### Оглавление

Назад | Вперед

Возможности графических карт, 3 – графика.

С древнейших времен народ требовал хлеба и зрелищ. В XX веке хлеб также насущен. Зрелища же прониклись духом техногенного века. В случае компьютерных технологий “хлебом” можно назвать общую производительность, а “зрелищами” — производительность подсистем, критичных для компьютерных игр с использованием ЗD-графики. Практика показывает, что зрелища частенько становятся важнее хлеба: во всяком случае, о Voodoo знает намного больше людей, чем об Ultra SPARC (высокопроизводительные процессоры фирмы Sun). Однако вернемся к нашим баронам трехмерной компьютерной графике, которую сегодня иначе как “зрелищем” и не назовешь. Сегодня трехмерная графика — увлекательная, впечатляющая, но и достаточно сложная область практического применения компьютера.

Условно компьютерную графику можно разделить на две категории. Первая - это имитация естественных способов рисования, например “холст, масло”, самая известная программа — Fractal Design Painter. Вторая категория - это программы моделирования, в которых художник уже не контролирует каждый элемент изображения, лишь определяет композицию и общие законы построения рисунка. О последних и пойдет разговор. Как известно, существуют граммы, которые по одному лишь числу могут выдать завораживающую абстрактную картину, однако здесь от художника ничего не зависит. Совсем другое дело- генераторы ландшафтов (landscape generators). На основании сложных математических процедур они позволяют моделировать реальный мир. В отличие от большинства пакетов трехмерной графики, генераторы ландшафтов оперируют понятиями близкими к геодезии и метеорологии. Облака, положение солнца, поверхность суши или гладь моря — вот составляющие, благодаря которым строятся картины с помощью пакетов такого рода. Пользователь контролирует только время суток, рельеф местности или направление ветра, а программа сама воспроизводит обстановку, которая бы сложилась в реальном мире при данных погодных условиях. Базисом для таких пакетов являются фракталы, описанные ученым из исследовательского центра IBM Бенуа Маидельбротом.

Фракталы - это фигура или часть фигуры, которая может быть разбита на элементы, каждая из которых — уменьшенная копия целого. “Облака - это не сферы, а береговая линия - не прямая”. Это цитата из книги “Фрактальная геометрия природы” Мандельброта, Осталось только применить фрактальную геометрию к построению реалистических пейзажей.

Один из простейших алгоритмов был разработан довольно давно подразделением Lucas Films — Industrial Light & Magic, фирма делала спецэффекты во многих современных фильмах “Терминатор 2”, “Газонокосильщик”, “Бездна”, “Годзилла”. Но это современные разработки, фрактальные же технологии стали использоваться на заре компьютерной графики. Почему именно фракталы “пришлись ко двору” при генерации ландшафтов, демонстрирует удивительно простой пример построения горы при помощи разбиения базового треугольника на элементы и их случайного смещения. Просто и со вкусом, — не правда ли?

Любому человеку, хоть раз пытавшемуся изобразить на листе бумаги нечто в трех измерениях, известно, что искомый эффект получается путем соответствующих проекций характерных линий объекта на плоскость и использованием плавных цветопереходов (тени). В данном отношении черный экран монитора ничем не отличается от белого листа бумаги. Единственная сложность состоит в том, что реально квакающий монстрик должен иметь несколько более сложные очертания, чем куб, и быстро перемещаться по экрану, желательно интенсивно размахивая несколькими конечностями. Причем большинству монстров присущ инстинкт коллективизма

, — стадами любят ходить. С этой, показалось, достаточно нетривиальной задачей любимый справляется следующим образом. Собственно “третий D” (D от Dimension — “измерение”) объекта непростой формы получают путем создания его полигональной модели. В ней поверхность подопытного разбивается на многоугольники (Poligons), путем сопряжения которых и вырисовывается каркас объекта, от тиранозавра до хлопка взрыва. Вообще говоря, “многоугольник” — это слишком громко сказано. В подавляющем большинстве случаев за основу берут всего лишь треугольники (достигается максимально возможная стандартизация обработки разнообразных каркасов).

За создание каркаса отвечает центральный процессор: он вычисляет вершины треугольников, а затем соединяет их прямыми отрезками. Расчет производится от точки зрения наблюдателя, которая не всегда совпадает с центром экрана. От размера стороны треугольника зависит и точность, реалистичность прорисовки элемента сцены. Перемещение любого объекта осуществляется путем переопределения координат вершин. Эта операция требует огромных вычислительных ресурсов процессора: чем более реальное пытаемся получить изображение, тем больше точек приходится рассчитывать. Все такие расчеты выполняются над действительными число-ми (числами с плавающей точкой

) в специальном блоке процессора — FPU (Floating Point Unit). Именно от производительности этого блока в основном зависит скорость прорисовки объекта.

Поскольку за зрелища народ платит довольно охотно, фирмы-разработчики процессоров именно в этой области особо рекламируют достоинства своих детищ. Сегодня реально существует лишь одна технология, разработанная с предельным вниманием к проблеме вычислений для

3D— 30now! от AMD. Intel пока только усиленно анонсирует процессор с подобной технологией — Katmai. Однако процессоры Pentium изначально превосходили своих конкурентов в области “плавающих” вычислений, что позволяет им прекрасно справляться со всеми расчетами.

Как продлить жизнь 2

D-платы?

Что делать с вашей превосходной 20-платой, с которой вам жаль расставаться? Ответом на этот вопрос могут стать два продукта,

Monster 3D фирмы Diamond (реальная розничная цена 180 долл.) и M3D фирмы Matrox (реальная розничная цена 100 долл.). Данные устройства обеспечивают аппаратную акселерацию Direct3D, дополняющую функции имеющейся у вас графической платы.

Модель

Monster 3D фирмы Diamond построена на базе акселератора 3Dfx Voodoo 3D и оснащается 4-Мбайт памятью типа EDO DRAM. Плата совместима со всеми программными продуктами Direct3D, равно как и с играми, составленными с использованием API-интерфейсов 3Dfx Glide и WinGlide, RealityLab 2.0, 3DR корпорации Intel и Render-ware компании Criterion. Вместе с изделием фирмы Diamond поставляется богатый набор из 10 игровых программ. Плата Monster 3D устанавливается в любое гнездо РС1 и подключается непосредственно к монитору, а сигнал на нее подается с графической платы через прилагаемый проходной кабель. Благодаря такой внешней конфигурации Monster 3D работает с большинством VGA- и 2D-акселераторов для Windows.

Модель

Monster 3D обладает превосходным быстродействием. На наших тестах 3D Gaphics WinMark (проводившихся с использованием платы Matrox Millennium II) она превзошла самые быстрые 2D-/3D-aKceAepaTOpbi, имеющиеся в продаже в настоящее время.

Плата

M3D фирмы Matrox оснащена микросхемой PowerVR РСХ2 компании NEC и 4-Мбайт памятью типа SDRAM. Устройство пригодно для выполнения любых программ, подготовленных с использованием API-интерфейсов Direct3D и OpenGL; в комплект поставки входят две программы.

Изделие совместимо со всеми современными графическими платами. Установите его в любое гнездо РС1, и 3

D-данные будут пересылаться на графическую плату через шину, причем без применения специального кабеля.

Ко времени нашего тестирования фирма

Matrox еще не завершила отладку драйверов M3D; на нашей испытательной установке мы засвидетельствовали повышение быстродействия по сравнению с ситуацией использования только лишь платы Millennium II, хотя увеличение скорости было менее значительным, нежели в случае платы Monster 3D.

В ходе неформального тестирования игровых программ, поставляемых вместе с каждым продуктом, обе платы обеспечили на большинстве игр частоту кадров выше

30 кадр/с; с помощью обеих можно получить высококачественную ЗD-гpaфику. Какую бы плату вы ни выбрали, можно быть уверенным, что они обеспечат ощутимое повышение: ЗD-пpoизвoдитeльнocти — и продлят срок жизнедеятельности вашей верной 2D-платы.

Изготовители

: Diamond Multimedia Systems Inc., San Jose, CA; 408-325-7000; www.diamondmm.com. Matrox Graphics Inc., Dorval, Quebec, Canada; 800-844-8302: www.matrox.com.

Как выбирать?

Так какую же плату приобрести? Испытания, проведенные в лаборатории ”

PC Magazine”, показали, что 2D-6ыстродействие плат всех изготовителей было очень хорошим. Однако ситуация на рынке ЗD-устройств в последние два года стремительно менялась, так как каждый поставщик пытался опередить остальных, выпуская новые, все более быстро-действующие ЗD-процессоры. Набор микросхем 3Dfx \bodoo Rush был лучшим на игровом рынке, но превосходными были и результаты nVidia RIVA. 128, Rendition V2100 и ATI 3D Rage Pro. Представители фирмы Matrox (плата G200) и S3 (Savage 3D) утверждают, что их изделия обладают непревзойденными характеристиками.

Однако в настоящее время различия в ЗD-пpoизвoдительности имеют существенное значение лишь для любителей игр. Им необходимо выяснить, какая именно микросхема или микросхемы рекомендуются для их любимых игр. (Игровые программы, как правило, оптимизируются для той или иной ИС, поскольку их авторы обычно используют собственный

API изготовителя микросхем, а не D3D.) Пользователям из деловой сферы прекрасно подойдет почти любая из ныне существующих ИС, при условии, что в их ПК установлена память достаточной емкости.

Емкость ОЗУ для буфера кадров

— важная характеристика, поскольку она определяет разрешение и глубину представления цвета, допустимые при формировании данного 2D-кадра. Любителям игр потребуется, кроме того, дополнительная память для операций 3D-peндеринга. Если вы покупаете плату сегодня, то мы рекомендуем обзавестись памятью не менее 4 Мбайт, чтобы работать на 17-дюйм дисплее с разрешением 1024х768 и с правильной цветопередачей (16,7 млн. цветов), оставив при этом свободное пространство для ЗD-функций. Убедитесь, что память платы можно расширить до 8 Мбайт, что позволит впоследствии перейти к 19-и 21-дюйм экранам и работать с ними с более высоким разрешением (например, 1280х1024), не меняя графической платы.

Если вы располагаете машиной

Pentium II, то рекомендуем приобрести плату, совместимую с AGP, новым широкополосным графическим конвейером, освобождающим шину РСI от пересылки графической информации. Технология AGP особенно удобна для рендеринга ЗD-изoбpaжeний, поскольку ее уникальный режим наложения текстур допускает считывание текстур из системной памяти с немедленным наложением их на сцену, без предварительного копирования в буфер кадров. Таким образом, системная память используется как расширение буфера кадров. Испытания, проведенные в нашей лаборатории, показали, что быстродействие плат AGP чуть выше, чем у их PCI-аналогов. Кроме того, плата AGP не занимает ценного гнезда РСI.

Не столь существенны, но, тем не менее, доставят вам удовольствие такие мультимедиа-средства, как видеовыходы, благодаря которым можно использовать телевизор в качестве монитора для показа презентаций и игр на большом экране. Некоторые графические платы поставляются вместе с ТВ-тюнером, и вы можете просматривать ТВ-передачи на мониторе. Ряд поставщиков продают сменные компоненты для записи и редактирования видеоизображений

, можно купить и сменные платы дешифрации DVD, с помощью которых, на своем ПК удобно просматривать фильмы в формате MPEG-2 со звуком Dolby Digital.

Какую бы плату вы ни купили, всегда ориентируйтесь на свои сегодняшние нужды, одновременно не упуская из виду перспективы развития быстро изменяющегося рынка.

Вгус

e 3D

Хит

1998 года - Вгусe 3D (читается “Брайс”), созданному Metacreation http://www.metacreation.com (эта фирма образовалась после слияния Metatools (продукты — Koi's Power Tools, Goo, Soap) и Fractal Design (продукты — Pointer, Ray Dream 3D, Poser).

Вторая версия данной программы была портирована на платформу

PC два года назад, раньше обычные отечественные пользователи, видевшие Мас'и только на фотографии, пускали слюнки, глядя на потрясающие изображения, созданные в Вгусе. И вот (наконец-то!) Metatools сподобилась выпустить его в РС'шиной версии. Безмерная радость охватило дизайнеров, уже успевших познакомиться с другими генераторами ландшафтов — Vista Pro и World Construction Set. Первый, хотя и прост в освоении, но качество картинки оставляло желать лучшего, второй же был ориентирован на воспроизведение реальных картографических данных, к тому же, имея массу настроек, он довольно сложен в эксплуатации.

Отметим

— недавно появилось еще одна программа, созданная московскими разработчиками AnimoTek's World Builder. Она оснащена высококлассными инструментами для создания рельефа местности и моделирования растений, но также сложна в освоении.

Несмотря на такую конкуренцию, Вгусе имеет массу поклонников. Он прост в освоении и обладает мощными инструментами создания и редактирования трехмерных ландшафтов. Исходя из собственного опыта, можно сказать: новичок, не имеющий никакого представления о трехмерной графике, через полчаса создаст неплохую картинку, а немного попрактиковавшись, с гордостью покажет друзьям свои работы. А теперь по порядку.

Процесс создания трехмерного пейзажа в Вгусе

3D прост и легок. Играя, мы творим миры. Этому способствует и необычность интерфейса, который скорее напоминает панель управления звездолета (в одном обзоре его даже назвали “прибором для измерения давления у инопланетян”), нежели 3D-редактор. Такой моделью интерфейса одни восхищаются, другие ругают, — но она никого не оставляет равнодушным. Бесспорно одно — сегодня Metacreation — законодательница мод в области графических интерфейсов.

Вместо нескольких отдельных окон для каждой проекции, характерных для большинство 3

D-редакторов, Вгусе 3D имеет всего одно рабочее окно. Такая концепция ближе по духу художнику, нежели инженеру: Вы как бы смотрите на бесконечный трехмерный мир через окно сцены, произвольно меняя угол зрения, выбирая оптимальный ракурс.

Само трехмерное пространство напоминает модель мира древних: вокруг Земли вращаются Солнце и Луна. Солнце является источником света, который освещает, вею сцену и расположенные на ней объекты. Меняя его расположение, можно изменить время суток и освещенность сцены, можно также создать источники света различных типов,

а само Солнце “выключить”.

Настройки атмосферы в Вгусе

3D позволяют смоделировать любую природную среду. Великолепное небо создается всего одним щелчком мыши. Облака могут представлять собой как плоские бесконечные плоскости с текстурой, ток и объемные (в предыдущей версии программы их не было). С помощью объемных бесконечных плоскостей, например, легко воспроизвести эффект горы, вершина которой окутана облаками. Очень реалистично выглядят в Вгусе 3D водные поверхности, — их с трудом отличишь фотографий.

(Spline— плавная прямая, проходящая через две или более точек. Сплайны генерируются по математическим формулам. Простейший пример сплайнов — кривые Безье.) Проще использовать для этого приложение, специально предназначенное для таких целей, например, Poser, а затем импортировать DXF-модель в Вгусе 3D, где уже назначить ей текстуру.

В трехмерной графике очень важно не только создать хорошую модель, но и правильно ее раскрасить. Существуют различные алгоритмы визуализации (рендеринга) трехмерных объектов, из которых наиболее реалистичным и не сверх длительным считается Ray Tracing (трассировки лучей), позволяющий просчитывать отражение и преломление лучей света, как поверхностью, так и объемом объекта. В Вгусе 3D используется именно этот алгоритм, а потому и материалы, с которыми можно работать в нем, разнообразны — здесь и стекло с различными коэффициентами преломления и отражения, и вода, и металлы и, разумеется, появившиеся в новой версии объемные материалы (Volume).

Преимуществом Вгусе

3D является также наличие редактора материалов, с помощью которого можно смоделировать практически любой материал, смешивая до четырех процедурных или растровых текстур одновременно. Кстати, в третьей версии из своих “тайных глубин” на поверхность вышел Deep Texture Tditor (в предыдущей версии он считался недокументированной возможностью и зайти в него можно было лишь нажав комбинацию клавиш).

Неотъемлемой частью любого пейзажа является ландшафт. “Редактирование” гор можно осуществить с помощью специального редактора ландшафтов (

Terrain Editor), который позволяет использовать множество различных эффектов и фильтров для редактирования карты высот ландшафта, в качестве которой используют любое растровое изображение, что существенно расширяет возможности моделирования.

Однако если при создании единичной горы проблем не возникает, сотворить горный хребет

— уже не так-то просто. Несколько ограничивает возможности Terrain Editor'a отсутствие автоматического расчета русло рек, учитывающего особенности рельефа местности. Однако, несмотря на эти недостатки, редактор ландшафтов является мощнейшим средством моделирования в Bryce 3D, но и множества других объектов сложной формы.

Анимация, появившаяся в последней версии программы, оставляет желать лучшего: она недостаточно контролирует ключевые кадры. Однако, используя ее, можно создать неплохие ролики в стиле “пролет гомерой над городом”, делать заставки для игр и анимацию для

WEB.

В заключение стоит отметить, что Вгусе

3D — хороший выбор для любого дизайнера или художника, работающего с компьютерной графикой. Однако и “обычный” пользователь благодаря ему может приобщиться к увлекательному миру 3D графики.

Video Crunch 2000

С головы до пят настроенной на качество

S-VHS является карта фирмы Diamond Multimedia. Как и для Fast AV Master, чип SAA7145 фирмы Philips и Master-режим шины РС1 разгружают процессор компьютера беря на себя управление передачей видеоданных. Степень М-JPEG-сжатия является изменяемой в пределах от 1:4 до 1:100. При этом карта поддерживает полное разрешение PAL, NTSC и SECAM в 768х576 или 640х480 точек при 25 и 30 кадрах в секунду. Здесь тоже применяется метод Chroma Subsampling (4:2:2).

Мир видео получает доступ к карте фирмы

Diamond Multimedia через компонентный и S-VHS входы. Таким же путем карта выдает информацию наружу. Имеется специальный разъем для передачи видеоданных от графических карт или от MPEG-декодеров фирмы Spea и к ним. Crunch It 2000 своими требованиями к аппаратному оснащению показывает, что она играет в высшем классе: в качестве минимальной конфигурации требуется ПК Pentium 90 с памятью 16МБ и свободным PCI-слотом, поддерживающим режим Bus-Master. Для контроля видеомонтажа должна иметься графическая карта с высокими параметрами. Не менее важен быстрый жесткий диск большой емкости.

Карта работает под

Windows 3.xx или Windows 95. Оснащенность программным обеспечением представляется несколько скудной: кроме различных драйверов для Windows, в комплект поставки Crunch It 2000 входит всего одна программа видеомонтажа.

Тот, кто хотел бы остановить свой любимый кадр, может дооснастить

Video Crunch It ТВ-тюнером с видеотекстом.

Изготовитель

: Diamond Multimedia

Фирма

ATI немало потрудилась над проигрывателем VideoPlayer, поставляемым вместе со всеми тремя платами. Программа дополнена функцией мгновенного повтора в режиме полноценного видео (кинематографического качества) с регулируемой пользователем задержкой от 2 до 10 с; средством поиска каналов, отображающим на экране выбираемые наблюдателем миниатюрные картинки, транслируемые по каждому из доступных ТВ-каналов; усовершенствованной утилитой TV Magazine, с помощью которой можно собрать извлекаемые из видеопотока текстовые строки субтитров в сводный (transcript) файл (содержащий и отдельные кадры видеоизображения в цифровой форме), основываясь на ключевых словах и запланированных событиях. Видеоплейер пригоден для генерирования звуковых записей в форматах MPEG и CD-Audio и воспроизведения AVI-и MPEG-видеоклипов. После того как плейер обнаружил плату AU-ln-Wonder Pro, он позволяет воспроизводить видеосигнал, поступающий с ТВ-тюнера, и сохранять вводимые видеоклипы в формате Indeo Raw с частотой 30 кадр/с и разрешением 640х480 (предполагается, что ПК имеет достаточное быстродействие). Качество воспроизведения видеоклипов неизменно превосходное: четкое, ясное и свободное от мерцания.

3D-тест платы прошли почти столь же успешно, они неизменно находились в небольшой группе изделий, получавших лучшие оценки; впечатляет многочисленность реализованных в микросхеме Rage Pro функций Direct3D.

Если вы не стеснены в средствах, то вам следует обратить внимание на плату

AU-ln-Wonder Pro, которая превосходит свою удостоенную отличия “Редакция советует” предшественницу — AU-ln-Wonder. Модели @Work и @Р1ау станут прекрасным выбором для пользователей, не нуждающихся во всем спектре функций AU-ln-Wonder Pro (и не желающих платить за них). Все три платы заслуживают пристального внимания. ATI Technologies Inc., Thornhill, Ontario, Canada: 905-882-2600; www.atitech.com.