صفحه نمايشگردر کامپيوتر مسئول نمايش اطلاعات است . در زمان مطالعه يک مقاله، صفحه نمايشگر، اطلاعات را دو بعدي ( طول و عرض) نمايش خواهد داد. زمانيکه با استفاده از کامپيوتر يک فيلم را تماشا کرده و يا يک بازي کامپيوتري خاص را انجام مي دهيم ، صفحه نمايشگر اطلاعات را در يک پنجره سه بعدي نمايش مي دهد. دنياي سه بعدي که آن را از پشت کامپيوتر نگاه مي کنيم ، تصويري واقعي از دنيائي است که در آن زندگي مي کنيم و شايد همين موضوع باعث جذابيت بيش از اندازه دنياي سه بعدي در کامپيوتر باشد. کامپيوتر براي نمايش اطلاعات بصورت سه بعدي بر روي يک صفحه نمايشگر تخت از چه ترفندهائي استفاده مي نمايد؟ بازيهاي کامپيوتري به چه صورت طراحي و نوشته مي گردند تا قادر به ايجاد يک فضاي سه بعدي کاملا" ملموس باشند؟ در اين بخش به بررسي ترفندهائي خواهيم پرداخت که توسط طراحان گرافيک سه بعدي استفاده شده و در ادامه به بررسي پتانسيل ها ي مورد نياز در يک کارت گرافيک پرداخته و نحوه بالفعل نمودن پنانسيل ها ي فوق را آشنا خواهيم شد.

چه چيزي يک تصوير سه بعدي را ايجاد مي نمايد ؟

تصويري که علاوه بر طول ( درازا ) و عرض ( پهنا ) داراي ارتفاع ( عمق ) باشد ، يک تصوير سه بعدي است .تصويري که داراي صرفا" طول و عرص باشد يک تصوير دو بعدي خواهد بود. برخي از تصاوير با توجه به اهداف خود بصورت دو بعدي هستند. مثلا" برخي از تصاوير بين المللي که مي توان آنها را در فردوگاه و يا ساير اماکن عمومي مشاهده نمود ( راهنماي رستوران ، راهنماي تلفن و ... ) بگونه اي طراحي شده اند که با مشاهده آنان بتوان سريعا" اقدامات مربوطه را انجام داد. بدين منظور در آفرينش تصاوير فوق از اشکال ساده و پايه استفاده بعمل مي آيد. تصاوير و گرافيک دو بعدي براي ايجاد ارتباط سر يع و ساده با مخاطب داراي جايگاهي خاص هستند . گرافيک هاي سه بعدي مفاهيم بيشتري را به مخاطب منتقل خواهند کرد و لازم است که اين نوع تصاوير حامل اطلاعات بيشتري باشند.

به مثلث هاي فوق ، نگاه کنيد .هر مثلث در سمت چپ داراي سه خط ( ضلع ) و سه زاويه است .اين تمام اطلاعاتي است که توسط يک مثلث قابل بيان است . در سمت راست ، يک هرم مشاهده مي گردد. هرم داراي يک ساختار سه بعدي است که از چهار مثلت تشکيل مي گردد. هرم پنج خط و شش زاويه را براي بيان يک مفهوم در اختيار دارد. همانگونه که مشاهده مي شود يک تصوير سه بعدي قادر به بيان مفاهيم و اطلاعات بمراتب بيشتري نسبت به تصاوير دو بعدي است .

گرافيک سه بعدي چيست ؟

براي اغلب کاربران مشاهده يک بازي کامپيوتري متداولترين روش براي مشاهده گرافيک سه بعدي است . بازيهاي کامپيوتري بر اساس تصاويري ايجاد مي گردند که کامپيوتر در آفرينش آنها نقشي حياتي دارد. تصاوير فوق مي بايست مراحل تدوين زير را سپري نمايند:
• ايجاد يک دنياي مجازي سه بعدي
• مشخص نمودن بخش هائي از دنياي مجازي که مي بايست بر روي صفحه نمايش داده شوند.
• مشخص نمودن نحوه نمايش هر پيکسل بر روي صفحه تا از اين طريق بتوان يک تصوير واقعي را نمايش داد.

چگونه مي توان يک تصوير را مشابه شکل واقعي آن ايجاد نمود؟

براي آفرينش تصاوير گرافيکي و انطباق آنها با شکل واقعي ، مي بايست پيکسل ها را بر روي يک صفحه دو بعدي مستقر و با انجام عمليات متفاوت ، يک تصور سه بعدي از آنان را خلق تا هر بيننده در برخورد با تصوير خلق شده يک برداشت سه بعدي از تصوير را در ذهن خود ايجاد نمايد. در اين راستا از امکانات متعدد نظير : Shapes ، Surface textures ، Lighting ,Perspective , Depth of field و Anti-aliasing استفاده مي گردد. بررسي هر يک از موارد فوق خارج از حوصله اين بخش بوده و کاربران مي توانند از منابع ذيربط در رابطه با " گرافيک سه بعدي " استفاده نمايند.

کارت گرافيک سه بعدي

در ابتداي مطرح شدن کامپيوترهاي شخصي ، رفتار کارت هاي گرافيک مشابه يک مترجم بود. در چنين مواردي تصاوير ايجاد شده توسط پردازشگر بکمک کارتهاي گرافيک به پالس هاي الکتريکي مورد نياز درايور مانيتور کامپيوتر، تبديل مي گرديدند. با اينکه روش فوق بدرستي کار مي کرد ولي سهم پردازنده براي انجام عمليات (پردازش) بسيار بالا بود . در اين راستا تمام عمليات مربوط به پردازش تصوير توسط پردازنده صورت مي گرفت . وضعيت فوق صرفا" مختص کارت گرافيک نبود و اغلب کارت ها داراي عملکردي مشابه کارت گرافيک با توجه به حوزه عملکرد خود بودند.
پس از مطرح شدن بازيهاي مدرن سه بعدي و نمايش هاي چند رسانه اي ، نياز به يک پردازنده با سرعت بالا احساس گرديد. با قرار گرفتن پردازنده با سرعت بالا در کنار کارت گرافيک ، عمليات پردازش با سهم متفاوت بين پردازنده اصلي سيستم و پردازنده کارت گرافيک تقسيم گرديد.
اولين مرحله در ساخت يک تصوير ديجيتال سه بعدي ، ايجاد دنيائي مملو از اضلاع و زاويه است . دنياي فوق از يک مدل سه بعدي مبتني بر رياضيات به مجموعه اي از الگوها ي دو بعدي به منظور نمايش بر روي نمايشگر ، تبديل مي شدند. تصاوير انتقال يافته در ادامه با افزودن مجموعه امکاناتي نظير : Surface ، بگونه اي تبديل مي گرديدند تا بتوان آنها را بر روي يک مانيتور مشاهده کرد. پردازنده اختصاصي کارت گرافيک مسئوليت عمليات rendering را برعهده مي گرفت ( پردازنده اصلي سيستم درگير قضيه فوق نمي گرديد ) . کارت هاي گرافيک TNT2 و VooDoo3 داراي پردازنده هاي اهتصاصي مربوط به خود مي باشند. يکي ديگر از تحولات بسيار مهم در رابطه با کارت ها ي گرافيک سه بعدي که مسئوليت پردازنده اصلي در عمليات پردازش را کاهش مي داد ، توسط GeForce 256 از شرکت Nvida ارائه گرديد. همانگونه که اشاره شد ، کارت هاي گرافيک قبلي با هدف کاهش حجم عمليات پردازنده اصلي و افزايش سرعت محاسبات پردازش ، پردازنده خود رامکلف به انجام rendering تصوير نموده بودند. در کارت GeForce 256 علاو ه بر اين ، امکان انتقال مدل مورد نظر از فضاي سه بعدي محاسباتي به يک فضاي دو بعدي نيز فراهم گرديد. با توجه به اينکه در تبديل فوق از معادلات پيچيده رياضي بهمراه اعداد اعشاري استفاده مي گردد ، با قبول مسئوليت عمليات فوق توسط پردازنده اختصاصي کارت گرافيک ، حجم عمليات مربوط به پردازنده اصلي بطرز چشمگيري کاهش و زمان لازم براي پرداختن به ساير موضوعات مورد علاقه و در عين حال مهم براي پردازنده اصلي فراهم مي گرديد! .
کارت گرافيک Voodoo 5 از شرکت 3dfx ، عمليات ديگري را از دوش پردازنده اصلي برداشت . شرکت فوق اين تکنولوژي را T-buffer نامگذاري کرد. تکنولوژي فوق فرآيند Rendering را بهبود بخشيده است . در اين تغيير و تحول از بعد Rendering ، پردازنده اصلي سيستم عملا" درگير نخواهد گرديد.
کارت هاي گرافيک طي ساليان اخير نسبت به زمانيکه صرفا" بصورت متن ( 25 سطرو 80 ستون ) و تک رنگ بودند، سريعا" رشده نموده و همچنان اين روند ادامه خواهد يافت . امروزه ميليون ها کاربر از بازيهاي مدرن کامپيوتري و برنامه شبيه ساز گرافيکي به لطف پيشرفت هاي بدست آمده در صنعت کارت هاي گرافيک ، استفاده و از آنها لذت مي برند.ما مي خواهيم بر صفحه نمايشگر خود يک دنياي واقعي از آنچه در هستي است را مشاهده نمائيم ، بدون شک کارت هاي گرافيک در اين راستا داراي نقش انکار ناپذيري خواهند بود.