Реферат: Возможности графических карт. 3D графика

Реферат

Натему: Возможности графических карт. 3

D графика.

Содержание:

TOC o «1-3» u

3D… PAGEREF _Toc91176650 h 3

Текстуры

… PAGEREF _Toc91176651 h 4

Эффекты…

PAGEREF _Toc91176652 h 4

Виды программ.

… PAGEREF _Toc91176653 h 5

Новая жизнь видеоплат

ATI… PAGEREF _Toc91176654 h 5

Что выбрать?

… PAGEREF _Toc91176655 h 6

Bryce3D

… PAGEREF _Toc91176656 h 7

VoodooBanshee

… PAGEREF _Toc91176657 h 8

Bravado1000

… PAGEREF _Toc91176658 h 9

STEALTHII S220.

… PAGEREF _Toc91176659 h 9

Number Nine Revolution 3D…

PAGEREF _Toc91176660 h 9

NITRO 3

D.… PAGEREF _Toc91176661 h 10

Список использованной литературы:

… PAGEREF _Toc91176662 h 11

3D

Условно компьютерную графику можно разделить на двекатегории. Первая- это имитацияестественных способов рисования, например “холст, масло”, самая известнаяпрограмма—

Fractal Design Painter. Вторая категория- это программы моделирования, в которыххудожник уже не контролирует каждый элемент изображения, лишь определяеткомпозицию и общие законы построения рисунка. О последних и пойдет разговор.Как известно, существуют программы, которые поодному лишь числу могут выдать завораживающуюабстрактную картину, однако здесь от художника ничего не зависит. Совсем другоедело— генераторы ландшафтов (landscape generators). На основаниисложных математических процедур они позволяют моделировать реальный мир. В отличиеот большинства пакетов трехмерной графики, генераторы ландшафтов оперируютпонятиями близкими к геодезии и метеорологии. Облака, положение солнца,поверхность суши или гладь моря— вотсоставляющие, благодаря которым строятся картины с помощью пакетов такогорода. Пользователь контролирует только время суток, рельеф местности илинаправление ветра, а программа сама воспроизводит обстановку, которая бысложилась в реальном мире при данных погодных условиях. Базисом для такихпакетов являются фракталы, описанные ученым из исследовательского центра IBM Бенуа Мандельбротом.

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

Один из простейших алгоритмов был разработан довольнодавно подразделением

Lucas Films — Industrial Light & Magic,фирма делала спецэффекты во многих современных фильмах. Но это современныеразработки, фрактальные же технологии стали использоваться на заре компьютернойграфики. Почему именно фракталы “пришлись ко двору” при генерации ландшафтов,демонстрирует удивительно простой пример построения горы при помощи разбиениябазового треугольника на элементы и их случайного смещения.

Любому человеку, хоть разпытавшемуся изобразить на листе бумаги нечто в трехизмерениях, известно, что искомый эффект получаетсяпутем соответствующих проекций характерных линийобъекта 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 нереальныйгерой должен иметь несколько более сложные очертания, чем куб, и быстро перемещатьсяпо экрану, желательно интенсивно размахивая несколькими конечностями. Причембольшинству монстров присущ инстинкт коллективизма,— стадами любят ходить. С этой, кок оказалось, достаточно нетривиальнойзадачей справляютсяследующим образом.Собственно 3

D (D отDimension — “измерение”) объекта непростой формы получают путемсоздания его полигональной модели. В ней поверхность подопытного разбивается на многоугольники (Poligons),путем сопряжения которых и вырисовывается каркасобъекта, от тираннозавра до хлопка взрыва. Вообще говоря, “многоугольник”— это слишкомгромко сказано. В подавляющем большинстве случаев за основу берут всего лишьтреугольники (достигается максимально возможная стандартизация обработкиразнообразных каркасов).

За создание каркаса отвечает центральный процессор: онвычисляет вершины треугольников, а затем соединяетих прямыми отрезками. Расчет производится от точки зрения наблюдателя, котораяне всегда совпадает с центром экрана. От размерастороны треугольника зависити точность, реалистичность прорисовки элементасцены. Перемещение любого объекта осуществляется путемпереопределения координат вершин. Эта операция требуетогромных вычислительных ресурсов процессора: чем более реальное пытаемсяполучить изображение, тем больше точек приходится рассчитывать. Все такие расчеты выполняютсянад действительными числами с плавающей точкой вспециальном блоке процессора—

FPU (FloatingPointUnit).Именно от производительности этого блока в основномзависит скорость прорисовки объекта.

Фирмы-разработчики процессоров именно в этой областиособо рекламируют достоинства своих детищ. Сегодня реально существует лишь одна технология, разработанная с предельнымвниманием к проблеме вычислений для3D— 30

now! от AMD.Intelпока только усиленно анонсирует процессор сподобной технологией— Katmai.Однако процессоры Pentiumизначально превосходили своих конкурентов вобласти “плавающих” вычислений, что позволяет им прекрасно справляться совсеми расчетами.

Текстуры

Однако “проволочные” герои в “проволочной” обстановкесоздают некоторые неудобства. Для достиженияспецэффектов первоначальный каркас покрываетсяособыми рисунками—текстурами. Сама процедура нанесения называется

Texture Mopping. Вообще говоря, с этойоперацией справился бы и процессор, но ему пришлосьбы работать весьма долго. Во-первых, хорошие текстуры занимают достаточномного места в памяти, а во-вторых, собственно их нанесение связано с большимиобъемами специфических вычислений. Для ускоренияэтой процедуры созданы специальные ЗD-ускорители (акселераторы), которые могут хранить текстуры в своейсобственной памяти, а все вычисления реализуютсяособой микросхемой.

Собственно на уровне текстур и начинается самое интересное в трехмерной графике:к текстурам применяются различные эффекты для увеличениястепени реалистичности изображения.

Эффекты

Наверное, одним из самых важных эффектов является возможностьреакции объекта на источникисвета (с учетом точки расположениянаблюдателя). За освещенность отвечают сразу несколько эффектов, имеющих собственныеназвания.

Расчет тени

— Shading —возможен как применительно к площади, так и для каждой вершины отдельно. Последнийвариант, естественно, при больших затратах ресурсов дает лучшие результаты.Собственно “тень” получается путем изменения яркости цвета. При повершинном еерасчете цветопереходы будут более плавными.

Однако поверхности в реальной жизни не только поглощаютсвет, создавая тени, но и отражают его, блестят. В3D аналогичного результата достигаютпри помощи эффекта

Environment Mapping. Перемещениезатененных и блестящих участков по поверхности объекта позволяет создатьболее реалистичное изображение движения. Поскольку определенный “блеск” можетсоответствовать каждой текстуре, то комбинирование таких текстур создаст ещеболее впечатляющие эффекты.

Для придания изображению поверхности объектарельефности, используют эффект

Bump Mapping.Его сущность заключается в вычислении для точек поверхности значений ихуглубления (выпуклости) относительно общего уровня. При расчете освещенностипосле этого эффекта выступающие точки получаются более ярким цветом, а вовпадинах, соответственно, более темными. Добавление каждой точке дополнительногопризнака при вычислениях достаточно сильно их замедляет.

За влияние источников света отвечают эффекты

Lens Flaring и Lens Reflection.Последний позволяет реалистично показать ветровое стекло автомобиля илииллюминаторы Вашего транспортного средства. А обозначение таких стеколжизненно важно для того, чтобы как можно явственнее ощутить попадание встекло камня или пули, ослепление солнечным светом на крутом вираже.

Следующими по важности после Световых следует поставитьэффектыкоррекции цвета.

Эффект

Antialisingпроизводит сглаживание “лестницы” при попиксельном представлении линий за счетвычисления среднего значения цвета между цветами линии и фона. Это, скорейвсего, самый “энергоемкий” эффект.

Билинейная фильтрация (

Bilinear filtering) решаетаналогичную проблему “лестницы” для текстур. Для подопытного элемента текстурывыбираются соседи, усреднением цвета которых и получают искомый результат.Билинейной же она называется потому, что складываются цвета четырех соседей.Однако возможно обобщение и для восьми элементов (трилинейная), фильтрацияможет, как увеличить качество изображения, так и сделать его размытым. Трилинейнаяфильтрация часто используется при коррекции изображения перспективы (коррекциякак таковая тоже может выступать самостоятельным эффектом).

В следующую группу можно выделить атмосферные эффекты и эффекты прозрачности.

Fogging

(depth cueing) — “туман (дымка)” моделирует, как видно из названия,туман, дымку, сумерки. Очень важен для реалистичного отображения сцен,происходящих на открытых пространствах, на “свежем” воздухе, также частоиспользуется для уменьшения объемов вычислений путем ограничения видимости:удаленные в дымку объекты можно прорисовывать с меньшей тщательностью.

За прозрачность отвечают два эффекта-

Alpha Blending и Color Keying.Последний определяет частичную прозрачность текстуры. Обычно применяется для изображенияразнообразных зеленыхнасаждении. За редкими кустами врагне спрячется от прицельного огня, а бить по площадямчерез непрозрачные пальмы — бессмысленнаятрата боеприпасов. При использовании Alpha Blendingкаждой точке текстуры ставится в соответствие дополнительное значение, определяющеепрозрачность пикселя. Чаще всего это8бит. В основном этот эффект применяется для изображения стекла, огня, воды—как текучей (река), таки “летучей” (дождь). В последнее время больше значенияпридается именно прозрачности тех элементов сцены, которые прозрачны по своейприроде.

Большая группа эффектов призвана значительно снизить затраты, привнесенные предыдущими.

С палитрами работают эффекты

Dithering (сжатие палитры) и Palletized texture support.Первый позволяет уменьшить глубину цвета дляудаленных объектов. При приближении данной текстуры все параметры цветностивосстанавливаются. Второй эффект заключается в индексировании цветов палитры, используемых втекстуре. Как правило, количество необходимыхцветов относительно невелико. Индексация позволяет хранитьбольше текстур в памяти видеоакселеротора.

Для обеспечения плавной смены изображений следующий кадррассчитывается во время отображения текущего, и помещается в буфер—

Buffering. Количество буферов зависит от ряда параметров— разрешения, глубины цвета, доступной памяти видеокарты.

На различном удалении от наблюдателя можно использовать разные степениразрешения текстур—все равно никто не заметит. Такой эффектназывается

MIP Mapping,при котором одна и та же текстура рассчитывается для разных разрешений. Как его недостаток можно отметитьизредка возникающие проблемы при переходе от одного разрешения к другому.

Z

-Buffering (Z-буферизация)— каждому пикселю соответствует расстояние от плоскостиэкрана, координата Z, котораязапоминается в специальном буфере. Для всех точек с одинаковыми Х и Yпрорисовывается толькоближайшая, определенная по координатеZ.

После просчета всех эффектов надобы все это как-то нарисовать. Подобная операция называется рендерингом—

Rendering —перенос всех расчетов на плоскость и вывод на экран.Эту, достаточно длительную операцию. Вам поможет сделать видеокарта (именно карта, а не акселератор),

Видыпрограмм.

Для программирования трехмерной графики сегодня создан ряд специализированных

API(Application Programming Interface),в состав которых и входят вышеописанные эффекты и методы. Если аппаратураподдерживает данные эффекты— прекрасно,нет— будет мучиться процессор. Все интерфейсы можно разделитьна две группы: созданные фирмами под аппаратурусобственной разработки и под аппаратуру “общего пользования”, не учитывающие различийграфических адаптеров,таких как OpenGL (разработка Silicon Graphic”)и Dlrect3D (DirectX, Microsoft). Недавно появиласьшестая версия последнего стандарта, которая имеет все основания стать стандартом в индустрии. Обычно поддерживается один или дваинтерфейса. Причем в зависимости от интерфейса можем получить не только разницу в цвете, но дажеразные сценарии.

Новая жизнь видеоплат

ATI

Платы

ATIтрадиционно пользовались репутацией недорогих универсальных изделий, которыеориентированы скорее на удовлетворение потребностей среднестатистическогопользователя, чем на запросы любителей трехмерных компьютерных игр инемногочисленной группы профессионалов, которые предъявляют чрезвычайно высокиетребования к графической подсистеме ПК. Иными словами, обладая хорошимсоотношением: цена и качества, платы ATI оставались изделиями массового спроса со средними, посовременным меркам, показателями производительности при операциях трехмернойграфики— весьма существенный недостаток,учитывая популярность трехмерных игр. Кроме того, пользователи плат ATI сталкивались еще содной проблемой— отсутствием драйверов OpenGL, требующихся для игр.

Выпуском новый версий системного ПО для своих графическихплат компания

ATIпопыталась решить обе проблемы. В комплект входит так называемыйTurbo-драйвер, предназначенный для ускоренияпрограмм, ориентированных на стандарт Direct3D и драйвер OpenGL. Модуль OpenGL, который предлагаетсяпользователям,— это не полнофункциональнаяреализация этого стандарта, а всего лишь мини-драйвер, рассчитанный наприменение только в играх.

Модернизация системы оказалась достаточно простойпроцедурой. Новые драйверы были испытаны на двух системах на базе

Pentium IIс тактовой частотой233 МГц и обычного166-МГц Pentium.Сравнивая РСI- иAGP-версии платы ATI XPERT@Play, причем дляминимизации влияния емкости ОЗУ на тесты оба компьютера были оснащены 64-МбайтОЗУ (SDRAMи EDO).Использовались тест3D Winbench 98и ряд прикладных программ как для Direct3D,так и для OpenGL.В обеих системах применялись платы с 4-Мбайт ОЗУ— на сегодня стандартное значение емкости видео ОЗУ для графических ускорителейсреднего класса.

Показатели системы на базе обычного

Pentium после модернизациисущественно не изменились,— оценка потесту3D Win-Bench составила187 баллов, что всего на8,5% больше, чем до модернизации. Скоростныехарактеристики при подключении различных спецэффектов также увеличилисьвесьма незначительно— от7 до10%.Похожие результаты были получены и на тестах с ПК на базе процессора Pentium II,причем, несмотря на возрастание абсолютной величины оценок, их соотношение неизменилось.

Тем не менее, в целом результаты плат

ATI по тесту3D WinBench оказались весьма достойными— для сравнения, оценки плат на базе наборов микросхем Voodoo и Riva составили382 и545баллов для Pentium II и179 и152 для системы на базе Pentium/166.

В реальных программах мы не заметили существенногоувеличения производительности. Так, например, на тесте Х скорость увеличиласьот57,8 до59,8, а в

Turok:DinosaurHunter—от27 до32 кадр/с. При этом качество изображения было вполне удовлетворительнымво всех играх, кроме последней, что связано с особенностями взаимодействияигры и драйверов.

Скорость работы платы в играх

OpenGL также оставляет желатьлучшего— всего7,2 кадр/с в игре Quake II (при “прогоне” встроенного демо-ролика demo2) и9,7 кадр/с—в игре Hexen II. Качество изображения в Quake IIоказалось достаточно хорошим, все спецэффекты были реализованы без ошибок, вотличие отHexen II, где отмеченоотсутствие фильтрации текстур, что привело к пикселизации объектов.

Тесты качества показали, что главное отличие новыхдрайверов— оптимизация процедур

<span Arial",«sans-serif»;

еще рефераты

Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Мультимедиа

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Ноутбук. Внешние устройства, подключаемые к нему

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Технология BlueTooth

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Персональные ЭВМ. История создания. Место в современном мире

29 Августа 2013