Cтандарты в области разработки графических систем

 

Программируемый интерфейс приложений (API, Application Programming Interface) состоит из функций, управляющих 3D конвейером на программном уровне, но при этом может использовать преимущества аппаратной реализации 3D, в случае наличия этой возможности. Если имеется аппаратный ускоритель, API использует его преимущества, если нет, то API работает с оптимальными настройками, рассчитанными на самые обычные системы. Таким образом, благодаря применению API, любое количество программных средств может поддерживаться любым количеством аппаратных 3D ускорителей.

Для 3D приложений существуют следующие API:

· Microsoft Direct3D

· Criterion Renderware

· Argonaut BRender

· Intel 3DR

Компания Apple продвигает свой собственный интерфейс Rave, созданный на основе их собственного API Quickdraw 3D.

Для профессиональных приложений, работающих под управлением WindowsNT, доминирует интерфейс OpenGL. Компания Autodesk, крупнейший производитель инженерных САПР, разработала свой собственный API, называемый Heidi. Свои API разработали и такие компании, как Intergraph - RenderGL, и 3DFX - GLide.

Существование и доступность 3D интерфейсов, поддерживающих множество графических подсистем и приложений, увеличивает потребность в аппаратных ускорителях трехмерной графике, работающих в режиме реального времени. Развлекательные приложения, главный потребитель и заказчик таких ускорителей, но не стоит забывать и о профессиональных приложениях для обработки 3D графики, работающих под управлением Windows NT, многие из которых переносятся с высокопроизводительных рабочих станций, типа Silicon Graphics, на PC платформу. Интернет приложения сильно выиграют от невероятной маневренности, интуитивности и гибкости, которые обеспечивает применение трехмерного графического интерфейса. Взаимодействие в World Wide Web будет гораздо проще и удобнее, если будет происходить в трехмерном пространстве.

Для производства готового результата надо определится с двумя вещами – какая программа какие стадии конвейера будет выполнять и как она это будет делать. У нас есть три основных кандидата на работу – сама программа (как правило - начальные стадии конвейера), библиотека прикладного программирования (интерфейс, API) и сам ускоритель. Впрочем, программы, не использующие ускоритель, все стадии конвейера выполняют самостоятельно. В понятие библиотеки в данном контексте можно (без особого зазрения совести) поместить драйвера данного ускорителя т.к. с точки зрения программы они становятся частью библиотеки. Программ и ускорителей существует великое множество, а вот число общепризнанных библиотек весьма ограничено. Наиболее часто игры используют следующие библиотеки (Рис. 9.4):

· OpenGL – созданная первоначально для профессиональных графических станций и программ трехмерного моделирования, библиотека. Постепенно она пришла на платформу PC, в основном благодаря стремительному прогрессу в области аппаратного обеспечения. Наличие поддержки этой библиотеки у ускорителя крайне желательно, из-за большого числа программ, ориентированных на нее. Библиотека является в некотором роде высокоуровневой, так как берет на себя все действия, начиная с середины 4-ой ступени нашего конвейера. С одной стороны - это здорово облегчает работу программистам, с другой - способно несколько осложнить ее же, особенно при реализации нестандартных эффектов или необходимости использовать новые возможности ускорителя выходящие за рамки OpenGL. Хороший пример полезности подобного подхода – возможность выпустить версию OpenGL значительно ускоряющую (конкретно – геометрические преобразования) работу программ на новых процессорах с SIMD наборами команд – AMD 3Dnow! и Intel SSE (Katmai New Instructions, MMX2). Очевидным достоинством, также, является переносимость программ на другие, не Wintel-платформы. Существенным, но быстро исправляемым, недостатком – отсутствие ее полного варианта для некоторых распространенных ускорителей.

· Direct3D – библиотека, являющаяся частью Microsoft DirectX и поддерживаемая, сейчас, практически всеми ускорителями. Фактически, представляет собой две библиотеки – низкоуровневую (начиная с 7 стадии) и высокоуровневую (с 5-ой). Результат – большая гибкость для программиста в реализации его идей и, как следствие, головная боль для него же из-за множества связанных с конкретной реализацией ускорителя параметров. Сейчас идет бурное развитие этого продукта Microsoft, и, судя по всему, версия 6 Direct3D (которая уже официально вышла) будет вполне достойным конкурентом OpenGL по своим возможностям и скорости.

· Glide – собственная низкоуровневая библиотека (стадия 7 конвейера и далее) фирмы 3Dfx, добившаяся популярности благодаря большому распространению первых, действительно успешных ускорителей (на базе набора чипов Voodoo). Но, скорее всего, эта библиотека уйдет со сцены в ближайшие несколько лет. Она не поддерживается другими ускорителями и не будет ими поддерживаться (без разрешения 3Dfx это является незаконным)

 

 

Рис. 9.4 – Основные 3D библиотеки.

 

Существует около 10 библиотек низкого уровня, созданных разработчиками различных ускорителей, такие как R-Redline фирмы Rendition, S3D Toolkit фирмы S3 и т.д. Как и следовало ожидать, программы, написанные специально для них, постепенно исчезают.

Хотя большинство современных ускорителей берут на себя лишь две-три последние стадии конвейера, существует важное и быстро прогрессирующие исключение из этого правила: появились первые доступные чипы с поддержкой геометрических преобразований, способные здорово увеличить скорость построения изображения на компьютерах с недостаточной вычислительной мощностью (а она, мощность, недостаточна по определению - иначе не было бы потребности в ускорителях вообще).