο buffer του πλαισίου και το νέο βάθος
- στο buffer Z. Αυτό διασφαλίζει ότι τα μακρινά αντικείμενα επικαλύπτονται περισσότερο από
αγαπημένους.
Άλφα κανάλι και άλφα ανάμειξη.
Η υφή, μαζί με τις πληροφορίες χρώματος σε μορφή RGB για κάθε pixel, μπορεί να αποθηκεύσει τον βαθμό διαφάνειάς του, που ονομάζεται κανάλι άλφα. Κατά τη διάρκεια της απόδοσης, το χρώμα των εικονοστοιχείων που σχεδιάστηκαν προηγουμένως θα «αιμορραγεί» σε διάφορους βαθμούς και θα αναμειχθεί με το χρώμα του εικονοστοιχείου εξόδου, με αποτέλεσμα μια εικόνα με διαφορετικά επίπεδα διαφάνειας. Αυτό ονομάζεται ανάμειξη άλφα. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται πολύ συχνά: για την προσομοίωση νερού, γυαλιού, ομίχλης, καπνού, φωτιάς και άλλων ημιδιαφανών αντικειμένων.
Αντιολισθητική
Μια μέθοδος για την καταπολέμηση του «βηματικού» εφέ και των ευκρινών ορίων πολυγώνου που προκύπτουν λόγω ανεπαρκούς ανάλυσης εικόνας. Τις περισσότερες φορές υλοποιείται με την απόδοση μιας εικόνας σε ανάλυση πολύ μεγαλύτερη από την καθορισμένη, ακολουθούμενη από παρεμβολή στην επιθυμητή. Επομένως, το antialiasing εξακολουθεί να είναι πολύ απαιτητικό για την ποσότητα της μνήμης βίντεο και την ταχύτητα του επιταχυντή 3D.
Υφές λεπτομέρειας
Μια τεχνική για την αποφυγή θαμπώματος των υφών σε κοντινές αποστάσεις από το αντικείμενο
και επιτύχετε το αποτέλεσμα της λεπτής ανακούφισης της επιφάνειας χωρίς να αυξήσετε υπερβολικά το μέγεθος
υφές Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε την κύρια υφή κανονικού μεγέθους, πάνω στην οποία
υπερτίθεται ένα μικρότερο - με κανονικό μοτίβο θορύβου.
Προσωρινή μνήμη πλαισίου
Το τμήμα της μνήμης βίντεο στο οποίο πραγματοποιείται η εργασία σχηματισμού εικόνας. Συνήθως, χρησιμοποιούνται δύο (λιγότερο συχνά τρία) buffer καρέ: ένα (μπροστινό ή μπροστινό buffer) εμφανίζεται στην οθόνη και το δεύτερο (πίσω ή πίσω buffer) χρησιμοποιείται για απόδοση. Μόλις το επόμενο πλαίσιο εικόνας είναι έτοιμο, θα αλλάξουν ρόλους: το δεύτερο buffer θα εμφανιστεί στην οθόνη και το πρώτο θα σχεδιαστεί ξανά.
Χάρτες φωτός
Μια απλή και συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος προσομοίωσης φωτισμού, η οποία συνίσταται στην επικάλυψη ενός άλλου στην κύρια υφή - ενός χάρτη ακτινοβολίας, τα φωτεινά και σκοτεινά μέρη του οποίου φωτίζουν ή σκουραίνουν αντίστοιχα την εικόνα του βασικού. Οι φωτεινοί χάρτες υπολογίζονται εκ των προτέρων, ακόμη και στο στάδιο της δημιουργίας ενός τρισδιάστατου κόσμου, και αποθηκεύονται στο δίσκο. Αυτή η μέθοδος λειτουργεί καλά για μεγάλες, στατικά φωτισμένες επιφάνειες.
Περιβαλλοντική χαρτογράφηση
Απομίμηση ανακλαστικών επιφανειών χρησιμοποιώντας μια ειδική υφή - έναν χάρτη περιβάλλοντος, ο οποίος είναι μια εικόνα του κόσμου που περιβάλλει το αντικείμενο.
Πολυυφή
Επικάλυψη πολλαπλών υφών σε ένα πέρασμα επιταχυντή. Για παράδειγμα, η κύρια υφή,
χάρτες ακτινοβολίας και λεπτομερείς χάρτες υφής. Οι σύγχρονες κάρτες γραφικών μπορούν
επεξεργαστείτε τουλάχιστον 3-4 υφές κάθε φορά. Εάν δεν υποστηρίζεται η πολυυφή
(ή είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε περισσότερα στρώματα υφής από αυτά που μπορεί να κάνει ο επιταχυντής
"με μία κίνηση"), τότε χρησιμοποιούνται πολλά περάσματα, τα οποία, φυσικά,
πολύ πιο αργά.
Φωτισμός
Η διαδικασία υπολογισμού του χρώματος και του φωτισμού του pixel κάθε τριγώνου
ανάλογα με τις κοντινές πηγές φωτός χρησιμοποιώντας μία
από μεθόδους σκίασης. Συχνά χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μέθοδοι:
Εικονοκύτταρο
Ένα μόνο σημείο στην οθόνη, ένα ελάχιστο στοιχείο της εικόνας. Χαρακτηρίζεται από το βάθος χρώματος σε bit, το οποίο καθορίζει τον μέγιστο δυνατό αριθμό χρωμάτων και την πραγματική τιμή χρώματος.
Διάστημα ή σύστημα συντεταγμένων
Κάποιο μέρος του τρισδιάστατου κόσμου, στο οποίο η αντίστροφη μέτρηση πραγματοποιείται από κάποια αρχή συντεταγμένων. Πρέπει να υπάρχει ένα παγκόσμιο σύστημα συντεταγμένων, σε σχέση με την αρχή του οποίου μετράται η θέση και ο προσανατολισμός όλων των άλλων αντικειμένων στον τρισδιάστατο κόσμο, και καθένα από αυτά έχει το δικό του σύστημα συντεταγμένων.
Διαδικαστικές υφές
Υφές που δημιουργούνται από διάφορους αλγόριθμους εν κινήσει, αντί να σχεδιάζονται από καλλιτέχνες εκ των προτέρων. Οι διαδικαστικές υφές μπορεί να είναι είτε στατικές (ξύλο, μέταλλο κ.λπ.) είτε κινούμενες (νερό, φωτιά, σύννεφα). Τα πλεονεκτήματα των διαδικαστικών υφών είναι η απουσία επαναλαμβανόμενου μοτίβου και χαμηλότερο κόστος μνήμης βίντεο για κινούμενα σχέδια. Αλλά υπάρχει επίσης ένα μειονέκτημα - απαιτούνται υπολογισμοί με χρήση της CPU ή των shaders.
Χαρτογράφηση προσκρούσεων
Το αποτέλεσμα του να δίνουμε σε μια τραχιά επιφάνεια έναν χάρτη προσκρούσεων χρησιμοποιώντας μια πρόσθετη υφή που ονομάζεται χάρτης πρόσκρουσης. Η γεωμετρία της επιφάνειας δεν αλλάζει, επομένως το αποτέλεσμα είναι καθαρά ορατό μόνο με την παρουσία δυναμικών πηγών φωτός.
Απόδοση
Η διαδικασία απόδοσης τρισδιάστατης εικόνας. Αποτελείται από πολλά στάδια, που συλλογικά ονομάζονται αγωγός.
Texel
Ένα pixel, αλλά όχι μια οθόνη, αλλά μια υφή. Το μίνιμαλ στοιχείο του.
Υφή ή χαρτογράφηση υφής
Η πιο κοινή μέθοδος ρεαλιστικής μοντελοποίησης επιφανειών είναι η επικάλυψη υφών με εικόνες πάνω τους. Στην περίπτωση αυτή, φυσικά, λαμβάνονται υπόψη η απόσταση, η προοπτική και ο προσανατολισμός του τριγώνου.
Υφή
Μια δισδιάστατη εικόνα είναι ένα bitmap, «τεντωμένο» σε ένα τρισδιάστατο αντικείμενο. Χρησιμοποιώντας υφές, ορίζετε μια ποικιλία παραμέτρων του υλικού από το οποίο αποτελείται ένα αντικείμενο: το μοτίβο του (η πιο παραδοσιακή χρήση), ο βαθμός φωτισμού των διαφορετικών τμημάτων του (χάρτης φωτισμού ή χάρτης φωτός), η ικανότητα ανάκλασης του φωτός ( κατοπτρικός χάρτης) και διασκορπίστε τον (διάχυτος χάρτης), ανωμαλίες (χάρτης πρόσκρουσης) κ.λπ.
Ψηφίδωση
Η διαδικασία διαίρεσης πολύπλοκων πολυγώνων και καμπυλών επιφανειών, που περιγράφεται με μαθηματικές συναρτήσεις, σε τρίγωνα αποδεκτά για έναν τρισδιάστατο επιταχυντή. Αυτό το βήμα είναι συχνά προαιρετικό· για παράδειγμα, τα τρισδιάστατα μοντέλα στα περισσότερα παιχνίδια συνήθως αποτελούνται ήδη από τρίγωνα. Αλλά, για παράδειγμα, οι στρογγυλεμένοι τοίχοι στο Quake III: Arena είναι ένα παράδειγμα ενός αντικειμένου για το οποίο είναι απαραίτητη η τελική επεξεργασία.
Σημείο ή κορυφή (κορυφή)
Σημείο στο χώρο που ορίζεται από τρεις συντεταγμένες (x, y, z). Τα μεμονωμένα σημεία χρησιμοποιούνται σπάνια, αλλά αποτελούν τη βάση για πιο σύνθετα αντικείμενα: γραμμές, τρίγωνα, σημείων sprites. Εκτός από τις ίδιες τις συντεταγμένες, άλλα δεδομένα μπορούν να «προσαρτηθούν» σε ένα σημείο: συντεταγμένες υφής, ιδιότητες φωτισμού και ομίχλης κ.λπ.
Μεταμόρφωση
Ένας γενικός όρος για τη διαδικασία πολλαπλών βημάτων μετατροπής τρισδιάστατων αντικειμένων σε δισδιάστατη εικόνα στην οθόνη. Αντιπροσωπεύει τη μετάφραση ενός συνόλου κορυφών από το ένα σύστημα συντεταγμένων στο άλλο.
Τρίγωνο
Σχεδόν όλα τα τρισδιάστατα γραφικά αποτελούνται από τρίγωνα ως τα απλούστερα και πιο βολικά πρωτόγονα για επεξεργασία - τρία σημεία ορίζουν πάντα ξεκάθαρα ένα επίπεδο στο χώρο, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για πιο σύνθετα πολύγωνα. Όλα τα άλλα πολύγωνα και οι καμπύλες επιφάνειες χωρίζονται σε τρίγωνα (ουσιαστικά επίπεδες περιοχές), τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του φωτισμού και την εφαρμογή υφών. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται tessellation.
Φιλτράρισμα υφής
Μια μέθοδος για τη βελτίωση της ποιότητας της υφής όταν αλλάζει η απόσταση από τον παρατηρητή. Η απλούστερη μέθοδος, το διγραμμικό φιλτράρισμα, χρησιμοποιεί τη μέση τιμή χρώματος τεσσάρων γειτονικών texel υφής. Ένα πιο σύνθετο, το τριγραμμικό φιλτράρισμα, χρησιμοποιεί επίσης πληροφορίες από τα επίπεδα MIP. Η πιο σύγχρονη και υψηλής ποιότητας (και ταυτόχρονα η πιο αργή) μέθοδος είναι το ανισότροπο φιλτράρισμα, το οποίο υπολογίζει την προκύπτουσα τιμή χρησιμοποιώντας ένα ολόκληρο σύνολο (συνήθως από 8 έως 32) texel που βρίσκονται κοντά.
Shader (shader)
Ένα μικρό πρόγραμμα για τον επιταχυντή της μονάδας επεξεργασίας γραφικών (GPU) που καθορίζει
έναν τρόπο επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών.
| Ορισμένες δυνατότητες υλοποιήθηκαν Χρήση σκίαστρων |
| Ενδιαφέρουσες συνδέσεις
www.scene.org www.nvidia.com/view.asp?PAGE=demo_catalog www.nvidia.com/search.asp?keywords=Demo www.cgshaders.org |
Τα γραφικά υπολογιστών είναι ένας κλάδος της επιστήμης των υπολογιστών που μελετά τα μέσα και τις μεθόδους δημιουργίας και επεξεργασίας γραφικών εικόνων χρησιμοποιώντας τεχνολογία υπολογιστών. Αν και υπάρχουν πολλές κατηγορίες λογισμικού για εργασία με γραφικά υπολογιστή, υπάρχουν τέσσερις τύποι γραφικών υπολογιστών. Αυτό γραφικά ράστερ, διανυσματικά γραφικά, τρισδιάστατα και φράκταλ γραφικά. Διαφέρουν ως προς τις αρχές του σχηματισμού εικόνας όταν εμφανίζονται σε οθόνη οθόνης ή όταν εκτυπώνονται σε χαρτί.
Τα γραφικά ράστερ χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη ηλεκτρονικών (multimedia) και έντυπων εκδόσεων. Οι εικονογραφήσεις που γίνονται με χρήση γραφικών ράστερ σπάνια δημιουργούνται χειροκίνητα χρησιμοποιώντας προγράμματα υπολογιστή. Τις περισσότερες φορές, για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται σαρωμένες εικονογραφήσεις που έχει ετοιμάσει ο καλλιτέχνης σε χαρτί ή φωτογραφίες. Πρόσφατα, οι ψηφιακές φωτογραφικές και βιντεοκάμερες έχουν βρει ευρεία χρήση για την εισαγωγή εικόνων ράστερ σε έναν υπολογιστή. Αντίστοιχα, οι περισσότεροι επεξεργαστές γραφικών που έχουν σχεδιαστεί για εργασία με εικονογραφήσεις ράστερ δεν επικεντρώνονται τόσο στη δημιουργία εικόνων, αλλά στην επεξεργασία τους. Στο Διαδίκτυο, οι εικονογραφήσεις ράστερ χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να μεταδοθεί το πλήρες φάσμα των αποχρώσεων μιας έγχρωμης εικόνας.
Τα εργαλεία λογισμικού για εργασία με διανυσματικά γραφικά, αντίθετα, προορίζονται κυρίως για τη δημιουργία εικονογραφήσεων και, σε μικρότερο βαθμό, για την επεξεργασία τους. Τέτοια εργαλεία χρησιμοποιούνται ευρέως σε διαφημιστικά γραφεία, γραφεία σχεδιασμού, συντακτικά γραφεία και εκδοτικούς οίκους. Οι εργασίες σχεδίασης που βασίζονται στη χρήση γραμματοσειρών και απλών γεωμετρικών στοιχείων είναι πολύ πιο εύκολο να λυθούν χρησιμοποιώντας διανυσματικά γραφικά. Υπάρχουν παραδείγματα έργων υψηλής τέχνης που δημιουργήθηκαν με χρήση διανυσματικών γραφικών, αλλά αποτελούν την εξαίρεση και όχι τον κανόνα, καθώς η καλλιτεχνική προετοιμασία εικονογραφήσεων με χρήση διανυσματικών γραφικών είναι εξαιρετικά περίπλοκη.
Τα τρισδιάστατα γραφικά χρησιμοποιούνται ευρέως στον προγραμματισμό μηχανικής, τη μοντελοποίηση φυσικών αντικειμένων και διαδικασιών σε υπολογιστή, τα κινούμενα σχέδια, την κινηματογραφία και τα παιχνίδια υπολογιστών.
Τα εργαλεία λογισμικού για εργασία με γραφικά φράκταλ έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν αυτόματα εικόνες μέσω μαθηματικών υπολογισμών. Η δημιουργία μιας καλλιτεχνικής σύνθεσης φράκταλ δεν έχει να κάνει με το σχέδιο ή το σχέδιο, αλλά με τον προγραμματισμό. Τα γραφικά φράκταλ σπάνια χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έντυπων ή ηλεκτρονικών εγγράφων, αλλά συχνά χρησιμοποιούνται σε ψυχαγωγικά προγράμματα.
Γραφικά ράστερ
Το κύριο (μικρότερο) στοιχείο μιας εικόνας ράστερ είναι τελεία. Εάν η εικόνα είναι στην οθόνη, τότε αυτό το σημείο καλείται εικονοκύτταρο. Κάθε pixel σε μια εικόνα ράστερ έχει ιδιότητες: τοποθέτηση και χρώμα. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των pixel και όσο μικρότερο είναι το μέγεθός τους, τόσο καλύτερη φαίνεται η εικόνα. Οι μεγάλες ποσότητες δεδομένων είναι μια σημαντική πρόκληση όταν χρησιμοποιείτε εικόνες ράστερ. Η ενεργή εργασία με εικονογραφήσεις μεγάλου μεγέθους, όπως ταινίες περιοδικών, απαιτεί υπολογιστές με εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες μνήμης RAM (128 MB ή περισσότερο). Φυσικά, τέτοιοι υπολογιστές πρέπει να διαθέτουν και επεξεργαστές υψηλής απόδοσης. Το δεύτερο μειονέκτημα των ράστερ εικόνων είναι ότι δεν μπορούν να μεγεθυνθούν για προβολή λεπτομερειών. Δεδομένου ότι η εικόνα αποτελείται από κουκκίδες, η μεγέθυνση της εικόνας κάνει μόνο τις κουκκίδες να γίνουν μεγαλύτερες και να μοιάζουν με μωσαϊκό. Δεν εμφανίζονται πρόσθετες λεπτομέρειες κατά τη μεγέθυνση της εικόνας ράστερ. Επιπλέον, η αύξηση των κουκκίδων ράστερ παραμορφώνει οπτικά την εικόνα και την κάνει τραχιά. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται pixelation.
Διανυσματικά γραφικά
Όπως στα γραφικά ράστερ το κύριο στοιχείο της εικόνας είναι ένα σημείο, έτσι και στα διανυσματικά γραφικά το κύριο στοιχείο της εικόνας είναι γραμμή(δεν έχει σημασία αν είναι ευθεία γραμμή ή καμπύλη). Υπάρχουν βέβαια και γραμμές στα ράστερ γραφικά, αλλά εκεί θεωρούνται ως συνδυασμοί σημείων. Για κάθε σημείο γραμμής στα γραφικά ράστερ, εκχωρούνται ένα ή περισσότερα κελιά μνήμης (όσο περισσότερα χρώματα μπορούν να έχουν τα σημεία, τόσο περισσότερα κελιά εκχωρούνται σε αυτά). Συνεπώς, όσο μεγαλύτερη είναι η γραμμή ράστερ, τόσο περισσότερη μνήμη καταλαμβάνει. Στα διανυσματικά γραφικά, η ποσότητα μνήμης που καταλαμβάνει μια γραμμή δεν εξαρτάται από το μέγεθος της γραμμής, καθώς η γραμμή αναπαρίσταται ως τύπος, ή ακριβέστερα, με τη μορφή πολλών παραμέτρων. Ό,τι και να κάνουμε με αυτή τη γραμμή, αλλάζουν μόνο οι παράμετροί της που είναι αποθηκευμένες στα κελιά μνήμης. Ο αριθμός των κελιών παραμένει αμετάβλητος για οποιαδήποτε γραμμή.
Μια γραμμή είναι ένα στοιχειώδες αντικείμενο διανυσματικών γραφικών. Τα πάντα σε μια διανυσματική απεικόνιση αποτελούνται από γραμμές. Τα απλούστερα αντικείμενα συνδυάζονται σε πιο σύνθετα, για παράδειγμα, ένα τετράπλευρο αντικείμενο μπορεί να θεωρηθεί ως τέσσερις συνδεδεμένες γραμμές και ένα αντικείμενο κύβου είναι ακόμη πιο περίπλοκο: μπορεί να θεωρηθεί είτε δώδεκα συνδεδεμένες γραμμές είτε έξι συνδεδεμένα τετράπλευρα. Λόγω αυτής της προσέγγισης, τα διανυσματικά γραφικά ονομάζονται συχνά αντικειμενοστραφή γραφικά. Είπαμε ότι τα αντικείμενα διανυσματικών γραφικών αποθηκεύονται στη μνήμη ως ένα σύνολο παραμέτρων, αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι όλες οι εικόνες εξακολουθούν να εμφανίζονται στην οθόνη με τη μορφή κουκκίδων (απλά επειδή η οθόνη έχει σχεδιαστεί έτσι). Πριν εμφανίσει κάθε αντικείμενο στην οθόνη, το πρόγραμμα υπολογίζει τις συντεταγμένες των σημείων οθόνης στην εικόνα του αντικειμένου, γι' αυτό και τα διανυσματικά γραφικά ονομάζονται μερικές φορές υπολογισμένα γραφικά. Παρόμοιοι υπολογισμοί γίνονται κατά την έξοδο αντικειμένων σε έναν εκτυπωτή. Όπως όλα τα αντικείμενα, οι γραμμές έχουν ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν: σχήμα γραμμής, πάχος, χρώμα, χαρακτήρας γραμμής(συμπαγής, διακεκομμένη κ.λπ.). Οι κλειστές γραμμές έχουν την ιδιότητα να γεμίζουν. Η εσωτερική περιοχή του κλειστού βρόχου μπορεί να γεμίσει με χρώμα, υφή, χάρτη. Η απλούστερη γραμμή, αν δεν είναι κλειστή, έχει δύο κορυφές, οι οποίες ονομάζονται κόμβοι. Οι κόμβοι έχουν επίσης ιδιότητες που καθορίζουν πώς φαίνεται η κορυφή μιας γραμμής και πώς συνδέονται δύο γραμμές μεταξύ τους.
Φράκταλ γραφικά
Ένα φράκταλ είναι ένα μοτίβο που αποτελείται από στοιχεία που είναι παρόμοια μεταξύ τους. Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός γραφικών εικόνων που είναι φράκταλ: το τρίγωνο Sierpinski, η χιονονιφάδα Koch, ο «δράκος» Harter-Haithway, το σύνολο Mandelbrot. Η κατασκευή ενός μοτίβου φράκταλ πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας κάποιο είδος αλγορίθμου ή με αυτόματη δημιουργία εικόνων χρησιμοποιώντας υπολογισμούς χρησιμοποιώντας συγκεκριμένους τύπους. Η αλλαγή τιμών σε αλγόριθμους ή συντελεστές σε τύπους οδηγεί σε τροποποιήσεις αυτών των εικόνων. Το κύριο πλεονέκτημα των γραφικών φράκταλ είναι ότι μόνο αλγόριθμοι και τύποι αποθηκεύονται στο αρχείο εικόνας φράκταλ.
3D γραφικά
Τα τρισδιάστατα γραφικά (3D γραφικά) μελετούν τεχνικές και μεθόδους για τη δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων αντικειμένων που μοιάζουν πολύ με πραγματικά. Τέτοιες τρισδιάστατες εικόνες μπορούν να περιστραφούν και να προβληθούν από όλες τις πλευρές. Για τη δημιουργία τρισδιάστατων εικόνων, χρησιμοποιούνται διάφορα γραφικά σχήματα και λείες επιφάνειες. Με τη χρήση τους δημιουργείται αρχικά το πλαίσιο ενός αντικειμένου και στη συνέχεια η επιφάνειά του καλύπτεται με υλικά που μοιάζουν οπτικά με τα πραγματικά. Μετά από αυτό, γίνονται ο φωτισμός, η βαρύτητα, οι ατμοσφαιρικές ιδιότητες και άλλες παράμετροι του χώρου στον οποίο βρίσκεται το αντικείμενο. Για κινούμενα αντικείμενα, υποδείξτε την τροχιά κίνησης και την ταχύτητα.
Βασικές έννοιες γραφικών υπολογιστών
Στα γραφικά υπολογιστών, η έννοια της ανάλυσης τείνει να είναι η πιο μπερδεμένη, καθώς πρέπει να αντιμετωπίσουμε πολλές ιδιότητες διαφορετικών αντικειμένων ταυτόχρονα. Είναι απαραίτητο να γίνει σαφής διάκριση μεταξύ ανάλυσης οθόνης, ανάλυσης συσκευής εκτύπωσης και ανάλυσης εικόνας. Όλες αυτές οι έννοιες αναφέρονται σε διαφορετικά αντικείμενα. Αυτοί οι τύποι αναλύσεων δεν σχετίζονται με κανέναν τρόπο μεταξύ τους έως ότου χρειαστεί να ξέρετε τι φυσικό μέγεθος θα έχει η εικόνα στην οθόνη της οθόνης, η εκτύπωση σε χαρτί ή το αρχείο στον σκληρό δίσκο.
Η ανάλυση οθόνης είναι μια ιδιότητα του συστήματος του υπολογιστή (ανάλογα με την οθόνη και την κάρτα βίντεο) και του λειτουργικού συστήματος (ανάλογα με τις ρυθμίσεις των Windows). Η ανάλυση της οθόνης μετριέται σε pixel (κουκκίδες) και καθορίζει το μέγεθος της εικόνας που μπορεί να χωρέσει εξ ολοκλήρου στην οθόνη.
Η ανάλυση εκτυπωτή είναι μια ιδιότητα του εκτυπωτή που εκφράζει τον αριθμό των μεμονωμένων κουκκίδων που μπορούν να εκτυπωθούν σε μια περιοχή μήκους μονάδας. Μετριέται σε μονάδες dpi (κουκκίδες ανά ίντσα) και καθορίζει το μέγεθος μιας εικόνας σε μια δεδομένη ποιότητα ή, αντίστροφα, την ποιότητα μιας εικόνας σε ένα δεδομένο μέγεθος.
Ανάλυση εικόναςείναι ιδιότητα της ίδιας της εικόνας. Μετριέται επίσης σε κουκκίδες ανά ίντσα - dpiκαι ορίζεται κατά τη δημιουργία μιας εικόνας σε ένα πρόγραμμα επεξεργασίας γραφικών ή τη χρήση ενός σαρωτή. Έτσι, για να προβάλετε μια εικόνα στην οθόνη, αρκεί να έχει ανάλυση 72 dpi και για εκτύπωση σε εκτυπωτή - όχι λιγότερο από 300 dpi. Η τιμή ανάλυσης εικόνας αποθηκεύεται στο αρχείο εικόνας.
Φυσικό μέγεθος εικόναςκαθορίζει το μέγεθος της εικόνας κατακόρυφα (ύψος) και οριζόντια (πλάτος)· μπορεί να μετρηθεί τόσο σε εικονοστοιχεία όσο και σε μονάδες μήκους (χιλιοστά, εκατοστά, ίντσες). Ρυθμίζεται όταν δημιουργείται η εικόνα και αποθηκεύεται μαζί με το αρχείο. Εάν μια εικόνα προετοιμάζεται για εμφάνιση σε μια οθόνη, τότε το πλάτος και το ύψος της καθορίζονται σε pixel για να γνωρίζουμε πόσο από την οθόνη καταλαμβάνει. Εάν μια εικόνα προετοιμάζεται για εκτύπωση, τότε το μέγεθός της καθορίζεται σε μονάδες μήκους για να γνωρίζουμε πόσο από το φύλλο χαρτιού θα καταλάβει.
Το φυσικό μέγεθος και η ανάλυση εικόνας είναι άρρηκτα συνδεδεμένα. Όταν αλλάζετε την ανάλυση, το φυσικό μέγεθος αλλάζει αυτόματα.
Όταν εργάζεστε με χρώμα, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες έννοιες: βάθος χρώματος (ονομάζεται επίσης ανάλυση χρώματος) και μοντέλο χρώματος.
Ένας διαφορετικός αριθμός bit μπορεί να εκχωρηθεί για την κωδικοποίηση του χρώματος ενός εικονοστοιχείου εικόνας. Αυτό καθορίζει πόσα χρώματα μπορούν να εμφανίζονται στην οθόνη ταυτόχρονα. Όσο μεγαλύτερος είναι ο δυαδικός χρωματικός κώδικας, τόσο περισσότερα χρώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο σχέδιο. Βάθος χρώματοςείναι ο αριθμός των bit που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση του χρώματος ενός pixel. Για να κωδικοποιήσετε μια δίχρωμη (ασπρόμαυρη) εικόνα, αρκεί να εκχωρήσετε ένα bit για να αναπαραστήσετε το χρώμα κάθε pixel. Η κατανομή ενός byte σάς επιτρέπει να κωδικοποιήσετε 256 διαφορετικά χρώματα. Δύο byte (16 bit) σας επιτρέπουν να ορίσετε 65536 διαφορετικά χρώματα. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται High Color. Εάν χρησιμοποιούνται τρία byte (24 bit) για την κωδικοποίηση χρώματος, μπορούν να εμφανιστούν 16,5 εκατομμύρια χρώματα ταυτόχρονα. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται True Color. Το μέγεθος του αρχείου στο οποίο είναι αποθηκευμένη η εικόνα εξαρτάται από το βάθος χρώματος.
Τα χρώματα στη φύση σπάνια είναι απλά. Οι περισσότερες χρωματικές αποχρώσεις σχηματίζονται με την ανάμειξη των βασικών χρωμάτων. Η μέθοδος διαχωρισμού μιας χρωματικής απόχρωσης στα συστατικά στοιχεία της ονομάζεται χρωματικό μοντέλο. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι μοντέλων χρωμάτων, αλλά τα γραφικά υπολογιστών συνήθως δεν χρησιμοποιούν περισσότερα από τρία. Αυτά τα μοντέλα είναι γνωστά με τα ονόματα: RGB, CMYK, HSB.
Χρωματικό μοντέλο RGB
Το πιο εύκολο και προφανές μοντέλο είναι το RGB. Αυτό το μοντέλο λειτουργεί με οθόνες και οικιακές τηλεοράσεις. Κάθε χρώμα θεωρείται ότι αποτελείται από τρία κύρια συστατικά: κόκκινο (κόκκινο), πράσινο (πράσινο) και μπλε (μπλε). Αυτά τα χρώματα ονομάζονται πρωτεύοντα.
Πιστεύεται επίσης ότι όταν ένα στοιχείο υπερτίθεται σε ένα άλλο, η φωτεινότητα του συνολικού χρώματος αυξάνεται. Ο συνδυασμός των τριών συστατικών δίνει ένα ουδέτερο χρώμα (γκρι), το οποίο τείνει προς το λευκό σε υψηλή φωτεινότητα. Αυτό αντιστοιχεί σε αυτό που βλέπουμε στην οθόνη της οθόνης, επομένως αυτό το μοντέλο χρησιμοποιείται πάντα κατά την προετοιμασία μιας εικόνας που προορίζεται να αναπαραχθεί στην οθόνη. Εάν η εικόνα υφίσταται επεξεργασία υπολογιστή σε πρόγραμμα επεξεργασίας γραφικών, τότε θα πρέπει να παρουσιάζεται και σε αυτό το μοντέλο.
Η μέθοδος απόκτησης μιας νέας απόχρωσης αθροίζοντας τη φωτεινότητα των συστατικών στοιχείων ονομάζεται προσθετική μέθοδος. Χρησιμοποιείται όπου μια έγχρωμη εικόνα προβάλλεται σε μεταδιδόμενο φως («μέσω μετάδοσης»): σε οθόνες, προβολείς διαφανειών κ.λπ. Δεν είναι δύσκολο να μαντέψει κανείς ότι όσο χαμηλότερη είναι η φωτεινότητα, τόσο πιο σκούρα είναι η απόχρωση. Επομένως, στο μοντέλο πρόσθετου, το κεντρικό σημείο, το οποίο έχει μηδενικές τιμές συνιστωσών (0,0,0), έχει μαύρο χρώμα (χωρίς λάμψη της οθόνης της οθόνης). Το λευκό χρώμα αντιστοιχεί στις μέγιστες τιμές των εξαρτημάτων (255, 255, 255). Το μοντέλο RGB είναι προσθετικό και τα συστατικά του: κόκκινο (255,0,0), πράσινο (0,255,0) και μπλε (0,0,255) ονομάζονται βασικά χρώματα.
Χρωματικό μοντέλο CMYK
Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιείται για την προετοιμασία εκτυπωμένων εικόνων αντί για εικόνες οθόνης. Διαφέρουν στο ότι δεν φαίνονται στο μεταδιδόμενο φως, αλλά στο ανακλώμενο φως. Όσο περισσότερο μελάνι βάζετε στο χαρτί, τόσο περισσότερο φως απορροφά και τόσο λιγότερο ανακλάται. Ο συνδυασμός των τριών βασικών χρωμάτων απορροφά σχεδόν όλο το προσπίπτον φως και από έξω η εικόνα φαίνεται σχεδόν μαύρη. Σε αντίθεση με το μοντέλο RGB, η αύξηση της ποσότητας της βαφής δεν οδηγεί σε αύξηση της οπτικής φωτεινότητας, αλλά μάλλον σε μείωση.
Επομένως, για την προετοιμασία εκτυπωμένων εικόνων, δεν χρησιμοποιείται προσθετικό (αθροιστικό) μοντέλο, αλλά αφαιρετικό (αφαιρετικό) μοντέλο. Τα χρωματικά συστατικά αυτού του μοντέλου δεν είναι τα κύρια χρώματα, αλλά αυτά που προκύπτουν από την αφαίρεση των βασικών χρωμάτων από το λευκό:
μπλε (κυανό)= Λευκό - κόκκινο = πράσινο + μπλε (0.255.255)
μωβ (λιλά) (ματζέντα)= Λευκό - πράσινο = κόκκινο + μπλε (255,0,255)
κίτρινος= Λευκό - μπλε = κόκκινο + πράσινο (255,255,0)
Αυτά τα τρία χρώματα λέγονται πρόσθετος, γιατί συμπληρώνουν τα βασικά χρώματα στο λευκό.
Μια σημαντική δυσκολία στην εκτύπωση είναι το μαύρο χρώμα. Θεωρητικά, μπορεί να επιτευχθεί συνδυάζοντας τρία βασικά ή πρόσθετα χρώματα, αλλά στην πράξη το αποτέλεσμα αποδεικνύεται ακατάλληλο. Επομένως, ένα τέταρτο στοιχείο προστέθηκε στο χρωματικό μοντέλο CMYK - μαύρος. Αυτό το σύστημα του οφείλει το γράμμα Κ στο όνομά του (μαύρο Κ).
Στα τυπογραφεία οι έγχρωμες εικόνες εκτυπώνονται σε διάφορα στάδια. Τοποθετώντας διαδοχικά κυανό, ματζέντα, κίτρινο και μαύρο εκτυπώσεις σε χαρτί, προκύπτει μια έγχρωμη απεικόνιση. Επομένως, η τελική εικόνα που λαμβάνεται σε έναν υπολογιστή χωρίζεται σε τέσσερα στοιχεία μιας μονόχρωμης εικόνας πριν από την εκτύπωση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαχωρισμός χρωμάτων. Οι σύγχρονοι επεξεργαστές γραφικών διαθέτουν εργαλεία για την εκτέλεση αυτής της λειτουργίας.
Σε αντίθεση με το μοντέλο RGB, το κεντρικό σημείο είναι λευκό (χωρίς βαφές σε λευκό χαρτί). Στις τρεις χρωματικές συντεταγμένες έχει προστεθεί μια τέταρτη - η ένταση της μαύρης βαφής. Ο μαύρος άξονας φαίνεται απομονωμένος, αλλά αυτό είναι λογικό: η προσθήκη των έγχρωμων στοιχείων στο μαύρο θα εξακολουθεί να έχει ως αποτέλεσμα μαύρο. Οποιοσδήποτε μπορεί να ελέγξει την προσθήκη χρωμάτων στο μοντέλο CMYK, σηκώνοντας μπλε, γκρι και κίτρινα μολύβια ή μαρκαδόρους. Ένα μείγμα μπλε και κίτρινου σε χαρτί παράγει πράσινο, μοβ και κίτρινο παράγει κόκκινο κ.λπ. Όταν αναμειγνύονται και τα τρία χρώματα, το αποτέλεσμα είναι ένα απροσδιόριστο σκούρο χρώμα. Επομένως, σε αυτό το μοντέλο χρειαζόταν επιπλέον μαύρο χρώμα.
Χρωματικό μοντέλο HSB
Ορισμένοι επεξεργαστές γραφικών σάς επιτρέπουν να εργαστείτε με το χρωματικό μοντέλο HSB. Εάν το μοντέλο RGB είναι πιο βολικό για υπολογιστές και το μοντέλο CMYK είναι πιο βολικό για τυπογραφεία, τότε το μοντέλο HSB είναι πιο βολικό για τους ανθρώπους. Είναι απλό και διαισθητικό. Το μοντέλο HSB έχει επίσης τρία στοιχεία: απόχρωση χρώματος (απόχρωση), κορεσμός χρώματος (Κορεσμός)Και φωτεινότητα χρώματος (Φωτεινότητα). Προσαρμόζοντας αυτά τα τρία στοιχεία, μπορείτε να δημιουργήσετε τόσα προσαρμοσμένα χρώματα όπως και με άλλα μοντέλα. Η απόχρωση ενός χρώματος υποδεικνύει τον αριθμό ενός χρώματος στη φασματική παλέτα. Ο κορεσμός χρώματος χαρακτηρίζει την έντασή του - όσο υψηλότερος είναι, τόσο πιο «καθαρό» είναι το χρώμα. Η φωτεινότητα ενός χρώματος εξαρτάται από την προσθήκη του μαύρου σε ένα δεδομένο χρώμα - όσο περισσότερο είναι, τόσο λιγότερη φωτεινότητα είναι το χρώμα.
Το χρωματικό μοντέλο HSB είναι βολικό για χρήση σε αυτούς τους επεξεργαστές γραφικών που δεν επικεντρώνονται στην επεξεργασία έτοιμων εικόνων, αλλά στη δημιουργία τους με τα χέρια σας. Υπάρχουν προγράμματα που σας επιτρέπουν να προσομοιώσετε διάφορα εργαλεία καλλιτέχνη (βούρτσες, στυλό, μαρκαδόρους, μολύβια), υλικά βαφής (ακουαρέλα, γκουάς, λάδι, μελάνι, κάρβουνο, παστέλ) και υλικά καμβά (καμβάς, χαρτόνι, ριζόχαρτο, και τα λοιπά.). Όταν δημιουργείτε το δικό σας έργο τέχνης, είναι βολικό να εργάζεστε στο μοντέλο HSB και μόλις τελειώσετε, μπορεί να μετατραπεί σε μοντέλο RGB ή CMYK, ανάλογα με το αν θα χρησιμοποιηθεί ως οθόνη ή ως έντυπη απεικόνιση. Η τιμή χρώματος επιλέγεται ως διάνυσμα που εκτείνεται από το κέντρο του κύκλου. Η κουκκίδα στο κέντρο αντιπροσωπεύει το λευκό (ουδέτερο) χρώμα και οι κουκκίδες γύρω από την περίμετρο αντιπροσωπεύουν καθαρά χρώματα. Η κατεύθυνση του διανύσματος καθορίζει τη χρωματική απόχρωση και καθορίζεται στο μοντέλο HSB σε γωνιακές μοίρες. Το μήκος του διανύσματος καθορίζει τον κορεσμό του χρώματος. Η φωτεινότητα του χρώματος ρυθμίζεται σε ξεχωριστό άξονα, το σημείο μηδέν του οποίου είναι μαύρο.
Μορφές γραφικών
Οποιαδήποτε γραφική εικόνα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο. Ο τρόπος με τον οποίο τοποθετούνται τα δεδομένα γραφικών όταν αποθηκεύονται σε ένα αρχείο καθορίζει τη μορφή γραφικών του αρχείου. Υπάρχουν μορφές αρχείων για εικόνες ράστερ και διανυσματικές εικόνες.
Οι εικόνες ράστερ αποθηκεύονται σε ένα αρχείο με τη μορφή ενός ορθογώνιου πίνακα, σε κάθε κελί του οποίου αναγράφεται ο δυαδικός χρωματικός κώδικας του αντίστοιχου εικονοστοιχείου. Ένα τέτοιο αρχείο αποθηκεύει δεδομένα σχετικά με άλλες ιδιότητες της γραφικής εικόνας, καθώς και τον αλγόριθμο συμπίεσής της.
Οι διανυσματικές εικόνες αποθηκεύονται σε ένα αρχείο ως λίστα αντικειμένων και οι τιμές των ιδιοτήτων τους - συντεταγμένες, μεγέθη, χρώματα κ.λπ.
Υπάρχει αρκετά μεγάλος αριθμός μορφών αρχείων ράστερ και διανυσματικών γραφικών. Μεταξύ αυτής της ποικιλίας μορφών, δεν υπάρχει ιδανική που να ικανοποιεί όλες τις πιθανές απαιτήσεις. Η επιλογή μιας ή άλλης μορφής για την αποθήκευση μιας εικόνας εξαρτάται από τους στόχους και τους στόχους της εργασίας με την εικόνα. Εάν απαιτείται φωτογραφική ακρίβεια αναπαραγωγής χρωμάτων, τότε προτιμάται μια από τις μορφές ράστερ. Συνιστάται να αποθηκεύετε λογότυπα, διαγράμματα και στοιχεία σχεδίασης σε διανυσματικές μορφές. Η μορφή αρχείου επηρεάζει την ποσότητα της μνήμης που καταλαμβάνει το αρχείο. Οι επεξεργαστές γραφικών επιτρέπουν στο χρήστη να επιλέξει ανεξάρτητα τη μορφή για την αποθήκευση της εικόνας. Εάν πρόκειται να εργαστείτε με μια γραφική εικόνα σε ένα μόνο πρόγραμμα επεξεργασίας, συνιστάται να επιλέξετε τη μορφή που προσφέρει ο επεξεργαστής από προεπιλογή. Εάν τα δεδομένα θα υποβληθούν σε επεξεργασία από άλλα προγράμματα, αξίζει να χρησιμοποιήσετε μία από τις καθολικές μορφές.
Υπάρχουν γενικές μορφές αρχείων γραφικών που υποστηρίζουν ταυτόχρονα διανυσματικές και ράστερ εικόνες.
Μορφή PDF(Αγγλικά: Portable Document Format) έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με το πακέτο λογισμικού Acrobat. Σε αυτή τη μορφή, μπορούν να αποθηκευτούν εικόνες τόσο σε διανυσματική όσο και σε μορφή ράστερ, κείμενο με μεγάλο αριθμό γραμματοσειρών, σύνδεσμοι υπερκειμένου, ακόμη και ρυθμίσεις για τη συσκευή εκτύπωσης. Τα μεγέθη των αρχείων είναι αρκετά μικρά. Επιτρέπει μόνο την προβολή αρχείων· δεν είναι δυνατή η επεξεργασία εικόνων σε αυτήν τη μορφή.
Μορφή EPS(Αγγλικά: Encapsulated PostScript - encapsulated postscript) - μια μορφή που υποστηρίζεται από προγράμματα για διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Συνιστάται για εκτύπωση και δημιουργία εικονογραφήσεων σε συστήματα επιτραπέζιων εκδόσεων. Αυτή η μορφή σάς επιτρέπει να αποθηκεύσετε ένα διανυσματικό περίγραμμα που θα οριοθετεί την εικόνα ράστερ.
Μορφές αρχείων γραφικών ράστερ
Υπάρχουν πολλές δεκάδες μορφές αρχείων εικόνας ράστερ. Κάθε ένα από αυτά έχει τις δικές του θετικές ιδιότητες, οι οποίες καθορίζουν τη σκοπιμότητα της χρήσης του όταν εργάζεστε με ορισμένα προγράμματα. Ας δούμε τα πιο συνηθισμένα από αυτά.
Μια αρκετά κοινή μορφή είναι Bitmap(Αγγλικά: Bit map image - image bit map). Τα αρχεία σε αυτήν τη μορφή έχουν την επέκταση .BMP. Αυτή η μορφή υποστηρίζεται από σχεδόν όλα τα προγράμματα επεξεργασίας γραφικών ράστερ. Το κύριο μειονέκτημα της μορφής BMP είναι το μεγάλο μέγεθος αρχείου λόγω της έλλειψης συμπίεσης.
Η μορφή χρησιμοποιείται για την αποθήκευση πολύχρωμων εικόνων JPEG(eng. Joint Photographic Expert Group - μια κοινή ομάδα εμπειρογνωμόνων στον κλάδο της φωτογραφίας), τα αρχεία της οποίας έχουν την επέκταση .JPGή .JPEG. Σας επιτρέπει να συμπιέσετε μια εικόνα με μεγάλο συντελεστή (έως και 500 φορές) λόγω της μη αναστρέψιμης απώλειας μέρους των δεδομένων, γεγονός που υποβαθμίζει σημαντικά την ποιότητα της εικόνας. Όσο λιγότερα χρώματα έχει μια εικόνα, τόσο χειρότερο είναι το αποτέλεσμα της χρήσης της μορφής JPEG, αλλά για έγχρωμες φωτογραφίες στην οθόνη αυτό δεν είναι καθόλου αντιληπτό.
Μορφή GIF(Αγγλικά: Graphics Interchange Format - graphic format for interchange) είναι η πιο συμπαγής από τις μορφές γραφικών, η οποία δεν έχει απώλεια δεδομένων και σας επιτρέπει να μειώσετε το μέγεθος του αρχείου αρκετές φορές. Τα αρχεία σε αυτήν τη μορφή έχουν την επέκταση .GIF. Οι εικόνες χαμηλού χρώματος (έως 256 αποχρώσεις), για παράδειγμα, εικονογραφήσεις με το χέρι, αποθηκεύονται και μεταδίδονται σε αυτήν τη μορφή. Η μορφή GIF έχει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά που σας επιτρέπουν να διατηρήσετε εφέ όπως η διαφάνεια του φόντου και η κινούμενη εικόνα. Η μορφή GIF σάς επιτρέπει επίσης να εγγράψετε μια εικόνα "διαμέσου της γραμμής", έτσι ώστε, έχοντας μόνο μέρος του αρχείου, να μπορείτε να δείτε ολόκληρη την εικόνα, αλλά με χαμηλότερη ανάλυση.
Μορφή γραφικών PNG(Αγγλικά: Portable Network Graphic) - μια μορφή αρχείου γραφικών παρόμοια με τη μορφή GIF, αλλά που υποστηρίζει πολλά περισσότερα χρώματα.
Για έγγραφα που μεταδίδονται μέσω Διαδικτύου, το μικρό μέγεθος αρχείου είναι πολύ σημαντικό, καθώς η ταχύτητα πρόσβασης στις πληροφορίες εξαρτάται από αυτό. Επομένως, κατά την προετοιμασία ιστοσελίδων, χρησιμοποιούνται τύποι μορφών γραφικών που έχουν υψηλή αναλογία συμπίεσης δεδομένων: .JPEG, .GIF, .PNG.
Ιδιαίτερα υψηλές απαιτήσεις για την ποιότητα εικόνας επιβάλλονται στον κλάδο της εκτύπωσης. Αυτή η βιομηχανία χρησιμοποιεί μια ειδική μορφή ΚΑΒΓΑΔΑΚΙ(eng. Tagged Image File Format - μορφή αρχείου εικόνας με ετικέτα (tagged)). Τα αρχεία σε αυτήν τη μορφή έχουν την επέκταση .ΔΕΘή .ΚΑΒΓΑΔΑΚΙ. Παρέχουν συμπίεση με επαρκή συντελεστή και δυνατότητα αποθήκευσης πρόσθετων δεδομένων στο αρχείο, το οποίο στο σχήμα βρίσκεται σε βοηθητικά επίπεδα και περιέχει σχολιασμούς και σημειώσεις στο σχήμα.
Μορφή PSD(Αγγλικά: PhotoShop Document) Τα αρχεία σε αυτήν τη μορφή έχουν την επέκταση .PSD. Αυτή είναι μια μορφή προγράμματος Photoshop που σας επιτρέπει να εγγράψετε μια εικόνα ράστερ με πολλά επίπεδα, πρόσθετα κανάλια χρωμάτων, μάσκες, π.χ. Αυτή η μορφή μπορεί να αποθηκεύσει όλα όσα έχει δημιουργήσει ο χρήστης ορατά στην οθόνη.
Μορφές αρχείων διανυσματικών γραφικών
Υπάρχουν πολύ λιγότερες μορφές αρχείων διανυσματικών γραφικών. Ας δώσουμε παραδείγματα από τα πιο κοινά από αυτά.
WMF(Αγγλικά: Windows MetaFile - Windows metafile) - μια καθολική μορφή για πρόσθετα Windows. Χρησιμοποιείται για την αποθήκευση μιας συλλογής γραφικών του Microsoft Clip Gallery. Τα κύρια μειονεκτήματα είναι η παραμόρφωση χρώματος και η αδυναμία αποθήκευσης ορισμένων πρόσθετων παραμέτρων αντικειμένων.
CGM(Αγγλικά: Computer Graphic Metafile - computer graphics metafile) - χρησιμοποιεί ευρέως την τυπική μορφή δεδομένων διανυσματικών γραφικών στο Διαδίκτυο.
CDR(Αγγλικά: Αρχεία CorelDRaw - Αρχεία CorelDRaw) - μια μορφή που χρησιμοποιείται στο πρόγραμμα επεξεργασίας διανυσματικών γραφικών Corel Draw.
ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ.- μια μορφή που υποστηρίζεται από το διανυσματικό πρόγραμμα επεξεργασίας Adobe Illustrator.