Вход в личный кабинет   Зарегистрировать аккаунт

Воксельная графика: опережение или опоздание?

Опубликовано 12-11-2014, 11:31 в разделе Статьи и обзоры

Воксельная графика

 

Итак, что же это за графика такая и стоит ли ей посвящать целую статью? Ответ на это я дам не сразу, но в конце концов надеюсь все расставить по местам. Пойдем по порядку.


Начнем с более привычного нам понятия "пиксель" (англ. Pixel), что в переводе на человеческий язык означает "элемент картинки" (Picture Element). Любое изображение, выводимое на экран монитора, состоит из наименьших объектов — эти объекты и называют пикселями. Основной недостаток графического пикселя — это его двухмерность: грубо говоря, он имеет только длину и ширину. Картинка разбивается на ряд равномерных квадратиков, имеющих цвета соответствующих участков изображения. Принципиальной разницы между двухмерными и трехмерными объектами здесь нет — и те, и другие выводятся на экран с учетом разрешения монитора, то есть в конце концов разбиваются на пиксели (точки). Но для построения 3D-объектов используется так называемая полигональная система — трехмерное изображение состоит из полигонов, на которые могут быть наложены растровые текстуры. Я уверен, что почти все играли в Half Life или Counter-Strike. Как помните, весь ландшафт в них выглядит как-то неестественно гладко, и это отнюдь не вина дизайнеров или, упаси Бог, программистов. Таковы эстетические последствия полигональной технологии. Вряд ли встретишь сейчас в магазине видеокарту, лишенную 3D-ускорителя, хоть бы и самого "тормознутого". Создано множество API (Direct3D, OpenGL, GLIDE и др.) — что характерно, чуть не каждый производитель видеочипов почитает своим долгом создать свой "наворот", непохожий ни на один другой. Этот ажиотаж активно подогревается производителями игр, которые все время мастерят что-то новенькое с более продвинутой графикой. Но так или иначе, все усовершенствования вертятся вокруг обработки полигонов.

Критерием "продвинутости" графики принято считать количество полигонов в видимой области. Чем больше полигонов, тем больше запрашивается ресурсов видеоакарты, зато изображение становится реалистичней. Например, объект сферической формы можно изобразить парой сотен полигонов, и при этом сферу он будет напоминать весьма отдаленно — но если эту сферу мы составим из нескольких тысяч полигонов, то она будет выглядеть гораздо лучше. При этом рендеринг первой модели в реальном времени пройдет гораздо быстрее и будет использовать меньше ресурсов видеокарты. Естественно, та же картина обстоит с природными ландшафтами: на них можно тратить полигоны до бесконечности, но на каком компе они смогут отрендериться? Поэтому производители стараются использовать тот минимум, при котором и пейзаж будет более или менее сносным, и количество FPS (Frames per second) заметно не упадет. Теперь, зная, как работает полигональная система, нам легче будет уразуметь принципы совершенно другой технологии отображения 3D-моделей — воксельной, сравнив преимущества и недостатки той и другой.

Слово Voxel расшифровывается просто — "объемный пиксель" (Volume pixel). Так, основным преимуществом вокселя перед пикселем является его объемность — другими словами, он задается не двумя координатами, а тремя. Совокупность вокселей (как и пикселей) выливается в объемный предмет, будь то ландшафт, фигурка человека и т. д. (обратите внимание на рис. 1 — эти холмы действительно похожи на холмы как вблизи, так и издалека). Да, с помощью воксельной графики можно создавать не только природные картины, но и модели разных существ. Наверное, любого геймера раздражали фигурки персонажей, при ближайшем рассмотрении зачастую напоминавших картонные поделки с многочисленными "щелями" между полигонами. Это один из недостатков полигональной структуры. Конечно, если применить огромное количество полигонов, тем самым основательно "тормознув" всю игру, можно добиться большего реализма. Современные видеокарты (и то далеко не все) могут "натягивать" полигоны друг на друга (эту же функцию поддерживают и некоторые программы), тем самым можно избежать появления "щелей" между полигонами. Однако если создать такую же модель в воксельном варианте, то она будет лишена подобного недостатка. Более того — та же шерсть животного будет выглядеть действительно как шерсть, а не как текстура, похожая на шерсть. Правда, одним из главных недостатков воксельной графики является высокая "зернистость" картинки — если подойти ближе к тому или иному воксельному объекту, то можно увидеть, из чего он состоит.

До сих пор актуальна проблема поддержка воксельной графики "железом". На сегодняшний день ни одна из доступных на украинском рынке (на мировом рынке тоже) видеокарт не поддерживает аппаратное ускорение воксельной графики, а это говорит о том, что воксельная графика еще не признана как альтернатива полигональной. Следовательно, львиная доля нагрузки в расчетах такой графики падает на процессор. Как известно на IT-рынке правила выживания жестоки: если какое либо устройство не будет поддержано программно (драйвера, игры с его применением и т. д.), оно будет обречено на "вымирание". И это естественно — кому нужен грузовик без водителя? То же применимо и к программным продуктам. Но не все так плохо. Если верить прогнозам таких компаний как nVidia и ATI, работы по аппаратной поддержке воксельной технологии ведутся. Не исключено, что в скором времени каждой технологии будет выделена своя область применения. Вполне возможно, что когда-нибудь мы станем свидетелями совмещения обеих технологий в едином проекте. Довольно интересный симбиоз. Нечто подобное, впрочем, уже было в DF2: на рис изображен "полигональный" солдат на воксельной траве — представьте себе, сколько бы эта трава "весила", будь она полигональной!

Возможно, воксельная графика несколько опередила свое время — этим, в частности, можно объяснить ее непопулярность. Полигональная графика все-таки куда привычнее — еще в старых добрых DOS’овских играх можно было наблюдать жалкое подобие 3D-графики. Что касается воксельной графики, то она изначально применялась далеко не для развлечений. Насколько мне известно, воксельные ландшафты изначально применялись в геологии, сейсмологии и даже в медицине. Хоть возможно и то, что воксельная графика просто "опоздала" на игровую арену. Мнения общественности на сей счет противоречивы.

» » Воксельная графика: опережение или опоздание?
Опубликовал admin   Прочитано (раз): 1814   |   Оставлено комментариев: 0
Добавить свой комментарий