Журнал «Компьютерра» №33 от 13 сентября 2005 года

Эта ежегодная выставка, выросшая из небольшой конференции, является центральным событием в мире компьютерной графики и собирает не только продавцов коммерческих решений, но и массу специалистов, ничего не продающих и не покупающих, а просто работающих в этой области. SIGGRAPH находится где-то посередине между лас-вегасским шоу NAB (National Association of Broadcasters) или амстердамской IBC, представляющими системную интеграцию в области кино и телевещания, и многочисленными фестивалями компьютерной и традиционной анимации типа Imagina.

Трудно сказать, что именно является ядром SIGGRAPH. Выставка проходит в два этапа, идущих по времени «внахлест». Сначала

проходит научная конференция, на которой светила компьютернографической мысли обсуждают актуальные проблемы и алгоритмы их решения в ближайшем будущем. Понять, о чем идет речь, в половине случаев непросто даже человеку, много лет работающему в индустрии. Научная конференция — это действительно место, где формируется (или хотя бы обсуждается) будущее компьютерной графики. В этом году наибольшее впечатление на меня произвел доклад о квантовом рендеринге, как о грядущей революции в области просчета изображений (http://www.siggraph.org/s2005/main.php?f=conference&p=courses&s=32). Причем докладчик настаивал на том, что презентация в наше время алгоритмов квантового рендеринга равносильна современному курсу компьютерной графики, прочитанному в 1935 году!

Через два дня после начала научной конференции стартует основная выставка программно-аппаратных достижений в областях, так или иначе связанных с компьютерной графикой, причем относящихся по большей части к индустрии развлечений, нежели к проектированию или дизайну. Производители железа постепенно вымываются с выставки, так как уже трудно удивить посетителя терабайтными видеомассивами или трансляцией контента в киноразрешении по сети. В былые годы стенды Panasonic или Sony занимали значительную часть экспозиции, теперь же их нет вообще. Раз уж речь зашла о железе, начну обзор с того, что можно было потрогать, а не только посмотреть.

Если когда-то цветная печать воспринималась как технология будущего, а о пространственной (3D) печати никто не смел и подумать, то сейчас заурядным экспонатом на выставке является трехмерная цветная печать. Причем Z Corporation (http://www.zcorp.com/) анонсирует доступность технологии широким массам. Стоимости расходных материалов для печати (а лучше сказать напыления) одной трехмерной детали в 24-битном цвете составляет около десяти долларов, причем все остатки материалов полностью утилизируются и используются снова [1].

Одной из самых популярных технологий на выставке были стереодисплеи. Большинство из них позволяли видеть объемную картинку без всяких очков. Вкратце суть этой технологии такова. Представьте, что вы сфотографировали некий объект несколько раз, сдвигая камеру вправо и влево (как бы немного заглядывая за объект). Полученные восемь снимков (это стандартное число на сегодняшний день) можно «собрать» специальной утилитой и подать на стереодисплей, который будет демонстрировать один из этих снимков в зависимости от вашего положения относительно монитора. Шагнув вправо или влево, вы увидите снимки, сделанные с разных сторон. (Помните календарики, наклоняя которые под определенным углом, можно было лицезреть одну из двух картинок?) На статических изображениях такие переключения между «видами» происходят щелчком (то есть дискретно), если вы неистово мотаете головой перед экраном. Но специально просчитанная анимация выглядит очень эффектно. Производители утверждают, что могут поддерживать до 64 стереопланов, однако больше восьми на выставке мне увидеть не удалось. Как правило, эти дисплеи являют собой законченное и весьма недешевое программно-аппаратное решение (например, от крупнейшего производителя подобных систем, компании Opticality (http://www.opticalitycorporation.com/)), однако есть и бюджетные модели. На стенде Кассельского университета (Германия) демонстрировались небольшие экраны, надеваемые на обычный монитор или на экран ноутбука и превращающие их в стереомонитор. Внешне они похожи на популярные когда-то «защитные» экраны и состоят из тонких цилиндрических трубок. Главным недостатком такого подхода является необходимость иметь довольно высокое разрешение на экране ноутбука, чтобы достичь приемлемого качества стереоэффекта.

Другое решение, касающееся технологии воспроизведения изображений и анимации на дисплеях, меня сильно удивило. Речь идет о выводе изображений с высоким динамическим диапазоном (HDR Displays, High Dynamic Range Displays). Прочитав на сайте производителя, компании BrightSide Technologies (http://www.brightsidetech.com/), о том, что ее дисплеи в десять раз ярче и в сто раз контрастнее, вы можете подумать, что это просто сверхъяркие режущие глаз панели. На самом же деле они позволяют выводить не традиционные 24-битные изображения, а специальным образом подготовленный контент с высоким динамическим диапазоном. Суть технологии на пальцах можно объяснить так. Если вы сняли на цифровой фотоаппарат какую-нибудь сцену, то при попытке увеличить яркость с помощью любой программы, вы увидите, как самые светлые участки начинают засвечиваться. Количество оттенков, содержащихся в 24-битном изображении, не позволяет «вытягивать» из него дополнительную информацию о пересвеченных или недоэкспонированных участках. Теперь представьте, что вы снимаете один и тот же план несколько раз, но с разной выдержкой, затем берете специальную программку (http://www.debevec.org/HDRShop) и собираете из снимков TIFF-файл, который будет содержать всю информацию об освещении сцены. С его помощью вы сможете одновременно видеть детали и в затемненных участках, и в районе бликов. Эта технология была разработана, чтобы преодолеть основной недостаток цифровых съемов — низкий динамический диапазон и крайне ограниченные возможности цветокоррекции (http://www.debevec.org/). Упомянутые дисплеи поддерживают отображение таких материалов, а на выставке они демонстрировались парами (обычный монитор и такого же размера HDR-дисплей, отображающие одинаковый контент). На последних было отчетливо видно большее количество деталей в затененных областях (например, под кустом или под столом), а облака на слегка засвеченном небе прорабатывались гораздо лучше. При просмотре видеопоследовательности этот эффект воспринимался не так сильно, но ощущение большей насыщенности и прозрачности было очевидным.

Мы уже привыкли, что обзоры современных видеокарт касаются в основном противостояния заклятых соперников: ATI и nVidia. О них речь пойдет чуть позже (куда ж без них), а сейчас упомяну лишь о визуальном процессоре, на который я наткнулся буквально перед закрытием выставки. Увидев на небольшом стенде образец, напоминающий здоровенную видеокарту, и вывеску ULTRAY 2000 Visual Processor, я не поленился расспросить представителей фирмы явно японского происхождения о сути продукта. На вопрос, является ли эта увесистая штука аппаратным ускорителем алгоритмов рендеринга, применяемых в программах просчета изображений, они ответили утвердительно. Тут я сильно заскучал, так как ускорители рейтрейсинга типа RenderDrive или Pure от компании Advanced Rendering Technology (http://www.artvps.com/) стремительно выходят из моды из-за удешевления обычных процессоров и, как следствие, полной нерентабельности. Однако выяснилось, что основная задача визуального процессора — отображать высокореалистичную графику в реальном времени. И если мы привыкли оценивать «крутизну» видеокарты по скорости и безумному количеству полигонов, которое она способна проворачивать, то японские умельцы ставят во главу угла физически корректное отображение оптических эффектов. В число аппаратно поддерживаемых алгоритмов затенения входят Cook/Torrance/BRDF Shading, Multi Layer Reflection и даже Subsurface Scattering. Впечатляюще выглядела демонстрация рендеринга облаков и прочих «газообразных эффектов» в реальном времени. Промышленные образцы этого продукта компания DMP (http://www.dmprof.com/) обещает выпустить нынешней осенью по неизвестной пока цене.

В мире российской компьютерной графики Сергей Цыпцын является более чем известной фигурой и слывет «просветителем» и «евангелистом». Родился в 1966 году в Архангельске. В 1983 году «пришел за самолетом» в Москву, чтобы продолжить дело своего великого земляка, где поступил на мехмат МГУ. Умудрился закончить обучение и даже защитить кандидатскую диссертацию. После увлекательных занятий хаотической динамикой и научной визуализацией был вынужден спуститься на землю компьютерного бизнеса. В конце 1996 года впервые попробовал «тяжелый наркотик» — компьютерную графику, занимаясь продажей и технической поддержкой продуктов Alias|Wavefront, Avid, USAnimation и др. В возрасте 33 лет, под давлением рвущегося наружу педагогического таланта, стал преподавать технику использования программы MAYA, будучи единственным сертифицированным инструктором компании Alias в России. Регулярно проводит в Москве семинары VIsual Art & GRAphics (VIAGRA), где продолжает заниматься просветительской деятельностью в области компьютерной графики. В настоящее время, вняв просьбам общественности, заканчивает апокрифическую книгу «Понимая MAYA». По совместительству работает техническим директором школы виндсерфинга, базирующейся в Хургаде.

Компания nVidia, как обычно, наводнила выставку своими огромными зелеными сумками, сильно затрудняющими движение в проходах между особо популярными стендами. В центре стенда стоял огромный надувной зеленый шатер, типа палатки для полярников, куда счастливчиков, отстоявших некороткую очередь, заводили группками посмотреть, что умеет делать топовая карта Quadro FX 4500. Для того чтобы проникнуть в логовище этого зверя, у меня не хватило терпения, зато я встретил на стенде сотрудника московского офиса Юрия Уральского, который по секрету посоветовал мне покупать новый ноутбук взамен 17-дюймовой «Тошибы» не в этом, а в следующем году. Ловко уклонившись от наводящих вопросов, он лишь загадочно заметил, что после нового года будет чему удивиться.

Нет смысла описывать анимационные ролики, демонстрирующие мощь последних моделей видеокарт, а вот коснуться менее известного и «не совсем аппаратного» решения от nVidia я хотел бы подробнее. Речь идет о Gelato, первой в мире системе рендеринга трехмерных сцен с поддержкой ресурсов GPU видеокарты, а не только центрального процессора.

В последние год-два тема использования ресурсов видеокарты в «незаконных» целях является суперпопулярной. В самом деле, на борту видеокарты находится чудовищное количество процессорной мощи плюс весьма быстрая оперативная память. Все это хозяйство простаивает, ожидая пока пользователь не соизволит поиграть или запустить какой-нибудь трехмерный пакет-монстр. А если не соизволит?.. Уже написано немало приложений, которые берут видеокарты в ежовые рукавицы и заставляют работать «не по специальности» — например, обрабатывать звук или рассчитывать механику сплошных сред. Так почему бы не использовать всю эту видеопроцессорную дурь (пардон, мощность) в момент рендеринга, когда пользователь, поставивший анимацию на просчет, блаженно откинулся на спинку стула и наблюдает, как центральный процессор выбивается из сил под стопроцентной загрузкой, а остальные компоненты, ехидно ухмыляясь, курят в сторонке?