Σχέδια και περιγραφές γραφικών υπολογιστών. Επεξεργασία γραφικών εικόνων. Τα γραφικά υπολογιστών είναι ένα ειδικό πεδίο της επιστήμης των υπολογιστών που μελετά μεθόδους, μέσα δημιουργίας και επεξεργασίας εικόνων. Πού χρησιμοποιούνται τα γραφικά υπολογιστή;

Τα τρισδιάστατα γραφικά σήμερα έχουν μπει σταθερά στη ζωή μας, που μερικές φορές δεν δίνουμε καν σημασία στις εκδηλώσεις τους.

Κοιτώντας μια διαφημιστική πινακίδα που απεικονίζει το εσωτερικό ενός δωματίου ή μια διαφήμιση παγωτού, παρακολουθώντας τα καρέ μιας ταινίας γεμάτη δράση, δεν συνειδητοποιούμε καν ότι πίσω από όλα αυτά κρύβεται η επίπονη δουλειά ενός δεξιοτέχνη 3d γραφικών.

3D γραφικά είναι

3D γραφικά (τρισδιάστατα γραφικά)- αυτό είναι ένα ειδικό είδος 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 μοντέλου τρισδιάστατης σκηνής σε ένα επίπεδο χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα προϊόντα λογισμικού. Το μοντέλο που προκύπτει μπορεί να είναι ένα αντικείμενο από την πραγματικότητα, όπως ένα μοντέλο ενός σπιτιού, ενός αυτοκινήτου, ενός κομήτη ή μπορεί να είναι εντελώς αφηρημένο. Η διαδικασία κατασκευής ενός τέτοιου τρισδιάστατου μοντέλου ονομάζεται και στοχεύει κυρίως στη δημιουργία μιας οπτικής τρισδιάστατης εικόνας του μοντελοποιημένου αντικειμένου.

Σήμερα, με βάση τα τρισδιάστατα γραφικά, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα αντίγραφο υψηλής ακρίβειας ενός πραγματικού αντικειμένου, να δημιουργήσετε κάτι νέο, να ζωντανέψετε τις πιο μη ρεαλιστικές ιδέες σχεδίασης.

Οι τεχνολογίες τρισδιάστατων γραφικών και οι 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, όταν εργαζόμαστε με υπολογιστές και σε παιχνίδια 3D, από διαφημιστικές πινακίδες, απεικονίζοντας την πλήρη ισχύ και τα επιτεύγματα των τρισδιάστατων γραφικών.

Τα επιτεύγματα των σύγχρονων τρισδιάστατων γραφικών χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες βιομηχανίες

1. Κινηματογραφία και κινούμενα σχέδια- Δημιουργία τρισδιάστατων χαρακτήρων και ρεαλιστικών ειδικών εφέ . Δημιουργία ηλεκτρονικών παιχνιδιών- ανάπτυξη τρισδιάστατων χαρακτήρων, περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας, τρισδιάστατα αντικείμενα για παιχνίδια.
2. Διαφήμιση- οι δυνατότητες των τρισδιάστατων γραφικών σάς επιτρέπουν να παρουσιάσετε το προϊόν με κερδοσκοπικό τρόπο στην αγορά, με τη βοήθεια τρισδιάστατων γραφικών μπορείτε να δημιουργήσετε την ψευδαίσθηση ενός κρυστάλλινου πουκάμισου ή νόστιμων ποτών με κομματάκια σοκολάτας κ.λπ. Ταυτόχρονα, σε ένα πραγματικό διαφημιζόμενο προϊόν, μπορεί να υπάρχουν πολλές ελλείψεις που κρύβονται εύκολα πίσω από όμορφες και ποιοτικές εικόνες.
3. Εσωτερική διακόσμηση- ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη της εσωτερικής διακόσμησης επίσης δεν μπορεί να κάνει σήμερα χωρίς τρισδιάστατα γραφικά. Οι τρισδιάστατες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή τη δημιουργία ρεαλιστικών τρισδιάστατων μοντέλων επίπλων (καναπές, πολυθρόνα, καρέκλα, συρταριέρα κ.λπ.), επαναλαμβάνοντας ακριβώς τη γεωμετρία του αντικειμένου και δημιουργώντας μια απομίμηση του υλικού. Με τη βοήθεια τρισδιάστατων γραφικών, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα βίντεο που δείχνει όλους τους ορόφους του σχεδιασμένου κτιρίου, το οποίο μπορεί να μην έχει καν αρχίσει να χτίζεται.

Στάδια δημιουργίας τρισδιάστατης εικόνας

Για να αποκτήσετε μια τρισδιάστατη εικόνα ενός αντικειμένου, πρέπει να εκτελέσετε τα παρακάτω βήματα

1. Πρίπλασμα- κατασκευή ενός μαθηματικού τρισδιάστατου μοντέλου της γενικής σκηνής και των αντικειμένων της.
2. Υφήπεριλαμβάνει την επικάλυψη υφών σε δημιουργημένα μοντέλα, την προσαρμογή των υλικών και τη δημιουργία ρεαλιστικών μοντέλων.
3. Ρύθμιση φωτισμού.
4. (κινούμενα αντικείμενα).
5. απόδοση- η διαδικασία δημιουργίας μιας εικόνας ενός αντικειμένου σύμφωνα με ένα μοντέλο που δημιουργήθηκε προηγουμένως.
6. Σύνθεση ή διάταξη- μετα-επεξεργασία της λαμβανόμενης εικόνας.

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 τρισδιάστατης μοντελοποίησης είναι: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Υφήείναι μια επικάλυψη στην επιφάνεια του δημιουργημένου τρισδιάστατου μοντέλου μιας ράστερ ή διανυσματικής εικόνας, η οποία σας επιτρέπει να εμφανίσετε τις ιδιότητες και το υλικό του αντικειμένου.

Φωτισμός- δημιουργία, ρύθμιση κατεύθυνσης και ρύθμιση πηγών φωτός στη σκηνή που δημιουργείται. Οι επεξεργαστές γραφικών 3D, κατά κανόνα, χρησιμοποιούν τους ακόλουθους τύπους πηγών φωτός: spot φως (αποκλίνουσες ακτίνες), omni φως (πολυκατευθυντικό φως), κατευθυντικό φως (παράλληλες ακτίνες) κ.λπ. Ορισμένοι επεξεργαστές σάς επιτρέπουν να δημιουργήσετε μια ογκομετρική πηγή λάμψης ( Φως σφαίρας).

Την τελευταία δεκαετία, οι κάρτες γραφικών, αργότερα κλήθηκαν 3D επιταχυντές,
έχουν διανύσει πολύ δρόμο ανάπτυξης - από τους πρώτους επιταχυντές SVGA, τίποτα σχετικά με το 3D
που δεν ήξεραν, και μέχρι τα πιο σύγχρονα gaming «τέρατα» που αναλαμβάνουν
όλες οι λειτουργίες που σχετίζονται με την προετοιμασία και το σχηματισμό μιας τρισδιάστατης εικόνας,
που οι παραγωγοί αναφέρουν ως «κινηματογραφική». 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 τι, και το πιο σημαντικό, Για τιέμαθαν οι επιταχυντές
τα τελευταία χρόνια, και τι μας δίνει, λάτρεις των τρισδιάστατων παιχνιδιών.

Αλλά πρώτα, θα είναι χρήσιμο να μάθετε ποιες ενέργειες εκτελεί το πρόγραμμα (ή το παιχνίδι).
προκειμένου να καταλήξουμε σε μια τρισδιάστατη εικόνα στην οθόνη της οθόνης. Εργαλειοθήκη
τέτοιες ενέργειες καλούνται τρισδιάστατος αγωγός- κάθε στάδιο στον αγωγό
λειτουργεί με τα αποτελέσματα του προηγούμενου (εφεξής, πλάγιοι όροι
τα οποία καλύπτονται αναλυτικότερα στο «Γλωσσάρι 3D» 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 της κινούμενης εικόνας θα πρέπει να εμφανίζονται η οθόνη. Επιλέγεται επίσης η θέση και ο προσανατολισμός της εικονικής κάμερας μέσω της οποίας ο θεατής κοιτάζει τον κόσμο. Όλο αυτό το πηγαίο υλικό που πρόκειται να υποβληθεί σε περαιτέρω επεξεργασία ονομάζεται 3D σκηνή.

Στη συνέχεια έρχεται η σειρά του πραγματικού τρισδιάστατου αγωγού. Το πρώτο βήμα σε αυτό είναι ψηφίδωση- η διαδικασία διαίρεσης πολύπλοκων επιφανειών σε τρίγωνα. Επόμενα Υποχρεωτικά Βήματα - Διασυνδεδεμένες Διαδικασίες συντεταγμένων μετασχηματισμών σημείαή κορυφές, από τα οποία αποτελούνται αντικείμενα, τους φωτισμός, και απόκομμααόρατα μέρη της σκηνής.

Σκεφτείτε μετασχηματισμός συντεταγμένων. Έχουμε έναν τρισδιάστατο κόσμο στον οποίο βρίσκονται διαφορετικά τρισδιάστατα αντικείμενα, και ως αποτέλεσμα, 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 ήδη ένα σύνολο τριγώνων σε ένα ενιαίο σύστημα συντεταγμένων. Μετά έρχεται η μεταμόρφωση σε σύστημα συντεταγμένων κάμερας (χώρο κάμερας), με το οποίο κοιτάμε τον προσομοιωμένο κόσμο. Μετά από αυτό, η αντίστροφη μέτρηση θα ξεκινήσει από την εστίαση αυτής της κάμερας - στην πραγματικότητα, σαν «από τα μάτια» του παρατηρητή. Τώρα είναι πιο εύκολο να αποκλείσετε εντελώς αόρατα ( απόρριψη,ή σφαγή) και "περικοπή" μερικώς ορατή ( απόκομμα,ή απόκομμα) για τα θραύσματα του παρατηρητή της σκηνής.

Παράγεται παράλληλα φωτισμός (φωτισμός). Με βάση πληροφορίες σχετικά με τη θέση, το χρώμα, τον τύπο και την ισχύ όλων των πηγών φωτός που τοποθετούνται στη σκηνή, υπολογίζεται ο βαθμός φωτισμού και το χρώμα κάθε κορυφής του τριγώνου. Αυτά τα δεδομένα θα χρησιμοποιηθούν αργότερα για ραστεροποίηση. Στο τέλος, μετά τη διόρθωση της προοπτικής, οι συντεταγμένες μετατρέπονται ξανά, τώρα σε χώρο οθόνης (χώρο οθόνης).

Αυτό τερματίζει την τρισδιάστατη διανυσματική επεξεργασία της εικόνας και αρχίζει η σειρά της επεξεργασίας του 2D διανύσματος, δηλ. υφήΚαι ραστεροποίηση. Η σκηνή είναι τώρα ψευδο-3D τρίγωνα που βρίσκονται στο επίπεδο της οθόνης, αλλά με πληροφορίες βάθους 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 διαφορετικές λειτουργίες. διαμόρφωση. Υπάρχει και τελικός υπολογισμός φωτισμόςχρησιμοποιώντας οποιοδήποτε μοτίβα 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. Τώρα ο αλγόριθμος χρησιμοποιείται ευρέως χρησιμοποιώντας Z-buffer. Τα εικονοστοιχεία που προκύπτουν εισάγονται στο buffer Z και μόλις είναι έτοιμη ολόκληρη η εικόνα, μπορεί να εμφανιστεί στην οθόνη και να ξεκινήσει η δημιουργία της επόμενης.

Τώρα που καταλάβαμε τη γενική δομή του τρισδιάστατου αγωγού, 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 της υφής και της ραστεροποίησης είναι πολλά
«πιο αδηφάγος» από τη γεωμετρική επεξεργασία σε πρώιμα, διανύσματα, στάδια
μετακομιστής. Μεταφέρετε λοιπόν όσο το δυνατόν περισσότερα στάδια στο "υλισμικό βίντεο"
έχει ευεργετική επίδραση στην ταχύτητα επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών και εκφορτώνει σημαντικά την CPU.
Η πρώτη γενιά επιταχυντών ανέλαβε μόνο το τελευταίο στάδιο - την υφή
και τη ραστεροποίηση, το πρόγραμμα έπρεπε να υπολογίσει μόνο του όλα τα προηγούμενα βήματα χρησιμοποιώντας
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ. Η απόδοση ήταν πολύ πιο γρήγορη από ό,τι με την πλήρη απουσία τρισδιάστατης επιτάχυνσης,
εξάλλου η κάρτα γραφικών έκανε ήδη το πιο δύσκολο κομμάτι της δουλειάς. Ωστόσο, με την αύξηση
Η πολυπλοκότητα της σκηνής σε παιχνίδια 3D, ο μετασχηματισμός λογισμικού και ο φωτισμός περιορίστηκαν
λαιμού, αποτρέποντας την αύξηση της ταχύτητας. Επομένως, σε τρισδιάστατους επιταχυντές, ξεκινώντας
Από τα πρώτα μοντέλα NVidia GeForce και ATI Radeon, προστέθηκε ένα μπλοκ που ονομάζεται Τ&Μπλοκ L.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι υπεύθυνο για μεταμόρφωσηΚαι φωτισμός,
δηλαδή τώρα για τα αρχικά στάδια του τρισδιάστατου αγωγού. Είναι ακόμα πιο σωστό να το αποκαλούμε
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 γίνεται 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 απόρριψη 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 είδος ασυνήθιστου 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 εκτέλεση εικόνων μετά την επεξεργασία (κάτι που δεν είναι πάντα εφικτό και σίγουρα πολύ αργό) ... ή να περιμένετε την υλοποίηση της επιθυμητής λειτουργίας στην επόμενη γενιά καρτών βίντεο. Αυτή η κατάσταση δεν άρεσε ούτε στους κατασκευαστές υλικού - άλλωστε, κάθε πρόσθετη επέκταση T&L οδηγεί σε επιπλοκή του τσιπ γραφικών και «φουσκώματα» των προγραμμάτων οδήγησης της κάρτας γραφικών.

Όπως μπορούμε να δούμε, δεν υπήρχε αρκετός τρόπος για τον ευέλικτο, σε "μικροεπίπεδο", έλεγχο της κάρτας βίντεο. Και μια τέτοια ευκαιρία προκλήθηκε από επαγγελματικά πακέτα για τη δημιουργία τρισδιάστατων γραφικών. Λέγεται σκίαση (σκίαση). Στην ουσία, 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 νωρίτερα ο προγραμματιστής περιοριζόταν σε ένα σύνολο προκαθορισμένων μεθόδων επεξεργασίας και εφέ, τώρα μπορεί να συνθέσει οποιαδήποτε προγράμματα από απλές οδηγίες που σας επιτρέπουν να εφαρμόσετε μια ποικιλία εφέ.

Σύμφωνα με τις λειτουργίες τους, οι σκίαστροι χωρίζονται σε δύο ομάδες: κορυφή(σκίαστρες κορυφής)
Και pixelated(σκίαστρες pixel). Το πρώτο αντικαθιστά όλες τις λειτουργίες
T&L-μπλοκ της κάρτας βίντεο και, όπως υποδηλώνει το όνομα, εργαστείτε με τις κορυφές των τριγώνων.
Στα πιο πρόσφατα μοντέλα επιταχυντών, αυτό το μπλοκ αφαιρείται στην πραγματικότητα - μιμείται
Πρόγραμμα οδήγησης βίντεο με vertex shaders. Τα pixel shaders παρέχουν
ευέλικτες επιλογές για τον προγραμματισμό της μονάδας πολλαπλής υφής και της εργασίας
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 για pixel και vertex shaders σήμερα είναι η έκδοση 2.0, που υποστηρίζεται από το DirectX 9, και από αυτήν θα καθοδηγούνται τόσο οι κατασκευαστές επιταχυντών όσο και οι προγραμματιστές νέων παιχνιδιών. 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 αρχίζει, 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 έχουν περισσότερη διανομή.

Τα πρώτα shader αποτελούνταν από λίγες μόνο οδηγίες και δεν ήταν δύσκολο 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 άλλων αποχρώσεων θα ενδιαφέρει μόνο τους προγραμματιστές, οπότε δεν θα σταθούμε σε αυτούς με περισσότερες λεπτομέρειες θα γίνουμε.

Τώρα ας δούμε τι χρειάζεται για να αποκτήσετε όλες αυτές τις δυνατότητες
που δίνει μια τόσο χρήσιμη τεχνολογία όπως η τελευταία γενιά shaders. Και χρειάζεσαι
ΕΠΟΜΕΝΟ:

• την τελευταία έκδοση του DirectX, επί του παρόντος DirectX 9.0b.
• κάρτα γραφικών με υποστήριξη για DirectX 9.
• τα πιο πρόσφατα προγράμματα οδήγησης κάρτας γραφικών (τα παλαιότερα ενδέχεται να μην έχουν κάποιες δυνατότητες).
• ένα παιχνίδι που εκμεταλλεύεται όλα αυτά τα χαρακτηριστικά.

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 μόνο σε υπολογιστή 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 σκίαστρες

Ένα σύνολο βιβλιοθηκών, διεπαφών και συμβάσεων για εργασία με τρισδιάστατα γραφικά. Τώρα είναι φαρδύ
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.

Επιταχυντής 3D ή επιταχυντής 3D (3D Accelerator)

Μια κάρτα γραφικών ικανή να αναλάβει την επεξεργασία τρισδιάστατων γραφικών, απελευθερώνοντας έτσι τον κεντρικό επεξεργαστή από αυτή τη συνηθισμένη εργασία.

3D pipeline ή rendering pipeline (3D pipeline ή rendering pipeline)

Μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων μετατροπής εσωτερικών δεδομένων προγράμματος σε εικόνα στην οθόνη. Συνήθως περιλαμβάνει τουλάχιστον μετασχηματισμό και φωτισμό, υφή και ραστεροποίηση.

3D σκηνή

Μέρος του εικονικού τρισδιάστατου κόσμου που θα αποδοθεί σε μια δεδομένη στιγμή.

Βάθος πεδίου (βάθος πεδίου)

Ένα «φαινόμενο ταινιών» που μιμείται το βάθος πεδίου (εστιακή απόσταση) μιας πραγματικής κινηματογραφικής κάμερας, κάνοντας τα εστιασμένα αντικείμενα να φαίνονται ευκρινή και άλλα να φαίνονται θολά.

Χαρτογράφηση μετατόπισης (σύσταση υφής με χάρτες μετατόπισης)

Μια μέθοδος για μοντελοποίηση μικρών ανακουφιστικών λεπτομερειών. Όταν χρησιμοποιείτε ένα 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 το bump texturing, αυτή η μέθοδος είναι
«ειλικρινής» και πραγματικά αλλάζει το γεωμετρικό σχήμα του αντικειμένου. Αντίο
μόνο μερικοί από τους πιο πρόσφατους επιταχυντές 3D υποστηρίζουν άμεσα χάρτες μετατόπισης.

mip-mapping

Μια βοηθητική μέθοδος για τη βελτίωση της ποιότητας και την αύξηση της ταχύτητας της υφής, η οποία συνίσταται στη δημιουργία πολλών παραλλαγών μιας υφής με μειωμένη ανάλυση (για παράδειγμα, 128128, 6464, 3232, κ.λπ.), που ονομάζονται επίπεδα MIP. Καθώς το αντικείμενο αφαιρείται, θα επιλέγονται όλο και περισσότερες «μικρότερες» επιλογές υφής.

Θαμπάδα κίνησης (γνωστή και ως προσωρινή αντιπαράθεση)

Μια αρκετά νέα τεχνική για πιο ρεαλιστική απόδοση της κίνησης «θολώνοντας» την εικόνα των αντικειμένων προς την κατεύθυνση της κίνησής τους. Το κοινό είναι συνηθισμένο σε αυτό το εφέ, που είναι 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 (Z-buffer)

Το Z-buffering είναι μία από τις μεθόδους για την αφαίρεση αόρατων περιοχών μιας εικόνας. Στο
χρησιμοποιώντας το, για κάθε pixel στην οθόνη, η μνήμη βίντεο αποθηκεύει την απόσταση
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 πλαισίου (frame buffer) και στο νέο βάθος
- στο buffer Z. Έτσι, η επικάλυψη μακρινών αντικειμένων είναι εγγυημένη για περισσότερα από
κολλητοί.

Άλφα κανάλι (άλφα κανάλι) και άλφα ανάμειξη (άλφα-ανάμιξη).

Η υφή, μαζί με πληροφορίες σχετικά με το χρώμα σε μορφή RGB για κάθε pixel, μπορεί να αποθηκεύσει τον βαθμό διαφάνειάς του, που ονομάζεται κανάλι άλφα. Κατά την απόδοση, το χρώμα των εικονοστοιχείων που σχεδιάστηκαν προηγουμένως θα "αιμορραγεί" σε διάφορους βαθμούς και θα αναμειχθεί με το χρώμα του εικονοστοιχείου που αποδίδεται, γεγονός που σας επιτρέπει να λαμβάνετε μια εικόνα με διαφορετικά επίπεδα διαφάνειας. Αυτό ονομάζεται ανάμειξη άλφα. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται πολύ συχνά: για μοντελοποίηση νερού, γυαλιού, ομίχλης, καπνού, φωτιάς και άλλων ημιδιαφανών αντικειμένων.

Αντιολισθητική

Μια μέθοδος καταπολέμησης του «βηματικού» εφέ και των ευκρινών περιγραμμάτων του πολυγώνου που εμφανίζονται 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 anti-aliasing 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 κοντινή απόσταση από το αντικείμενο
και επιτυγχάνετε το αποτέλεσμα της λεπτής ανακούφισης της επιφάνειας χωρίς υπερβολική αύξηση του μεγέθους
υφές. Για αυτό, χρησιμοποιείται η κύρια υφή ενός κανονικού μεγέθους, στην οποία
υπερτίθεται ένα μικρότερο - με κανονικό μοτίβο θορύβου.

Προσωρινή μνήμη πλαισίου

Ένα τμήμα της μνήμης βίντεο στο οποίο γίνεται εργασία για να σχηματιστεί μια εικόνα. Συνήθως, χρησιμοποιούνται δύο (σπάνια τρία) buffer πλαισίων: το ένα (το μπροστινό ή το μπροστινό buffer) εμφανίζεται στην οθόνη και το δεύτερο (πίσω ή back-buffer) αποδίδεται. Μόλις το επόμενο καρέ της εικόνας είναι έτοιμο, θα αλλάξουν ρόλους: το δεύτερο buffer θα εμφανιστεί στην οθόνη και το πρώτο θα ξανασχεδιαστεί.

Φωτεινοί χάρτες (lightmap)

Μια απλή και ακόμα συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος προσομοίωσης φωτισμού, η οποία συνίσταται στην επιβολή ενός άλλου στην κύρια υφή - ενός χάρτη ακτινοβολίας, τα φωτεινά και σκοτεινά σημεία του οποίου, αντίστοιχα, φωτίζουν ή σκιάζουν την εικόνα του βασικού. Οι χάρτες φωτισμού 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 του γκαζιού. 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 πρέπει να εφαρμόσετε περισσότερα στρώματα υφής από αυτά που μπορεί να κάνει ο επιταχυντής
"σε ένα βήμα"), στη συνέχεια χρησιμοποιούνται πολλά περάσματα, τα οποία, φυσικά,
πολύ πιο αργά.

Φωτισμός

Η διαδικασία υπολογισμού του χρώματος και του βαθμού φωτισμού του pixel κάθε τριγώνου
ανάλογα με τις κοντινές πηγές φωτός χρησιμοποιώντας μία
από μεθόδους σκίασης. Συχνά χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μέθοδοι:

• επίπεδη σκίαση. Τα τρίγωνα έχουν τον ίδιο φωτισμό σε όλη την επιφάνεια.
• Σκίαση Gouraud. Το επίπεδο φωτός και οι πληροφορίες χρώματος που υπολογίζονται για μεμονωμένες κορυφές τριγώνου παρεμβάλλονται απλώς στην επιφάνεια ολόκληρου του τριγώνου.
• Φονγκ σκίαση. Ο φωτισμός υπολογίζεται ξεχωριστά για κάθε pixel. Η πιο ποιοτική μέθοδος.

Εικονοκύτταρο

Μία μόνο κουκκίδα στην οθόνη, το μικρότερο στοιχείο εικόνας. Χαρακτηρίζεται από το βάθος χρώματος σε bit, το οποίο καθορίζει τον μέγιστο δυνατό αριθμό χρωμάτων και την πραγματική τιμή χρώματος.

Χώρος (χώρος), ή σύστημα συντεταγμένων

Κάποιο μέρος του τρισδιάστατου κόσμου, στο οποίο η αντίστροφη μέτρηση είναι από κάποια από την προέλευσή του. Υπάρχει αναγκαστικά ένα σύστημα συντεταγμένων του κόσμου (κόσμου), σε σχέση με την προέλευση του οποίου μετράται η θέση και ο προσανατολισμός όλων των άλλων αντικειμένων στον τρισδιάστατο κόσμο, ενώ το καθένα από αυτά έχει το δικό του σύστημα συντεταγμένων.

διαδικαστικές υφές

Υφές που δημιουργούνται εν κινήσει από διάφορους αλγόριθμους, αντί να σχεδιάζονται εκ των προτέρων από καλλιτέχνες. 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 λιγότερης VRAM για κινούμενα σχέδια. Αλλά υπάρχει επίσης ένα μειονέκτημα - απαιτείται υπολογισμός με χρήση της CPU ή των shaders.

Χαρτογράφηση προσκρούσεων

Το αποτέλεσμα της τραχύτητας μιας επιφάνειας με μια πρόσθετη υφή που ονομάζεται χάρτης πρόσκρουσης. Η γεωμετρία της επιφάνειας δεν αλλάζει, έτσι ώστε το αποτέλεσμα να είναι καθαρά ορατό μόνο με την παρουσία δυναμικών πηγών φωτός.

Απόδοση

Η διαδικασία απόδοσης τρισδιάστατης εικόνας. Αποτελείται από πολλά στάδια, τα οποία συλλογικά αναφέρονται ως αγωγός.

Texel (texel)

Pixel, αλλά όχι η οθόνη, αλλά η υφή. Το ελάχιστο στοιχείο του.

Χαρτογράφηση υφής ή υφής (σύσταση υφής ή χαρτογράφηση υφής)

Η πιο κοινή μέθοδος για ρεαλιστική μοντελοποίηση επιφανειών είναι η υφή τους με μια εικόνα. Αυτό, φυσικά, λαμβάνει υπόψη την απόσταση, την προοπτική, τον προσανατολισμό του τριγώνου.

υφή

Μια δισδιάστατη εικόνα είναι ένα bitmap που «τεντώνεται» σε ένα τρισδιάστατο αντικείμενο. Με τη βοήθεια των υφών, ορίζονται διάφορες παράμετροι του υλικού από το οποίο αποτελείται το αντικείμενο: το μοτίβο του (η πιο παραδοσιακή εφαρμογή), ο βαθμός φωτισμού των διαφορετικών τμημάτων του (χάρτης φωτισμού ή χάρτης φωτός), η ικανότητα ανάκλασης του φωτός ( κατοπτρικός χάρτης) και διασκορπίστε τον (διάχυτος χάρτης), προσκρούσεις (χάρτης πρόσκρουσης) κ.λπ.

Ψηφίδωση

Η διαδικασία διαίρεσης πολύπλοκων πολυγώνων και καμπυλών επιφανειών που περιγράφεται από 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 εδώ, 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)

Ένα σημείο στο διάστημα που δίνεται 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 μετατροπής τρισδιάστατων αντικειμένων σε 2D εικόνα σε μια οθόνη σε πολλαπλά στάδια. Είναι μια 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 μοναδικά ένα επίπεδο στο χώρο, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για πιο πολύπλοκα 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 της χαρτογράφησης υφής. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται tessellation.

Φιλτράρισμα υφής

Μέθοδος για τη βελτίωση της ποιότητας της υφής κατά την αλλαγή της απόστασης από τον παρατηρητή. Η απλούστερη μέθοδος, το διγραμμικό φιλτράρισμα, χρησιμοποιεί τη μέση τιμή χρώματος τεσσάρων γειτονικών texel υφής. Πιο πολύπλοκο - τριγραμμικό (τριγραμμικό) φιλτράρισμα - χρησιμοποιεί επίσης πληροφορίες από τα επίπεδα MIP. Η πιο σύγχρονη και υψηλής ποιότητας (και ταυτόχρονα η πιο αργή) μέθοδος είναι το ανισότροπο (ανισότροπο) φιλτράρισμα, το οποίο υπολογίζει την τιμή που προκύπτει εφαρμόζοντας ένα ολόκληρο σύνολο (συνήθως από 8 έως 32) από texel που βρίσκονται δίπλα-δίπλα.

shader (shader)

Ένα μικρό πρόγραμμα για τη μονάδα επεξεργασίας γραφικών (GPU) του επιταχυντή που ρυθμίζει
έναν τρόπο επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών.

Μερικές από τις διαθέσιμες δυνατότητες Με σκίαστρες 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 θόλωση κίνησης; υψηλής ποιότητας, λεπτομερής κίνηση σκελετικών μοντέλων (αποτελούμενη από ένα σύστημα έλεγχος της κίνησης του μοντέλου "κόκαλα"), εκφράσεις του προσώπου. η λεγόμενη «μη φωτορεαλιστική απόδοση» (Non-Photorealistic Rendering, NPR): μίμηση των στυλ σχεδίασης διαφόρων 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 κανένα 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.

Ενδιαφέρουσες συνδέσεις www.scene.org Ένα τεράστιο αρχείο με τη δουλειά εκατοντάδων «δημοτικιστών» ομάδων και ατόμων μάστορες της demo σκηνής τα τελευταία χρόνια. Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με αυτό το φαινόμενο, ας εξηγήσουμε: το "demo" σε αυτή την περίπτωση είναι ένα πρόγραμμα που δημιουργεί σε πραγματικό χρόνο ένα μικρό (συνήθως 5-10 λεπτά) βίντεο με γραφικά, ήχο και μουσική. Οι επιδείξεις των τελευταίων ετών χρησιμοποιούν ενεργά τις πιο πρόσφατες τεχνικές εξελίξεις και φυσικά shaders. www.nvidia.com/view.asp?PAGE=demo_catalog Κατάλογος επιδείξεων "μεγάλης" τεχνολογίας από την NVidia. www.nvidia.com/search.asp?keywords=Demo Όλα τα demo τεχνολογίας NVidia, συμπεριλαμβανομένων των πολύ απλών, που αποτελούνται από ένα αποτέλεσμα. www.cgshaders.org Παραδείγματα εφέ shader γραμμένα σε Cg.

Τα γραφικά υπολογιστών γνώρισαν σημαντική πρόοδο με την εμφάνιση της δυνατότητας αποθήκευσης εικόνων και εμφάνισης τους σε μια οθόνη υπολογιστή, έναν καθοδικό σωλήνα ακτίνων.

Τωρινή κατάσταση

Κύριες Εφαρμογές

Οι εξελίξεις στον τομέα των γραφικών υπολογιστών αρχικά κινήθηκαν μόνο από ακαδημαϊκό ενδιαφέρον και πήγαν σε επιστημονικά ιδρύματα. Σταδιακά, τα γραφικά υπολογιστών εισήλθαν σταθερά στην καθημερινή ζωή, κατέστη δυνατή η διεξαγωγή εμπορικά επιτυχημένων έργων σε αυτόν τον τομέα. Οι κύριοι τομείς εφαρμογής των τεχνολογιών γραφικών υπολογιστών περιλαμβάνουν:

• Ειδικά εφέ, Οπτικά εφέ (VFX), ψηφιακή κινηματογραφία.
• Ψηφιακή τηλεόραση, Παγκόσμιος Ιστός, τηλεδιάσκεψη.
• Ψηφιακή φωτογραφία και σημαντικά αυξημένες δυνατότητες επεξεργασίας φωτογραφιών.
• Οπτικοποίηση επιστημονικών και επιχειρηματικών δεδομένων.
• Παιχνίδια ηλεκτρονικών υπολογιστών, συστήματα εικονικής πραγματικότητας (για παράδειγμα, προσομοιωτές ελέγχου αεροσκαφών).
• Γραφικά υπολογιστών για ταινίες και τηλεόραση

Επιστημονική εργασία

Τα γραφικά υπολογιστών είναι επίσης ένας από τους τομείς επιστημονικής δραστηριότητας. Στον τομέα των γραφικών υπολογιστών, υπερασπίζονται διπλωματικές εργασίες, και πραγματοποιούνται διάφορα συνέδρια:

• Συνέδριο Siggraph, που πραγματοποιήθηκε στις Η.Π.Α
• συνέδριο Graphikon, που πραγματοποιήθηκε στη Ρωσία
• Εκδήλωση CG, που πραγματοποιήθηκε στη Ρωσία
• CG Wave, που πραγματοποιήθηκε στη Ρωσία

Υπάρχει ένα εργαστήριο γραφικών υπολογιστών στη Σχολή VMiK του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας.

Τεχνική πλευρά

Σύμφωνα με τους τρόπους ρύθμισης των εικόνων, τα γραφικά μπορούν να χωριστούν σε κατηγορίες:

2D γραφικά

Ταυτόχρονα, δεν μπορεί να αναπαρασταθεί κάθε εικόνα ως ένα σύνολο πρωτόγονων. Αυτή η μέθοδος παρουσίασης είναι καλή για διαγράμματα, χρησιμοποιείται για επεκτάσιμες γραμματοσειρές, επαγγελματικά γραφικά, χρησιμοποιείται πολύ ευρέως για τη δημιουργία κινούμενων σχεδίων και απλώς βίντεο διαφόρων περιεχομένων.

Γραφικά ράστερ

Παράδειγμα bitmap

Γραφικά ράστερλειτουργεί πάντα με έναν δισδιάστατο πίνακα (μήτρα) pixel. Σε κάθε pixel εκχωρείται μια τιμή - φωτεινότητα, χρώμα, διαφάνεια - ή συνδυασμός αυτών των τιμών. Μια εικόνα bitmap έχει έναν αριθμό σειρών και στηλών.

Χωρίς μεγάλη απώλεια, οι εικόνες ράστερ μπορούν μόνο να μειωθούν, αν και ορισμένες λεπτομέρειες της εικόνας θα εξαφανιστούν για πάντα, κάτι που είναι διαφορετικό στη διανυσματική αναπαράσταση. Η αύξηση των bitmaps, από την άλλη πλευρά, έχει ως αποτέλεσμα μια «όμορφη» προβολή μεγεθυσμένων τετραγώνων του ενός ή του άλλου χρώματος, που παλιά ήταν pixel.

Οποιαδήποτε εικόνα μπορεί να αναπαρασταθεί σε μορφή ράστερ, ωστόσο, αυτή η μέθοδος αποθήκευσης έχει τα μειονεκτήματά της: μεγαλύτερη ποσότητα μνήμης που απαιτείται για την εργασία με εικόνες, απώλειες κατά την επεξεργασία.

φράκταλ γραφικά

φράκταλ δέντρο

φράκταλ- ένα αντικείμενο του οποίου τα μεμονωμένα στοιχεία κληρονομούν τις ιδιότητες των μητρικών δομών. Δεδομένου ότι μια πιο λεπτομερής περιγραφή στοιχείων μικρότερης κλίμακας γίνεται σύμφωνα με έναν απλό αλγόριθμο, ένα τέτοιο αντικείμενο μπορεί να περιγραφεί με λίγες μόνο μαθηματικές εξισώσεις.

Τα φράκταλ καθιστούν δυνατή την περιγραφή ολόκληρων κατηγοριών εικόνων, η λεπτομερής περιγραφή των οποίων απαιτεί σχετικά λίγη μνήμη. Από την άλλη πλευρά, τα φράκταλ είναι ελάχιστα εφαρμόσιμα σε εικόνες εκτός αυτών των κατηγοριών.

3D γραφικά

3D γραφικά(3D - από τα αγγλικά. τρεις διαστάσεις- "τρεις διαστάσεις") λειτουργεί με αντικείμενα σε τρισδιάστατο χώρο. Συνήθως, τα αποτελέσματα είναι μια επίπεδη εικόνα, μια προβολή. Τα τρισδιάστατα γραφικά υπολογιστών χρησιμοποιούνται ευρέως σε ταινίες και παιχνίδια υπολογιστών.

Στα τρισδιάστατα γραφικά υπολογιστή, όλα τα αντικείμενα αναπαρίστανται συνήθως ως μια συλλογή επιφανειών ή σωματιδίων. Η μικρότερη επιφάνεια ονομάζεται πολύγωνο. Τα τρίγωνα συνήθως επιλέγονται ως πολύγωνο.

Όλοι οι οπτικοί μετασχηματισμοί στα τρισδιάστατα γραφικά ελέγχονται από πίνακες (βλ. επίσης: συγγενικός μετασχηματισμός στη γραμμική άλγεβρα). Τρεις τύποι πινάκων χρησιμοποιούνται στα γραφικά υπολογιστών:

• μετατόπιση πίνακα
• μήτρα κλιμάκωσης

Οποιοδήποτε πολύγωνο μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα σύνολο συντεταγμένων των κορυφών του. Άρα, το τρίγωνο θα έχει 3 κορυφές. Οι συντεταγμένες κάθε κορυφής είναι ένα διάνυσμα (x, y, z). Πολλαπλασιάζοντας ένα διάνυσμα με τον αντίστοιχο πίνακα, παίρνουμε ένα νέο διάνυσμα. Έχοντας κάνει έναν τέτοιο μετασχηματισμό με όλες τις κορυφές του πολυγώνου, παίρνουμε ένα νέο πολύγωνο και μετασχηματίζοντας όλα τα πολύγωνα, παίρνουμε ένα νέο αντικείμενο που περιστρέφεται/μετατοπίζεται/κλιμακώνεται σε σχέση με το αρχικό.

Υπάρχουν διαγωνισμοί 3D κάθε χρόνο, όπως το Magick next-gen ή το Dominance War.

Γραφικά CGI

Κύριο άρθρο: CGI (ταινία)

Αναπαράσταση χρωμάτων σε υπολογιστή

Για τη μετάδοση και αποθήκευση χρώματος σε γραφικά υπολογιστή, χρησιμοποιούνται διάφορες μορφές αναπαράστασής του. Γενικά, ένα χρώμα είναι ένα σύνολο αριθμών, συντεταγμένων σε κάποιο σύστημα χρωμάτων.

Οι τυπικοί τρόποι αποθήκευσης και επεξεργασίας χρώματος σε έναν υπολογιστή οφείλονται στις ιδιότητες της ανθρώπινης όρασης. Τα πιο κοινά συστήματα είναι το RGB για οθόνες και το CMYK για την εκτύπωση.

Μερικές φορές χρησιμοποιείται ένα σύστημα με περισσότερα από τρία στοιχεία. Το φάσμα ανάκλασης ή εκπομπής της πηγής είναι κωδικοποιημένο, το οποίο επιτρέπει μια πιο ακριβή περιγραφή των φυσικών ιδιοτήτων του χρώματος. Τέτοια σχήματα χρησιμοποιούνται στη φωτορεαλιστική τρισδιάστατη απόδοση.

Η πραγματική πλευρά των γραφικών

Οποιαδήποτε εικόνα στην οθόνη, λόγω του επιπέδου της, γίνεται ράστερ, αφού η οθόνη είναι μήτρα, αποτελείται από στήλες και γραμμές. Τα τρισδιάστατα γραφικά υπάρχουν μόνο στη φαντασία μας, αφού αυτό που βλέπουμε στην οθόνη είναι η προβολή μιας τρισδιάστατης φιγούρας και εμείς οι ίδιοι δημιουργούμε τον χώρο. Έτσι, η οπτικοποίηση γραφικών μπορεί να είναι μόνο ράστερ και διανυσματική και η μέθοδος απεικόνισης είναι μόνο ράστερ (ένα σύνολο εικονοστοιχείων) και ο τρόπος με τον οποίο καθορίζεται η εικόνα εξαρτάται από τον αριθμό αυτών των εικονοστοιχείων.

δείτε επίσης

• Γραφικό περιβάλλον διεπαφής χρήστη
• φράκταλ μονότυπος

Συνδέσεις

• Seliverstov M. "3D σινεμά - νέο ή ξεχασμένο παλιό;"
• 3D γραφικά υπολογιστήστον κατάλογο συνδέσμων Open Directory Project (dmoz).

Σημειώσεις

Βιβλιογραφία

	Πύλη "Γραφικά υπολογιστή"
	Γραφικά υπολογιστήστο Wikimedia Commons

• Nikulin E. A.Γεωμετρία υπολογιστών και αλγόριθμοι γραφικών υπολογιστών. - Αγία Πετρούπολη: BHV-Petersburg, 2003. - 560 p. - 3000 αντίτυπα. - ISBN 5-94157-264-6
• Ο υπολογιστής ζωγραφίζει φανταστικούς κόσμους (μέρος 2) // Ο υπολογιστής αποκτά ευφυΐα = Artificial Intelligence Computer Images / ed. V.L. Ο Στεφανιούκ. - M .: Mir, 1990. - 240 p. - 100.000 αντίτυπα. - ISBN 5-03-001277-X (Ρωσικά) 7054 0915 5
• Donald Herne, M. Pauline Baker.Γραφικά υπολογιστών και το πρότυπο OpenGL = Computer Graphics with OpenGL. - 3η έκδ. - M .: "Williams", 2005. - S. 1168. - ISBN 5-8459-0772-1
• Έντουαρντ Άγγελος.Διαδραστικά γραφικά υπολογιστή. Ένα εισαγωγικό μάθημα βασισμένο στο OpenGL = Διαδραστικά Γραφικά Υπολογιστών. Μια προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω με Open GL. - 2η έκδ. - M .: "Williams", 2001. - S. 592. - ISBN 5-8459-0209-6
• Sergeev Alexander Petrovich, Kushchenko Sergey Vladimirovich.Βασικές αρχές γραφικών υπολογιστών. Adobe Photoshop και CorelDRAW - δύο σε ένα. Φροντιστήριο. - Μ .: "Διαλεκτική", 2006. - Σ. 544. -

τρισδιάστατη απεικόνιση

Με την αύξηση της υπολογιστικής ισχύος και τη διαθεσιμότητα στοιχείων μνήμης, με την εμφάνιση τερματικών γραφικών και συσκευών εξόδου υψηλής ποιότητας, έχει αναπτυχθεί μια μεγάλη ομάδα αλγορίθμων και λύσεων λογισμικού που σας επιτρέπουν να σχηματίσετε μια εικόνα στην οθόνη που αντιπροσωπεύει ορισμένη τρισδιάστατη σκηνή. Οι πρώτες τέτοιες λύσεις προορίζονταν για εργασίες αρχιτεκτονικού και μηχανολογικού σχεδιασμού.

Όταν σχηματίζεται μια τρισδιάστατη εικόνα (στατική ή δυναμική), η κατασκευή της θεωρείται μέσα σε έναν ορισμένο χώρο συντεταγμένων, ο οποίος ονομάζεται στάδιο. Η σκηνή συνεπάγεται δουλειά σε έναν τρισδιάστατο, τρισδιάστατο κόσμο - γι' αυτό η σκηνοθεσία ονομάστηκε τρισδιάστατα (3-Dimensional, 3D) γραφικά.

Στη σκηνή τοποθετούνται ξεχωριστά αντικείμενα, που αποτελούνται από γεωμετρικά ογκομετρικά σώματα και τμήματα σύνθετων επιφανειών (τις περισσότερες φορές, τα λεγόμενα B-splines). Για να σχηματίσετε μια εικόνα και να εκτελέσετε περαιτέρω λειτουργίες, οι επιφάνειες χωρίζονται σε τρίγωνα - ελάχιστες επίπεδες φιγούρες - και επεξεργάζονται περαιτέρω με ακρίβεια ως ένα σύνολο τριγώνων.

Στο επόμενο στάδιο" κόσμοςΟι συντεταγμένες των κόμβων του πλέγματος υπολογίζονται εκ νέου χρησιμοποιώντας μετασχηματισμούς μήτρας σε συντεταγμένες ειδικός, δηλ. ανάλογα με την οπτική γωνία της σκηνής. Θέση άποψης, συνήθως ονομάζεται θέση κάμερας.

Προετοιμασία χώρου εργασίας συστήματος
Μπλέντερ 3D γραφικών (παράδειγμα από τον ιστότοπο
http://www.blender.org)

Μετά το σχηματισμό πλαίσιο(«συρμάτινο πλέγμα») εκτελείται σκίαση- δίνοντας στις επιφάνειες των αντικειμένων κάποιες ιδιότητες. Οι ιδιότητες μιας επιφάνειας καθορίζονται κυρίως από τα χαρακτηριστικά φωτός της: φωτεινότητα, ανακλαστικότητα, απορροφητικότητα και ισχύς σκέδασης. Αυτό το σύνολο χαρακτηριστικών σας επιτρέπει να ορίσετε το υλικό του οποίου η επιφάνεια μοντελοποιείται (μέταλλο, πλαστικό, γυαλί κ.λπ.). Τα διαφανή και ημιδιαφανή υλικά έχουν μια σειρά από άλλα χαρακτηριστικά.

Κατά κανόνα, κατά την εκτέλεση αυτής της διαδικασίας, κούρεμα αόρατων επιφανειών. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την εκτέλεση αυτού του κλαδέματος, αλλά η πιο δημοφιλής μέθοδος ήταν
Z-buffer, όταν δημιουργείται ένας πίνακας αριθμών που δηλώνει «βάθος» - την απόσταση από ένα σημείο της οθόνης μέχρι το πρώτο αδιαφανές σημείο. Τα επόμενα σημεία επιφάνειας θα υποβληθούν σε επεξεργασία μόνο όταν το βάθος τους είναι μικρότερο και τότε η συντεταγμένη Ζ θα μειωθεί. Η ισχύς αυτής της μεθόδου εξαρτάται άμεσα από τη μέγιστη δυνατή απόσταση του σημείου σκηνής από την οθόνη, δηλ. στον αριθμό των bit ανά σημείο στο buffer.

Υπολογισμός ρεαλιστικής εικόνας. Η εκτέλεση αυτών των λειτουργιών σας επιτρέπει να δημιουργήσετε το λεγόμενο συμπαγή μοντέλααντικείμενα, αλλά αυτή η εικόνα δεν θα είναι ρεαλιστική. Για να σχηματίσουν μια ρεαλιστική εικόνα στη σκηνή τοποθετούνται πηγές φωτόςκαι εκτελέστηκε υπολογισμός φωτισμούκάθε σημείο στις ορατές επιφάνειες.

Για να γίνουν τα αντικείμενα πιο ρεαλιστικά, η επιφάνεια των αντικειμένων «προσαρμόζεται» υφή - εικόνα(ή τη διαδικασία που το σχηματίζει), τον καθορισμό των αποχρώσεων της εμφάνισης. Η διαδικασία ονομάζεται "υφή". Κατά τη χαρτογράφηση υφής, εφαρμόζονται μέθοδοι τέντωμα και κατά της υφής - διήθηση. Για παράδειγμα, το ανισότροπο φιλτράρισμα, που αναφέρεται στην περιγραφή των καρτών βίντεο, δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση του μετασχηματισμού της υφής.

Μετά τον προσδιορισμό όλων των παραμέτρων, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί η διαδικασία σχηματισμού εικόνας, δηλ. υπολογισμός του χρώματος των κουκκίδων στην οθόνη. Η διαδικασία μέτρησης ονομάζεται απόδοση.Κατά την εκτέλεση ενός τέτοιου υπολογισμού, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί το φως που πέφτει σε κάθε σημείο του μοντέλου, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι μπορεί να ανακλαστεί, ότι η επιφάνεια μπορεί να μπλοκάρει άλλες περιοχές από αυτήν την πηγή κ.λπ.

Δύο βασικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του φωτισμού. Το πρώτο είναι η μέθοδος ανίχνευση πίσω ακτίνων. Με αυτή τη μέθοδο υπολογίζεται η τροχιά εκείνων των ακτίνων που τελικά πέφτουν στα pixel της οθόνης- αντίστροφα. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται χωριστά για καθένα από τα κανάλια χρώματος, καθώς το φως διαφορετικών φασμάτων συμπεριφέρεται διαφορετικά σε διαφορετικές επιφάνειες.

Δεύτερη μέθοδος - μέθοδος ακτινοβολίας -προβλέπει τον υπολογισμό της ολοκληρωμένης φωτεινότητας όλων των περιοχών που πέφτουν στο πλαίσιο και την ανταλλαγή φωτός μεταξύ τους.

Η εικόνα που προκύπτει λαμβάνει υπόψη τα καθορισμένα χαρακτηριστικά της κάμερας, π.χ. θεατές.

Έτσι, ως αποτέλεσμα ενός μεγάλου αριθμού υπολογισμών, καθίσταται δυνατή η δημιουργία εικόνων που είναι δύσκολο να διακριθούν από τις φωτογραφίες. Για να μειώσουν τον αριθμό των υπολογισμών, προσπαθούν να μειώσουν τον αριθμό των αντικειμένων και, όπου είναι δυνατόν, να αντικαταστήσουν τον υπολογισμό με μια φωτογραφία. για παράδειγμα, όταν σχηματίζετε το φόντο μιας εικόνας.

Στερεό μοντέλο και το τελικό αποτέλεσμα του υπολογισμού του μοντέλου
(παράδειγμα από τον ιστότοπο http://www.blender.org)

Κινούμενα σχέδια και εικονική πραγματικότητα

Το επόμενο βήμα στην ανάπτυξη των τεχνολογιών τρισδιάστατων ρεαλιστικών γραφικών ήταν η δυνατότητα κινούμενης εικόνας - κίνησης και αλλαγής της σκηνής καρέ-καρέ. Αρχικά, μόνο οι υπερυπολογιστές μπορούσαν να αντιμετωπίσουν έναν τέτοιο όγκο υπολογισμών και χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία των πρώτων τρισδιάστατων κινούμενων βίντεο.

Αργότερα, αναπτύχθηκε υλικό ειδικά σχεδιασμένο για τον υπολογισμό και τη διαμόρφωση εικόνων - 3D επιταχυντές. Αυτό επέτρεψε σε απλουστευμένη μορφή να εκτελεστεί τέτοιος σχηματισμός σε πραγματικό χρόνο, ο οποίος χρησιμοποιείται σε σύγχρονα παιχνίδια υπολογιστή. Στην πραγματικότητα, τώρα ακόμη και οι συνηθισμένες κάρτες γραφικών περιλαμβάνουν τέτοιες εγκαταστάσεις και είναι ένα είδος μίνι υπολογιστών στενής χρήσης.

Κατά τη δημιουργία παιχνιδιών, τη λήψη ταινιών, την ανάπτυξη προσομοιωτών, τις εργασίες μοντελοποίησης και σχεδίασης διαφόρων αντικειμένων, το έργο της διαμόρφωσης μιας ρεαλιστικής εικόνας έχει μια άλλη σημαντική πτυχή - τη μοντελοποίηση όχι μόνο της κίνησης και της αλλαγής των αντικειμένων, αλλά και τη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς τους, που αντιστοιχεί στην φυσικές αρχές του περιβάλλοντος κόσμου.

Αυτή η κατεύθυνση, λαμβάνοντας υπόψη τη χρήση όλων των ειδών υλικού για τη μετάδοση των επιρροών του εξωτερικού κόσμου και την αύξηση της επίδρασης της παρουσίας, ονομάστηκε Εικονική πραγματικότητα.

Για να ενσωματωθεί ένας τέτοιος ρεαλισμός, δημιουργούνται ειδικές μέθοδοι για τον υπολογισμό των παραμέτρων και τον μετασχηματισμό αντικειμένων - αλλαγή της διαφάνειας του νερού από την κίνησή του, υπολογισμός της συμπεριφοράς και της εμφάνισης της φωτιάς, εκρήξεων, συγκρούσεων αντικειμένων κ.λπ. Τέτοιοι υπολογισμοί είναι αρκετά περίπλοκοι και έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι για την εφαρμογή τους σε σύγχρονα προγράμματα.

Ένα από αυτά είναι η επεξεργασία και η χρήση σκίαστρες - διαδικασίες φωτισμού.(ή ακριβής θέση)σε βασικά σημεία σύμφωνα με κάποιο αλγόριθμο. Μια τέτοια επεξεργασία σας επιτρέπει να δημιουργήσετε τα αποτελέσματα ενός "φωτεινού σύννεφου", "έκρηξης", να αυξήσετε τον ρεαλισμό σύνθετων αντικειμένων κ.λπ.

Οι διεπαφές για την εργασία με το "φυσικό" στοιχείο του σχηματισμού εικόνας έχουν εμφανιστεί και τυποποιούνται, γεγονός που καθιστά δυνατή την αύξηση της ταχύτητας και της ακρίβειας τέτοιων υπολογισμών και ως εκ τούτου τον ρεαλισμό του δημιουργημένου παγκόσμιου μοντέλου.

Τα τρισδιάστατα γραφικά είναι μια από τις πιο θεαματικές και εμπορικά επιτυχημένες εξελίξεις στην τεχνολογία της πληροφορίας, που συχνά αναφέρεται ως ένας από τους κύριους μοχλούς ανάπτυξης υλικού. Τα εργαλεία τρισδιάστατων γραφικών χρησιμοποιούνται ενεργά στην αρχιτεκτονική, τη μηχανολογία, στην επιστημονική εργασία, κατά τη λήψη ταινιών, σε παιχνίδια υπολογιστή και στην εκπαίδευση.

Παραδείγματα προϊόντων λογισμικού

Maya, 3DStudio, Blender

Το θέμα είναι πολύ ελκυστικό για φοιτητές κάθε ηλικίας και προκύπτει σε όλα τα στάδια της μελέτης ενός μαθήματος επιστήμης υπολογιστών. Η ελκυστικότητα για τους μαθητές εξηγείται από ένα μεγάλο δημιουργικό στοιχείο στην πρακτική εργασία, ένα οπτικό αποτέλεσμα, καθώς και από μια ευρεία εφαρμοσμένη εστίαση του θέματος. Οι γνώσεις και οι δεξιότητες σε αυτόν τον τομέα απαιτούνται σε όλους σχεδόν τους κλάδους της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Στο δημοτικό σχολείο θεωρούνται δύο είδη γραφικών: το ράστερ και το διανυσματικό. Συζητήθηκαν οι διαφορές μεταξύ ενός είδους και ενός άλλου, ως αποτέλεσμα - οι θετικές πτυχές και τα μειονεκτήματα. Οι τομείς εφαρμογής αυτών των τύπων γραφικών θα σας επιτρέψουν να εισαγάγετε τα ονόματα συγκεκριμένων προϊόντων λογισμικού που σας επιτρέπουν να επεξεργάζεστε έναν ή τον άλλο τύπο γραφικών. Επομένως, υλικά για θέματα: γραφικά ράστερ, έγχρωμα μοντέλα, διανυσματικά γραφικά - θα είναι σε μεγαλύτερη ζήτηση στο βασικό σχολείο. Στο γυμνάσιο, αυτό το θέμα συμπληρώνεται με εξέταση των χαρακτηριστικών των επιστημονικών γραφικών και των δυνατοτήτων των τρισδιάστατων γραφικών. Επομένως, τα θέματα θα είναι σχετικά: φωτορεαλιστικές εικόνες, μοντελοποίηση του φυσικού κόσμου, συμπίεση και αποθήκευση δεδομένων γραφικών και ροής.

Το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου καταλαμβάνεται από πρακτική εργασία για την προετοιμασία και την επεξεργασία γραφικών εικόνων με χρήση ράστερ και διανυσματικών επεξεργαστών γραφικών. Στο δημοτικό σχολείο, αυτό είναι συνήθως το Adobe Photoshop, το CorelDraw ή/και το Macromedia Flach. Η διαφορά μεταξύ της μελέτης ορισμένων πακέτων λογισμικού στο δημοτικό και στο γυμνάσιο εκδηλώνεται περισσότερο όχι στο περιεχόμενο, αλλά στις μορφές εργασίας. Στο βασικό σχολείο πρόκειται για πρακτική (εργαστηριακή) εργασία, με αποτέλεσμα οι μαθητές να κατακτούν το προϊόν λογισμικού. Στο γυμνάσιο, η κύρια μορφή εργασίας γίνεται ένα μεμονωμένο εργαστήριο ή έργο, όπου το κύριο συστατικό είναι το περιεχόμενο της εργασίας και τα προϊόντα λογισμικού που χρησιμοποιούνται για την επίλυσή της παραμένουν μόνο ένα εργαλείο.

Τα εισιτήρια για το δημοτικό και το γυμνάσιο περιέχουν ερωτήσεις που σχετίζονται τόσο με τις θεωρητικές βάσεις των γραφικών υπολογιστών όσο και με τις πρακτικές δεξιότητες επεξεργασίας γραφικών εικόνων. Τέτοια μέρη του θέματος όπως ο υπολογισμός του όγκου πληροφοριών των γραφικών εικόνων και τα χαρακτηριστικά της κωδικοποίησης γραφικών υπάρχουν στα υλικά μέτρησης ελέγχου της ενιαίας κρατικής εξέτασης.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα γραφικά υπολογιστών μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριες κατηγορίες ανάλογα με τους τρόπους με τους οποίους περιγράφονται οι εικόνες: ράστερ, διανυσματικά και τρισδιάστατα γραφικά. Ανάμεσα στα δισδιάστατα γραφικά, τα γραφικά pixel και fractal ξεχωρίζουν με ιδιαίτερο τρόπο. Το 3D, το CGI και τα γραφήματα απαιτούν επίσης ξεχωριστή εξέταση.

Γραφικά pixel

Ο όρος "pixel art" εικονοκύτταρο ) σημαίνει μια μορφή ψηφιακής εικόνας που δημιουργείται σε υπολογιστή χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα επεξεργασίας γραφικών ράστερ, όπου η εικόνα επεξεργάζεται σε επίπεδο pixel (κουκκίδα) και η ανάλυση της εικόνας είναι τόσο μικρή που μεμονωμένα εικονοστοιχεία είναι καθαρά ορατά.

Είναι μια κοινή εσφαλμένη αντίληψη ότι οποιοδήποτε σχέδιο που γίνεται με τη χρήση ράστερ συντάκτη είναι τέχνη εικονοστοιχείων. Αυτό δεν είναι αληθινό, εικόνα pixel διαφέρει από τη συνηθισμένη τεχνολογία raster - χειροκίνητη επεξεργασία της εικόνας pixel προς pixel. Επομένως, μια τέχνη εικονοστοιχείων χαρακτηρίζεται από το μικρό της μέγεθος, την περιορισμένη χρωματική παλέτα και (συνήθως) την έλλειψη anti-aliasing.

Τα γραφικά Pixel χρησιμοποιούν μόνο τα απλούστερα εργαλεία επεξεργασίας γραφικών ράστερ, όπως το Pencil, το Line (γραμμή) ή το Fill (χρώμα γέμισμα). Τα γραφικά pixel θυμίζουν μωσαϊκά και σταυροβελονιές ή χάντρες, καθώς το σχέδιο αποτελείται από μικρά χρωματιστά στοιχεία, παρόμοια με τα pixel των σύγχρονων οθονών.

φράκταλ γραφικά

Ένα φράκταλ είναι ένα αντικείμενο που σχηματίζεται από ακανόνιστα ξεχωριστά μέρη που είναι παρόμοια με ολόκληρο το αντικείμενο. Δεδομένου ότι μια πιο λεπτομερής περιγραφή στοιχείων μικρότερης κλίμακας γίνεται σύμφωνα με έναν απλό αλγόριθμο, ένα τέτοιο αντικείμενο μπορεί να περιγραφεί με λίγες μόνο μαθηματικές εξισώσεις.

Ρύζι. 8.5.

Τα φράκταλ γραφικά είναι απαραίτητα για τη δημιουργία τεχνητών βουνών, νεφών, θαλάσσιων κυμάτων. Χάρη στα φράκταλ, απεικονίζονται εύκολα σύνθετα αντικείμενα, οι εικόνες των οποίων είναι παρόμοιες με τις φυσικές. Τα φράκταλ σάς επιτρέπουν να περιγράφετε ολόκληρες κατηγορίες εικόνων, για μια λεπτομερή περιγραφή των οποίων απαιτείται σχετικά μικρή μνήμη (Εικ. 8.5). Από την άλλη πλευρά, τα φράκταλ είναι ελάχιστα εφαρμόσιμα σε εικόνες εκτός αυτών των κατηγοριών.

3D γραφικά

Τρισδιάστατα γραφικά (3D - από τα αγγλικά. 3 Διαστάσεις - τρεις διαστάσεις) - τρεις διαστάσεις της εικόνας) - ένα τμήμα γραφικών υπολογιστή, ένα σύνολο τεχνικών και εργαλείων (λογισμικό και υλικό) σχεδιασμένα να απεικονίζουν τρισδιάστατα αντικείμενα (Εικ. 8.6).

Ρύζι. 8.6.

τρισδιάστατη εικόνα σε ένα επίπεδο διαφέρει από ένα δισδιάστατο στο ότι περιλαμβάνει την κατασκευή μιας γεωμετρικής προβολής ενός τρισδιάστατου μοντέλου σκηνής σε ένα επίπεδο (για παράδειγμα, μια οθόνη υπολογιστή) χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα προγράμματα (ωστόσο, με τη δημιουργία και την υλοποίηση 3D -οθόνες και 3D -Οι εκτυπωτές γραφικών 3D δεν περιλαμβάνουν απαραίτητα προβολή σε επίπεδο). Σε αυτή την περίπτωση, το μοντέλο μπορεί είτε να αντιστοιχεί σε αντικείμενα από τον πραγματικό κόσμο (αυτοκίνητα, κτίρια, τυφώνας, αστεροειδής), είτε να είναι εντελώς αφηρημένο (προβολή τετραδιάστατου φράκταλ).

τρισδιάστατη μοντελοποίηση είναι η διαδικασία δημιουργίας ενός τρισδιάστατου μοντέλου ενός αντικειμένου. Εργο 3D - μοντελοποίηση - για την ανάπτυξη μιας τρισδιάστατης εικόνας του επιθυμητού αντικειμένου. Με τη βοήθεια τρισδιάστατων γραφικών, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα ακριβές αντίγραφο ενός συγκεκριμένου αντικειμένου και να αναπτύξετε μια νέα, ακόμη και μη ρεαλιστική αναπαράσταση ενός αντικειμένου που δεν υπήρξε ποτέ.

Τα τρισδιάστατα γραφικά λειτουργούν σε αντικείμενα στον τρισδιάστατο χώρο. Συνήθως τα αποτελέσματα είναι μια επίπεδη εικόνα, μια προβολή. Τα τρισδιάστατα γραφικά υπολογιστών χρησιμοποιούνται ευρέως στην τηλεόραση, τον κινηματογράφο, τα παιχνίδια υπολογιστών και το σχεδιασμό έντυπων προϊόντων.

Τα τρισδιάστατα γραφικά χρησιμοποιούνται ενεργά για τη δημιουργία εικόνων στο επίπεδο της οθόνης ή του τυπωμένου φύλλου στην επιστήμη και τη βιομηχανία (για παράδειγμα, σε συστήματα σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD)). για τη δημιουργία συμπαγών στοιχείων: κτιρίων, εξαρτημάτων μηχανών, μηχανισμών), αρχιτεκτονικής οπτικοποίησης (αυτό περιλαμβάνει τη λεγόμενη «εικονική αρχαιολογία»), σε σύγχρονα συστήματα ιατρικής απεικόνισης.

Τα τρισδιάστατα γραφικά συνήθως ασχολούνται με έναν εικονικό, φανταστικό τρισδιάστατο χώρο που εμφανίζεται σε μια επίπεδη, δισδιάστατη επιφάνεια μιας οθόνης ή ενός φύλλου χαρτιού. Οποιαδήποτε εικόνα στην οθόνη, λόγω του επιπέδου της τελευταίας, γίνεται εικόνα ράστερ, αφού η οθόνη είναι μήτρα, αποτελείται από στήλες και γραμμές. Τα τρισδιάστατα γραφικά υπάρχουν μόνο στη φαντασία μας - αυτό που βλέπουμε στην οθόνη είναι μια προβολή μιας τρισδιάστατης φιγούρας και εμείς οι ίδιοι δημιουργούμε τον χώρο. Έτσι, η οπτικοποίηση των γραφικών μπορεί να είναι μόνο ράστερ και διάνυσμα και η μέθοδος απεικόνισης είναι μόνο ράστερ (ένα σύνολο pixel), ο τρόπος με τον οποίο καθορίζεται η εικόνα εξαρτάται από τον αριθμό αυτών των εικονοστοιχείων.

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την εμφάνιση τρισδιάστατων πληροφοριών σε τρισδιάστατη μορφή, αν και οι περισσότερες από αυτές αντιπροσωπεύουν τρισδιάστατα χαρακτηριστικά μάλλον υπό όρους, καθώς λειτουργούν με στερεοφωνική εικόνα. Από αυτή την περιοχή, στερεοφωνικά γυαλιά, εικονικά κράνη, 3D οθόνες με δυνατότητα εμφάνισης τρισδιάστατης εικόνας.

-ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΤΕΧΝΕΣ

Ο όρος "γραφικά CGI" που δημιουργήθηκε από υπολογιστή Η εικόνα αναφέρεται σε εικόνες που δημιουργούνται από υπολογιστή) αναφέρεται σε ακίνητες και κινούμενες εικόνες που δημιουργούνται από τρισδιάστατα γραφικά υπολογιστή και χρησιμοποιούνται στις εικαστικές τέχνες, την εκτύπωση, τα κινηματογραφικά ειδικά εφέ, την τηλεόραση και τις προσομοιώσεις. Τα παιχνίδια υπολογιστών χρησιμοποιούν συνήθως γραφικά υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο, αλλά περιοδικά προστίθενται και βίντεο εντός παιχνιδιού που βασίζονται σε CGI.

Οι κινούμενες εικόνες δημιουργούνται από κινούμενα σχέδια υπολογιστή, η οποία είναι μια στενότερη περιοχή γραφικών CGI, η οποία είναι επίσης εφαρμόσιμη στον κινηματογράφο, όπου σας επιτρέπει να δημιουργείτε εφέ που δεν μπορούν να αποκτηθούν χρησιμοποιώντας παραδοσιακό μακιγιάζ και animatronics. Τα κινούμενα σχέδια στον υπολογιστή μπορούν να αντικαταστήσουν τη δουλειά των κασκαντέρ και των πρόσθετων, καθώς και τα σκηνικά.

γραφήματα

Ο όρος "infographics" (από το λατ. πληροφορίες- ευαισθητοποίηση, διευκρίνιση, παρουσίαση. και άλλα - ελληνικά. γραφικά - γραπτός, από γραφο - γράφω) δηλώνουν γραφικό τρόπο παρουσίασης πληροφοριών, δεδομένων και γνώσεων.

Το εύρος εφαρμογής των infographics είναι τεράστιο - γεωγραφία, δημοσιογραφία, εκπαίδευση, στατιστικές, τεχνικά κείμενα. Βοηθά όχι μόνο στην οργάνωση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών, αλλά και στην πιο ξεκάθαρη εμφάνιση της σχέσης αντικειμένων και γεγονότων στο χρόνο και τον χώρο, καθώς και στην επίδειξη των τάσεων.

Infographics μπορεί να ονομαστεί οποιοσδήποτε συνδυασμός κειμένου και γραφικών που δημιουργείται με σκοπό να αφηγηθεί μια συγκεκριμένη ιστορία, μεταφέροντας ένα συγκεκριμένο γεγονός. Τα γραφήματα λειτουργούν όπου πρέπει να δείξετε τη συσκευή και τον αλγόριθμο κάποιου πράγματος, τη σχέση αντικειμένων και γεγονότων στο χρόνο και το χώρο, να επιδείξετε μια τάση, να δείξετε πώς μοιάζει, να οργανώσετε μεγάλες ποσότητες πληροφοριών.

Ένα infographic είναι μια οπτική αναπαράσταση πληροφοριών. Χρησιμοποιείται όπου πρέπει να παρουσιάζονται σύνθετες πληροφορίες γρήγορα και με σαφήνεια.

• Animatronics -μια τεχνική που χρησιμοποιείται στην κινηματογραφία, τα κινούμενα σχέδια, τη μοντελοποίηση υπολογιστή για τη δημιουργία ειδικών εφέ κινούμενων τεχνητών τμημάτων του σώματος ενός ατόμου, ζώου ή άλλων αντικειμένων.