Пациент надевает шлем, садится в кресло с вибрирующими элементами и видит себя сидящим в салоне само­лёта у иллюминатора, выглянув в который может лицезреть удаляющуюся взлётную полосу. Рейс сопро­вождается натуральными звуками, среди которых есть и тревожные, вроде остановки двигателей - эти эффек­ты необходимо использовать, но с большой осторожностью.

Одна из широко распространенных областей применения виртуальной реальности - игровая индустрия

Чтобы обуздать сопротивление виртуального мира, проще всего выпустить его "наружу", в предметную реаль­ность. И тогда можно будет свободно, без интерфейсных оговорок, передвигаться по кибернетическому про­странству. Такая система представляет собой миллиар-ды искусственных разумов, объединённых в единую ней-рокибернетическую сеть, рядом с которой Интернет покажется детской игрушкой.

Компьютерный дизайн. Тема № 9

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения физических систем. Часто компьютерные модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемых объектов, исследовать отклик физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.

К омпьютерное моделирование требует абстрагирования от конкретной природы явлений, построения сначала качественной, а затем и количественной модели.

К основным этапам компьютерного моделирования относятся: постановка задачи, определение объекта моделирования; разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия; формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы; планирование и проведение компьютерных экспериментов; анализ и интерпретация результатов.

Р азличают аналитическое и имитационное моделирование. Аналитическими называются модели реального объекта, использующие алгебраические, дифференциальные и другие уравнения, а также предусматривающие осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. Имитационными называются математические модели, воспроизводящие алгоритм функционирования исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций.

Двухмерная графика

Двухмерная (2D - «два измерения») компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений.

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой.

Растровая графика

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

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 - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ (однако, с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость). При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.

Самое широкое применение - во многих современных компьютерных играх.

Также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.

Трёхмерная графика обычно имеет дело с виртуальным, воображаемым трёхмерным пространством, которое отображается на плоской, двухмерной поверхности дисплея или листа бумаги. В настоящее время известно несколько способов отображения трехмерной информации в объемном виде, хотя большинство из них представляет объёмные характеристики весьма условно, поскольку работают со стереоизображением. Из этой области можно отметить стереоочки, виртуальные шлемы, 3D-дисплеи, способные демонстрировать трехмерное изображение. Несколько производителей продемонстрировали готовые к серийному производству трёхмерные дисплеи. Однако и 3D-дисплеи по-прежнему не позволяют создавать полноценной физической, осязаемой копии математической модели, создаваемой методами трехмерной графики. Развивающиеся с 1990-х годов технологии быстрого прототипирования ликвидируют этот пробел. Следует заметить, что в технологиях быстрого прототипирования используется представление математической модели объекта в виде твердого тела (воксельная модель).

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

Моделирование - создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;

Текстурирование - назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов - прозрачность, отражения, шероховатость и пр.);

Освещение - установка и настройка источников света;

Анимация (в некоторых случаях) - придание движения объектам;

Динамическая симуляция (в некоторых случаях) - автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом;

Рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;

вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер.

Игра была создана на машине PDP-1 .

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:

• Спецэффекты , Визуальные эффекты (VFX), цифровая кинематография ;
• Цифровое телевидение , Всемирная паутина , видеоконференции ;
• Цифровая фотография и существенно возросшие возможности по обработке фотографий;
• Визуализация научных и деловых данных;
• Компьютерные игры , системы виртуальной реальности (например, тренажёры управления самолётом);
• Компьютерная графика для кино и телевидения

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

• Графический интерфейс пользователя
• Фрактальная монотипия

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. -

Пакет DirectX - это специальный набор различных библиотек, помогающих создать визуальные и звуковые эффекты для различных приложений и игр. Софт выпускается свободно, поэтому дальше пользователи могут бесплатно скачать Direct3D для Windows 7 64 bit, 32 bit и других систем.

DirectX считается основной частью любой операционной системы. Благодаря этому пакету, можно значительно улучшить качество и уровень обработки различных фильмов, игр, которые включают в себе трехмерную анимацию, цветовую графику, полный стереозвук и другие элементы мультимедиа. Помимо этого, Директ Икс способен увеличить производительность системы и ее безопасность.

Состоит DirectX из следующих частей:

• Direct3D – элемент, который отвечает за отображение трехмерной графики. Здесь все зависит от видеокарты, установленной на компьютере – чем мощнее она, тем ярче будут видны 3Д элементы.
• DirectDraw – часть пакета, отвечающая за отображение двухмерного изображения.
• DirectSound – элемент, который обрабатывает звуковые эффекты у фильмов, игр и приложений. Также этот компонент используется для аппаратного ускорения звука и его микширования.

Необходимые системные требования

Для того чтобы пакет DirectX 3D корректно работал, необходимы следующие условия:

1. Операционная система Windows архитектуры x64 / x32 (x86).
2. Стабильное подключение к сети Интернет для возможной загрузки дополнительных модулей или компонентов.

Что может набор DirectX?

Основные возможности компонента заключаются в следующем:

• Регулярное обновление пакетов безопасности вашей операционной системы.
• Полная совместимость с такими видеодрайверами как GeForce, NVidia и ATI.
• Повышение качества видео.
• Работа со звуковыми файлами имеющими формат WAV.
• Кодирование или же, в противном случае, декодирование музыкальных треков.
• Воспроизведение аудио файлов сложных форматов.
• Демонстрация анимации на веб-страницах.
• Корректная работа с анимацией и графикой вида 3D и 2D.
• Уменьшение нагрузки на процессор компьютера.
• Увеличение скорости рендеринга визуальных компонентов.
• Объемная демонстрация элементов.

Что добавлено нового?

DirectX постоянно обновляется: в последнем пакете были добавлены следующие функции:

• Значительно увеличилось качество и эффективность работы во время запуска приложений мультимедиа.
• Полностью был обновлен элемент Direct3D.
• Благодаря поддержке инновационных технологий, улучшилось отображение теней и текстур, за счет чего достигается реалистичный эффект при просмотре анимации и графики в играющих приложениях и видео.
• Пакет стал более стабилен.

Чем отличается DirectX от других драйверов?

На самом деле, у пакета Директ Икс есть свои конкуренты, а именно, это драйвер OpenGL, но у них есть ряд своих отличий. По этому списку видно, что DirectX по своим характеристикам значительно лучше.

DirectX 11/12 представляет собой незаменимый набор системных библиотек и дополняет список софта, необходимого для полноценной работы компьютера . Без него было бы невозможно раскрыть потенциал ни одного самого мощного процессора или сверх производительной видеокарты.

К сожалению, под видом популярных программ злоумышленники любят распространять вирусы, благодаря чему данное API обросло слухами, не имеющими ничего общего с действительностью. Вот почему важно скачать directx 11 с официального сайта по ссылке ниже.

Развитие технологии DirectX

Команда разработчиков улучшает старый функционал и вводит новые наработки с каждым обновлением. Последние версии DirectX (11/12) демонстрируют самые свежие ноу-хау, которыми только может похвастаться компьютерная графика.

Так как прогресс в создании видеокарт не стоит на месте, совершенствующееся «железо» требует ПО соответствующего качества. С каждым новым выходом DirectX улучшается оптимизация, скорость анимированной обработки и производительность, что положительно влияет на динамику игрового процесса. DirectX 11 для windows 7, 10 скачать бесплатно можно с официального сайта по прямой ссылке ниже.

Тонкости настройки

Настраивать DirectX не требуется , этот набор системных библиотек даже не имеет как такового интерфейса. Со всеми базовыми функциями программа начинает справляться сразу же после установки. Но изменять конфигурации настроек всё же можно. Это может быть полезно, если Вы хотите использовать возможности своей видеокарты по максимуму .

DirectX для Windows XP, 7, 8, 10

Однако пользователи систем Windows старше XP не смогут настроить DirectX и как-либо повлиять на компоненты этой программы. Дело в том, что для этих систем DirectX не выступает в роли стороннего ПО, а является частью операционной системы .

Остается лишь прибегнуть к настройкам видеодрайверов (в зависимости от модели видеокарт это может быть Панель управления для NVIDIA или Catalyst Control Center для AMD). Скачать directx 11 для windows 7, 8, 10 - значит настраивать компоненты драйверов.

Обладателям Windows XP повезло больше. Microsoft позаботилась о создании вспомогательной панели управления, поставляемой с «Microsoft DirectX Control Panel» . В силу того, что поддержка этой версии ОС была прекращена, на официальном сайте трудно найти этот софт. Но на просторах Интернета отыскать данную программу не составляет труда. Стоит понимать, что новые версии DirectX для XP недоступны.

Какие требования выдвигает программа для установки DirectX?

Даже несмотря на свою значимость, этот API специфичен и разработан с узкой поддержкой различных платформ. Так, для MacOS придется находить альтернативу.

Поддерживаемые системы:

• ОС на базе ядра GNU/Linux ;
• Windows XP, 7, 8, 10 ;
• Windows Phone .

Программа может быть установлена на компьютер , планшет или смартфон с одним обязательным условием - все устройства должны работать под управлением Windows. Разрядность системы может быть любой , поэтому можно directx 11 скачать для windows 32/64 bit . Особняком стоит Xbox, чьи возможности и призван раскрыть DirectX.

DirectX 12 для Windows 10, Xbox One

Последняя, двенадцатая, версия API выделяется среди своих предшественников благодаря оптимизации, позволяющих как никогда ранее грамотно использовать ресурсы компьютера. Скачать directx 12 для windows 10 и Xbox One и устроить революцию в мире качественной графики теперь может каждый.

Оценка и анализ возможностей

Пришло время поговорить о преимуществах и недостатках этого API. Среди первых можно выделить его функциональные возможности, незаменимость при воспроизведении многих игр, в том числе и таких популярных, как:

• Crysis;
• Skyrim;
• S.T.A.L.K.E.R.;
• Battlefield.

А вот минусы у этой программы выявить сложно. Недостаточная кроссплатформенность конечно не добавляет преимуществ, но и не критична, учитывая, что самая популярная ОС, Windows, поддерживается в полной мере.

Подведём итог

DirectX у многих ассоциируется со стандартом графического воспроизведения . Он входит в список тех компонентов, которыми обязательно должен располагать современный ПК. Важно иметь последнюю версию программы, т.к. она обладает самым обширным функционалом.