Последний рывок к интерактивности

Объёмная компьютерная графика играет всё большую роль в интернете. В этой статье речь пойдет о последних российских разработках в данной области.

С каждым годом всё больше и больше идёт сближение 3D- и Web-технологий. И если года два-три назад наблюдалась тенденция попыток вставки 3D-моделей в страницы сайтов (вспомним VRML), то сейчас ситуация меняется коренным образом. В результате выхода нескольких технологий "чистого" 3D-web, всплыли достаточно большие минусы такого подхода. К числу таких проблем относятся большие объёмы загрузки - вы загружаете достаточно большие объёмы полигонов с текстурами. Также обсчёт таких приложений производится практически одним процессором, поддержка стандартов ускорения 3D-графики минимальна или полностью отсутствует. Недаром, Intеl рекламировал новые команды для работы с 3D-Web в процессорах Pentium III. Причём, если в мультимедиа-приложениях, таких как игры, подобные проблемы решают наращиванием мощностей, то скорости передачи каналов Internet хоть и растут, но до сих пор недоступны для широкого круга пользователей.

Такую ситуацию на данный момент пытаются решить несколькими способами. Наиболее революционный метод – это переход на новые возможности 3D, которого ожидает вся индустрия компьютерной графики. А именно – замена технологии полигонов на технологию сплайнов и Nurbs-кривых. Так вот, до сих пор любой объект в компьютерной графики в основном представлялся набором большого количества точек, соединённых между собой прямыми линиями. Представьте себе шар, который полностью состоит из плоскостей треугольников или квадратов. Зададимся вопросом, сколько же нужно таких плоскостей, чтобы шар выглядел шаром? Правильно, как минимум несколько сотен. Объёмы для загрузки слишком велики не то что для Web, но и для стационарного мультимедиа. Вспомним колёса автомобилей в играх.

Чтобы решить подобную проблему коренным образом, компания Silicon Graphics ещё с 1993 года разрабатывает технологию Nurbs-кривых. Суть её состоит в том, что между тремя и более точками проводится математическая кривая, меняющая свою кривизну в зависимости от заданных уравнений. В результате такого подхода, шар строится всего 6-8 точками. Прогресс налицо. Но у этой технологии есть и обратная сторона медали – фигуру с острыми краями стало не так то и просто построить.

В полигонах, чтобы построить одну острую связующую вершину нужна одна точка, а в Nurbs-кривых для этих целей надо уже 3-,5-,7-вершин на бесконечно малых расстояниях (Вариант А – полигоны, Вариант B – Nurbs-кривые). Представим себе пятиконечную звезду. Для её построения в полигонах надо 10 точек, а в Nurbs уже 30 точек. Причём, можно строить поверхности по тем же правилам, что и в полигонах, но тогда математические кривые в таких поверхностях не работают. По сути, это те же полигоны. Ещё одна проблема – это подключение графических сопроцессоров для обработки такой графики. Алгоритмы ускорения обработки практически появились. Но они пока не универсальны и мало применяются. Например, Direct 3D 9.0 уже поддерживает обработку Nurbs-кривых. А OpenGL 2.0 от Silicon Graphics специально "затачивается" для максимальной скорости с кривыми. Нужно ещё 2-3 года, пока технология прочно войдёт в нашу жизнь, а затем ещё несколько лет для появления первых 3D-web приложений на этой технологии. Хотя, Nurbs-кривые уже сейчас можно увидеть в пакетах профессионального моделирования – MAYA и Rhino.

Существует ещё технология сплайнов, с 1990 года продвигаемая компанией Hash Inc. С одной стороны, она лишена недостатков полигонов и Nurbs. В одной линии могут мирно сосуществовать вершины, соединяемые как прямыми линиями, так и математическими кривыми. Это несомненный плюс. Но до сих пор нормально не решена проблема ускорения обсчёта этой технологии. На простых моделях программы с этой технологией идут на уровне лучших показателей скорости, но на сложных - требуемые ресурсы на обсчёт модели растут в геометрической прогрессии.  Недаром программа Animation Master от  Hash Inc при моделировании сложных объектов является самой медленно работающей. На основе сплайнов разработана WEB-технология, дающая гораздо более качественные результаты, чем полигоны. С нею можно ознакомиться на  сайте www.arcticpigs.com

Поэтому не удивительно, что для WEB сейчас идёт бурное развитие технологий замены "чистого 3D". Даже такой гигант технологий компьютерной графики как Discreet, и тот создал для сайтов векторную замену 3D, а именно технологию Plasma, которая переводит объёмную модель в набор линий, объёмных только в установленном ракурсе и заданных передвижениях.  Технология ещё в стадии разработки и пока загружаемые объёмы достаточно велики для модемного доступа.

В России на данный момент развивается несколько 3D-технологий для Web. Причём развитие этих технологий идёт иными путями чем на Западе. Уделяется очень много времени идейному наполнению технологий, но на реализацию выделяются довольно небольшие суммы. Достаточно яркий пример подобного подхода – RenderEYE от студии render.ru. Суть этой технологии достаточно проста. На полигональный шар натягивается специальным образом текстура (обычно по текстуре на каждую половинку шара). Внутри шара ставится источник ровного света и камера со специальным фокусом, вращение происходит при помощи мышки. Причём текстура может быть как обычной фотографией, так и отрендеренным видом (это даёт более качественный результат). Технология работает под управлением OpenGL. К минусам подобного подхода относится небольшой размер окна – это экономит ресурсы при обсчёте и повышает реалистичность. В проекции наполнение картинки, конечно, не изменяется. Вы просто смотрите через окно картинку, которая крутится вместе с шариком и создавая иллюзию небольшой проекционности изображения. В любом случае, чтобы составить окончательное мнение, лучше увидеть один раз эту технологию в деле.

Совсем иным путём пошла компания АРТИМ. Разрабатывая технологию показа своей мебели и объёмных предметов в сети, компания задействовала Flash 6 MX и MAYA. Вот уже как год ведутся работы по связыванию этих мощных платформ. Основной упор компания сделала на доступность в использовании и простоту изготовления, что является залогом массовости применения. Сама технология "Art3D" создаётся в три этапа. На данный момент сайт компании активно демонстрирует первый этап технологии. Всё наполнение сайта полностью смоделировано в 3D и вставлено во Flash. В каталоге мебели вы можете покрутить в объёме любой предмет мебели, открыть/закрыть его двери. Забудьте о качестве модели в VRML, качество визуализации модели находится на уровне профессиональных платформ рендеринга и моделирования. Вы можете посмотреть модель как в 3D, так и в рисованном виде. Цена каждой подобной сцены раз в 5-7 ниже, чем цена одного модуля RenderEYE. 

На втором этапе технологии обещают возможность изменения цвета модели в рисованном виде. Программа расстановки мебели, доступная сейчас на первом этапе (третий этап пока в режиме тестирования), позволяет расставлять мебель в комнате с задаваемыми размерами. Правда, пока только доступен один вид расстановки – расстановка сверху. На втором этапе технологии станут доступны возможности изменения в проекции мебели на видах сверху, а также получение развёртки по стенам.

Самый апофеоз технологии – это третий этап. Он наиболее интересен для нас. В нём происходит окончательное слияние  MAYA с Flash. Уже сейчас в процессе тестирования модуль связывания этих систем. Представьте себе систему, когда подобная программа расстановки после позиционирования мебели и установки точки зрения автоматически передаёт и настраивает MAYA для получения результата. Pезультат вы можете просмотреть как в режиме on-line, так и получить его по электронной почте. А результатом является объёмный компьютерный интерьер на уровне профессиональной системы моделирования – MAYA.

Другие примеры интерьеров можно посмотреть здесь: интерьер 2, интерьер 3, интерьер 4. Поле применения подобной схемы не только интерьеры. Это может быть всё что угодно, начиная от атласов строения человека и механизма, и заканчивая интерактивными школьными пособиями по биологии, химии и физике. Ценность подобной системы в том, что она открывает мир профессиональной компьютерной графики для любого пользователя сайта с этой системой. Пользоваться подобной системой можно и на слабом компьютере, вы получаете лишь конечный результат. Даже на этапе компьютерных интерьеров система позволяет обходиться без 3D-дизайнера. Она полностью автоматизирована. Финальный ввод системы ожидается через 4-6 месяцев. Вот тогда мы сможем ознакомиться со всеми возможностями системы и сравнить лучшие российские разработки для применения на своих страницах и ресурсах.