3D-графика. ЗИЛ
•Download as PPT, PDF•
0 likes•323 views
Лекция по истории трёхмерной графики в К/ц "ЗИЛ"
3D-графика. ЗИЛ
- 1. Высшая школа экономики, Москва, 2013 www.hse.ru ИСТОРИЯ 3D-ГРАФИКИ Соболевский Алексей
- 2. Высшая школа экономики, Москва, 2013 О чём лекция? • Об истории • О 3D-графике • Об инженерах • О мыслях, помыслах и домыслах инженеров • О жизни, вселенной и вообще
- 3. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Основные понятия 3D-графики (условно) • Полигон • Вертекс • Текстура • Шейдер • Буфер глубины и буфер кадра • Рендеринг
- 4. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 5. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Угадай личность!
- 6. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 7. Высшая школа экономики, Москва, 2013 • Ставил эксперименты на прямых и точках (стереометрия) • Изучал двумерные фигуры (планиметрия) • Ввёл аксиомы для формализации пространств Евклид
- 8. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 9. Высшая школа экономики, Москва, 2013 • Формализовал алгебру (символьный анализ) • Научил находить корни квадратного уравнения (и не только) • Первый пример бесконечного произведения Франсуа Виет (1540 – 1603)
- 10. Высшая школа экономики, Москва, 2013 • Философ, математик, механик, физик и физиолог • Рассуждал о методе. Написал книгу • Объяснил графики лучше чертить в тетради в клеточку Кто это?
- 11. Высшая школа экономики, Москва, 2013 • Основоположник аналитической геометрии • Создатель метода координат Рене Декарт (1596 – 1650)
- 12. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Трёхмерное пространство
- 13. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Системы координат Цилиндрическая Сферическая
- 14. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Леонард Эйлер (1707 – 1783) • Положил начало топологии • Первый учебник по аналитической геометрии и основам дифференциальной геометрии • Разворачивал трёхмерные поверхности на плоскость • Отлично рисовал круги
- 15. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Леонард Эйлер (1707 – 1783)
- 16. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Борис Делоне, Георгий Вороной • Создатель метода триангуляции • Создатель «Диаграмы Вороного»
- 17. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Георгий Вороной (1868 – 1908)
- 18. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Георгий Вороной (1868 – 1908)
- 19. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Борис Делоне (1890 – 1980)
- 20. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Алан Тьюринг (1912 – 1954) • Создатель «Машины Тьюринга» (24 года) • Входил в группу разработчиков «Манчестерских компьютеров» (36 лет) • Участвовал в разработке первого транзисторного компьютера
- 21. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Даммер, Шокли, Бардин, Браттейн • Один из основоположников микрочипов и интегральных схем • Нобелевская премия за создание биполярных транзисторов
- 22. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Наконец-то 3D! 3D-графика Раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.
- 23. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного иллюзий
- 24. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Красота...
- 25. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Современные гуру Иван Сазерленд •Создатель Sketchpad (1962 год) •Основатель первой кафедры Компьютерной графики Эд Катмолл •Создатель первых алгоритмов битовой глубины и текстурирования •Технический директор Pixar
- 26. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Современные гуру
- 27. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Современные гуру Джим Блинн Создатель Bump Mapping и Environment Mapping Би Тюн Фонг Phong Shading Анри Гюра Gouraud Shading
- 28. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного об алгоритмах
- 29. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного об алгоритмах
- 30. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного об алгоритмах
- 31. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного об алгоритмах — вектор нормали — направление проецирования — коэффициент фонового освещения — коэффициент зеркального освещения — коэффициент диффузного освещения
- 32. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного об алгоритмах
- 33. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного об алгоритмах
- 34. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Немного истории
- 35. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Пьер Безье (1910 – 1999) • Создатель кривой Безье (1959)
- 36. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Пьер Безье (1910 – 1999) • Частный случай многочленов Бернштейна
- 37. Высшая школа экономики, Москва, 2013 NURBS
- 38. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Ещё немного истории • 1976 год Первый фильм, в котором использовалась 3D-графики, Futureworld • Первая программа 3D-моделирования MAGI (процедрурная) • Алгоритм трассировки лучей • Появление полигонального метода моделирования • Power Animator (SGI-станции, Irix OS)
- 39. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Ещё немного истории (Futureworld)
- 40. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Разбиение на треугольники вручную
- 41. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Главное событие 3D графики Главное событие в истории 3D графики
- 42. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Главное событие 3D графики ?
- 43. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Главное событие 3D графики
- 44. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Главное событие 3D графики
- 45. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Главное событие 3D графики
- 46. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Чайник Юта (Мартин Ньюэлл, 1975 г.)
- 47. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Тем временем...
- 48. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Тем временем... • MDA (Monochrome Display Adapter) • CGA (Color Graphics Adapter, 4 бита, 16 цветов, 1981 г.) • EGA (Enhanced Graphics Adapter, 64 цвета, 1984 г.) • VGA (Video Graphics Array, 1987 г.) – Графический контроллер – видеопамять – последовательный преобразователь – контроллер атрибутов – Синхронизатор – контроллер ЭЛТ
- 49. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Тем временем...
- 50. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Тем временем... Test Drive Ferrari. CGA vs Now (NFS)
- 51. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Видеокарты/ускорители Раньше было: Видеокарта (2D) + ускоритель (3D) Сейчас: Видеокарта (3D) + сопроцессоры (Shaders, Physics)
- 52. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Voodoo 2 (1998) Pixel Fill Rate: 90 Mil/s Memory/core clock: 90 MHz Display out: 16 bit
- 53. Высшая школа экономики, Москва, 2013 GeForce GTX Titan (2013) Pixel Fill Rate: 40 000 Mil/s Core clock: 837 MHz Memory clock: 6008 Mhz
- 54. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Архитектура
- 55. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Текстурирование
- 56. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Текстурирование. Bump Mapping (1978)
- 57. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Текстурирование сейчас • Normal Mapping • Parallax Mapping • Bump Mapping • Environment Mapping • Displacement Mapping • Mipmapping • …
- 58. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Текстурирование
- 59. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Текстурирование
- 60. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Буфер глубины (1974) и буфер кадра Буфер глубины - способ учёта удалённости элемента изображения По сути, это массив, записывающий удалённость объектов сцены от камеры
- 61. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Буфер глубины и буфер кадра
- 62. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Буфер глубины и буфер кадра
- 63. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Рендеринг РЕНДЕРИНГ РЕНДЕРИНГ
- 64. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Рендеринг Получение изображения из модели (не обязательно 3D)
- 65. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Конвейер рендеринга Это стандартный алгоритм Вход конвейера – данные о 3D сцене (свет, объекты, текстуры, шейдеры, типы затенения и освещения и т.п.) Выход конвейера – 2D картинка на мониторе
- 66. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Конвейер рендеринга (раньше) • Триангуляция (Triangle Setup) • Трансформация объектов • Обработка вершин • Трансформация вида • Проекция сцены • Отсечение невидимых частей • Растеризация • Обработка пикселей • Вывод
- 67. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Конвейер рендеринга (сейчас)
- 68. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Обработка света
- 69. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Обработка света • Lightmapping • Shadow Volumes • Ray Tracing и Reverse ray tracing • Occulsion mapping • Photon mapping
- 70. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Lightmap • Меняется цвет и освещённость текстуры
- 71. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Shadow Volumes • В самом простом случае: всё, что находится за освещённым объектом – чёрное. Очень жёсткие тени. Сложности с воспроизведением рассеивания света
- 72. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Shadow Volumes Справа показано, как распространяются проекции теневых объёмов от источника света
- 73. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Ray Tracing и Reverse Ray Tracing • Если совсем просто: каждый пиксель экрана – это луч, направленный в трёхмерную сцену. При пересечении с объектом высчитывается цвет этого пикселя с учётом коэффициентов отражения, преломления и цвета самой текстуры.
- 74. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Ray Tracing и Reverse Ray Tracing
- 75. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Дополнительные фишки Дополнительно
- 76. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Дополнительные методы и алгоритмы • Методы построения 3D-объектов – NURBS – Voxels • Anti-Aliasing • Motion Blur • HDR
- 77. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Voxels • Voxel – Volumetric pixel, по аналогии с обычным пикселем – из вокселей могут строится трёхмерные объекты. Может быть кубом, сферой или другим примитивом. Не нуждается в текстурировании.
- 78. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Voxels
- 79. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Anti-aliasing • Anti-aliasing – технология, используемая для устранения эффекта «зубчатости», возникающего на краях одновременно выводимого на экран множества отдельных друг от друга плоских, или объёмных изображений.
- 80. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Anti-aliasing
- 81. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Шейдеры
- 82. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Шейдеры
- 83. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Шейдеры
- 84. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Шейдеры Это всё иллюзии, игры разума, игры с цветом!
- 85. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Иллюзии
- 86. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Вернёмся к истории (кино) • 6 секунд • 20 человек • 7 месяцев
- 87. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Вернёмся к истории (кино) • 12,7 млн. полигонов • 1 кадр – до 72 часов рендеринга
- 88. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Аудитория А113
- 89. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Аудитория А113
- 90. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Аудитория А113
- 91. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Аудитория А113
- 92. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Аудитория А113
- 93. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Видеокарта сейчас • Около 4 000 000 000 транзисторов на одной плате • Около 1 000 ядер на обработку • Отдельные блоки для буферизации, растеризации, обработки команд CUDA, Direct 3D, Open CL, Open GL • Сенсоры, датчики, обработчики ошибок, синхронизация, доп. интерфейсы • Техпроцесс 20 нм
- 94. Высшая школа экономики, Москва, 2013 Видеокарта сейчас • С/К «Ломоносов» – 78 000 + ядер – Реальная производительность – более 900 Тфлопс (i5 – около 100 Гфлопс) – Использование спец. шины InfiniBand для коммутации (до 300 Гбит/сек) – Гетерогенная архитектура
Editor's Notes
- Диаграмма Вороного конечного множества точек S на плоскости представляет такое разбиение плоскости, при котором каждая область этого разбиения образует множество точек, более близких к одному из элементов множества S, чем к любому другому элементу множества[
- Разбиение пространства на симплексы. В частном случае – на треугольники
- Разбиение пространства на симплексы. В частном случае – на треугольники
- Разбиение пространства на симплексы. В частном случае – на треугольники
- Джоффри Даммер (1909 – 2002); Шокли, Уильям Брэдфорд; Бардин, Джон; Браттейн, Уолтер Хаузер