كارت كرافیك سه بعدی

صفحه نمایشگردر كامپیوتر مسئول نمایش اطلاعات است . در زمان مطالعه یك مقاله، صفحه نمایشگر، اطلاعات را دو بعدی ( طول و عرض) نمایش خواهد داد. زمانیكه با استفاده از كامپیوتر یك فیلم را تماشا كرده  یا یك بازی كامپیوتری خاص را انجام می دهیم ، صفحه نمایشگر اطلاعات را در یك پنجره سه بعدی نمایش می دهد. دنیای سه بعدی كه آن را از پشت كامپیوتر نگاه می كنیم ، تصویری واقعی از دنیائی است كه در آن زندگی می كنیم و شاید همین موضوع باعث جذابیت بیش از اندازه دنیای سه بعدی در كامپیوتر باشد.

كامپیوتر برای نمایش اطلاعات بصورت سه بعدی بر روی یك صفحه نمایشگر تخت از چه ترفندهائی استفاده می نماید؟ بازیهای كامپیوتری به چه صورت طراحی و نوشته می گردند تا قادر به ایجاد یك فضای سه بعدی كاملا" ملموس باشند؟ در این بخش به بررسی ترفندهائی خواهیم پرداخت كه توسط طراحان گرافیك سه بعدی استفاده شده و در ادامه به بررسی پتانسیل ها ی مورد نیاز در یك كارت گرافیك پرداخته و نحوه بالفعل نمودن پنانسیل ها ی فوق را آشنا خواهیم شد.

چه چیزی یك تصویر سه بعدی را ایجاد می نماید ؟

تصویری كه علاوه بر طول ( درازا ) و عرض ( پهنا ) دارای ارتفاع ( عمق ) باشد ، یك تصویر سه بعدی است .تصویری كه دارای صرفا" طول و عرض باشد یك تصویر دو بعدی خواهد بود. برخی از تصاویر با توجه به اهداف خود بصورت دو بعدی هستند. مثلا" برخی از تصاویر بین المللی كه می توان آنها را در فردوگاه  یا سایر اماكن عمومی مشاهده نمود ( راهنمای رستوران ، راهنمای تلفن و ... ) بگونه ای طراحی شده اند كه با مشاهده آنان بتوان سریعا"  اقدامات مربوطه را انجام داد. بدین منظور در آفرینش تصاویر فوق از اشكال ساده و پایه استفاده بعمل می آید. تصاویر و گرافیك دو بعدی برای ایجاد ارتباط سر یع و ساده با مخاطب دارای جایگاهی خاص هستند . گرافیك های سه بعدی مفاهیم بیشتری را به مخاطب منتقل خواهند كرد و لازم است كه این نوع تصاویر حامل اطلاعات بیشتری باشند.

به مثلث های فوق ، نگاه كنید .هر مثلث در سمت چپ دارای سه خط ( ضلع ) و سه زاویه است .این تمام اطلاعاتی است كه توسط یك مثلث قابل بیان است . در سمت راست ، یك هرم  مشاهده می گردد. هرم دارای یك ساختار سه بعدی است كه از چهار مثلت  تشكیل می گردد. هرم پنج خط و شش زاویه را برای بیان یك مفهوم در اختیار دارد. همانگونه كه مشاهده می شود یك تصویر سه بعدی قادر به بیان مفاهیم و اطلاعات بمراتب بیشتری نسبت به تصاویر دو بعدی است .

گرافیك سه بعدی چیست ؟

برای اغلب كاربران مشاهده یك بازی كامپیوتری متداولترین روش برای مشاهده گرافیك سه بعدی است . بازیهای كامپیوتری بر اساس تصاویری ایجاد می گردند كه كامپیوتر در آفرینش آنها نقشی حیاتی دارد. تصاویر فوق می بایست مراحل تدوین زیر را سپری نمایند:

·      ایجاد یك دنیای مجازی سه بعدی

·      مشخص نمودن بخش هائی از دنیای مجازی كه می بایست بر روی صفحه نمایش داده شوند.

·      مشخص نمودن نحوه نمایش هر پیكسل بر روی صفحه تا از این طریق بتوان یك تصویر واقعی را نمایش داد.

چگونه می توان یك تصویر را مشابه  شكل واقعی آن ایجاد نمود؟

برای آفرینش تصاویر گرافیكی و انطباق آنها با شكل واقعی ، می بایست پیكسل ها را بر روی یك صفحه دو بعدی مستقر و با انجام عملیات متفاوت ، یك تصور سه بعدی  از آنان را خلق تا هر بیننده در برخورد با تصویر خلق شده یك برداشت سه بعدی از تصویر را در ذهن خود ایجاد نماید. در این راستا از امكانات متعدد نظیر :Shapes  ،Surface textures  ،Lighting ,Perspective ,Depth of field وAnti-aliasing استفاده می گردد. بررسی هر یك از موارد فوق خارج از حوصله این بخش بوده و كاربران می توانند از منابع ذیربط در رابطه با " گرافیك سه بعدی " استفاده نمایند.

كارت گرافیك سه بعدی

در ابتدای مطرح شدن كامپیوترهای شخصی ، رفتار كارت های گرافیك مشابه یك مترجم بود. در چنین مواردی تصاویر ایجاد شده  توسط پردازشگر به كمك كارتهای گرافیك به پالس های الكتریكی مورد نیاز درایور مانیتور كامپیوتر، تبدیل می گردیدند. با اینكه روش فوق بدرستی كار می كرد ولی سهم پردازنده  برای انجام عملیات (پردازش) بسیار بالا بود . در این راستا تمام عملیات مربوط به پردازش تصویر توسط پردازنده صورت می گرفت . وضعیت فوق صرفا" مختص كارت گرافیك نبود و اغلب كارت ها دارای عملكردی مشابه كارت گرافیك با توجه به حوزه عملكرد خود بودند.

پس از مطرح شدن بازیهای مدرن سه بعدی و نمایش های چند رسانه ای ، نیاز به یك پردازنده با سرعت بالا احساس گردید. با قرار گرفتن پردازنده با سرعت بالا در كنار كارت گرافیك ، عملیات پردازش با سهم  متفاوت بین پردازنده اصلی سیستم و پردازنده كارت گرافیك تقسیم گردید.

اولین مرحله در ساخت یك تصویر دیجیتال سه بعدی ، ایجاد دنیائی مملو از اضلاع و زاویه است . دنیای فوق از یك مدل سه بعدی مبتنی بر ریاضیات به مجموعه ای از الگوها ی دو بعدی به منظور نمایش بر روی نمایشگر ، تبدیل می شدند. تصاویر انتقال یافته در ادامه با افزودن مجموعه امكاناتی نظیر :Surface ، بگونه ای تبدیل می گردیدند تا بتوان آنها را بر روی یك مانیتور مشاهده كرد. پردازنده اختصاصی كارت گرافیك مسئولیت عملیاتrendering را برعهده می گرفت ( پردازنده اصلی سیستم درگیر قضیه فوق نمی گردید ) . كارت های گرافیكTNT2  وVooDoo3 دارای پردازنده های اختصاصی مربوط به خود می باشند. یكی دیگر از تحولات بسیار مهم در رابطه با كارت ها ی گرافیك سه بعدی كه مسئولیت پردازنده اصلی در عملیات پردازش را كاهش می داد ، توسطGeForce 256 از شركتNvida ارائه گردید. همانگونه كه اشاره شد ، كارت های گرافیك قبلی با هدف كاهش حجم عملیات پردازنده اصلی و افزایش سرعت محاسبات پردازش ، پردازنده  خود رامكلف به انجامrendering تصویر نموده بودند. در كارتGeForce 256 علاوه بر این ، امكان انتقال مدل مورد نظر از فضای سه بعدی محاسباتی به یك فضای دو بعدی نیز فراهم گردید. با توجه  به اینكه در تبدیل فوق از معادلات پیچیده ریاضی بهمراه اعداد اعشاری استفاده می گردد ، با قبول مسئولیت عملیات فوق توسط پردازنده اختصاصی كارت گرافیك ، حجم عملیات مربوط به پردازنده اصلی بطرز چشمگیری كاهش و زمان لازم برای پرداختن به سایر موضوعات مورد علاقه و در عین حال مهم برای پردازنده اصلی فراهم می گردید! .

كارت گرافیكVoodoo 5 از شركت 3dfx ، عملیات دیگری را از دوش پردازنده اصلی برداشت . شركت فوق این تكنولوژی راT-buffer نامگذاری كرد. تكنولوژی فوق فرآیندRendering را بهبود بخشیده است . در این تغییر و تحول از بعدRendering ، پردازنده اصلی سیستم عملا" درگیر نخواهد گردید.

كارت های گرافیك طی سالیان اخیر نسبت به  زمانیكه صرفا" بصورت متن ( 25 سطرو 80 ستون )  و تك رنگ بودند، سریعا" رشده نموده و همچنان این روند ادامه خواهد یافت . امروزه میلیون ها كاربر از بازیهای مدرن كامپیوتری و برنامه شبیه ساز گرافیكی به لطف پیشرفت های بدست آمده در صنعت كارت های گرافیك ، استفاده و از آنها لذت می برند.ما می خواهیم بر صفحه نمایشگر خود یك دنیای واقعی از آنچه در هستی است را مشاهده نمائیم ، بدون شك كارت های گرافیك در این راستا دارای نقش انكار ناپذیری خواهند بود.

بر گر فته از سایتSrco.ir