Комп'ютерна графіка реального часу

Комп'ютерна графіка реального часу - підрозділ комп'ютерної графіки зосередженої на створені і аналізі зображень в реальному часі. Термін частіше всього вживається щодо тривимірної комп'ютерної графіки, як правило, з використанням графічного процесору, у відео іграх що мають найбільш помітних користувачів. Термін також може відноситися до будь-чого пов'язаного з рендерингом графічного інтерфейсу в додатках, щоб обробляти і аналізувати зображення в реальному часі.

Хоча від початку, комп'ютери відомі здатністю до генерації двовимірних зображень, включаючи прості лінії малюнки і полігони в реальному часі (наприклад Алгоритм Брезенхейма для побудови прямої), створення тривимірної комп'ютерної графіки і швидкість необхідна для створення, хороша якість тривимірного зображення на дисплеї завжди було непростим завданням для традиційної архітектури на основі систем фон Неймана. Далі ця стаття зконцетрована на загальноприйнятих аспектах комп'ютерної графіки реального часу.

Огляд

Ця стаття належить до виконання рендеринга-обчислен досить швидко, тому ряд візуалізованих зображень викликають ілюзію руху в людському мозку користувача. Ця ілюзія дозволяє взаємодіяти з програним забезпеченням, що робить розрахунки. Одиниця, яка використовується для вимірювання частоти кадрів в секунду (FPS). Розглянуто різні методи візуалізації існують, наприклад: трасування променів і растрування.

Принципи комп'ютерної тривимірної графіки реального часу

Мета комп'ютерної графіки полягає в створенні комп'ютерної графіки з використанням певних бажаних показників. Це зображення часто називають кадром. Як швидко ці зображення або кадри генеруються в даній секунди визначає метод реального часу.

Один цікавий аспект комп'ютерної графіки реального часу є спосіб, в якому вона відрізняється від традиційної офф-лайн системи рендеринга (і, отже, вони не є графічними системами в реальному часі); графіка не реального часу, як правило, покладаються на трасування променів, де важка операція трасування променів від камери до світу допускається і може зайняти декілька годин або навіть днів для одного кадру. З іншого боку, в разі використання графіки реального часу, система має менше, ніж 1/30 секунди на зображення. Для того щоб зробити це, нинішні системи не можуть дозволити собі стріляти мільйони або навіть мільярди променів; замість цього вони покладаються на техніку Z-буфера трикутника растеризації. У цьому методі кожен об'єкт розпадається на окремі примітиви-найпопулярнішим і найпоширенішим є трикутник. Ці трикутники потім "звертаються" або відображаються на екрані один за іншим. Кожен з цих трикутників позиціонується, обертаються і масштабуються на екрані і спеціальних апаратних засобах (або в разі використання емулятора, програмне забезпечення растерізування) під назвою Растерайзер генерує пікселі всередині кожного з цих трикутників. Ці трикутники потім розкладаються на подальші менші атомні одиниці, які називаються фрагменти), які підходять для відображення на екрані дисплея. Пікселі потім малюються на екрані за допомогою певного кольору; сучасні системи здатні визначити, колір, який результується до цих трикутників, наприклад, текстура може бути використана для фарби на трикутник, що просто вирішує, який колір потрібен для виведення кожного пікселя на основі збереженої картинки; або в більш складному випадку, в кожному пікселі, може обчислене, якщо певне світло дає дуже хороші тіні (використовуючи техніку, звану тіньове відображення).

Таким чином, графіка реального часу орієнтована на забезпечення максимальної якості, наскільки це можливо з найменшою вартістю можливої продуктивності для даного класу устаткування. Більшість відео-ігор і симуляторів потрапляють в цю категорію графіки реального часу. Як уже згадувалося вище, графіка реального часу в даний момент здібна через останні значні досягнення в розробці цих спеціальних апаратних компонентів, що називаються графічні процесори (GPU). Ці графічні процесори здатні обробляти мільйони трикутників на кадр і в межах кожного такого трикутника здатний обробляти мільйони або навіть мільярди пікселів (тобто генерувати кольори цих пікселів). Поточний DirectX 11 / OpenGL 4.x клас апаратних засобів здатний генерувати складні ефекти на льоту (тобто в реальному часі), таких як об'ємна тінь. Хоча розрив якості графіки реального часу і традиційної офлайнової графіки скорочується, точність як і раніше залишається значно нижчою за точність офлайнового рендеринга.

Переваги

Ще одна цікава відмінність між графікою реального часу і не графікою реального часу є інтерактивність. Зворотній зв'язок, як правило, є основною мотивацією для покращення графіки реального часу. У подібних випадках як з фільмами, режисер має повний контроль і детермінізм, над тим що повинно бути відображеним на кожному кадрі.

У разі інтерактивної комп'ютерної графіки реального часу, як правило, користувач контролює те, що має бути намальованим на екрані дисплея; користувач зазвичай використовує пристрій введення для забезпечення зворотного зв'язку з системою, наприклад, бажаючи перемістити символ на екрані і система визначає наступний кадр, заснований на цій конкретній дії. Зазвичай дисплей набагато повільніше (з точки зору кількості кадрів в секунду) в чуйності, ніж пристрій введення (з точки зору часу відгуку). У певному сенсі це виправдано через величезну різницю між нескінченно малим часом відгуку, що генерується за рахунок людини і дуже повільною швидкістю перспективної людино-візуальної системи; це призводить до значних досягнень в комп'ютерній графіці, в той час як досягнення в області пристроїв введення зазвичай займає набагато більше часу, щоб досягти того ж стану фундаментального прогресу (наприклад, поточний Wii Remote), так як ці пристрої введення повинні бути дуже швидкими, щоб бути у використанні.

Ще один важливий фактор, який контролює комп'ютерну графіку реального часу є поєднання фізики і анімації. Ці методи багато в чому визначають те, що повинно бути відображено на екрані, або, точніше, де створити певні об'єкти (Ухвалення рішення їх позиції) на екрані. Ці методи імітують поведінку (часовий вимір, а не просторові розміри) видиму в реальному світі.

Див. також

Зовнішні посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.