ZÁVĚREČNÁ PRÁCE. 3D Grafika



Podobné dokumenty
Základy 3D modelování a animace v CGI systémech Cinema 4D C4D

Vývoj počítačové grafiky

Grafické karty. Autor: Kulhánek Zdeněk

Počítačová grafika Grafické karty a monitory (metodické materiály) dr. Josef Šedivý Centrum talentů UHK, 2010

Výukový materiál vytvořen v rámci projektu EU peníze školám "Inovace výuky" registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/

DATOVÉ FORMÁTY GRAFIKY, JEJICH SPECIFIKA A MOŽNOSTI VYUŽITÍ

SPŠ NA PROSEKU. Počítačová 3D grafika. Daniel Beznoskov IT A

G R A F I C K É K A R T Y

DUM č. 14 v sadě. 31. Inf-7 Technické vybavení počítačů

Střední průmyslová škola Zlín

Informatika Počítačová grafika Mgr. Jan Jílek (v.11/12) Počítačová grafika

GRAFICKÉ ADAPTÉRY. Pracovní režimy grafické karty

SOU Valašské Klobouky. VY_32_INOVACE_3_01 IKT Pc grafika základní pojmy Mgr. Radomír Soural. Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

3D grafika. Proces tvorby sekvence s 3D modely Sbírání údajů na natáčecím place Motion capture Matchmoving Compositing

GRAFICKÉ KARTY. Pracovní režimy grafické karty. Základní blokové schéma grafické karty

VY_32_INOVACE_INF.10. Grafika v IT

Vývoj počítačové grafiky. Tomáš Pastuch Pavel Skrbek

Karel Johanovský Michal Bílek SPŠ-JIA GRAFICKÉ KARTY

Zobrazovací a zvuková soustava počítače

DRUHY SESTAV. Rozlišujeme 4 základní druhy sestav. PC v provedení desktop. PC v provedení tower. Server. Notebook neboli laptop

CGI. Computer generated imagery Počítačové triky Animované filmy Počítačové hry. Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 2

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Číslo DUM: VY_32_INOVACE_04_01 Autor: Mgr. Ivana Matyášková Datum vytvoření: březen 2013 Ročník: prima Vzdělávací obor: informační technologie

Hardware. Z čeho se skládá počítač

(22) Počítačová grafika

Nabídka Kupující:

Základní pojmy informačních technologií

Multimediální systémy. 07 Animace

, Brno Připravil: Ing. Jaromír Landa. Postprocessing videa

Rastrová grafika. Grafický objekt je zaznamenán jednotlivými souřadnicemi bodů v mřížce. pixel ( picture element ) s definovanou barvou

Zobrazování a osvětlování

Počítačová grafika 2 (POGR2)

Procesory nvidia Tegra

Přídavné karty. Zvuková karta. Síťová karta

Počítačová grafika. Studijní text. Karel Novotný

Počítačová grafika III Úvod

POČÍTAČOVÁ GRAFIKA. Počítačová grafika 1

HAL3000 MČR 2016 V2 vylepšená gamingová sestava stvořena přímo pro hráče

AGP - Accelerated Graphics Port

Grafická karta nebo také videoadaptér je součást počítače, která se stará o grafický výstup na monitor, TV obrazovku či jinou zobrazovací jednotku.

Vlastnosti produktu. Seznamte se s novým šampionem na poli stolních počítačů

Monitory a grafické adaptéry

3. Maturitní otázka PC komponenty 1. Počítačová skříň 2. Základní deska

Nabídka Odběratel: jméno adresa telefon

PB001: Úvod do informačních technologíı

Počítačová grafika SZŠ A VOŠZ MERHAUTOVA 15, BRNO

Vývoj a souboj paměťových karet

Datové formáty grafiky, jejich specifika a možnosti využití. L u b o š T o m e š e k U M T M a n a ž e r s k á i n f o r m a t i k a 2015/ 16

Předmět: informační a komunikační technologie

III/ 2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Digitální učební materiály ve škole, registrační číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

HW počítače co se nalézá uvnitř počítačové skříně

IKT MS Office POČÍTAČOVÁ GRAFIKA ÚVOD. ING. BOHUSLAVA VITEKEROVÁ

KAPITOLA 1 - ZÁKLADNÍ POJMY INFORMAČNÍCH A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

Co je počítačová grafika

Metody automatického texturování 3D modelu měst s využitím internetových fotoalb 3D town model for internet application

ARCHITEKTURA AMD PUMA

Co je grafický akcelerátor

Zobrazovače. 36NM Lukáš Skřivánek (2006/2007)

ZÁKLADNÍ DESKA ASUS PRIME X370-PRO ZÁKLADNÍ DESKA, AMD X370, AM4, 4X DIMM DDR4, 1X M.2, ATX

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

11 Zobrazování objektů 3D grafiky

Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název projektu: Inovace výuky na GSN

Vektorové grafické formáty

2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

PŘEDSTAVENÍ GRAFICKÉHO PROCESORU NVIDIA G200

Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání. Akademie - VOŠ, Gymn. a SOŠUP Světlá nad Sázavou

Identifikátor materiálu: ICT-1-08

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Sestava HAL3000 Prodigy profesionální digitální zábava až ve 4K

ARCHITEKTURA AMD PUMA

David Buchtela. Monitory Monitory. David Buchtela. enýrství lská univerzita v Praze

Konverze grafických rastrových formátů

Zobrazovací zařízení. Základní výstupní zařízení počítače, které slouží k zobrazování textových i grafických informací.

VYUŽITÍ POČÍTAČOVÉ GRAFIKY

Osobní počítač. Zpracoval: ict Aktualizace:

Střední škola aplikované kybernetiky s.r.o.: Maturitní okruhy z odborných předmětů 2010

INFORMATIKA. Grafické studio ve škole

Zobrazování těles. problematika geometrického modelování. základní typy modelů. datové reprezentace modelů základní metody geometrického modelování

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Technické vybavení Vizualizační technika Ing. Jakab Barnabáš

Full High-Definition Projektor pro domácí kino PT-AE3000

4.6 Zpracování videa na počítači

VY_32_INOVACE_INF4_12. Počítačová grafika. Úvod

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Technické vybavení Digitální fotoaparáty Ing. Jakab Barnabáš

Chipsety AMD a jejich vlastnosti

Zobrazovací jednotky a monitory

Hardwarová akcelerace HD videa v návaznosti na architektury čipu grafických karet

monitor a grafická karta

Základní deska (mainboard, motherboard)

Hardware Skladba počítače. Mgr. Lukáš Provazník ZŠ praktická a ZŠ speciální Lomnice nad Popelkou DUM č.: VY_3.2_INOVACE_1LP_35

zdroj světla). Z metod transformace obrázku uvedeme warping a morfing, které se

Počítačová grafika III Úvod

Úvod do problematiky. Význam počítačové grafiky. Trochu z historie. Využití počítačové grafiky

Reprezentace 3D modelu

Název DUM: VY_32_INOVACE_2B_9_Software_-_základní_programové_vybavení_počítače

Práce s obrazovým materiálem CENTRUM MEDIÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ. Akreditované středisko dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků

Osvětlování a stínování

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Reprezentace bodu, zobrazení

Transkript:

ZÁVĚREČNÁ PRÁCE 3D Grafika Olomouc, červen 2011 Lukáš JORDA

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 2 Obsah 1 Vektorová grafika... 4 2 Počítačová 2D grafika... 4 2.1 2D akcelerace... 4 3 Počítačová 3D grafika... 5 3.1 Historie... 5 3.2 Modelování... 7 3.3 Reprezentace těles... 7 3.4 Texturování... 8 3.5 Animace... 8 3.6 Renderování... 8 4 Počítačové 3D hry... 10 4.1 Historie... 10 4.2 DOOM... 11 4.3 Duke Nukem 3D + Quake... 12 4.4 3D Filmy... 14 4.5 Hardware 3D grafická karta... 15 Abstrakt V této práci pojednávám o 3D grafice. Od nejjednodušší počáteční 3D grafice, která začala kolem roku 1950 až do současnosti. Rozepsal jsem vektorovou grafiku, 2D grafiku, 3D grafiku, filmy i počátky her a současnou špičku 3D her. Abstract In this work, I deal with 3D graphics. From the simplest initial 3D graphics, which began around 1950 to the present. I expanded vector graphics, 2D graphics, 3D graphics, movies and the beginnings of the current top 3D games.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 3 Úvod Tuto práci jsem si vybral, protože sám se zajímám o grafiku. Zajímají mě pokroky grafiky ve hrách, použité počítačové efekty ve filmech a vše co s tím souvisí. Práci grafiků strašně obdivuji, protože to co dokáží vytvořit v dnešních hrách je až neskutečně reálné. V téhle práci bych Vám chtěl přiblížit, jak se tvoří grafika. Začneme vektorovou grafikou přes 2D grafiku a skončíme u nejmodernějších 3D grafik. Zmíním se i o grafických kartách, bez kterých by, jsme v dnešní době nerozjeli ani nejnovější Windows7. Doufám, že si z téhle práce každý něco vezme a aspoň trošku si začne vážit práce grafiků.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 4 1 Vektorová grafika S vektorovou grafikou nemám své zkušenosti, ale mám zkušenosti s rastrovou grafikou z tvoření jednoduchých obrázků do her. Je to obrázková informace v počítačové grafice. Vektorová grafika není jako rastrový obrázek (téměř kterýkoliv obrázek např. fotografie), který je tvořen z jednotlivých bodů (pixelů), ale je složen ze základních geometrických útvarů, jako jsou body, přímky, křivky a mnohoúhelníky. To znamená, že když si chceme vytvořit zbraň do hry CS 2D, (podotýkám, že to není součástí vektorové grafiky, ale rastrové) tak musíme mít jednoduchý program, ve kterém si vybereme barvu příslušného čtverečku, ze kterého při větším počtu vytvoříme danou zbraň dokonce i s detaily, poté vybrat správnou mřížku s pozadím protože špatný výběr ve hře způsobí to, že se ve hře místo čisté zbraně objeví zbraň s nedokončeným ohraničením. A do mřížky většinou s velikostí 24x24 mm udáváme do jednotlivých prázdných čtverečků čtverečky s danou barvou. Poté jen implantujeme do hry, ale víc to rozebírat nebudu, protože tahle práce není jen o tvoření objektů do her a dělání tutoriálů. Výhodou vektorového obrázku je, že i při jakémkoliv zvětšení obrázek neztrácí kvalitu. Výsledný obrázek může být v několika formátech, většinou podle toho, ve kterém programu ho děláme: Tab. 1 Zkratky souborů a jejich originální znění.eps,.ps PostScript.cdr Corel Draw.pdf Portable Document Format ai. Adobe Illustrator Artwork.svg Scalable Vector Graphics -.zmf Zoner Callisto 2 Počítačová 2D grafika Označení pro část počítačové grafice, které zobrazuje dvojrozměrné objekty jako text nebo obrázek. Nejčastěji se využívá k zobrazení informací na monitoru tzv. pohotovostní plocha (ikony, text). 2.1 2D akcelerace 2D akcelerace je označení pro techniky, které urychlují zobrazování 2D objektů na monitoru počítače (mobilních telefonech a tabletů). 2D akcelerace využívá funkce grafického procesoru, který je označován GPU, který je umístěn na grafické kartě.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 5 Obr. 1 Rozdíl mezi vektorovým a rastrovým obrázkem. (8x zvětšeno) 3 Počítačová 3D grafika Trojrozměrná grafika je označení pro speciální část počítačové grafiky, která pracuje s trojrozměrnými objekty. Převod 3D objektů do 2D zobrazení (i naopak) se nazývá renderování. Nejvíce se 3D grafika využívá pro vytváření animací, filmů a (hlavně) počítačových her. Jenže 3D grafika se nevyužívá jen pro naše osobní využití, např. při koukání na film, ale využívá se i ve vědě a průmyslu, kde je to nezbytné pro vykonání prací, u nichž potřebují přesně znát polohu některých věcí, např. lékaři pro zobrazení orgánů. 3.1 Historie Na výzkumu v oblasti 3D grafiky od 60. let 20. století pracovali mnohé univerzity, převážně v USA. Nejznámější roli v tomto oboru sehrála Univerzita v Utahu, kde byl roku 1968, Davidem Evansem založen projekt pro rozvoj počítačové grafiky. Ta díky dostatku peněz dosáhla významných výsledků. Mezi tyto objevy patří:

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 6 Základní algoritmy a techniky renderovaní (např. z-buffer, anti-aliasing a perspektivní zkreslení) Mapování textur ( pokrytí povrchu tělesa obrázkem) Algoritmy pro stínování těles stínováním se rozumí vykreslení určitého místa na povrchu tělesa správnou barvou pro vytvoření iluze trojrozměrnosti. Nejjednodušší metoda (flat shading, konstantní stínování) vybarví celý polygon jedním odstínem barvy. Existuje ale několik metod pro simulaci zaoblených tvarů: Gouraudovo stínování Phongovo stínování Edwin Catmull a Jim Clark vyvinuli metodu zaoblení povrchu tělesa rozdělením na menší polygony (catmull-clarkův algoritmus), často využívanou při 3D modelování. Metody osvětlení a vrhání stínů, užití textur pro změnu reliéfů povrchu (Bumb mapping) a další. Později se pár výzkumníků vydalo svou cestou a vytvořili své vlastní firmy na poli počítačové grafiky, např: Silicon Graphics (Jim Clark), Adobe Systems (John Warnock), Netscape (Jim Clark) nebo Pixar (Edwin Catmull). Neopomenutelným produktem utahské univerzity je nejslavnější model v historii počítačové grafiky, konvice z Utahu, kterou vytvořil Martin Newell. Obr. 2 Konvice z Utahu

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 7 3.2 Modelování Modelování je proces tvarování 3D těles a vytváření jiného 3D tělesa. Modely mohou být vytvořeny na počítači člověkem pomocí modelovacího nástroje, podle dat získaných měřícím přístrojem z reálného světa na základě počítačové simulace. 3.3 Reprezentace těles Reprezentace těles je vlastně to, co vidíme ve finální verzi bez tzv. hraniční reprezentace. Těleso, které vidíme např. ve hře, tak je popsáno jako mnohostěn se zcela určitými hranicemi (stěnami, hranami a vrcholy). Můžeme si to představit jako kouli, která je obalená sítí s určitými body. V každém grafickém programu např. Blender, který je volně ke stažení a může si každý vyzkoušet jaké to je, být grafikem. V tomto programu se může udělat spoustu věcí např. celovečerní filmy, které jsou některé volně ke stažení. Dokonce pro některé známý film Sintel je vytvořený právě v Blenderu. Obr. 3 Poster Sintel

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 8 3.4 Texturování Texturování je vytváření a mapování textur. Textura je obrázek, kterým je obaleno těleso. Textury jsou převážně používány pro obarvení modelu, ale na modelu může být více textur, které určují například i průhlednost nebo lesklost v daném bodě povrchu. Každý bod na povrchu tělesa má kromě souřadnic X, Y, Z (které určují polohu v prostoru) ještě další dvě souřadnice označované jako U a V, které určují umístění textury na daném místě. Tento proces se nazývá UV mapování. Můžeme si to představit jako sklenici, která je průhledná a na některých místech odráží světlo. V některých případech nejde ani rozeznat jestli se jedná o fotografii nebo do posledního puntíku vyšňořená práce grafika. 3.5 Animace Animace není jen pohyblivý obrázek, který máme pro to, abychom ho někomu poslali e- mailem, aby se rozesmál nebo ukázali svému známému, jakou krásnou pohyblivou tapetu máme. Nejjednodušší verze animace je tzv. keyframing, který je založený na stejném principu jako klasická počítačová 2D animace. Je to definování klíčových mezních pozic, ze kterých poté počítač vytvoří plynulý přechod. Všechny animace ať ve hrách nebo ve filmech jsou často založeny na animaci kostry modelu. Je to skoro totožná kostra jako v živých organismech a jednotlivým částem modelů se určí, ke které kosti náleží. Pokročilejší grafické programy usnadňují animaci kostry díky technice zvané inverzní kinematika. Výhodou inverzní kinematiky oproti klasické animace, kde animátor určuje úhly všech kloubů, stačí na inverzní kinematice určit pozici několika klíčových částí kostry a polohy kloubů jsou dopočítány algoritmem. Pro dosažení ještě větších reálných vjemů se používá tzv. motion capture kde je pomocí obleku s jednotlivými čipovými body posílány informace do počítače, který následně vytvoří stejnou kostru a následný pohyb, který udělá živý člověk či zvíře. Poté, co se vytvoří kostra v počítači, pokryje se tato kostra jednotlivými texturami a následně přidá do hry nebo filmu. 3.6 Renderování Renderování je další, řekl bych nejzákladnější, forma grafiky. Je to vykreslování dvourozměrného (2D) obrazu na základě modelu scény a dalších informací (polohy pozorovatele, textur, osvětlení a stínování). Simulují se zejména tyto vlastnosti obrazu: Stínování kolísání barvy a jasu povrchu v závislosti na osvětlení Texturování dodání realistického vzhledu povrchu modelu (viz. 3. Počítačová 3D grafika texturování)

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 9 Bump mapping metoda napodobující drobné nerovnosti povrchu Mlha tlumení světla při průchodu atmosférou Stíny důsledek zakrytí zdroje světla jiným objektem Měkké stíny různé úrovně osvětlení způsobené částečně zakrytými světelnými zdroji Odraz světla zrcadlové nebo velmi lesklé povrchy Průhlednost šíření světla skrze objekty bez zkreslení Průsvitnost šíření světla skrze objekty se zkreslením Refrakce ohyb světla spojený se šířením světla skrze objekty Difrakce ohyb, šíření a inference paprsků na hranách objektů Nepřímé osvětlení plochy, které jsou osvětleny odrazy z jiných ploch, né přímo od zdroje světla Kaustika forma nepřímého osvětlení, světelné paprsky odražené nebo lomené nějakým objektem Hloubka ostrosti objekty vzdálené od objektu v centru pozornosti se jeví jako nezaostřené Pohybové rozostření rychle se pohybující objekty se jeví jako rozmazané Nefotorealistické zobrazování vykreslování scény v uměleckém stylu, který má připomínat malování nebo kreslení Sledování paprsku metoda založená na zpětném sledování paprsku vycházejícího z oka pozorovatele a jeho kolizí s tělesy na scéně. Dobře simuluje ostré stíny, zrcadlové odrazy (i více násobné) a průhledné objekty. Algoritmus neposkytuje fotorealistický výstup a příliš se nehodí po simulaci v reálném čase. Radiozita metoda využívající fyzikální zákony o šíření energie v prostoru. Je vhodná k simulování nepřímého (odraženého) osvětlení ve scéně s matnými povrchy. Nedokáže pracovat s průhlednými objekty a zrcadly. Scéna je vždy reprezentována polygonálním modelem.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 10 4 Počítačové 3D hry V téhle části bych se věnoval 3D hrám jako takovým, od historie do současnosti. Počítačové jsou nejnáročnějším typem softwarem, protože využívají poslední výstřelky hardwaru, zatímco pro běžný kancelářský život v klidu postačí třetinový výkon někdy i menší než u nejnovějších her. 4.1 Historie Ne od začátku byli hry takové, jako jsou dnes. Hry jako takové udělali v grafice takový pokrok za velmi krátkou dobu. Stejně to je i u mobilních zařízení a v počítačích. Ještě v roce 1990 trh s 3D grafikou neexistoval. Tehdy nejlepší přístroj, který se mohl objevit na stole těm nejbohatším na světě byla stanice od Silicon Graphics. Běžným uživatelům ležel na stole na tehdejší domácí špičkový počítač PC AT (Advanced Technology). Nesmím opomenout ani, počítač Didaktik vůbec první počítač, který jsme měli doma, a tím začal takový můj první vztah k hrám. Veškeré hry tehdejší doby na téhle sestavě byly omezeny na animované sprity, a pokud hra používala více než šestnáct barev, tak to bylo něco. Tohle se změnilo příchodem roku 1993, kdy malá společnost ID Software vydala hru Wolfenstein 3D. Tato hra na sebe obrátila pozornost celého herního světa (tehdy asi moc neexistoval něaký herní svět). Tato hra byla k dispozici jako shareware, to se do té doby příliš často nevidělo, spíš vůbec. Díky tomu se rozšířil mezi hráčskou komunitu a dost rychleji a zapříčinil obrovskou popularitu. Tato hra byla spíše jakýmsi bludištěm než obyčejnou střílečkou. Dívali jste se na svět z pohledu hlavního hrdiny. Tahle hra bylo pro společnost ID Software pouhým začátkem, protože po ní představil svůj další obrovský trhák DOOM.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 11 Obr. 4 Wolfenstein 3D 4.2 DOOM Tato hra byla uvedena na trh 10. prosince 1993 a udává se to jako vůbec první počátek 3D šílenství. V této hře bylo použito mnoho nových prvků např. mapování textur, vylepšené osvštlování, atp. Tyhle všechny nejmodernější věci nebyli to, kvůli čemu se stal DOOM tak populární a nesmrtelný. Byla to možnost síťové hry (!!) a možnost rozšiřitelnosti. Do té doby byli totiž všechny hry velmi omezené, DOOM ale umožňoval hru po síti s opravdovými hráči, tvorbu vlastních nových map a postav i s výzbrojí. Mnoho hráčů se připadalo k jakési DOOM kultuře, kde podpořili celou hru na internetových sítí.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 12 Obr. 5 DOOM 4.3 Duke Nukem 3D + Quake Na počátku roku 1996 začal herní průmysl v oblasti 3D grafiky dospívat. Vývojáři si všimli, čeho je tehdejší hardware schopný a začali se přizpůsobovat. Začali hry konfigurovat do možností nejnovějšího hardwaru. První velmi výraznou hrou byl Duke Nukem 3D od 3D Realms. Tato hra hned po DOOMovi se stala legendou. Prostředí, které hra poskytovala, bylo velmi dynamické obsahovala jezdící vlaky, metra, lesknoucí se plochy, objekty, které se dali ničit a mnoho dalších, do té doby nikdy neviděné věci. Čas dál plynul a na herní scéně se 30. Srpna 1996 objevil Quake. Herní svět byl v naprostém údivu. To co bylo v Quaku, doposud nikde jinde nebylo. Všechny předešlé hry byly víceméně trojrozměrné, tj. byly v 3D prostředí, ale ve větší či menší míře si vypomáhali animovanými sprity (typické pro postavy), zatímco Quake byl první hrou s plně trojrozměrnými předměty a postavami potaženými texturami. Byla to také první hra, která přímo podporovala 3D grafické karty. Od doby co byl vydán Quake, vývojáři chrlí stále lepší a lepší hry, které využívají nejmodernější grafické karty s 3D akcelerací. Další část 3D grafiky neodmyslitelně také patří filmový průmysl, a to je další část mé práce. Jdeme na to.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 13 Obr. 6 Duke Nukem 3D Obr. 7 Quake (multiplayer)

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 14 Obr. 8 Crysis 2 4.4 3D Filmy Další obrovská oblast, ve které se trojrozměrná grafika využívá, jsou neodmyslitelně filmy. Filmové triky se používají stále častěji a častěji. Najít současný film, který nevyužívá něaký 3D efekt je nadlidský úkol. Hned několik společností je v popředí 3D efektů pro připravované filmy, např.: ILM, Avid nebo dobře známý DreamWorks, který stojí za dobře známými filmy jako Shrek, Příběh žraloka nebo Kung-fu Panda, které se podílejí na filmových tricích převážně pro drahé hollywoodské filmy. ILM (Industrial Light & Magic), založená v roce 1975 Georgem Lucasem, vytvořila speciální efekty pro osm z patnácti nejúspěšnějších filmů všech dob. Např. ve filmu Titanic byla jen na speciální efekty vyhrazena polovina z dvousetmilionového rozpočtu. Velkým mezníkem v oblasti 3D filmů byl Disneyho film Toy Story: Příběh hraček z roku 1995 vůbec první celovečerní film, který byl celý vygenerovaný počítačem. Věřím, že mnoho lidí sleduje animáky a sleduje ty nejnovější filmy, a kdyby se vás někdo zeptal: Znáš nový revoluční film. mnoho z vás by odpovědělo Avatar. Ano, právě tento film byl nejvíce revoluční, co se týká efektů a všelijakých moderních vymožeností. Tento film sice nebyl celý vygenerovaný počítačem jako Toy Story, ale takových 85-90% ano. Jediné co bylo potřeba, byla technika motion capture pro snímání herců jakožto Avatárů. Říkáte si: A co na něm je revolučního? Přinesl něco dnešní kinematografii? Musím říct, že ano! Po tomto filmu, který byl, de-facto prvním celovečerním hraným filmem ve 3D a po tomto trháku se vzbudila velká vlna 3D filmů. Od vydání Avatara není film, který by nebyl ve 3D. Tímto se stal revoluční.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 15 Tímto se dostáváme k nejdůležitější části celé 3D grafiky a tím jsou 3D grafické karty. Hurá na to. Obr. 9 Toy Story: Příběh hraček Obr. 10 Avatar 4.5 Hardware 3D grafická karta Grafická karta se stará o grafický výstup na monitor, televizi nebo jiné zobrazovací zařízení. Dříve byla grafická karta, přesněji tehdejší grafický čip nedílnou součástí základní desky (tam jsou dány všechny komponenty např. notebooku). Dnes jsou grafické karty oddělené a jen ty nejlevnější nebo managerské notebooky mají tzv. low-end grafickou kartu. To jsou

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 16 karty, které jsou i v netbook-cích a zajišťují základní práci s grafikou, takže si zde nezahrajeme třeba Mass Effect 2. Každá grafická karta zapojená na základní desce v počítači jde vyměnit za novou lepší grafickou kartu. Tím si zaručíme vždy ten nejlepší požitek z her, protože každý rok jsou grafické karty lepší, složitější a výkonnější, a proto, že v sobě mají zabudovaný vlastní mikroprocesor (GPU graphics processing unit), dalo by se je označit za počítače v počítači. Dříve se pro výpočty obrazu používali odděleně jednotky vertex a pixel. Dnes se používají částečně programovatelné jednotky unifikované shadery. V dnešní době se nejběžněji zapojují grafické karty přes PCI- Express x16 slot. Teď tu mám malí slovníček slov, které se zobrazili nebo ještě zobrazí v mé práci, a nebo na ně narazíte jen tak na internetu. GPU grafický procesor je výpočetní jádro grafické karty. Obsahuje řadič paměti, unifikované shadery, TMU jednotky, ROP jednotky a další. Zpracovává 3D geometrii na 2D obraz, zobrazitelný na zobrazovacím zařízení. Unifikované shadery - moderní náhrada za jednotky Pixel a Vertex. Každá firma má svoji vlastní architekturu shaderů. Jsou programovatelné a díky tomu nemusí počítat pouze zobrazovatelná data, ale i výpočty pro vědu a další. NVIDIA má každý unifikovaný shader plnohodnotný, AMD používá 5D shadery (5 menších shaderů jako celek). Řadič pamětí - stará se o komunikaci mezi grafickou pamětí a GPU. NVIDIA zatím má podporu až po GDDR3, AMD má podporu GDDR5. TMU jednotky (Texture mapping unit) - mapuje textury na objekty. ROP jednotky (Render Output unit) - zabezpečuje výstup dat z grafické karty. Paměť - zde jsou ukládány informace nutné pro grafické výpočty. Pokud je grafická karta integrovaná na základní desce, používá operační paměť celého počítače, jinak má vlastní paměť, nejčastěji nějaký typ GDDR (GDDR 2, 3, 4, 5) nebo DDR (1, 2, 3) kvůli nižší ceně. Dříve se používali SDR. Viz. tabulka. Tab. 2 Paměť a její třídění podle typů Typ DDR DDR2 DDR3 GDDR2 GDDR3 GDDR4 GDDR2 Efektivní frekvence 166 950 533 1000 700 2200 700 1000 700 2400 2000 3600 3400-5600 paměti (MHz) Propustnost (GB/s) 5,3 30,4 12,8 32 22,4 70,4 22,4 32 22,4 76,8 63 115,2 108,8 179,2

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 17 Firmware (=BIOS) - základní programové vybavení grafické karty, které je na vlastním paměťovém čipu. Jsou v něm uloženy informace o jménu grafické karty, GPU, taktech GPU a grafické paměti, napětí GPU a grafické paměti a další informace. RAMDAC - Převodník digitálního signálu, se kterým pracuje grafická karta, na analogový nebo digitální, kterému rozumí zobrazovací zařízení (CRT monitory a LCD monitory propojeny přes analogové vstupy). Výstupy: VGA - Analogový grafický výstup (používán starými monitory CRT a kompatibilními zařízeními). Možno převést redukcí z digitálního výstupu DVI. DVI - digitální grafický výstup (používaný většinou LCD panelů, projektory a novějšími zobrazovacími zařízeními). S-Video Component Video analogový výstup, používá 3 RCA konektory (Y, CB, CR), konektory jsou na některých projektorech, TV, DVD přehrávačích a dalších. Composite Video - analogový výstup s malým rozlišením, používá RCA konektor. HDMI - Výstup na zobrazovací zařízení (nejčastěji televizor) s vysokým rozlišením. Konektor HDMI získáte většinou připojením redukce do konektoru DVI. DisplayPort - Digitální grafický výstup ve vysokém nekomprimovaném rozlišení. S konektory DVI ani HDMI není kompatibilní. DB13W3 - analogový výstup používaný v systémech Sun Microsystems, SGI a IBM. Bez kvalitního chlazení by se nám grafická karta během chvíle uvařila. Proto musíme mít zabezpečené chlazení. U většiny grafických karet se používá vzduchové chlazení, kde se používá kovový chladič nebo se přidává ventilátor. Druhým typem chlazení je vodní chlazení, které slouží ke snížení teploty a hlučnosti, protože přeci jen větráček vydává hluk. Na konec jsem si nechal schéma grafické karty, kde jsou popsány nejdůležitější části grafické karty.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 18

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 19 Závěr Na začátku, když jsem si vybral tuto práci, jsem si říkal, že to bude jednoduché, protože spoustu věcí z téhle oblasti znám, tak to budu mít za chvíli hotové, jenže opak byl pravdou. Dozvěděl jsem se spoustu nových věcí, až jsem se místy divil. (!) Nejdřív jsem nevěděl, z které oblasti mám udělat tuto práci, protože pojem 3D grafika je poměrně široký. Nejdřív jsem chtěl udělat trojrozměrnou dimenzi jako v kině, poté zase jen základy počítačové grafiky a nakonec jsem udělal téměř vše. Někdy jsem měl chuť při psaní téhle práci vyhodit celý počítač z okna a někdy ho zase rozebrat až na základní desku a podívat jestli to tak doopravdy je. Občas jsem byl celkem znuděný jednotvárností své práce, protože mě celé to psaní přestávalo bavit, ale nakonec jsem to celé překousl, dodělal a upravil do finální verze tak, jak ji vidíte. Sami můžete posoudit, jestli je moje práce k něčemu dobrá nebo jen zbytečných pár stran popsaných blbostmi o něčem, o čem nevíte ani Ň. Samozřejmě doufám v to nejlepší, hlavně že oceníte mé snažení o napsání práce, ke které bych rád měl ještě bližší vztah, než mám teď. Děkuji za přečtení mé práce a doufám, že se Vám má práce líbila.

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 20 Prohlašuji, že na celé práci jsem pracoval samostatně a použitou literaturu jsem uvedl. V Olomouci, červen 2011 podpis

Fakultní základní škola Olomouc, Hálkova 4 21 Literatura knihy: Dariush Derakhshani. Maya Průvodce 3D grafikou verze 6. Grada Publishing, 2008 článek z časopisu: Jan Binder, Big Fish (kresba). ABC. Obraz z nul a jedniček. 2010, číslo 13, str. 47 webové stránky: http://piruer.blogspot.com/ [2011-05-28] http://www.ddworld.cz/videa/pocitacove-hry/pokrok-herni-grafiky-aneb-historie-enginu-idsoftware.html[2011-28-05] [2011-05-22] http://cs.wikipedia.org/wiki?search=3d+grafika&x=13&y=12 [2011-05-21] http://cs.wikipedia.org/wiki/po%c4%8d%c3%adta%c4%8dov%c3%a1_2d_grafika [2011-05-21] http://cs.wikipedia.org/wiki/vektorov%c3%a1_grafika [2011-05-21] http://puny-hw.wz.cy/hw/ [2011-05-29] http://google.com/ - Obrázky