2.5D

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search

Divas ar pusi dimensijas (saīsinājumā 2.5D, trīs ceturtdaļu perspektīva, vai pseido-3D) ir termins, ko lieto, lai aprakstītu 2D grafiskās projekcijas un līdzīgas metodes, ko izmanto, lai simulētu 3D izskatu attēlos vai ainās, kaut gan tie tādi nav, kā arī, lai aprakstītu gameplay trīsdimensiju videospēlē, kas ir ierobežota uz divdimensiju plaknes vai kam ir virtuālā kamera ar fiksētu leņķi.

Bieži sastopamas video spēlēs, šīs projekcijas ir noderīgas arī ģeogrāfiskajā vizualizācijā, lai palīdzētu izprast vizuāli kognitīvos telpiskos attēlojumus vai 3D vizualizāciju.[1]

Termini trīs ceturtdaļu perspektīva un trīs ceturtdaļu skats atspoguļo to izcelsmi portretu un sejas atpazīšanas jomā, kur tos izmanto, lai aprakstītu cilvēka sejas skatu, kas atrodas starp priekšējo un sānu skatu.[2]

Vēsture[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pirmās videospēles, kas izmantoja 2.5D, galvenokārt bija arkādes spēles - pirmās no tām tika radītas 1970. gadu vidū, kad tājās sāka izmantot mikroprocesorus. Šodien vēl joprojām tiek ražotas datorsistēmas, piemēram, mobilie tālruņi, kuri bieži vien nav pietiekami jaudīgi, lai parādītu īsto 3D grafiku, un tāpēc šim nolūkam tiek izmantots 2.5D. Daudzas spēles no 80. gadu 2.5D arkādes laikmeta un 16 bitu konsoles ēras tiek pārnestas uz šīm sistēmām, tādējādi radot iespēju gūt ieņēmumus no spēlēm, kuras šobrīd ir gandrīz divdesmit gadus vecas.

2.5D virsmas tehnoloģijas ieguva popularitāti ģeogrāfijas laukā, jo tās spēja vizualizēt normāļu biezuma pret platības attiecību, ko izmanto daudzos ģeogrāfiskos modeļos; šis koeficients ir ļoti mazs un atspoguļo objekta šaurumu attiecībā pret tā platumu, kas padara objektu reālistisku konkrētā plaknē. Šīs reprezentācijas bija aksiomatiskas, jo netika izmantots viss zemvirsmas domēns vai visu domēnu nevarēja rekonstruēt; tās izmantoja tikai virsma un virsma ir viens aspekts, nevis pilnīga 3D identitāte.

2.5D vai vizuālās analīzes atdzimšana dabas un zemes zinātnē ir palielinājusi datorsistēmu lomu, veidojot telpisko informāciju kartēšanā. Ģeogrāfiskā vizualizācija atļauj nezināmā izpēti, reāllaika mijiedarbību ar telpiskajiem datiem un karšu displeja kontroli un ir pievērsusi īpašu uzmanību trīsdimensiju attēlošanai. Ģeogrāfiskās vizualizācijas jomā ir bijuši centieni paplašināt augstākās dimensijas un padarīt tās redzamākas; lielākā daļa pūļu ir vērstas uz to, lai apmānītu redzi uztvert trīs dimensijas 2D plaknē. Līdzīgi kā 2.5D displeji, kur ir attēlota trīsdimensiju objekta virsma, bet atrašanās vietas cietajā virsmā ir izkropļotas vai nav pieejamas.[1]

Datorgrafika[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Aksonometriskā un slīpā projekcija[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Aksonometriskā projekcijā un slīpajā projekcijā ir divas paralēlās projekcijas formas, tajās skata punkts tiek nedaudz pagriezts, lai atklātu vairāk vides aspektus, nekā tad, ja tiek lietota "no augšas uz leju" perspektīva vai sānu skatījums, tādējādi radot trīsdimensiju efektu. Priekšmets ir slīpā stāvoklī, kas rezultējas visu trīs asu foreshortening, attēls ir trīsdimensiju objekta, kas novietots leņķī pret projekcijas plakni, reprezentācija vienā plaknē. Līnijas, kas ir perpendikulāras plaknei, kļūst par punktiem, līnijām, kas ir paralēlas plaknei, ir to patiesais garums, un līnijas kas atrodas slīpi pret plakni tiek foreshortened.[3]

Aksonometriskā spraita anatomija. 2D spraita koordinātas atrodas kreisajā pusē. 3D modeļa koordinātas atrodas labajā pusē.

Šīs ir populāras kameru perspektīvas 2D video spēlēs, to priekšrocība ir tāda, ka tās apvieno "no augšas uz leju" perspektīvas spēles redzamību un mobilitāti kopā ar sāna ritināšanas spēles tēla atpazīstamību. Tādējādi ir iespējams sniegt spēlētājam iespēju aplūkot spēles pasauli no augšas, attēlojot tās pārskatu. Ar papildus iespējām ilustrācijās, ko iespējamu padara skats no leņķa: tā vietā, lai attēlotu spēlētāja tēlu no "no augšas uz leju" perspektīvas, kā tikai plecus un galvu, lietotjot slīpo leņķi iespējams attēlot visu tēla ķermeni.

Aksonometrisko projekciju iedala trīs galvenās iedaļas: izometriskā, dimetriskā un trimetriskā. Inženiertehniskajā attēlošanā visbiežāk izmantotais no šiem attēlošans veidiem ir izometriskā projekcija. Šī projekcija ir noliekta tā, lai visas trīs asis izveidotu vienādus leņķus ar intervālu 120 grādi. Rezultātā visas trīs asis ir vienādi forshortened.

Slīpajā projekcijā parasti visas trīs assis tiek attēlotas unforshortened. Visas līnijas, kas ir paralēlas asīm, tiek zīmētas attiecīgi mērogam, tiek sagrozītas diagonāles un izliektas līnijas.

Skyboxes un skydomes[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Skybox un skydomes ir metodes, ko izmanto, lai viegli izveidotu fonu, tā lai spēļu līmenis izskatās lielāks, nekā tas patiesībā ir. Ja līmenis ir ievietots kubā, debesis, attāli kalni, tālas ēkas un citi neaizsniedzami objekti tiek renderēti uz kuba skaldnēm, izmantojot tehniku, ko sauc par kuba kartēšanu, tādējādi radot ilūziju par tālu trīsdimensionālu apkārtni. Skydome lieto to pašu principu, bet izmanto sfēru vai puslodi kuba vietā.

3D grafikas apstrāde ir "dārga", it īpaši reāllaika spēlēs, un tā rada vairākus ierobežojumus. Līmeņi ir jāapstrādā ar milzīgu ātrumu, tādēļ ir grūti renderēt plašas debesu ainas reālajā laikā. Turklāt reāllaika grafikai parasti ir dziļuma buferi ar ierobežotu bitu dziļumu, kas ierobežo detalizācijas apjomu, ko var renderēt attālumā.

Lai kompensētu šīs problēmas, spēles bieži izmanto skybox. Tradicionāli tie ir vienkārši kubi ar sešām dažādām tekstūrām. Rūpīgi izlīdzinot, skatītājs, kas atrodas skybox vidū, uztvers ilūziju par reālu 3D pasauli, kas sastāv no šīm izmantotajām sešām skaldnēm.

Kad spēlētājs pārvietojas caur 3D ainu, parasti, skybox vai skydome paliek nemainīgs attiecībā pret spēlētāju. Šī metode rada ilūziju, ka skybox atrodas ļoti tālu, jo šķiet, ka citi objekti pārvietojas, kamēr skybox nē. Tas imitē reālo dzīvi, kur attālie objekti, piemēram, mākoņi un zvaigznes, šķiet stacionāri, ja skata punkts izmainas par relatīvi nelielām distancēm, viss, kas atrodas skybox, spēlētājam vienmēr šķiet bezgalīgi tālu. Izstrādātājiem jābūt uzmanīgiem, lai nevērīgi neiekļautu atsevišķu objektu attēlus skybox faktūrās, jo spēlētājam iespējams uztvert šo objektu izmēru neatbilstības, aplūkojot ainu.

Skybox avots var būt jebkāda veida tekstūra, ieskaitot fotogrāfijas, zīmējumus vai iepriekš noformētu 3D ģeometriju. Parasti šīs tekstūras ir izveidotas un izlīdzinātas 6 virzienos, kam skatīšanas leņķi ir 90 grādi (6 kubas skaldnes).

Ray Casting[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Ray casting ir metode, kurā katrai vertikālajai ekrāna daļai tiek nosūtīts stars no kameras stāvokļa. Šie stari stiepjas, līdz tie saskaras ar kādu priekšmetu vai sienu, un tā sienas daļa tiek renderēta attiecīgajā vertikālajā ekrāna šķēlumā.[4] Agrīnās pirmās personas šāvēju spēles izmantoja ray casting kā tehniku, lai izveidotu 3D efektu no 2D pasaules. Pasaule izskatās tā, it kā tā būtu 3D, bet spēlētājs nevar skatīties uz augšu vai uz leju, kā arī nepārvietojas pa Y asi, jo spēles laukums ir 2D.

Paralaksa ritināšana[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Three different image layers scrolling at different speeds
Paralaksa ritināšanas piemērs

Paralaksa ritināšana ir datorgrafikas metode, kurā 2D spraiti vai spraitu slāņi, kustas viens no otra un/no fona attēla neatkarīgi, radot dziļuma ilūziju 2D ainā un palīdz spēlei radīt reālistiskāku sajūtu.[5] Šī tehnika radās no multiploku kameru tehnikas, kas tika izmantota tradicionālajā animācijā kopš 1930. gadiem. Paralaksa ritināšana tika popularizēta 2D datorgrafikā un videospēlēs ar arkādes spēlēm 1980. gados.

Tehniskie aspekti[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Iemesls, kādēļ tiek lietota 2.5D datorgrafika 3D vietā, ir tas, ka sistēma, kas imitē trīsdimensiju grafiku, nav pietiekami spēcīga, lai apstrādātu 3D datorgrafiku, bet ir pietiekoši spēcīga, lai modificētu 2D grafikas ar, piemēram, bitkartēm.

Pat attēla izmērs un ēnošana var tikt uzskatīti par 2.5D, jo ēnojumu dēļ attēls izskatās reālāks. Ja gaisma 2D spēlē būtu patiesi 2D, tā būtu redzama tikai kontūrās, un, tā kā kontūras bieži ir tumšas, tās nebūtu skaidri saskatāmas. Tādēļ jebkura redzama ēnojuma parādīšana norāda uz 2.5D apgaismojuma izmantošanu un to, ka attēlā tiek izmantota 2.5D grafika. Attēla lieluma maiņa var likt šķist, ka attēls pietuvinās vai attālinās, kas var tikt uzskatīts par trešās dimensijas simulēšanu.

Dimensijas ir datu mainīgie lielumi, un tos var kartēt konkrētās telpas vietās; 2D datiem var piešķirt 3D apjomu, pievienojot vērtību x, y vai z plaknei. Augstuma piešķiršana 2D reģioniem topogrāfiskās kartēs, kas sasaista katru 2D lokāciju ar augstumu/augstuma vērtību, rada 2.5D projekciju; to neuzskata par īstu 3D attēlojumu, tomēr to izmanto kā 3D vizuālo attēlojumu, lai vienkāršotu vizuālo attēlu apstrādi un no tās izrietošo telpisko izziņu.

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. 1,0 1,1 MacEachren, Alan. "GVIS Facilitating Visual Thinking." In How Maps Work: Representation, Visualization, and Design, 355–458. New York: The Guilford Press, 1995.
  2. "Reassessing the 3/4 view effect in face recognition". Cognition 83: 31–48(18). February 2002. doi:10.1016/S0010-0277(01)00164-0.
  3. «Axonometric Projection». merriam-webster.com. Merriam-Webster. Skatīts: 2018. gada 19. marts.
  4. «Raycasting». lodev.org. Skatīts: 2018. gada 19. marts.
  5. John Pile Jr. 2D Graphics Programming for Games. New York, NY : CRC Press, May 2013. ISBN 1466501898.