Real-time computer graphics
रियल-टाइम कंप्यूटर ग्राफिक्स या रियल-टाइम रेंडरिंग कंप्यूटर ग्राफिक्स का उप-क्षेत्र है जो वास्तविक समय में छवियों के उत्पादन और विश्लेषण पर केंद्रित है। यह शब्द किसी अनुप्रयोग के ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जी. यू. आई.) को प्रस्तुत करने से लेकर वास्तविक समय के छवि विश्लेषण तक किसी भी चीज़ को संदर्भित कर सकता है, लेकिन इसका उपयोग अक्सर इंटरैक्टिव 3डी कंप्यूटर ग्राफिक्स के संदर्भ में किया जाता है, आमतौर पर ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (जी. पी. यू.) का उपयोग करते हुए। इस अवधारणा का एक उदाहरण एक वीडियो गेम है जो गति का भ्रम पैदा करने के लिए तेजी से बदलते 3डी वातावरण को प्रस्तुत करता है। कंप्यूटर अपने आविष्कार के बाद से वास्तविक समय में सरल रेखाओं, छवियों और बहुभुज जैसी 2डी छवियां बनाने में सक्षम रहे हैं। हालाँकि, पारंपरिक वॉन न्यूमैन वास्तुकला-आधारित प्रणालियों के लिए विस्तृत 3डी वस्तुओं को जल्दी से प्रस्तुत करना एक कठिन कार्य है। इस समस्या का एक प्रारंभिक समाधान स्प्रिट्स, 2डी छवियों का उपयोग था जो 3डी ग्राफिक्स की नकल कर सकते थे। रेन्डरिंग के लिए अब विभिन्न तकनीकें मौजूद हैं, जैसे कि रे-ट्रेसिंग और रेस्टराइजेशन। इन तकनीकों और उन्नत हार्डवेयर का उपयोग करके, कंप्यूटर अब उपयोगकर्ता के इनपुट को स्वीकार करते हुए गति का भ्रम पैदा करने के लिए छवियों को जल्दी से प्रस्तुत कर सकते हैं। इसका मतलब है कि उपयोगकर्ता वास्तविक समय में प्रस्तुत छवियों का जवाब दे सकता है, एक संवादात्मक अनुभव पैदा कर सकता है। वास्तविक समय 3डी कंप्यूटर ग्राफिक्स के सिद्धांत कंप्यूटर ग्राफिक्स का लक्ष्य कुछ वांछित मेट्रिक्स का उपयोग करके कंप्यूटर द्वारा उत्पन्न छवियों या फ्रेमों को उत्पन्न करना है। ऐसा ही एक मीट्रिक किसी दिए गए सेकंड में उत्पन्न फ्रेमों की संख्या है। रियल-टाइम कंप्यूटर ग्राफिक्स सिस्टम पारंपरिक (यानी गैर-रियल-टाइम) रेंडरिंग सिस्टम से अलग होते हैं, जिसमें गैर-रियल-टाइम ग्राफिक्स आमतौर पर रे ट्रेसिंग पर निर्भर करते हैं। इस प्रक्रिया में, विस्तृत प्रतिपादन के लिए कैमरे से दुनिया में लाखों या अरबों किरणों का पता लगाया जाता है-इस महंगे संचालन में एक फ्रेम को प्रस्तुत करने में घंटे या दिन लग सकते हैं। रियल-टाइम ग्राफिक्स सिस्टम को प्रत्येक छवि को एक सेकंड के 1/30 वें हिस्से से भी कम समय में प्रस्तुत करना चाहिए। रे ट्रेसिंग इन प्रणालियों के लिए बहुत धीमी है; इसके बजाय, वे जेड-बफर त्रिभुज रास्टराइजेशन की तकनीक का उपयोग करते हैं। इस तकनीक में, प्रत्येक वस्तु को अलग-अलग आदिम, आमतौर पर त्रिकोणों में विघटित किया जाता है। प्रत्येक त्रिभुज को स्क्रीन पर रखा जाता है, घुमाया जाता है और स्केल किया जाता है, और रास्टराइज़र हार्डवेयर (या एक सॉफ्टवेयर एमुलेटर) प्रत्येक त्रिभुज के अंदर पिक्सेल उत्पन्न करता है। इन त्रिकोणों को फिर परमाणु इकाइयों में विघटित किया जाता है जिन्हें टुकड़े कहा जाता है जो एक प्रदर्शन स्क्रीन पर प्रदर्शित करने के लिए उपयुक्त होते हैं। टुकड़ों को एक रंग का उपयोग करके स्क्रीन पर खींचा जाता है जिसकी गणना कई चरणों में की जाती है। उदाहरण के लिए, एक बनावट का उपयोग एक संग्रहीत छवि के आधार पर एक त्रिभुज को "पेंट" करने के लिए किया जा सकता है, और फिर छाया मानचित्रण प्रकाश स्रोतों की दृष्टि रेखा के आधार पर उस त्रिभुज के रंगों को बदल सकता है। वीडियो गेम ग्राफिक्स रियल-टाइम ग्राफिक्स समय और हार्डवेयर बाधाओं के अधीन छवि गुणवत्ता को अनुकूलित करता है। जी. पी. यू. और अन्य प्रगति ने छवि की गुणवत्ता में वृद्धि की जो वास्तविक समय ग्राफिक्स का उत्पादन कर सकते हैं। जीपीयू प्रति फ्रेम लाखों त्रिकोणों को संभालने में सक्षम हैं, और वर्तमान डायरेक्टएक्स 11/ओपनजीएल 4. x श्रेणी का हार्डवेयर वास्तविक समय में छाया मात्रा, गति धुंधला करने और त्रिभुज उत्पादन जैसे जटिल प्रभाव पैदा करने में सक्षम है। वास्तविक गेमप्ले ग्राफिक्स और पारंपरिक रूप से वीडियो गेम में पाए जाने वाले पूर्व-प्रस्तुत किए गए दृश्यों के बीच प्रगतिशील सुधारों में वास्तविक समय ग्राफिक्स की प्रगति का प्रमाण मिलता है। कटसेंस आमतौर पर वास्तविक समय में प्रस्तुत किए जाते हैं-और इंटरैक्टिव हो सकते हैं। हालाँकि रियल-टाइम ग्राफिक्स और पारंपरिक ऑफ-लाइन ग्राफिक्स के बीच गुणवत्ता में अंतर कम हो रहा है, ऑफ़लाइन प्रतिपादन बहुत अधिक सटीक रहता है। लाभ रियल-टाइम ग्राफिक्स का उपयोग आम तौर पर तब किया जाता है जब अंतःक्रियाशीलता (जैसे, खिलाड़ी प्रतिक्रिया) महत्वपूर्ण होती है। जब फिल्मों में रियल-टाइम ग्राफिक्स का उपयोग किया जाता है, तो निर्देशक का इस बात पर पूरा नियंत्रण होता है कि प्रत्येक फ्रेम पर क्या खींचा जाना है, जिसमें कभी-कभी लंबा निर्णय लेना शामिल हो सकता है। आम तौर पर इन निर्णयों को लेने में लोगों की टीमें शामिल होती हैं। वास्तविक समय के कंप्यूटर ग्राफिक्स में, उपयोगकर्ता आम तौर पर एक इनपुट उपकरण का संचालन करता है ताकि यह प्रभावित किया जा सके कि प्रदर्शन पर क्या खींचा जाने वाला है। उदाहरण के लिए, जब उपयोगकर्ता स्क्रीन पर किसी चरित्र को स्थानांतरित करना चाहता है, तो सिस्टम अगले फ्रेम को खींचने से पहले चरित्र की स्थिति को अपडेट करता है। आम तौर पर, प्रदर्शन का प्रतिक्रिया-समय इनपुट उपकरण की तुलना में बहुत धीमा होता है-यह मनुष्य की गति के (तेज) प्रतिक्रिया समय और मानव दृश्य प्रणाली की (धीमी) परिप्रेक्ष्य गति के बीच अपार अंतर से उचित है। इस अंतर के अन्य प्रभाव भी हैंः क्योंकि इनपुट उपकरणों को मानव गति प्रतिक्रिया के साथ बनाए रखने के लिए बहुत तेज़ होना चाहिए, इनपुट उपकरणों में प्रगति (जैसे, वर्तमान वाईआई रिमोट) आमतौर पर प्रदर्शन उपकरणों में तुलनीय प्रगति की तुलना में प्राप्त करने में बहुत अधिक समय लेती है। वास्तविक समय के कंप्यूटर ग्राफिक्स को नियंत्रित करने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण कारक भौतिकी और एनीमेशन का संयोजन है। ये तकनीकें काफी हद तक यह निर्धारित करती हैं कि स्क्रीन पर क्या खींचा जाना है-विशेष रूप से दृश्य में वस्तुओं को कहाँ खींचा जाना है। ये तकनीकें यथार्थवादी रूप से वास्तविक दुनिया के व्यवहार (लौकिक आयाम, न कि स्थानिक आयाम) की नकल करने में मदद करती हैं, जिससे कंप्यूटर ग्राफिक्स के यथार्थवाद की डिग्री में वृद्धि होती है। ग्राफिक्स सॉफ्टवेयर के साथ वास्तविक समय पूर्वावलोकन, विशेष रूप से प्रकाश प्रभावों को समायोजित करते समय, काम की गति को बढ़ा सकता है। वास्तविक समय में छवि में परिवर्तनों को देखते समय फ्रैक्टल जनरेटिंग सॉफ्टवेयर में कुछ पैरामीटर समायोजन किए जा सकते हैं। रेंडरिंग पाइपलाइन ग्राफिक्स रेंडरिंग पाइपलाइन ("रेंडरिंग पाइपलाइन" या बस "पाइपलाइन") वास्तविक समय के ग्राफिक्स की नींव है। इसका मुख्य कार्य एक आभासी कैमरे, त्रि-आयामी वस्तुओं (एक वस्तु जिसमें चौड़ाई, लंबाई और गहराई होती है), प्रकाश स्रोतों, प्रकाश मॉडल, बनावट और अधिक के संबंध में एक द्वि-आयामी छवि प्रस्तुत करना है। वास्तुकला वास्तविक समय प्रतिपादन पाइपलाइन की वास्तुकला को वैचारिक चरणों में विभाजित किया जा सकता हैः अनुप्रयोग, ज्यामिति और रास्टराइजेशन। अनुप्रयोग चरण अनुप्रयोग चरण "दृश्य", या 3डी सेटिंग उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार है जो 2डी प्रदर्शन के लिए खींचे जाते हैं। इस चरण को सॉफ्टवेयर में लागू किया जाता है जिसे डेवलपर्स प्रदर्शन के लिए अनुकूलित करते हैं। यह चरण उपयोगकर्ता के इनपुट को संभालने के अलावा टकराव का पता लगाने, गति बढ़ाने की तकनीक, एनीमेशन और बल प्रतिक्रिया जैसे प्रसंस्करण का प्रदर्शन कर सकता है। टक्कर का पता लगाना एक ऑपरेशन का एक उदाहरण है जो अनुप्रयोग चरण में किया जाएगा। टकराव का पता लगाना (आभासी) वस्तुओं के बीच टकराव का पता लगाने और प्रतिक्रिया देने के लिए एल्गोरिदम का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, अनुप्रयोग टकराने वाली वस्तुओं के लिए नई स्थिति की गणना कर सकता है और एक कंपन खेल नियंत्रक जैसे बल प्रतिक्रिया उपकरण के माध्यम से प्रतिक्रिया प्रदान कर सकता है। अनुप्रयोग चरण अगले चरण के लिए ग्राफिक्स डेटा भी तैयार करता है। इसमें टेक्सचर एनीमेशन, 3डी मॉडल का एनीमेशन, ट्रांसफॉर्म के माध्यम से एनीमेशन और ज्योमेट्री मॉर्फिंग शामिल हैं। अंत में, यह दृश्य जानकारी के आधार पर आदिम (बिंदु, रेखाएं और त्रिकोण) का उत्पादन करता है और उन आदिम को पाइपलाइन के ज्यामिति चरण में फीड करता है। ज्यामिति चरण ज्यामिति चरण बहुभुज और शीर्षों में हेरफेर करता है ताकि यह गणना की जा सके कि क्या खींचा जाए, इसे कैसे खींचा जाए और इसे कहाँ खींचा जाए। आमतौर पर, ये संचालन विशेष हार्डवेयर या जी. पी. यू. द्वारा किए जाते हैं। ग्राफिक्स हार्डवेयर में भिन्नताओं का मतलब है कि "ज्यामिति चरण" को वास्तव में कई लगातार चरणों के रूप में लागू किया जा सकता है। मॉडल और दृश्य परिवर्तन आउटपुट उपकरण पर अंतिम मॉडल दिखाए जाने से पहले, मॉडल को कई स्थानों या समन्वय प्रणालियों में बदल दिया जाता है। परिवर्तन वस्तुओं को उनके शीर्षों को बदलकर स्थानांतरित और हेरफेर करते हैं। परिवर्तन उन चार विशिष्ट तरीकों के लिए सामान्य शब्द है जो एक बिंदु, रेखा या आकार के आकार या स्थिति में हेरफेर करते हैं। प्रकाश मॉडल को अधिक यथार्थवादी रूप देने के लिए, आमतौर पर परिवर्तन के दौरान एक या अधिक प्रकाश स्रोत स्थापित किए जाते हैं। हालाँकि, इस चरण तक पहले 3डी दृश्य को दृश्य स्थान में परिवर्तित किए बिना नहीं पहुँचा जा सकता है। दृश्य स्थान में, पर्यवेक्षक (कैमरा) को आम तौर पर मूल स्थान पर रखा जाता है। यदि दाएँ हाथ की निर्देशांक प्रणाली (जिसे मानक माना जाता है) का उपयोग किया जाता है, तो पर्यवेक्षक नकारात्मक z-अक्ष की दिशा में देखता है, जिसमें y-अक्ष ऊपर की ओर और x-अक्ष दाईं ओर इशारा करता है। प्रक्षेपण एक परिवर्तन है जिसका उपयोग 2डी स्थान में 3डी मॉडल का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। दो मुख्य प्रकार के प्रक्षेपण ऑर्थोग्राफिक प्रक्षेपण (जिसे समानांतर भी कहा जाता है) और परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण हैं। एक ऑर्थोग्राफिक प्रक्षेपण की मुख्य विशेषता यह है कि परिवर्तन के बाद समानांतर रेखाएं समानांतर रहती हैं। परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण इस अवधारणा का उपयोग करता है कि यदि पर्यवेक्षक और मॉडल के बीच की दूरी बढ़ जाती है, तो मॉडल पहले की तुलना में छोटा दिखाई देता है। अनिवार्य रूप से, परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण मानव दृष्टि की नकल करता है। क्लिपिंग क्लिपिंग उन प्रिमिटिव्स को हटाने की प्रक्रिया है जो रैस्टराइज़र चरण को सुविधाजनक बनाने के लिए व्यू बॉक्स के बाहर हैं। एक बार उन आदिमों को हटा दिए जाने के बाद, जो आदिम बचे हैं, उन्हें नए त्रिकोणों में खींचा जाएगा जो अगले चरण तक पहुंचते हैं। स्क्रीन मैपिंग स्क्रीन मैपिंग का उद्देश्य क्लिपिंग चरण के दौरान आदिम के निर्देशांक का पता लगाना है। रास्टराइज़र चरण रास्टराइज़र चरण रंग को लागू करता है और ग्राफिक तत्वों को पिक्सेल या चित्र तत्वों में बदल देता है। बाउंडिंग इंटरवल पदानुक्रम डेमोसीन ज्यामिति इंस्टैंसिंग ऑप्टिकल फीडबैक क्वार्ट्ज कंपोजर रियल टाइम (मीडिया) रियल टाइम रेट्रैसिंग वीडियो आर्ट वीडियो डिस्प्ले कंट्रोलर संदर्भ ग्रंथ सूची बाहरी लिंक आरटीआर पोर्टल-संसाधनों के लिए लिंक का एक छोटा-छोटा "सर्वश्रेष्ठ" सेट कंप्यूटर ग्राफिक्स