Chip 1996 April

home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search

/ Chip 1996 April / CHIP 1996 aprilis (CD06).zip / CHIP_CD06.ISO / hypertxt.arj / 92 / ANIMA.CD < prev next >

Wrap

Text File | 1995-09-17 | 17KB | 288 lines

@VSzimulált valóság@N @VGrafika és animáció@N A tudomány és a technika bonyolult folyamatainak képi megjelenítése -- akárcsak a filmekben látható számítógépes animáció -- eddig a drága nagyszámítógépek feladata volt. A PC-k azonban egyre erôsebben szorongatják a szuperkomputereket. Az égô kuvaiti olajkutaknak is megvolt a szép oldala. Természetesen nem az ott élô emberek, és nem a környezet számára. Csak a számítógép szépíti meg a valóságot, amikor például a légszennyezôdés adatait áramlási képekké alakítja át. ""Tudományos megjelenítés"-nek (Scientific Visualisation) hívják az informatika ezen ágát. Az ilyen képek például szemléltethetik azt, hogy a változó szelek hogyan oszlatják el a porrészecskéket a földön. A létrehozott képek néha olyanok mint a mûalkotások -- színpompásak, bizarrak és rejtélyesek. A laikusnak legalábbis ez a benyomása, amikor a tudományos adatokat színes képekké alakítják át. Az ilyen ""mûalkotások" haszonélvezôi elsôsorban a tudósok és a mérnökök, akiknek a grafikus ábrák értékes segítséget nyújtanak az eddig megoldatlan kérdések megválaszolásához (lásd kiemelt cikkrészünket). Ha például ki kell számítani az ózonlyuk kiterjedését, vagy utánozni kell egy repülôgép légáramlási viszonyait vagy az égô olajmezôk hatását a világ éghajlatára, akkor az óriási adattömeg feldolgozásához rendszerint drága szuperszámítógépekre van szükség. Ezek lehetôvé teszik a tudósok számára, hogy a számítógépen megszerkesszék a bonyolult rendszerek logikai modelljeit. Céljuk az, hogy egy csomó nemlineáris egyenlet segítségével, matematikailag írják le a rendszerek viselkedését. Bármely hatás legkisebb változása is az egész rendszer teljesen váratlan megváltozásához vezethet. Mivel sok a változó, ezért roppant nagy számítási és memóriakapacitásra van szükség. A szuperkomputereket emiatt már régóta alkalmazzák az ilyen munkákra. A szakvilág ""supercomputing" névvel illeti az igényes szimulációk számítógépes feldolgozását. A számítógépes szimuláció segít kitalálni, hogy hogyan jönnek létre bizonyos természettudományos jelenségek. A legfôbb cél az, hogy betekintést nyerjünk az olyan összefüggésekbe, amelyek rendkívüli összetettségük miatt eddig sem elméletben, sem kísérletileg nem voltak elemezhetôk, és ezért áttekinthetetlenek voltak. Az adatok egymással összefüggésbe hozása és lehetôleg gyors kiértékelése érdekében a szimuláció eredményeit többnyire átalakítják térhatású, mozgó és színes ábrákká. A megjelenítés révén láthatóvá válnak az addig rejtett erôk. A 70-es évek végén kezdôdött meg az adatok tudományos célú megjelenítése, ami kemény munkát jelentett a tudósoknak. Programozási ismeretekre volt szükség, és napirenden volt az idôrabló ""learning by doing" (a munka során szereztek új ismereteket). A hardver gyors fejlôdése következtében a 80-as évek második felében megkezdôdött a régóta várt forradalom az adatok tudományos kiértékelése területén: piacra kerültek az elsô, kereskedelemben kapható programok a szuperszámítógépek számára. 1988-ban mutatták be az elsô grafikai szuperszámítógépeket és szupermunkaállomásokat. Mindkét számítógép-kategóriát a tudományos adatok grafikus megjelenítéséhez szabták. A tudósok számára lehetôvé vált, hogy színárnyalatokkal ellátott szimulációs képeket gyorsan (valós idôben) és könnyedén (interaktív módon) mozgassanak és minden oldalról elemezzenek nagyfelbontású képernyôkön. A hardver és a szoftver kielégítette a tudományos megjelenítés minden követelményét: az áttekinthetôséget, és a színes grafikus, térhatású megjelenítést. Mivel a hardver és a szoftver képesek közvetlenül megjeleníteni az egyes hatások megváltozásának eredményét és összhatását, ezért a szupermunkaállomások és a grafikus szuperszámítógépek a kutatók és a fejlesztôk számára elsôosztályú alternatívává váltak a hagyományos szuperszámítógépek helyett. Emellett a hardver költségei több millió dollárról 150 ezer dollárra csökkentek. Azonban a tudományos megjelenítés még három évig a tôkeerôs kutatóintézményeknek volt fenntartva. Elôször a felhasználói programok területén fordult a kocka a 90-es évek elején. Ebben az idôszakban a kutatási és fejlesztési területen dolgozó felhasználóknak még több mint 60 százaléka maga írta szimulációs szoftvereinek felét. A szoftvercégek elkezdtek követni egy olyan irányzatot, mint például a számítógépes animációban: felhasználóbarát menü kidolgozását. A szoftverházak és a hardvergyártók felismerték, hogy a tudósok és a mérnökök is elsôsorban a látásukra támaszkodnak -- mint szinte minden ember. Érezhetô egy általános törekvés a felhasználói szoftver és a hardver ötvözésére, hogy javuljon a tudományos megjelenítés fogadtatása. A fordulatot a tavaly augusztusban, Las Vegasban megrendezett Siggraph hozta, amely a számítógépes grafika és számítógépes animáció legjelentôsebb nemzetközi konferenciája. A Silicon Graphics munkaállomás-gyártó cég -- amely már elôrukkolt egy-két meglepetéssel -- bemutatta az elsô RISC-alapú személyi számítógépet @K(már jónéhány ""elsô" RISC-alapú személyi @Kszámítógépet bejelentettek, többek közt laptopot is -- a @Kszerk.)@N. Az Iris Indigo alig 10 ezer dollárért nyújt 16 colos színes monitort, 8 Mbyte memóriát és 236 Mbyte-os merevlemezt, térhatású (3D) grafikát, DAT-hangminôséget, videót, s kompatibilitást más RISC-gépekkel. E 33 MHz-es órajelû személyi számítógép tömör felépítésû és rendkívül nagy teljesítményû. Könnyedén elfér egy irattartón. Az Indigo a kiindulópontja a Silicon Graphics új piaci stratégiájának, amely a tudományos célú megjelenítést hozzáférhetôvé akarja tenni a felhasználók széles rétege számára. A Silicon Graphics egyidejûleg bemutatta a rendkívül felhasználóbarát Iris Explorer programot, amelyet ôsztôl automatikusan együtt adnak a cég minden egyes munkaállomásával. E szoftver a komplex tudományos-technikai problémák megjelenítésére készült. A menüben csak az egér egyszerû, ""mutass rá, és nyomd meg" (point and click) parancsaival kell dolgozni. Mivel a PC-k és a munkaállomások lassúak lehetnek az összetett és bonyolult problémák feldolgozásában, ezért a Silicon Graphics egyidejûleg biztosította a kompatibilitást a Cray Research cég szuperszámítógépeivel. Más cégek is célba veszik a tömegpiacot. Aki rendelkezik egy nagy teljesítményû Macintosh géppel, az a Vital Images cég Voxel/View/Mac programját is választhatja. 4000 dollárért lehetôsége nyílik térbeli modellek tervezésére. Akinek még mindig nem elég az interaktív 3-D megjelenítés egy nagyfelbontású képernyôn, annak további segédeszközöket kínálnak. Sztereoszkópia és a ""virtuális valóság" segítségével a felhasználó térben láthatja a modelleket, sôt ""be is léphet" a szimuláció világába. Az amerikai Stereographics cég valóban térhatású megjelenítésre alkalmas, infravörös fénnyel mûködô rendszert kínál. A felhasználó leül a képernyô elé, és egy polarizációs szemüvegen keresztül minden oldalról megvizsgálhatja a modellt. Az embernek ilyenkor az az érzése, hogy a szimulációs modell kiemelkedik a képernyôbôl. A legrugalmasabb azonban a Fake Space Labs cég rendszere. A BOOM2 rendszerrel például egy mérnök ide-oda járkálhat egy virtuális szélcsatornában, és megvizsgálhatja a Columbia ûrrepülôgép légáramlási viszonyait. A hidraulikus kar minden elmozdulásakor a képek közvetlenül átkerülnek egy szuper munkaállomásról a látórendszerre, amely két képcsôbôl és egy optikai lencserendszerbôl áll. A mechanikus kar nagy mozgásszabadságának köszönhetôen a tudós a látórendszeren keresztül, tetszôleges pozícióból szemlélheti és értékelheti a vektorokkal megjelenített légáramlást. E technika olcsó PC-s változatait körülbelül öt éven belül várják a szakértôk. Nemcsak elsô pillantásra szép, hanem valóban szórakoztató az animáció egy másik fajtája, amelyet valószínûleg mindenki ismer: számítógépes animáció a fimekben. A Siggraphon sejthetô volt e technika végleges áttörése. Sok amerikai komputerfilm producerét lázba hozta. A ""Terminator 2: A leszámolás napja" címû film óriási sikere óta a hollywoodi filmproducereket annyira fellelkesítették a speciális effektusok, hogy a jövôben még több számítógépes animációt akarnak felhasználni filmjeikben. A 100 millió dolláros költségû ""Terminator 2" Hollywood eddigi legdrágább filmje. A kulcsjelenetekben egy robot szerepel, amely a számítógépes animáció révén emberi alakot ölthet. Nemcsak a történet, hanem a lélegzetelállító speciális effektusok is hozzájárultak ahhoz, hogy az amerikai mozikban szinte minden jegy elkelt. Virágzik Georg Lucas digitális mûhelye, az Industrial Light and Magic (ILM), amelyben a ""The Abyss" @K(nálunk ""A mélység" címmel @Kfutott a mozikban -- a szerk.)@N és a ""Terminator 2" komputeranimációs jeleneteit készítették és még sok más filmét is. A feltûnésrôl jelenleg a Pixar cég gondoskodik, amely számos díjazott, komputeranimációs rövidfilmjével vált ismertté. E szoftvercég animációs osztálya eddig olyan rövidfilmeket készített, mint a ""Luxo Jr.", a ""Red's Dream", a ""Knick Knack" és a ""Tin Toy". A ""Tin Toy"-ért még Oscar-díjat is kapott a Pixar. Két évig reklámfilmek készítésébôl élt a komputeranimációs osztály. Tavaly nyár óta a Pixar filmkészítôi megint foglalkozhatnak kedvenc idôtöltésükkel, játékfilmek készítésével, ezúttal három éven keresztül. A Pixar fogja elkészíteni a Walt Disney Production számára az elsô teljesen számítógéppel animált játékfilmet, amely 75 perces idôtartamú lesz. Hasonló szerzôdést írtak alá júliusban a Buena Vista Pictures Distribution céggel. A film elôreláthatóan 1994-ben jelenik meg az amerikai mozikban. Ha az elsô film sikeres lesz, akkor két további megbízás fogja követni. A számítógépek teljesítményének növekedése következtében a számítógépes animáció a valós idejû animáció területén is óriás lépésekkel fog elôrehaladni az elkövetkezô öt évben. A szuper munkaállomásokon már ma sem okoz problémát az árnyékolt és szöveges objektumok interaktív mozgatása. A szakértôk úgy vélik, hogy az olyan rövidfilmek mint például a Symbolics cég ""Virtually Yours" és a New York-i HD/CG cég ""Lost Animals" filmjének jeleneteit, öt év múlva valós idôben is létre lehet hozni. @KBernd Willim@N Virtuális szélcsatorna: Egy új látórendszer segítségével körül lehet járni az ûrrepülôgépet, és meg lehet vizsgálni a légáramlatokat @VSzimulált kísérletek@N A természettudomány területén lezajló bonyolult folyamatok grafikus megjelenítését ""scientific visualisation" (tudományos megjelenítés) névvel illetik. Ennek során programok szimulálják például a kémiai és fizikai folyamatokat a megadott értékek és hatások alapján. Az eredményrôl illetve a teljes szimuláció lefolyásáról a kiértékelés számára színes, térhatású, grafikus modell készül, amely állóképként vagy mozgókép-sorozatként jelenik meg. Összetettsége és számításigényes volta miatt a tudományos megjelenítés eddig a szuperszámítógépek területe volt. A munkaállomások teljesítményének állandó növekedése következtében az elmúlt négy évben a megjelenítési lehetôségeket fokozatosan birtokba vették a személyi munkaállomások is. A felhasználási területek többek között az asztrofizika, a csillagászat, a geofizika, az idôjárás-kutatás, a földrengés-kutatás, a térképkészítés, a geológia és az áramlások tanulmányozása. Ezenkívül sok más ágazat is használja az új technikát: balesetkutatás (ütközési tesztek), repülôgép-építés, ûrhajózás, atomfizika, kémia, molekulaszerkezet-kutatás, orvosi képfeldolgozás (radiológia), domborzatok tanulmányozása, repülés- és vezetés-szimuláció. @VVarázsszavak@N Bár egyre többen támadják (cikkekben, könyvekben) a számítástechnikában eluralkodott technicista-technokrata szemléletmódot, azért e bírálók profétai hevületükben megfeledkeznek valamirôl (kritikájuk nagy része egyébként helytálló): az eleinte nehezen érthetô szóhasználat eredeti célja nem a laikusok megtévesztése volt, hanem a ""megnevezés erejének" kihasználása. A szoftverek mesterséges világában rengeteg olyan alkotás készíthetô, amelyhez foghatót azelôtt senki sem látott -- a programok készítôi sem. Nem lehet olyan valamivel dolgozni, amit csak körülírni lehet, megnevezni nem. A megnevezés annál jobb, minél rövidebb, tömörebb, egyértelmûbb. S attól fogva, hogy valaki megérti, mi rejlik az olyan rövidítések mögött, mint SZU, USA, FÅK, ETA, MTI, CAD, CAM, DTP és ezernyi társuk (vannak négybetûsek, sôt hosszabbak is, például WYSIWYG), már gyerekjáték számára az olyan kifejezések (hogy mit ""fejeznek ki", arról külön cikket lehetne írni) értelmezése, mint például: ""valós idejû, komplex 3-D vizualizációkat elôállító interaktív szoftverrendszerek". (Ilyenekrôl szól @KSzimulált valóság@N címû cikkünk.) @K3D (3-D, háromdimenziós):@N térhatású. Mivel számítógéppel még nemigen készítenek valóban térhatású képeket, ezért mindig térbeli tárgyak, folyamatok képernyôn való megjelenítését értik a ""3D" alatt. A korábban szokásos, síkbeli ábrázolások (vagyis rajzok) helyett használható látványos, érzékletes képek reklámjelzôje volt, de mára átment a hétköznapi számítástechnikai szóhasználatba @Kinteraktív:@N párbeszédes üzemmódú. Olyan mûködési mód jelzôje, amelyben a program mûveleteit alapvetôen a felhasználó irányítja -- szemben a kötegelt (batch) üzemmóddal, amelyben a parancs kiadása után a programé az irányítás, s kevés beavatkozásra van lehetôség @Kkomplex:@N bonyolult, összetett, nehezen áttekinthetô/leírható @Kvalós idejû (real time):@N elegendôen gyors. A 3D-hez hasonlóan reklámjelzôként kezdte pályafutását. E jelzôvel azt hangsúlyozták, hogy egy adott program környezete eseményeit kellô sebességgel dolgozza fel ahhoz, hogy megfeleljen feladatának (például egy rakéta irányításakor a kitûzött pályától való eltérést a széljárástól, más hatásoktól függetlenül egy adott értéken belül tartsa). Az interaktív programok esetében a valós idejûség azt jelenti, hogy a számítógépet használó embernek (a felhasználónak) nem, vagy csak keveset kell várnia a számítógép válaszára. Például: a látószög módosítását szinte azonnal követi a látvány változása a képernyôn. Egy interaktív program nem feltétlenül valós idejû, de minél inkább az, annál kellemesebb, eredményesebb a vele végzett munka @Kvirtuális:@N látszólagos, a valódit (érzékletesen/észrevétlenül) helyettesítô @Kvizualizáció:@N megjelenítés. Eredetileg nem látható, hanem többnyire számszerû (például mérési) adatok megjelenítése grafikonokkal, mérési görbékkel, térhatású (esetleg mozgó) grafikákkal. @KBérces László@N