Компьютерная графика рисунки и описания. Трехмерная графика. Двойное ускорение Photoshop

16.01.1997

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ АРХИТЕКТУРЫ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ. Двойное ускорение Photoshop Трехмерный рендеринг Требования к оперативной памяти Лучшие системы в области обработки изображений и трехмерной графики

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ АРХИТЕКТУРЫ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ.

Кто бы мог подумать, что столь малые объекты, как пикселы, могут порождать столь большие проблемы. Крошечное цветное пятнышко на экране - всего лишь три байта данных - требует к себе весьма пристального внимания. Все дело в том, что изображения содержат очень много таких пятнышек. В самой маленькой картинке, которую вы загрузите из World Wide Web, пикселов больше, чем автомобилей, встретившихся вам по пути домой в час пик. А изображение Pro Photo CD объемом 72 Мбайт включает почти столько пикселов, сколько людей проживает в штате Калифорния. Управление такими полчищами порой требует усилий, сравнимых с усилиями, затрачиваемыми на управление большим городом. Более того, изображения постоянно усложняются и испытывают ваши нервы всякий раз, когда вы выполняете команду Open.

Поэтому совершенно не удивительно, что самые быстрые машины для обработки изображений имеют несколько процессоров. Genesis MP 720+ производства компании DayStar имеет на системной плате четыре 180-МГц процессора 604e. Не случайно MP 720+ самая дорогостоящая машина в нашем обзоре (8499 долл. в упрощенной конфигурации: без ОЗУ, жесткого диска и видеоплаты). Но если вы профессионально занимаетесь обработкой изображений, то стоит учесть, что Genesis MP 720+ способна продемонстрировать быстродействие, недостижимое для одно- или двухпроцессорных систем.

Для использования преимуществ многопроцессорной архитектуры приложения должны быть специальным образом переписаны (см. врезку "Технологии многопроцессорной обработки на компьютерах Macintosh: система, которая всегда успевает"). Наиболее продвинутой разработкой в этом направлении представляется Adobe Photoshop. В период подготовки этой статьи DayStar регулярно поставляла нам обновленные модули расширения, так что Photoshop с каждой неделей работал все быстрее. На Genesis MP проходят интенсивную обкатку и другие приложения. (В качестве примера можно привести ускоренные версии Canvas фирмы Deneba и Fractal Design Painter.)

Двойное ускорение Photoshop

Очень сложно точно измерить, насколько ускоряется выполнение операций в пакете Photoshop. Некоторые операции варьируются по времени очень сильно. Размытие по Гауссу, требующее более 90 с на PowerTower Pro 225, на MP 720+ заняло 21 с. А преобразование в режим CMYK, требующее более 5 с на однопроцессорных машинах, выполняется на MP 720+ за 2,4 с. В целом производительность четырехпроцессорной машины Genesis MP примерно вдвое превышает производительность самых быстрых однопроцессорных компьютеров.

Трехмерный рендеринг

Одним из краеугольных камней профессиональной работы с графикой является трехмерный рендеринг, который отвечает за преобразование моделей в графические образы фотографического качества. При работе над статьей у нас была возможность протестировать только одну программу обработки трехмерной графики, оптимизированную для использования на компьютерах с несколькими процессорами - Strata StudioPro Blitz. И здесь компьютер Genesis MP 720+ оказался значительно быстрее своих конкурентов. Рендеринг изображения, который на PowerTower Pro 225 продолжался чуть менее 4 мин, на MP 720+ был выполнен за 2,5 мин. Даже небольшой выигрыш во времени - это хорошо. Но и сегодня работа с трехмерными изображениями поглощает все ресурсы вашего компьютера.

Многие производители программ обработки трехмерной графики обещают в 1997 г. оптимизировать свои приложения для работы с МР. В число этих программ входят пакет Infini-D компании Specular International, Ray Dream Designer и ElectricImage Animation System. Хотя Live Picture не является программой трехмерной графики, ее механизм рендеринга, очень похожий на трехмерный рендеринг, вполне подходит для ускорения средствами MP. Фирма Apple также встроила поддержку MP в QuickDraw 3D. Но на текущий момент в повседневной работе можно использовать только StudioPro Blitz. Многопроцессорная обработка трехмерных изображений - пока дело будущего.

Требования к оперативной памяти

Работа с Photoshop представляется наиболее существенным фактором, определяющим необходимость перехода к MP. Лаборатория Macworld выполнила все опубликованные тесты для изображения размером 15 Мбайт при 100 Мбайт памяти, доступной Photoshop. В то же время наши неофициальные тесты показали, что при увеличении размера изображения или уменьшении объема оперативной памяти ускорение оказывается не слишком значительным. Фирма DayStar согласна с тем, что объем памяти до сих пор остается важнейшим фактором, влияющим на увеличение скорости работы пакета Photoshop. Если вы постоянно работаете с изображениями размером 50 Мбайт, а ваш Macintosh оснащен 60 Мбайт памяти, потратив 1000 долларов на радикальное расширение памяти, вы сможете достичь повышения производительности, которое с лихвой окупит эти расходы. Переходить на MP стоит только в том случае, если вы обладаете более чем достаточным запасом ОЗУ для удовлетворения прожорливого Photoshop.

И хотя Genesis MP 720+ обладает многими достоинствами, покупателям с ограниченными финансовыми ресурсами лучше приобрести двухпроцессорные конфигурации, предлагаемые компаниями DayStar, Apple и Umax. Эти компьютеры обеспечат существенный выигрыш в производительности, не будучи столь обременительными для кармана. Power Mac 9500/180MP показал очень хорошую производительность в наших тестах, лишь на несколько секунд отстав от Genesis MP 720+. На момент выхода обзора 9500/180MP стоил на несколько тысяч долларов дешевле, чем аналогично оснащенный 720+, и примерно на 1000 долларов дороже, чем PowerTower Pro 225.

Но если деньги не имеют большого значения и вы хотели бы получить машину, на которой можно творить, то Genesis MP 720+ - это самое лучшее, что есть в настоящее время. Вот-вот должна появиться новая версия Genesis MP - 800+ с тактовой частотой 200 МГц. Наше предварительное тестирование 800+ продемонстрировало 10-процентное увеличение скорости по сравнению с сегодняшним чемпионом.

Лучшие системы в области обработки изображений и трехмерной графики

@ Лучший результат.

Система Рейтинг 1 Общая оценка Photoshop цветовой баланс/настройка Photoshop градиент/
вращение/
масштабирование 		Photoshop фильтры Photoshop трехмерный рендеринг Базовая цена, долл.
@ DayStar Digital Genesis MP 720+ 7,4 2,2 1,6 2,5 2,6 2,0 10 714 2
DayStar Digital Genesis MP 360+ 7,2 1,7 1,4 2,0 2,0 1,5 7814 2
Apple Power Macintosh 9500/180 MP 7,4 1,7 1,4 1,9 2,0 1,6 5699 3
Power Computing Power-Tower Pro 225 7,9 1,4 1,3 1,5 1,4 1,6 4995
Umax Computer Super-Mac S900L 604/200 7,8 1,4 1,2 1,4 1,3 1,5 3995
Apple Power Macintosh 9500/200 6,6 1,3 1,2 1,4 1,3 1,5 4899 3
1 Основывается на возможностях, исполнении, внедрении новых технологий, производительности, надежности, простоте использования и стоимости 2 Добавляется стоимость ОЗУ, накопителей, видеокарты и клавиатуры 3 Без клавиатуры

Методика тестирования Лаборатория Macworld выполнила более 40 различных операций в Adobe Photoshop и, кроме того, операцию рендеринга в большинстве популярных пакетов трехмерного моделирования - программе Studio Pro Blitz компании Strata, поддерживающей многопроцессорную обработку; Infini-D фирмы Specular International и Ray Dream Designer фирмы Ray Dream. На всех тестируемых машинах была установлена оперативная память объемом 128 Мбайт. За эталон взяты результаты, показанные компьютером Power Mac 9500/150 (Power Mac 9500/150 = 1,0). Системы представлены в порядке убывания общей производительности. Тестированием в лаборатории Macworld руководили Марк Херлоу и Крис Эйтервейк.

Трехмерная графика сегодня прочно вошла в нашу жизнь, что порой мы даже не обращаем внимания на ее проявления.

Разглядывая рекламный щит с изображением интерьера комнаты или рекламный ролик о мороженном, наблюдая за кадрами остросюжетного фильма, мы и не догадываемся, что за всем этим стоит кропотливая работа мастера 3d графики.

Трехмерная графика это

3D графика (трехмерная графика) - это особый вид компьютерной графики - комплекс методов и инструментов, применяемых для создания изображений 3д-объектов (трехмерных объектов).

3д-изображение не сложно отличить от двумерного, так как оно включает создание геометрической проекции 3d-модели сцены на плоскость, при помощи специализированных программных продуктов. Получаемая модель может быть объектом из реальной действительности, например модель дома, автомобиля, кометы, или же быть абсолютно абстрактной. Процесс построения такой трехмерной модели получил название и направлен, прежде всего, на создание визуального объемного образа моделируемого объекта.

Сегодня на основе трехмерной графики можно создать высокоточную копию реального объекта, создать нечто новое, воплотить в жизнь самые нереальные дизайнерские задумки.

3d технологии графики и технологии 3d печати проникли во многие сферы человеческой деятельности, и приносят колоссальную прибыль.

Трехмерные изображения ежедневно бомбардируют нас на телевидении, в кино, при работе с компьютером и в 3D играх, с рекламных щитов, наглядно представляя всю силу и достижения 3д-графики.

Достижения современного 3д графики используются в следующих отраслях

  1. Кинематограф и мультипликация - создание трехмерных персонажей и реалистичных спецэффектов. Создание компьютерных игр - разработка 3d-персонажей, виртуальной реальности окружения, 3д-объектов для игр.
  2. Реклама - возможности 3d графики позволяют выгодно представить товар рынку, при помощи трехмерной графики можно создать иллюзию кристально-белоснежной рубашки или аппетитного фруктового мороженного с шоколадной стружкой и т.д. При этом в реального рекламируемый товар может иметь немало недостатков, которые легко скрываются за красивыми и качественными изображениями.
  3. Дизайн интерьеров - проектирование и разработка дизайна интерьера также не обходятся сегодня без трехмерной графики. 3d технологии дают возможность создать реалистичные 3д-макеты мебели (дивана, кресла, стула, комода и т.д.), точно повторяя геометрию объекта и создавая имитацию материала. При помощи трехмерной графики можно создать ролик, демонстрирующий все этажи проектируемого здания, который возможно еще даже не начал строиться.

Этапы создания трехмерного изображения


Для того чтобы получить 3д-изображение объекта необходимо выполнить следующие шаги

  1. Моделирование - построение математической 3д-модели общей сцены и ее объектов.
  2. Текстурирование включает наложение текстур на созданные модели, настройка материалов и придание моделям реалистичности.
  3. Настройка освещения .
  4. (движущихся объектов).
  5. Рендеринг - процесс создания изображения объекта по предварительно созданной модели.
  6. Композитинг или компоновка - постобработка полученного изображения.

Моделирование - создание виртуального пространства и объектов внутри него, включает создание различных геометрий, материалов, источников света, виртуальных камер, дополнительных спецэффектов.

Наиболее распространенными программными продуктами для 3d моделирования являются: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.

Текстурирование представляет собой наложение на поверхность созданной трехмерной модели растрового или векторного изображения, позволяющего отобразить свойства и материал объекта.


Освещение - создание, установка направления и настройка источников освещения в созданной сцене. Графические 3д-редакторы, как правило, используют следующие виды источников света: spot light (расходящиеся лучи), omni light (всенаправленный свет), directional light (параллельные лучи) и др. Некоторые редакторы дают возможность создания источника объемного свечения (Sphere light).

Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке .

Текущее состояние

Основные области применения

Разработки в области компьютерной графики сначала двигались лишь академическим интересом и шли в научных учреждениях. Постепенно компьютерная графика прочно вошла в повседневную жизнь, стало возможным вести коммерчески успешные проекты в этой области. К основным сферам применения технологий компьютерной графики относятся:

Научная работа

Компьютерная графика является также одной из областей научной деятельности. В области компьютерной графики защищаются диссертации, а также проводятся различные конференции:

  • конференция Siggraph , проводится в США
  • конференция Графикон , проводится в России
  • CG-событие , проводится в России
  • CG Wave , проводится в России

На факультете ВМиК МГУ существует лаборатория компьютерной графики .

Техническая сторона

По способам задания изображений графику можно разделить на категории:

Двухмерная графика

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

Растровая графика

Пример растрового рисунка

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение - яркости, цвета, прозрачности - или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении. Увеличение же растровых изображений оборачивается «красивым» видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями.

В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Фрактальная графика

Фрактальное дерево

Фрактал - объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

Трёхмерная графика

Трёхмерная графика (3D - от англ. three dimensions - «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию . Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы (см. также: аффинное преобразование в линейной алгебре). В компьютерной графике используется три вида матриц:

  • матрица сдвига
  • матрица масштабирования

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.

Ежегодно проходят конкурсы трехмерной графики, такие как Magick next-gen или Dominance War.

CGI графика

Основная статья: CGI (кино)

Представление цветов в компьютере

Для передачи и хранения цвета в компьютерной графике используются различные формы его представления. В общем случае цвет представляет собой набор чисел, координат в некоторой цветовой системе.

Стандартные способы хранения и обработки цвета в компьютере обусловлены свойствами человеческого зрения. Наиболее распространены системы RGB для дисплеев и CMYK для работы в типографском деле.

Иногда используется система с большим, чем три, числом компонент. Кодируется спектр отражения или испускания источника, что позволяет более точно описать физические свойства цвета. Такие схемы используются в фотореалистичном трёхмерном рендеринге.

Реальная сторона графики

Любое изображение на мониторе, в силу его плоскости, становится растровым, так как монитор это матрица, он состоит из столбцов и строк. Трёхмерная графика существует лишь в нашем воображении, так как то, что мы видим на мониторе - это проекция трёхмерной фигуры, а уже создаём пространство мы сами. Таким образом, визуализация графики бывает только растровая и векторная, а способ визуализации это только растр (набор пикселей), а от количества этих пикселей зависит способ задания изображения.

См. также

Ссылки

  • Селиверстов М. «3D кино - новое или хорошо забытое старое?»
  • 3D Компьютерная графика в каталоге ссылок Open Directory Project (dmoz).

Примечания

Литература

Портал «Компьютерная графика»
Компьютерная графика на Викискладе
  • Никулин Е. А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. - СПб: БХВ-Петербург, 2003. - 560 с. - 3000 экз. - ISBN 5-94157-264-6
  • Компьютер рисует фантастические миры (ч.2) // Компьютер обретает разум = Artificial Intelligence Computer Images / под ред. В.Л. Стефанюка. - М .: Мир , 1990. - 240 с. - 100 000 экз. - ISBN 5-03-001277-X (рус.); 7054 0915 5 (англ.)
  • Дональд Херн, М. Паулин Бейкер. Компьютерная графика и стандарт OpenGL = Computer Graphics with OpenGL. - 3-е изд. - М .: «Вильямс», 2005. - С. 1168. - ISBN 5-8459-0772-1
  • Эдвард Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL = Interactive Computer Graphics. A Top-Down Approach with Open GL. - 2-е изд. - М .: «Вильямс», 2001. - С. 592. - ISBN 5-8459-0209-6
  • Сергеев Александр Петрович, Кущенко Сергей Владимирович. Основы компьютерной графики. Adobe Photoshop и CorelDRAW - два в одном. Самоучитель. - М .: «Диалектика», 2006. - С. 544. -

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

    Компьютерная графика как наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ. Области применения графических редакторов: Adobe Photoshop и Illustrator, Corel Draw. Растровая и векторная графика.

    презентация , добавлен 17.01.2012

    Компьютерная графика как область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений на компьютере. Области применения компьютерной графики. Двумерная графика: фрактальная, растровая и векторная. Особенности трёхмерной графики.

    реферат , добавлен 05.12.2010

    Представление графических данных. Растровая, векторная и фрактальная виды компьютерной графики. Цвет и цветовые модели: метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора. Основные программы для обработки растровой графики.

    реферат , добавлен 01.08.2010

    Механизм графического представления данных. Виды компьютерной графики: фрактальная, трехмерная, растровая, векторная. Разрешение экранного изображения, понятие линиатуры. Связь между параметрами изображения и размером файла. Динамический диапазон.

    реферат , добавлен 27.12.2012

    Сферы применения машинной графики. Виды компьютерной графики. Цветовое разрешение и цветовые модели. Программное обеспечение для создания, просмотра и обработки графической информации. Графические возможности текстовых процессоров, графические редакторы.

    контрольная работа , добавлен 07.06.2010

    Понятия компьютерной графики. Преимущества формата GIF. Отличительные особенности программы "Corel Draw". Команды главного меню Adobe Photoshop. Инструменты и их действия. Описание применения графического редактора Photoshop для обработки снимков.

    курсовая работа , добавлен 18.04.2015

    Компьютерная графика - область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений. Виды компьютерной графики: растровая, векторная, фрактальная. Программы для создания компьютерной анимации, область применения, форматы хранения.

Понравилась статья? Поделитесь ей
Распечатать статью
Наверх