На сегодняшний день использование трехмерной графики вышло уже далеко за пределы сферы только информационных технологий. Кинематограф, компьютерные игры, архитектура и строительство, машиностроение — это далеко не полный перечень областей, в которые глубоко проникла 3D-индустрия. Некоторые отрасли человеческой деятельности (как, например, дизайн, мультипликация, игры) уже просто невозможно представить без реалистичных 3D-изображений или анимации. Кажется, что так было всегда, но качественная графика, доступная широкому кругу пользователей ПК, появилась не так давно…
За кулисами 3D спрятан очень серьезный математический аппарат, реализованный в ядре графической системы, производящей трехмерные изображения. Математические зависимости, описывающие формирование цифровой модели реальных объектов, а также алгоритмы для просчета освещения трехмерных сцен (областей виртуального пространства, содержащих трехмерные объекты и источники света), разработаны еще в 60-х годах прошлого века.
Но слабые возможности аппаратного обеспечения в ту пору не позволяли создавать даже совсем несложные 3D-изображения. Первые компьютерные программы, формирующие простенькие трехмерные модели на основе эскизов, были созданы в университете города Юты (США) Иваном Сазерлендом и Дэвидом Эвансом. Начиная с середины 70-х их последователи Эд Катмулл, Джим Блинн, Би Тюн Фонг (студенты все той же кафедры компьютерной графики в Юте) продолжили развивать технологии работы с 3D-графикой и анимацией.
Поначалу исследования носили сугубо научный характер, так как мало кто воспринимал всерьез студенческие и аспирантские работы по формированию объемных изображений на экране компьютера. Но, как оказалось, фундаментальные исследования, проведенные в этот период, стали началом развития мощнейшей технологии, которая коренным образом изменила представление о возможностях применения компьютерной графики. Многое из созданного в те годы находит применение до сих пор. В частности, при визуализации используются материал Blinn, созданный Дж. Блинном, а также специальная модель освещения, основанная на расчете интенсивности света в каждой точке поверхности объекта, разработанная Фонгом и известная под названием Phong shading.
Со временем геометрические формы создаваемых на экране моделей все более и более усложнялись: наряду с простыми геометрическими примитивами и их комбинациями (куб, сфера, тор, различные тела, описываемые несложными алгебраическими уравнениями) появилась возможность поверхностного моделирования. В данном случае формируемая модель представляет собой поверхность, которая может состоять из множества полигонов (чаще всего треугольников). Развитие поверхностного моделирования стало большим шагом вперед и позволило создавать модели любой формы, включая живые организмы: людей, растения и т. п. Но параллельно с проблемами, связанными со сложностью форм 3D-моделей, всегда стоял вопрос повышения их реалистичности.
То есть кроме собственно математического описания геометрии модели, которое бы максимально отвечало форме моделируемого и отображаемого объекта, требовалось его хорошее визуальное представление. И здесь очень кстати пришлись достижения ученых-физиков, занимающихся оптикой и различными формами излучения. Результаты их работ, касающиеся преломления, отражения, поглощения световых лучей, были положены в основу различных методов визуализации.
Стабильный рост производительности персональных компьютеров в начале 90-х дал толчок развитию относительно недорогих программ для трехмерного моделирования. Появление таких программных пакетов сделало 3D доступным для простых пользователей, при этом само моделирование перестало быть привилегией небольших групп ученых, занимающихся скучными исследованиями, или кинематографистов, имеющих доступ к мощным графическим станциям. Легкость в освоении, относительно невысокие требования к аппаратному обеспечению и поистине удивительные возможности таких систем обеспечили им быстрое распространение и большую популярность. Кроме того, развитие графических библиотек способствовало популяризации программирования 3D-приложений, что еще более ускорило развитие и распространение трехмерной графики. В области дизайна и анимации следом за такими китами 3D-моделирования, как 3D Studio Max, Maya, Softimage 3D, LightWave 3D, на рынке появляются небольшие компании (Renderman, Mental Ray и пр.), занимающиеся разработкой узконаправленных специализированных модулей — плагинов. В инженерном 3D-моделировании у тяжелых САПР-пакетов (CATIA, Unigraphics, Pro/Engineer) инициативу перехватывают более легкие и простые в освоении 3D-пакеты нового поколения: SolidWorks, SolidEdge, Inventor. Дизайн и анимация Несмотря ни на большую стоимость первых систем для трехмерного моделирования, ни на чудовищные по тем временам требования к аппаратному обеспечению, трехмерную графику с самых ранних этапов ее развития стали использовать для дизайна и анимации. Что же скрывается за столь таинственным словом «дизайн»? Дизайн (от англ. design — проектировать, чертить, задумывать) — это вид деятельности, связанный с проектированием предметного мира. Дизайн часто еще называют художественным конструированием или технической эстетикой. Специалисты по дизайну разрабатывают образцы рационального построения предметной среды (зданий, изделий, интерьеров и пр.), изучают эстетические свойства изделий и т. п.
Работа дизайнера невозможна без графического представления его идей, причем чем лучше будет это представление, тем больше ценится такой дизайнер и тем выше оплата его труда. В давние времена, когда о трехмерной графике никто еще и не мечтал, дизайнерам приходилось вручную набрасывать эскизы своих проектов, а потом разрисовывать их, дабы придать им максимальную реалистичность. Для особо сложных проектов иногда делались специальные макеты. Но даже самый лучший макет лишь отдаленно напоминал проектируемый объект, поскольку не учитывал таких существенных особенностей, как освещение, материалы и окружение в реальных условиях. И после всех выполненных работ заказчик мог получить не совсем то, что ему предлагалось.
Появление программ класса 3D Studio Max и Maya совершило стремительный переворот в индустрии дизайна. Художники, модельеры, архитекторы получили в свои руки мощный инструмент, позволяющий легко создавать изображения, почти идеальные с физической точки зрения: учитывающие материалы моделей сцены, источники света, их интенсивность и множество других факторов. Сегодня, говоря о дизайне, мы практически всегда подразумеваем художественное проектирование только с использованием 3D-графики.
2.11. Интернет-телевидение
Самым молодым видом телевидения является вещающее в интернет-среде. Оно принимается через скоростные линии на компьютеры, коммуникаторы, мобильные телефоны.
Телевидение межсетевого протокола (Интернет-телевидение или online-TV) - система, использующая двухсторонний цифровой сигнал радиопередачи, который посылается через переключенную телефонную или кабельную сеть посредством широкополосного подключения. Оно базируется на декодировании видео IP и преобразовании его в стандартные телевизионные сигналы.
Интернет-телевидение вышло на новый уровень развития. Если до недавних пор оно казалось простому обывателю диковинкой, то теперь интернет-телевидение приобретает колоссальные масштабы. Пользователей прельщают большой выбор возможностей применения телевизионного контента, которые до последнего времени были практически неосуществимы на традиционном телевидении.
IPTV система позволяет реализовать:
Управление пакетом подписки каждого пользователя
Защиту содержания телевидения на любом уровне
Трансляцию каналов в формате MPEG-2, MPEG-4
Представление телевизионных программ
Функцию регистрации телевизионных передач
Поиск прошлых телевизионных передач для просмотра
Функцию паузы для телеканала в режиме реального времени
Индивидуальный пакет телеканалов для каждого пользователя
Следующим этапом развития телевидения, стало появление интерактивности, которую легче всего реализовать посредством IP-вещания. В принципе, интернет-телевидение появилось довольно давно, и список российских провайдеров, предлагающих подобные услуги, исчисляется сотнями различных компаний и веб-сайтов. По величине их можно разделить на три группы.
Небольшие компании пытаются привлечь пользователей оригинальностью контента, своим подходом к созданию сетки вещания. Порой можно встретить целую сеть каналов, посвященных, скажем, неформальной музыке. Ожидать постоянного онлайн-вещания и новых, оригинальных сюжетов не приходится. Обычно программа состоит из нескольких десятков не самых свежих роликов, иногда попадаются авторские программы. Не редки случаи, когда прямого онлайн-вещания нет в принципе: на сайте пользователю предлагается выбрать и скачать интересующие его видеоклипы. Этакий аналог YouTube, правда, контент пополняется при участии небольшой команды, а не миллионов пользователей.
Ко второй группе можно отнести крупных интернет-провайдеров, предлагающих для просмотра популярные спутниковые и федеральные каналы через широкополосный доступ. Обычно это называют технологией Triple Play, в которую входит широкополосный доступ в интернет (TCP/IP), IP-телевидение (IPTV) и интернет-телефония (VoIP). Что же касается просмотра спутниковых и федеральных каналов с помощью интернет-провайдера, то выбор этой услуги зачастую выгоден как с финансовой точки зрения (меньшая стоимость подключения, абонентской платы), так и с функциональной. Если комплект из спутниковой тарелки и ресивера за многие годы с точки зрения техники практически не изменился, то компьютеры и возможности программного обеспечения шагнули далеко вперед. Нет необходимости докупать дополнительное оборудование, а смотреть телевизионные каналы можно как на экране компьютера, так и телевизора. Нет необходимости докупать DVD-рекордер для записи передач: ТВ-программы можно легко сохранить на жестком диске компьютера или на CD и DVD-дисках, выбрав нужный формат видео. Оплачивать также придется не два разных счета, двух разных провайдеров, а один. Если в будущем к этому счету еще присоединится и оплата за телефон – не трудно догадаться, за какими именно провайдерами будущее.