ΤΙΤΛΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΤΙΤΛΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Τρισδιάστατες Γραφικές Αναπαραστάσεις. Μια εφαρμογή στο κτήριο του Τμήματος Διαχείρισης Πληροφοριών του ΤΕΙ Καβάλας, με χρήση αρχιτεκτονικού προγράμματος και Πλατφόρμας ανάπτυξης παιχνιδιών Μια εργασία των φοιτητών: ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Επιβλέπων Εκπαιδευτικός: ΧΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2011

ΕΥΧΑΡΙΣΤΗΡΙΑ Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τους γονείς μας για την υποστήριξη που μας προσέφεραν απλόχερα, όλα αυτά τα χρόνια και τον Πύλιο Αντώνιο για την πολύτιμη στήριξη του από την αρχή αυτής της εργασίας μέχρι το τέλος της.

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ...6 1.1 Τα Γραφικά Υπολογιστών...8 1.1.1 Τα γραφικά υπολογιστών πραγματικού χρόνου...8 1.1.2 Είδη γραφικών υπολογιστή ως προς τις διαστάσεις τους...9 1.1.3 Δισδιάστατα 2D γραφικά υπολογιστή...11 1.1.4 Τρισδιάστατα (3d) Γραφικά Υπολογιστών (3D Graphics)...13 1.1.5 Στατικά Γραφικά Υπολογιστών (Static Graphics)...13 1.1.6 Εφαρμογές Γραφικών Υπολογιστών...14 1.2 Ορισμός Animation...17 1.2.1 Πρώιμα δείγματα Animation...18 1.2.2 Τεχνικές animation... 19 1.2.3 Computer Animation και κατηγορίες...21 1.2.4 Η ανάγκη επιτάχυνσης 3D γραφικών...26 1.2.5 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 3D ANIMATION...27 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Βιντεοπαιχνίδια και μηχανές παιχνιδιων...28 2.1 Σύντομη ιστορική αναδρομή και εξέλιξη των βιντεοπαιχνιδιών...31 2.2 Μηχανή παιχνιδιού (game engine)... 34 2.2.1 Εμβάθυνση του όρου μηχανή παιχνιδιού (game engine)...35 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τα προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν...38 3.1 Εισαγωγή στο Google Sketchup... 41 3.1.1 Γνωριμία με το Google Sketchup...42 3.1.2 Διαδικασία δημιουργίας ενός αντικείμενου στο Google Sketchup...48 3.1.3 Προγραμματισμός και σχεδίαση του κτηρίου...50 3.2 Εισαγωγή στο Unity3d... 55 3.2.1 Πρώτη επαφή με το περιβάλλον του Unity...56 3.2.2 Scripts που χρησιμοποιήθηκαν...64 3.2.3 Occlusion Culling...67 3.2.4 Διαδικασία εισαγωγής και εξαγωγής στο Unity...69 Σελίδα 3 από 80

3.3 Adobe Photoshop CS3... 72 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Συμπεράσματα... 75 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 78 Σελίδα 4 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο σχεδιασμός ψηφιακών μοντέλων, αποτελεί ισχυρό κίνητρο για κάθε σύγχρονο σχεδιαστή/προγραμματιστή. Η ευκολία και οι πολλαπλές λειτουργίες που προσφέρουν, τα σημερινά πακέτα εφαρμογών, δίνουν τα μέσα σε κάθε ενδιαφερόμενο, να δημιουργήσει ότι σκεφτεί με μοναδικό περιορισμό, τη φαντασία του. Το ενδιαφέρον αυξάνεται, όταν προστίθεται η ανάπτυξη κώδικα η οποία επιτρέπει, στο δημιουργό, να δώσει «πνοή» στα μοντέλα του, κάνοντάς τα να κινούνται και ν αλληλεπιδρούν σ ένα εικονικό περιβάλλον. Σήμερα είναι πιο εύκολο από ποτέ να αναπτύξει κάποιος ένα βιντεοπαιχνίδι, λόγω της πληθώρας εργαλείων που υπάρχουν διαθέσιμα, και μάλιστα δωρεάν. Τεχνολογία και τεχνογνωσία υπάρχει ή μπορεί να αναπτυχθεί και να διδαχθεί, τα μόνα που χρειάζονται είναι ένας καλός οδηγός για το ξεκίνημα και αρκετή όρεξη. Σκοπός και στόχοι της εργασίας είναι η ανάλυση του τρόπο σχεδίασης και ανάπτυξης βιντεοπαιχνιδιών. Σημαντικός στόχος της πτυχιακής, είναι ν αποτελέσει ένα εμπεριστατωμένο οδηγό για άπειρους αλλά και πιο προχωρημένους σχεδιαστές/προγραμματιστές που θέλουν ν ασχοληθούν με αυτόν τον τομέα. Επιδιώκοντας να εμπλουτίσουμε τις γνώσεις που απαιτούνται. Συντάχθηκε ένας μικρός οδηγός με όλα τα απαραίτητα βήματα που χρειάζονται για την κατασκευή ενός απλού τρισδιάστατου παιχνιδιού. Σελίδα 5 από 80

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Εισαγωγή κεφαλαίου Στο κεφάλαιο αυτό θα ειπωθούν γενικές έννοιες για μεγαλύτερη κατανόηση του αντικειμένου της εργασίας αλλά και για να μπορέσει ο αναγνώστης να καταλάβει την χρήση των προγραμμάτων που επιλέχτηκαν τα οποία θα παρουσιαστούν στο επόμενο κεφάλαιο. Περιγράφεται το πέρασμα της τεχνολογίας από τα δισδιάστατα γραφικά στα τρισδιάστατα. Γίνεται αναφορά στο τι είναι το animation και πως κατηγοριοποιείται. Ακόμα αναφέρονται και περιγράφονται τα βήματα για την δημιουργία ενός 3D computer animation, τα διάφορα λογισμικά εργαλεία-προγράμματα με τα οποία μπορούμε να υλοποιήσουμε ένα 3D animation, τις εφαρμογές τους, σε ποιους τομείς βοήθησαν και με πιο τρόπο. Γίνεται αναφορά στο τι είναι το animation και πως κατηγοριοποιείται. Παλαιότερα για τους προγραμματιστές και τους χρήστες υπολογιστών, ήταν πολύ δύσκολο να δουλέψουν με τρισδιάστατα αντικείμενα στον υπολογιστή γιατί δεν υπήρχε η κατάλληλη γνώση αλλά και η απαραίτητη υπολογιστική ισχύ. Σήμερα, η αγορά οδηγημένη από την ζήτηση αυξημένης ρεαλιστικότητας στα παιχνίδια, σε εμπορικούς τομείς, σε νέες τεχνολογίες τόσο γραφικών με 3D δυνατότητες όσο και υπολογιστικής δύναμης έκαναν την εμφάνιση τους, εξαπλώθηκαν στην αγορά και αμέσως έγινε ένα μεγάλο άλμα στον τομέα των animation, τα παιχνίδια αλλά και γενικότερα τον τρισδιάστατο κόσμο. Πρόκειται για μια αγορά με συνεχείς αλλαγές, καινούριες ανάγκες για animation και εφαρμογές που δημιουργούνται και γεννιούνται συνεχώς, κάνοντας αυτόν τον χώρο άκρος ελκυστικό αλλά και ένα απαραίτητο εργαλείο που σε λίγο καιρό όλοι θα μπορούν να το χρησιμοποιήσουν. Σελίδα 7 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.1 Τα Γραφικά Υπολογιστών Για την εισαγωγή, δημιουργία και επεξεργασία των γραφικών υπολογιστών χρησιμοποιείται ειδικό λογισμικό, με τη γενική ονομασία "Λογισμικό επεξεργασίας εικόνας. Έτσι, δημιουργούνται γραφικά απεικόνισης διαφόρων σχέσεων - όπως χαρτών και ειδώλων δύο ή τριών διαστάσεων - με την χρήση τελειών, γραμμών, καμπύλών κ.τ.λ. Τα στοιχεία μπορούν να εισαχθούν στον υπολογιστή μέσω διαφόρων συσκευών, όπως ένας σαρωτής (scanner) ή μια Ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, με την μορφή γραμμών, κουκκίδων είτε μέσω του πληκτρολογίου. Όταν παρουσιασθεί το αποτέλεσμα στην οθόνη, ο χρήστης μπορεί να το χειριστεί μετακινώντας το οριζοντίως και καθέτως ή περιστρέφοντάς το, να το επεξεργαστεί ή να το προεκτείνει με την χρήση μιας γραφίδας (light pen) ή μολυβιού με σφαιρίδιο. Ορισμένοι τύποι λογισμικού, όπως τα υπολογιστικά φύλλα, διαθέτουν την δυνατότητα δημιουργίας και επεξεργασίας (εντός ορισμένων πλαισίων) γραφικών παραστάσεων. Η επεξεργασία ενός γραφικού παραμένει, ωστόσο, αποκλειστικό αντικείμενο του λογισμικού επεξεργασίας εικόνας. Κυριότεροι (αλλά όχι μοναδικοί) τύποι τέτοιου λογισμικού είναι το Photoshop της Adobe Corp., το CorelDraw της CorelCorp. και το 3DStudio Max της Autodesk. Υπάρχουν, φυσικά, πολλά ακόμη προγράμματα (ορισμένα, μάλιστα, διανέμονται δωρεάν), με ποικιλία δυνατοτήτων και χαρακτηριστικών όπως και απαιτήσεων από το Λειτουργικό Σύστημα και το υπολογιστικό σύστημα στο οποίο θα χρησιμοποιηθούν. (DMCA Scribd, 2011) 1.1.1 Τα γραφικά υπολογιστών πραγματικού χρόνου Τα γραφικά υπολογιστών πραγματικού χρόνου αποτελούν αντικείμενα γραφικών τα οποία αποδίδονται την στιγμή που εκτελούνται. Για παράδειγμα τα γραφικά που εμφανίζονται στην οθόνη ενός υπολογιστή, ο οποίος εκτελεί ένα παιχνίδι, ανήκουν συνήθως σε αυτήν την κατηγορία. Για τη δημιουργία τους απαιτείται κάποια μηχανή απόδοσης γραφικών (graphics rendering engine) πραγματικού χρόνου, όπως για παράδειγμα το Ogre3d, το Irrlich, το Crystal Space, Unity3d κτλ. Σελίδα 8 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Ο όρος γραφικά υπολογιστών υπό την ευρεία έννοια έχει χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει τα πάντα σε ένα υπολογιστή που δεν είναι κείμενο ή ήχος. Αναφέρεται συνήθως σε πολλά διαφορετικά πράγματα. (DMCA Scribd, 2011) 1.1.2 Είδη γραφικών υπολογιστή ως προς τις διαστάσεις τους Το πέρασμα από δισδιάστατα σε τρισδιάστατα γραφικά Οι υπολογιστές κατά την πρώτη τους γενιά αυτό που μπορούσαν να κάνουν ήταν να δείχνουν και να τυπώνουν γράμματα και αριθμούς. Αργότερα άρχισαν να μπαίνουν κάποια στοιχειώδη γραφικά και χρώματα, τα δισδιάστατα 2D (x.y συντεταγμένες). Με το πέρασμα του χρόνου και την πρόοδο των επεξεργαστών φτάσαμε να έχουμε πλούσια διαδραστικά γραφικά περιβάλλοντα με πιο διαδεδομένα, τα windows τα οποία είναι εύκολα στη χρήση και μας προσφέρουν ένα πιο ευχάριστο περιβάλλον. Στις μέρες μας κυριαρχούν στις οθόνες μας τα τρισδιάστατα γραφικά, τα λεγόμενα 3D από το 3 dimensions(x,y,z συντεταγμένες).οι εικόνες που παρουσιάζονται στις οθόνες μας αποκτούν και μια τρίτη διάσταση, το βάθος. Ουσιαστικά μιλάμε για δισδιάστατες εικόνες οι οποίες όμως μας δίνουν την ψευδαίσθηση του βάθους. Η ανάγκη για πιστότερη απεικόνιση της πραγματικότητας ήταν και ο λόγος μετάβασης από τα δισδιάστατα στα τρισδιάστατα γραφικά. Για τον ίδιο λόγο στα τρισδιάστατα γραφικά όσο περισσότερη λεπτομέρεια χρησιμοποιείται τόσο πιο ρεαλιστικά παρουσιάζονται. Για παράδειγμα σε μια απεικόνιση ενός αυτοκινήτου σε 2d ο υπολογιστής έδειχνε μόνο την πρόσοψη, ενώ με 3d θα μας δείξει μια πιο πλήρης απεικόνιση όπου θα φαίνονται όλες οι πλευρές του αυτοκινήτου ανάλογα με το επιλεγμένο σημείο παρατήρησης. Η χρήση του βάθους δίνει πολύ μεγαλύτερο ρεαλισμό. Τα 3d γραφικά επιτρέπουν αναπαραστάσεις οι οποίες παρουσιάζουν ομοιότητες με την πραγματικότητα ή μπορούν και να την ξεπεράσουν δίνοντας την δυνατότητα στο χρήστη να μεταβεί σε φανταστικούς ή πραγματικούς κόσμους και να περιπλανηθεί μέσα σε αυτούς σε πραγματικό χρόνο. (PanosGR_, 2009) Το αρνητικό με τα 3d γραφικά είναι ότι απαιτείται πολύ μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ, καλύτερη κάρτα γραφικών και περισσότερη μνήμη στο σύστημα μας, μιας και ο υπολογιστής Σελίδα 9 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 χρειάζεται να κάνει πολύ περισσότερους και δυσκολότερους υπολογισμούς για να μας δώσει την σωστή απεικόνιση (Wikipedia, www.wikipedia.com, 2011) (encyclopedia, 2011). Τα γραφικά ως προς τις διαστάσεις τους μπορούν να χωριστούν σε δυο κατηγορίες : i. Δισδιάστατα 2D γραφικά υπολογιστή. ii. Τρισδιάστατα 3D γραφικά υπολογιστή. iii. Ανάλογα με τον χρόνο στον οποίο γίνεται η απόδοσή τους (rendering) iv. Στατικά γραφικά υπολογιστών Σελίδα 10 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 1.1.3 Δισδιάστατα 2D γραφικά υπολογιστή Τα δισδιάστατα γραφικά υπολογιστών αποτελούν προσπάθειες απεικόνισης γραφικών δύο διαστάσεων στην οθόνη μιας ψηφιακής συσκευής (π.χ. ενός υπολογιστή). Συνήθως τέτοιου είδους γραφικά χρησιμοποιούνται για την δημιουργία γραφικών διεπαφών χρήστη (GUI-Graphical User Interface), αλλά και για εικονογραφήσεις βιβλίων, περιοδικό, εντύπων. Στα γραφικά με υπολογιστή συμπεριλαμβάνεται και η επεξεργασία εικόνας (στατικής ή κινούμενης), η οποία γίνεται με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού. Η επεξεργασία εικόνας είναι μια από τις δημοφιλέστερες χρήσεις του υπολογιστή σήμερα, καθώς επιτρέπει τη βελτίωση μιας φωτογραφίας με την εφαρμογή ειδικών φίλτρων, τα οποία μπορούν όχι μόνο να τη βελτιώσουν, αλλά και να την παραλλάξουν (φωτομοντάζ). Τα δύο διαστάσεων γραφικά μπορούν να καταταγούν στις εξής δύο μεγάλες κατηγορίες: Διανυσματικά γραφικά (Vector Graphics): Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εικόνων όπως λογότυπα, σήματα κατατεθέντα κτλ. αλλά και ψευδό-τρισδιάστατων σχημάτων (προοπτική). Γραφικά ψηφίδων (bitmap graphics): Όλα τα γραφικά που δημιουργούνται από ψηφιοποίηση υπαρκτών αντικειμένων (φωτογραφίες, εικόνες από σαρωτές κτλ.) ανήκουν σε αυτή την κατηγορία. Η βασική διαφορά των δύο κατηγοριών είναι το χαρακτηριστικό της ανάλυσης (resolution). Τα διανυσματικά γραφικά "περιγράφουν" μια εικόνα με τη βοήθεια της αναλυτικής γεωμετρίας και, κατά συνέπεια, με τη βοήθεια εξισώσεων, ενώ τα γραφικά ψηφίδων λειτουργούν όπως ακριβώς ένα ψηφιδωτό: Όσο μικρότερες και περισσότερες ψηφίδες χρησιμοποιούνται, τόσο πιο ευκρινές και ακριβές είναι το τελικό αποτέλεσμα. Η ανάλυση μετράται σε κουκκίδες (ψηφίδες) ανά ίντσα (dots per inch, dpi). Για μια οθόνη, η ανάλυση των 72 ή 96 dpi είναι επαρκέστατη, αν όμως η εικόνα προορίζεται για επαγγελματική εκτύπωση, το ελάχιστο απαιτούμενο είναι οι 300 dpi. Τα διανυσματικά γραφικά είναι ανεξάρτητα ανάλυσης (resolution free), γιατί απλά δε χρησιμοποιούν ψηφίδες για το σχηματισμό της εικόνας. Σελίδα 11 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ένα ακόμη χαρακτηριστικό των γραφικών είναι το βάθος χρώματος, δηλαδή το πλήθος των δυαδικών ψηφίων (bits) που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή του χρώματος κάθε ψηφίδας (ή κάθε περιοχής στα διανυσματικά γραφικά). Το σημερινό στάνταρ είναι για μεν τις οθόνες βάθος χρώματος 24 bits ενώ για τις εκτυπώσεις 32 bits (Η οθόνη και η εκτύπωση χρησιμοποιούν διαφορετικά χρωματικά πρότυπα. Υπάρχουν και γραφικά με μεγαλύτερο βάθος χρώματος, που προορίζονται για ειδικές χρήσεις, καθώς το ανθρώπινο μάτι δε μπορεί να διακρίνει περισσότερα από 16,7 εκατομμύρια χρωματικές διαβαθμίσεις). Για τις εφαρμογές του Διαδικτύου χρησιμοποιούνται αποκλειστικά τα γραφικά ψηφίδων, γιατί (προς το παρόν!) δεν είναι δυνατή η μετάδοση διανυσματικών γραφικών. Ο τύπος των γραφικών αναγνωρίζεται συνήθως από το δεύτερο μέρος του ονόματος του αρχείου, στο οποίο είναι αποθηκευμένα (δηλ. το τμήμα εκείνο του ονόματος που βρίσκεται δεξιά από την τελεία που χωρίζει στα δύο το όνομα ενός αρχείου). Οι πλέον συνήθεις τύποι είναι: Διανυσματικά γραφικά:.cdr,.ai Γραφικά ψηφίδων:.tif,.bmp, jpg,.gif,.png (Οι τρεις τελευταίοι τύποι είναι οι κατάλληλοι για το Διαδίκτυο). Σελίδα 12 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 1.1.4 Τρισδιάστατα (3d) Γραφικά Υπολογιστών (3D Graphics) Τα τρισδιάστατα γραφικά υπολογιστών αποτελούν προσπάθειες απεικόνισης γραφικών τριών διαστάσεων στην - απεικόνισης δύο διαστάσεων - οθόνη μιας ψηφιακής συσκευής (π.χ. ενός υπολογιστή). Το γεγονός ότι η απεικόνιση χρησιμοποιεί τρεις διαστάσεις τα καθιστά ιδιαίτερα ρεαλιστικά. Τέτοιου είδους γραφικά χρησιμοποιούνται συνήθως από προγράμματα όπως παιχνίδια υπολογιστών, εικονικούς κόσμους. Τα τρισδιάστατα γραφικά βρίσκουν επίσης εφαρμογή στον κινηματογράφο, για τη δημιουργία σκηνών εικονικών κόσμων (χαρακτηριστικό παράδειγμα οι ταινίες του κύκλου "Ο Άρχοντας των Δαχτυλιδιών") αλλά και ειδικών εφέ, που είναι αδύνατον να γυριστούν ως πραγματικές σκηνές. Με λίγα λόγια ένα τρισδιάστατο αντικείμενο στην τελική του μορφή αποτελείται από πολλές εικόνες από πολλές διαφορετικές γωνίες θέασης. 1.1.5 Στατικά Γραφικά Υπολογιστών (Static Graphics) Τα στατικά γραφικά υπολογιστών αποτελούν αντικείμενα γραφικών τα οποία δεν αποδίδονται την στιγμή που εκτελούνται αλλά έχουν αποδοθεί μία φορά κατά τη δημιουργία τους. Παράδειγμα τέτοιων γραφικών είναι τα μικρά βίντεο, τα οποία εμφανίζονται σε διάφορα παιχνίδια, και τα οποία έχουν "γυριστεί" μια φορά και κάθε φορά που θα τα παρακολουθήσουμε παραμένουν ίδια. Για τη δημιουργία τους χρησιμοποιείται κάποιο πρόγραμμα δημιουργίας γραφικών και κίνησης (animation) όπως το 3dStudio Max, το Maya, το Lightwave, το Blender κτλ. Σελίδα 13 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.1.6 Εφαρμογές Γραφικών Υπολογιστών Όπως έχει αναφερθεί και παραπάνω, υπάρχουν αρκετές εφαρμογές των γραφικών υπολογιστών. Μερικές από αυτές είναι οι γραφικές διεπαφές χρήστη, τα παιχνίδια υπολογιστών, οι εικονικοί κόσμοι. Τα γραφικά υπολογιστών βρίσκουν, επίσης, εφαρμογή στην εικονογράφηση εντύπων, στην αρχιτεκτονική σχεδίαση, στη δημιουργία λογοτύπων αλλά και στη δημιουργία ακριβέστατων σχεδίων γενικότερα. 1.1.6.1 ΠΑΛΕΤΑ ΧΡΩΜΑΤΩΝ (Color Palette) Ο όρος παλέτα χρωμάτων χρησιμοποιείται στην πληροφορική προκειμένου να οριστεί ένα υποσύνολο της συνολικής σειράς των χρωμάτων που υποστηρίζονται από ένα σύστημα ηλεκτρονικής απεικόνισης. Σε κάθε χρώμα στην παλέτα ορίζεται ένας αριθμός, και για κάθε εικονοστοιχείο, ένας από αυτούς τους αριθμούς αποθηκεύεται. Αυτός ο αριθμός καθορίζει το χρώμα του εικονοστοιχείου. Οι τρόποι γραφικής παράστασης με χαμηλό χρωματικό βάθος (4 έως 8 bit) συνήθως γίνονται με την χρήση χρωματικής παλέτας. Παραδείγματος χάριν, στην ανάλυση VGA 256 χρωμάτων, κάθε ένα από τα χρώματα μπορεί να επιλεχτεί από μια συνολική παλέτα 262.144 χρωμάτων. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να χρησιμοποιηθεί μία αντιπροσωπευτική ποικιλία από χρώματα σε μία εικόνα, και παράλληλα να έχουμε ένα μικρό μέγεθος αρχείου. Μια παλέτα μπορεί επίσης να είναι ένα μικρό παράθυρο, ή τμήμα ενός παραθύρου που είναι εύκολα προσιτός για τις γρήγορες και συχνές επιλογές χρώματος. ΒΑΘΟΣ ΧΡΩΜΑΤΩΝ: Color Depth Βάθος χρώματος είναι το εύρος των δυαδικών ψηφίων που θα χρησιμοποιήσει ένας υπολογιστής για να αναπαραστήσει το χρώμα κάθε εικονοστοιχείου (pixel) μιας εικόνας. Το εύρος αυτό εκφράζεται ως δύναμη του 2 (επειδή η αναπαράσταση στον υπολογιστή είναι δυαδική) και, κατά συνέπεια, μια εικόνα μπορεί να έχει βάθος χρώματος: Σελίδα 14 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ή i. 2 1= 2: Ασπρόμαυρη εικόνα (χωρίς διαβαθμίσεις γκρίζου ii. iii. iv. ο 2 : = 256 χρώματα (ή αποχρώσεις του γκρίζου) 216 = 65536 χρώματα. Η εικόνα με αυτό το βάθος χρώματος αναφέρεται και ως Highcolor 224 = 16.777.216 χρώματα. Η εικόνα με αυτό το βάθος χρώματος αναφέρεται και ως Truecolor v. 24 = Αυτό το βάθος χρώματος υπερβαίνει την διακριτική ικανότητα του ανθρώπινου οφθαλμού. Χρησιμοποιείται, ωστόσο, για πρακτικούς λόγους, από πολλούς σαρωτές. Οι εικόνες που αποτελούνται από 256 χρώματα (ή λιγότερα) αποθηκεύονται συνήθως στην μνήμη του υπολογιστή υπό μορφή μιας παλέτας χρωμάτων. Για βάθη μεγαλύτερα από 8 bit, το κάθε εικονοστοιχείο αναπαρίσταται από ανάλογες διαβαθμίσεις των τριών χρωμάτων RGB (κόκκινο, πράσινο και μπλε). Το βάθος χρώματος των 16 bits "διαιρείται", συνήθως, σε πέντε bits για κάθε ένα από τα χρώματα κόκκινο και μπλε, και έξι bits για το πράσινο, δεδομένου ότι το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο στην διάκριση διαβαθμίσεων του πράσινου σε σχέση με τα άλλα δύο χρώματα. Άλλες φορές το 16ο bit αναπαριστά τυχόν διαφάνεια του χρώματος. Στα βάθος χρώματος των 24 bits υπάρχουν 8 bits ανά βασικό χρώμα, δηλαδή 2 = 256 διαβαθμίσεις κάθε βασικού χρώματος. Μερικές φορές μπορεί να χρησιμοποιηθεί και βάθος χρώματος των 32 bits. Σε αυτήν την περίπτωση τα 8 επιπλέον bits χρησιμοποιούνται για να δηλωθεί η συνοχή του χρώματος. Σελίδα 15 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Αποθηκευτικός χώρος (μνήμη) Το πόση μνήμη χρησιμοποιείται από μια ασυμπίεστη εικόνα υπολογίζεται από τον αριθμό εικονοστοιχείων στην εικόνα και από το βάθος χρώματος κάθε εικονοστοιχείου. Σε μια εικόνα 24-bit, κάθε εικονοστοιχείο χρησιμοποιεί 24 bits μνήμης, έτσι το μέγεθος μνήμης που απαιτείται σε bit είναι 24 Χ τον αριθμό εικονοστοιχείων. Για να υπολογισθεί η μνήμη που απαιτείται σε bytes, ο αριθμός που προκύπτει πρέπει να διαιρεθεί με 8 (8 bits σε ένα byte). Ο διαχωρισμός γίνεται με: Αναπαράσταση στα 16 bits: Highcolor Αναπαράσταση στα 24 bits Αναπαράσταση στα 32 bits Αναπαράσταση στα 48 bits Σελίδα 16 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 1.2 Ορισμός Animation Animation (στα ελληνικά αποδίδεται με τους όρους Εμψύχωση, Κινούμενη Εικόνα είτε περιφραστικά Απόδοση Κίνησης στην Εικόνα) είναι η ταχεία προβολή μιας σειράς από εικόνες (δισδιάστατης ή τρισδιάστατης μακέτας) ή θέσεων ενός μοντέλου, έτσι ώστε να δημιουργείται η ψευδαίσθηση της κίνησης. Είναι μια οπτική οφθαλμαπάτη της κίνησης και αυτό συμβαίνει εξ αιτίας του φαινομένου διατήρησης της εικόνας στο μάτι επί 1/12 του δευτερολέπτου (μεταίσθημα ή μετείκασμα). Κίνηση μπορεί να δημιουργηθεί και να παρουσιαστεί με πολλούς τρόπους. Η πιο διαδεδομένη μέθοδος απεικόνισης της κινούμενης εικόνας αποτελείται από ένα πρόγραμμα βίντεο ή κινουμένου σχεδίου. Εικόνα 1 Ταχεία προβολή μιας σειράς από εικόνες Στην βιομηχανία animation σήμερα, το 3d computer animation είναι ένα ταχύτατα αναπτυσσόμενο κομμάτι της σημερινής τεχνολογίας πολλά επαγγελματικά και κυρίως οικονομικά οφέλη. Οι λόγοι αυτοί οδήγησαν ένα μεγάλο αριθμό εταιρειών να ασχοληθούν με την ανάπτυξη τέτοιων λογισμικών. Για παράδειγμα Autodesk, Macromedia, Computer Vision και άλλα. (wikipedia, 2011) Σελίδα 17 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.2.1 Πρώιμα δείγματα Animation Οι πρώτες προσπάθειες σύλληψης του φαινομένου του κινουμένου σχεδίου ανήκουν στα παλαιολιθικά χρόνια. Μέσα σε σπηλιές βρέθηκαν χαραγμένα σχέδια, όπου τα ζώα απεικονίζονταν με πολλά πόδια, σε υπερτεθειμένες θέσεις, προφανώς για να δοθεί η αίσθηση της κίνησης. Ένα πήλινο αγγείο 5.200 χρόνων, το οποίο είχε βρεθεί στη Σαχρ-ί Σόκτα (Shahr-i Sokhta) στο Ιράν, έφερε πάνω του πέντε σχέδια μιας κατσίκας ζωγραφισμένα. Αυτό έχει ακουστεί ότι είναι δείγμα του πρώτου animation. Ωστόσο, μιας και δεν υπήρχε εξοπλισμός για να παρουσιαστεί η κίνηση του σχεδίου, μια σειρά από εικόνες δεν μπορεί να λέγεται "κινούμενη εικόνα με τη σωστή έννοια της λέξης. Το φενακιστοσκόπιο, το πραξινοσκόπιο και το γνωστό ξεφύλλισμα ενός βιβλίου ήταν οι πιο δημοφιλείς μηχανισμοί που εφευρέθηκαν γύρω στο 1800, ενώ το 180 μ.χ. είχε ήδη εφευρεθεί μια άλλη κινέζικη συσκευή. Αυτά τα μηχανήματα παρήγαν κίνηση από διαδοχικά σχέδια μέσω τεχνολογικών μέσων, όμως το animation δεν είχε αναπτυχθεί ουσιαστικά μέχρι την έλευση της Κινηματογραφίας, η οποία συνέβη πολύ αργότερα. Σελίδα 18 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 1.2.2 Τεχνικές animation 1.2.2.1 Παραδοσιακό animation Εικόνα 3 παραδοσιακού animation: το άλογο που τρέχει Δείγμα παραδοσιακού animation: το άλογο που τρέχει. Αποτέλεσμα κάποιων φωτογραφιών του Έντουαρντ Μάιμπριτζ από τον 19ο αιώνα που τους δόθηκε κίνηση με ροτοσκόπιο. Στις περισσότερες ταινίες κινουμένων σχεδίων του 20ού αιώνα χρησιμοποιούνταν η παραδοσιακή τεχνική απόδοσης της κίνησης στο σχέδιο. Κάθε ξεχωριστό πλαίσιο μιας ταινίας δημιουργημένης με την παραδοσιακή τεχνική, αποτελείται από μια φωτογραφία ή ένα σχέδιο, που σχεδιάζεται πρώτα σε ένα χαρτί. Για να δημιουργηθεί η ψευδαίσθηση της κίνησης, κάθε σχέδιο διαφέρει ελάχιστα από το προηγούμενο. Τα σχέδια των animator αποτυπώνονται σε μια διαφάνεια που ονομάζεται κυψέλη, η οποία γεμίζεται με χρώματα προσδιορισμένων αποχρώσεων και τόνων από την πίσω πλευρά του σχεδίου. Οι ολοκληρωμένες διαφάνειες των χαρακτήρων φωτογραφίζονται μία-προς-μία σε φιλμ κινούμενης εικόνας με μια ραμφοειδή κάμερα, μπροστά από ένα ζωγραφισμένο φόντο. Σελίδα 19 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Η παραδοσιακή μέθοδος της διαφάνειας ήταν πια ξεπερασμένη στις αρχές του 21ου αιώνα. Σήμερα, τα σχέδια των δημιουργών και τα φόντα σαρώνονται ή ζωγραφίζονται απευθείας σε ένα υπολογιστικό σύστημα. Χρησιμοποιούνται διάφορα λογισμικά προγραμμάτων για τον χρωματισμό των σχεδίων και για την προσομοίωση των κινήσεων και των εφέ στην κάμερα. Το τελικό κομμάτι της διαδικασίας είναι η εξαγωγή σε κάποιο από τα μεταφορικά μέσα, από το παραδοσιακό φιλμ των 35 mm και μετά, μέσα όπως το ψηφιακό βίντεο. Η εμφάνιση των παραδοσιακών διαφανειών διατηρούνται ακόμα, και η ουσιαστική δουλειά των animator έχει παραμείνει το ίδιο απαραίτητη τα τελευταία 70 χρόνια. Κάποιοι παραγωγοί animation χρησιμοποιούν τον όρο "tradigital" (παραδοσιακό - ψηφιακό) για να περιγράψουν την τεχνική των διαφανειών που κάνουν εκτεταμένη χρήση της τεχνολογίας των Η/Υ (Wikipedia, el.wikipedia.org, 2011). Σελίδα 20 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 1.2.3 Computer Animation και κατηγορίες Ο ορισμός animation σημαίνει απόδοση ζωντάνιας και κίνησης σε στατικές παρουσιάσεις. Είναι η διαδικασία με την οποία προστίθεται το στοιχείο της κίνησης σε μια εικόνα ή απεικόνιση κάποιων αντικειμένων καθώς αυτά μεταβάλλονται με τον χρόνο, όπου για κάθε τέτοιο αντικείμενο θα πρέπει να αλλάζει και η μορφή του. Η απόδοση κίνησης και ζωντάνιας σε αντικείμενα ή χαρακτήρες μιας εικόνας, μέσω κατάλληλου λογισμικού ηλεκτρονικού υπολογιστή ονομάζεται computer Εικόνα 4 Animation Process animation. Στο computer animation κίνηση δημιουργείται με key frames τα οποία είναι συγκεκριμένα σημεία στον χρόνο και αντιπροσωπεύουν τα πιο σημαντικά στιγμιότυπα. Η κίνηση ουσιαστικά είναι μια σειρά από εικόνες (story boards) και κάθε εικόνα μεμονωμένη αποτελεί ένα καρέ (frame). Υπάρχουν τρεις κατηγορίες computer animation : > 2d animation : Όλες οι αλλαγές που συμβαίνουν στα καρέ (frames) απεικονίζονται στο δισδιάστατο χώρο και τα αντικείμενα και η κίνηση τους είναι δισδιάστατη. > %d animation : Τα αντικείμενα και η κίνηση τους εξακολουθούν να είναι δισδιάστατα αλλά με χρήση κατάλληλου φωτισμού, σκιάσεων κ.λπ. δίνεται η ψευδαίσθηση του βάθους. > 3d animation : Τόσο τα αντικείμενα όσο και η κίνηση τους είναι τρισδιάστατα. 3d animation χρησιμοποιούν όλα τα σύγχρονα παιχνίδια αυξημένης ρεαλιστικότητας όπως είναι το World of Warcraft, το Lineage, το Rift, ταινίες επιστημονικής φαντασίας όπως το Avatar και κινούμενα σχέδια όπως το Rango, Rio, Kung fu Panda κ.α. Σελίδα 21 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.2.3.1 Βασικά βήματα για την δημιουργία ενός 3D computer animation > Μοντελοποίηση (Modeling) Η μοντελοποίηση αφορά την δημιουργία των αντικειμένων της σκηνής μας. Η τροποποίηση, ο μετασχηματισμός και η επεξεργασία των παραμέτρων ενός αντικειμένου, μέχρι την τελική δημιουργία του αντικειμένου ονομάζεται μοντελοποίηση. Οποιοδήποτε τελειωμένο αντικείμενο ονομάζεται μοντέλο. Για παράδειγμα ένα μοντέλο μπορεί να είναι μια τσαγιέρα που έχει δημιουργηθεί από ήδη υπάρχοντα αντικείμενα ενός προγράμματος. Ένα σημαντικό στοιχείο που περιγράφει ένα αντικείμενο ώστε να θεωρηθεί μοντέλο είναι το υλικό του. Τα υλικά είναι πληροφορίες που εκχωρούνται στην επιφάνεια ενός αντικειμένου, έτσι ώστε αυτό να εμφανίζεται με ένα συγκεκριμένο τρόπο. Με άλλα λόγια τα υλικά επηρεάζουν το χρώμα, την διαφάνεια, την υφή και την στιλπνότητα του αντικειμένου μετατρέποντας το από απλή γεωμετρία σε ένα πιστό αντίγραφο της πραγματικότητας. Για παράδειγμα ένας κύβος μπορεί να μετατραπεί σε τούβλο ή σε κάποιο κουτί δώρου. Τα διάφορα λογισμικά για την δημιουργία 3d animation για μεγαλύτερη ρεαλιστικότητα απεικόνισης των μοντέλων, προσφέρουν την δυνατότητα τοποθέτησης κάμερας και φωτιστικών, ώστε να μπορεί ο χρήστης να παρακολουθεί την σκηνή από οποιαδήποτε οπτική γωνία επιθυμεί πέρα από τις προκαθορισμένες όψεις. Έτσι τα δομικά στοιχεία από τα οποία απαρτίζετε ένα τρισδιάστατο μοντέλο είναι το γεωμετρικό πλέγμα (wire frame), η υφή (texture) και ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρεται όταν ακτινοβολείται από εικονικές πηγές φωτός. Εικόνα 5 Rendered sphere Σελίδα 22 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ > Μηχανές λήψης (camera) Μέρος της σκηνοθεσίας ενός animation είναι και η διαμόρφωση της μηχανής λήψης. Οι μηχανές λήψης είναι αντικείμενα που τοποθετούνται σε διάφορα μέρη της σκηνής μας προκειμένου να δημιουργήσουμε και να διατηρήσουμε μια διαφορετική άποψη. Η θέση και το οπτικό πεδίο της μηχανής λήψης μπορούν να προσαρμόζονται για να δίνουν έμφαση ή να μειώνουν την εμφανή κλίμακα των αντικειμένων μιας σκηνής. Τοποθετώντας μια μηχανή λήψης στη σκηνή μας μπορούμε να επιβλέψουμε, να δούμε "μέσα" από αυτή, παρέχοντας ένα σημείο θέασης της σκηνής. Εικόνα 6 Φωτισμός αντικειμένου και μηχανές λήψης Σελίδα 23 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 > Φωτισμοί Η προσθήκη φώτων στη σκηνή μας είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο. Χρησιμοποιούνται για να βλέπουμε σωστά τα αντικείμενα μας, για να βελτιώσουμε την εμφάνιση και την αίσθηση της σκηνής μας και για να βοηθήσουμε τον θεατή να εστιάσει σε συγκεκριμένα σημεία. Κάθε φως μπορεί να φωτίζει τα περιβάλλοντα αντικείμενα με σχεδόν οποιοδήποτε χρώμα ή ένταση. Μπορούν να πέφτουν πάνω σε συγκεκριμένα αντικείμενα μόνο, να ρίχνουν ή θολωμένες σκιές, να εξασθενούν γρήγορα ή να λάμπουν συνεχώς. > Προσομοίωση κίνησης (Animation) Η προσομοίωση κίνησης είναι η παραίσθηση της αλλαγής ή της μετακίνησης κατά τη διάρκεια του χρόνου, αλλάζοντας θέση, περιστρέφοντας και κλιμακώνοντας αντικείμενα, το υλικό, το φως ή τις παραμέτρους των φωτογραφικών μηχανών σε διάφορες χρονικές στιγμές. Αφού δημιουργήσουμε τα μοντέλα μας, οριστικοποιήσουμε τους φωτισμούς και τοποθετήσουμε τις μηχανές λήψης, έρχονται στο προσκήνιο τα βασιζόμενα στο χρόνο χαρακτηριστικά της σκηνής μας. Τέτοιες αλλαγές μπορεί να είναι για παράδειγμα αντικείμενα των οποίων το χρώμα αλλάζει σε σχέση με τον χρόνο ή των οποίων η υφή μετακινείτε. Επίσης μπορεί να είναι αντικείμενα των οποίων το σχήμα αλλάζει με τον χρόνο. Τα φώτα μπορούν να αλλάζουν χρώμα και να κινούνται, ενώ και η μηχανή λήψης μπορεί να κινείται ή να αλλάζει το οπτικό πεδίο της. Το animation αποτελείται από μια σειρά Εικόνα 7 Μια Μπάλα σε κίνηση με χρήση animation σχετιζόμενων στατικών εικόνων, οι οποίες δίνουν την εντύπωση συνεχούς κίνησης όταν αναπαράγονται με τη σειρά. Το ανθρώπινο μάτι συμπληρώνει τα κενά στην κίνηση μεταξύ των εικόνων, εάν οι εικόνες παρουσιάζονται αρκετά γρήγορα. Τα animation δημιουργούνται Σελίδα 24 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ με καρέ κλειδιά (key frames). Τα καρέ είναι συγκεκριμένα σημεία στο χρόνο, όπου τα καρέ κλειδιά αντιπροσωπεύουν τα πιο σημαντικά καρέ (frames). Τα animation που δημιουργούνται από τα διάφορα λογισμικά αναπαράγονται με συνήθεις ταχύτητες από 12 έως 30 εικόνες-καρέ ανά δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι π.χ. αν θέλουμε να δημιουργήσουμε ένα animation 20 δευτερολέπτων και με ταχύτητα 30 καρέ -εικόνες ανά δευτερόλεπτο θα χρειαζόμασταν συνολικά 20*30=600 συνολικά καρέ-εικόνες. > Απόδοση (Rendering) Με τον όρο «φωτορεαλισμός» εννοούμε την ρεαλιστική απεικόνιση των αντικειμένων και χώρων που έχουν σχεδιαστεί στον υπολογιστή. Αυτό επιτυγχάνεται "ντύνοντας" τις επιφάνειες των αντικειμένων με υλικά, τοποθετώντας φωτεινές πηγές και δημιουργώντας συγκεκριμένες οπτικές γωνίες θέασης. Το αποτέλεσμα της διαδικασίας αυτής είναι ένα τρισδιάστατο σχέδιο στο οποίο τα αντικείμενα έχουν αληθοφανείς επιφάνειες και σκιές, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των υλικών και τον φωτισμό που ορίζουμε. Για την επίτευξη του στόχου αυτού χρησιμοποιείται η απόδοση χρωμοσκίασης (rendering), η οποία υπολογίζει την απεικόνιση βάση των ιδιοτήτων των επιφανειών όπως το χρώμα, η σκίαση, η στιλπνότητα και η υφή και της συμπεριφοράς τους υπό συγκεκριμένες συνθήκες φωτισμού. Περιλαμβάνει υπολογισμούς όλων των αντικειμένων και υλικών της σκηνής μας, μαζί με φώτα, ατμόσφαιρα και εφέ και την δημιουργία μια εικόνας από αυτούς τους υπολογισμούς. Μπορούμε να κάνουμε απόδοση της σκηνής μας σαν μια κίνηση αποδίδοντας ένα-ένα καρέ, σαν μια σειρά εικόνων ή σαν μια μόνο εικόνα. Οποιοδήποτε αντικείμενο ή χαρακτήρας μπορεί να αποδοθεί οποιαδήποτε χρονική στιγμή για να βλέπουμε τις αντιδράσεις των επιφανειών του στο φώς και γενικά για το πώς θα εμφανίζεται στην τελική παραγωγή. Όταν κάνουμε απόδοση της σκηνής μας επιλέγουμε το renderer που θέλουμε. Ένα renderer, που ονομάζεται επίσης μηχανή απόδοσης (render engine), είναι ο κώδικας ή το πρόγραμμα που ελέγχει πως γίνεται απόδοση μιας σκηνής λαμβάνοντας υπόψη συγκεκριμένες ρυθμίσεις ποιότητας, συγκεκριμένες επιλογές και υλικά. Σελίδα 25 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.2.4 Η ανάγκη επιτάχυνσης 3D γραφικών Ο λόγος που ειδικοί 3D επιταχυντές έχουν γίνει δημοφιλείς, είναι ότι το λογισμικό σήμερα προσπαθεί να κάνει όλο και περισσότερα πράγματα σε 3D. Η πίεση για περισσότερο ρεαλισμό, πιο λεπτομερή γραφικά και μεγαλύτερες ταχύτητες σε τέτοια προγράμματα, όπως είναι τα παιχνίδια δράσης, οι εξομοιωτές και τα σχεδιαστικά πακέτα, σήμαινε περισσότερη 3D εργασία σε μικρότερο χρόνο. Υπάρχει ένας προφανής παραλληλισμός μεταξύ της σημερινής δυσκολίας με το 3D και της αντίστοιχης, που υπήρχε όταν τα γραφικά λειτουργικά συστήματα έγιναν δημοφιλή, στις αρχές της δεκαετίας του 90. Εκείνη την εποχή οι κάρτες γραφικών δεν είχαν καθόλου λειτουργίες επιτάχυνσης. Παλαιότερα, τα Windows ανάγκαζαν τον επεξεργαστή του συστήματος να κάνει όλη τη δουλειά της εμφάνισης των γραφικών στην οθόνη, γεγονός που καθυστερούσε δραματικά το σύστημα. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, σχεδιάστηκαν επιταχυντές, που έκαναν αυτή τη δουλειά με ειδικό hardware, αντί να αναγκάζουν τον επεξεργαστή του συστήματος να κάνει όλα αυτά. Εικόνα 8 Παιχνίδι δράσης με 3D γραφικά CRYSIS 3 Σελίδα 26 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 1.2.5 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 3D ANIMATION Το Computer Animation είναι ένα ταχύτατα αναπτυσσόμενο κομμάτι της σημερινής τεχνολογίας, προσφέροντας πολλά επαγγελματικά και κυρίως οικονομικά οφέλη. Στις μέρες μας το 3D animation προσεγγίζει πού της πραγματικότητα με αποτέλεσμα να βρίσκει εφαρμογή σε πολλούς τομείς, είτε στην τηλεόραση, είτε στον κινηματογράφο, είτε στα πολυμέσα. Συγκεκριμένα βρίσκει εφαρμογή σε : 0 Ταινίες κινουμένων σχεδίων αλλά και σε κανονικές ταινίες, με την χρήση τρισδιάστατων αντικειμένων και εφέ (Rango, Matrix, Avatar, Constantine κ.λπ.) και πολλές φορές το αποτέλεσμα είναι τόσο καλό που δεν μπορεί κάποιος να καταλάβει την διαφορά. 0 Παιχνίδια με 3D γραφικά 0 Διάφορα ντοκιμαντέρ (π.χ. για αναπαράσταση της κίνησης των δεινοσαύρων). Η λεπτομέρεια που χρησιμοποιείται σε αυτού του είδους τα animation είναι εκπληκτική. Τόσο αληθή αποτέλεσμα που πιστεύεις ότι και αν δεις. 0 Διαφημιστικά σποτ. Εκεί είναι που το animation χρησιμοποιούνται μαζικά. 0 Αρχιτεκτονικές αναπαραστάσεις κτηρίων, κατασκευών, χώρου, τοπογραφικά, αντικειμένων, μηχανικός εξοπλισμός. 0 Ιατρική. Στην παρουσίαση εξοπλισμού, κάποιου χώρου, ρομποτική. Γενικά η χρήση τρισδιάστατων γραφικών και κίνησης (animation) χρησιμοποιείται για λόγους εξοικονόμησης πόρων (χρόνου, χρήματος). Σελίδα 27 από 80

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Βιντεοπαιχνίδια και μηχανές παιχνιδιων

(N in te n d o ) KO NAM! PlayStation 3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο θα αναπτυχτούν έννοιες όπως βιντεοπαιχνίδια και μηχανή παιχνιδιού. Η μηχανή παιχνιδιού είναι το λογισμικό αυτό στο οποίο δημιουργείται το παιχνίδι και περικλείει την ιδέα, την γνώση, την φαντασία, την δημιουργία, τον προγραμματισμό, την τεχνογνωσία, την ομάδα, την συνεργασία ανθρώπων, για την ολοκλήρωση μιας εφαρμογής ή ενός βιντεοπαιχνιδιού. Αυτή η μηχανή εξελίχθηκε πιο πολύ από κάθε τομέα. Παλιά ήταν δύσκολο για κάποιον προγραμματιστή να δημιουργήσει ένα παιχνίδι, όμως καθώς η τεχνολογία αναβαθμίστηκε, αναπτύχτηκαν μαζί και τα παιχνίδια. Πολλές εταιρίες πρόσφεραν στον κόσμο open source μηχανές παιχνιδιών με αποτέλεσμα ακόμα και ένας νέος προγραμματιστής να μπορεί να δημιουργήσει το δικό του παιχνίδι. Ένα βιντεοπαιχνίδι είναι ένα ηλεκτρονικό παιχνίδι που περικλείει, την αλληλεπίδραση του χρήστη και μια διεπαφή, από την οποία παράγεται μια οπτική ανάδραση σε μια συσκευή εξόδου. Η λέξη βίντεο παραδοσιακά, αναφέρεται σε βίντεο οθόνη. Εντούτοις, η δημοφιλή χρήση του όρου «βιντεοπαιχνίδι», τώρα πια υπονοεί οποιαδήποτε συσκευή προβολής. Τα ηλεκτρονικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για να παίξουν τα βιντεοπαιχνίδια είναι γνωστά ως, πλατφόρμες. Παραδείγματα αυτών είναι οι προσωπικοί υπολογιστές και οι παιχνιδοκονσόλες. Αυτές οι πλατφόρμες διαφέρουν, από μεγάλους κεντρικούς υπολογιστές ως μικρές φορητές συσκευές (κινητά, pda κ.α.). Τα βιντεοπαιχνίδια αποτελούν σήμερα μέσο ψυχαγωγίας για κάθε ηλικία και φύλο, με σχεδόν ολοκληρωτική διείσδυση στο νεανικό κοινό και τεράστια απήχηση στους ενήλικες. Είναι διαθέσιμα για κάθε ψηφιακή συσκευή και αποτελούν μια ισχυρή βιομηχανία που συναγωνίζεται σε κέρδη τη βιομηχανία του κινηματογράφου. Επιπλέον, αλλάζουν σταδιακά τον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούμε, αλληλεπιδρούμε, μαθαίνουμε, και εργαζόμαστε. Είναι ένα μέσο με σημαντική ιστορία, αλλά ακόμα σημαντικότερο μέλλον. Σελίδα 30 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 2.1 Σύντομη ιστορική αναδρομή και εξέλιξη των βιντεοπαιχνιδιών Τα πρώτα παιχνίδια που δημιουργήθηκαν δεν ήταν ιδιαίτερα ψυχαγωγικά, και ο τρόπος ανάπτυξής τους δεν εστίαζε στην εμπειρία χρηστών. Τα παιχνίδια απαιτούσαν ισχυρούς κεντρικούς υπολογιστές για να «τρέξουν». Το 1952, το «OXO» (τρίλιζα), ήταν από τα πρώτα ηλεκτρονικά παιχνίδια, όπου για την απεικόνισή του, έγινε χρήση μιας ψηφιακής συσκευής προβολής. Ένας φυσικός, το 1958, έφτιαξε ένα παιχνίδι με τίτλο «tennis for two», χρησιμοποιώντας ως συσκευή αναπαράστασης, ένα παλμογράφο. Το 1961, μια ομάδα σπουδαστών έφτιαξε το «Spacewar!» (Wikipedia, Wikipedia, 2006). Η χρυσή εποχή των Εικόνα 9 Spacewar: ένα από τα πρώτα βιντεοπαιχνίδια arcades ξεκίνησε το 1978 με την έκδοση του παιχνιδιού «Space Invader» της εταιρίας Taito. Η τεράστια επιτυχία του, ενέπνευσε πολλούς κατασκευαστές να εισχωρήσουν στην αγορά. Το 1979, τα arcades έγιναν ακόμα πιο δημοφιλή με την άφιξη τίτλων, όπως το γνωστό «Pac-man» της Namco (Wikipedia, 2007). Οι σχεδιαστές πολλών πρώιμων παιχνιδιών, αργότερα μεταβίβασαν την δουλειά τους στη βιομηχανία. Ογκώδης ηλεκτρονικές κονσόλες με αυτονομία, πρόσφεραν εύκολη και γρήγορη ψυχαγωγία, παρέχοντας ένα έγχρωμο παιχνίδι η κάθε μια. Το κόστος και το μέγεθός τους, τις καθιστούσε απαγορευτικές για οικιακή χρήση. Ήταν τοποθετημένες σε πολλά μέρη όπως μπαρ, εστιατόρια, ξενοδοχεία και χώρους ψυχαγωγίας και εμπορικά κέντρα, όπου οι χρήστες αντάλλαζαν ένα κέρμα ανά παιχνίδι. Τα παιχνίδια τύπου arcade ήταν αρκετά λαοφιλή τις δεκαετίες 80 και 90, βαθμιαία όμως, η δημοτικότητά τους μειώθηκε. Ένα ουσιαστικό επιχειρηματικό πλάνο σχεδιάστηκε, όταν οι κονσόλες πρώτης γενιάς εισέβαλλαν στην αγορά προορισμένες για οικιακή χρήση. Στη βιομηχανία δεν υπήρχε ιδιαίτερη καινοτομία σε σχέδια παιχνιδιών, με αποτέλεσμα ένας μεγάλος αριθμός συσκευών, Σελίδα 31 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 να έχει πολλά πανομοιότυπα παιχνίδια. Συγχρόνως, οι προσωπικοί υπολογιστές έκαναν την εμφάνιση τους και πλέον μεμονωμένα άτομα μπορούσαν να προγραμματίσουν δικά τους παιχνίδια. Απλοϊκά παιχνίδια παράγονταν εύκολα και γρήγορα, δεδομένου ότι οι σχεδιαστές είχαν περιορισμούς μνήμης και γραφικών, οι οποίοι δεν επέτρεπαν πολυσύνθετη ανάπτυξη. Μεγαλύτερες επιχειρήσεις προσλάμβαναν μικρές ομάδες προγραμματιστών, που η κάθε μία αφιερωνόταν στην ανάπτυξη ενός τίτλου. Έτσι το 1984, οι κονσόλες παραμερίστηκαν και τα ηνία στις πωλήσεις πήραν, οι προσωπικοί υπολογιστές. Ένα χρόνο αργότερα, η ιαπωνική εταιρία Nintendo ζωντάνεψε ξανά την αγορά κονσόλας με μια νέα 8-bit συσκευή (NES) συνοδευμένη με τίτλους όπως, Super Mario Bros (Wikipedia, 2010). Η δεκαετία 1990 ξεχώρισε για την καινοτομία βιντεοπαιχνιδιών και τη μετάβαση γραφικών από 2d σε 3d. Νέα είδη, δημιουργήθηκαν όπως first-person-shooter, στρατηγικής και παιχνίδια διαδικτύου. Παράλληλα προστέθηκαν στην αγορά μικρές φορητές κονσόλες, όπως το Gameboy, με τεράστια απήχηση στο νεανικό κοινό. Ακολούθησαν οι κονσόλες 5ης γενιάς 32-64 bit και οι κασέτες αντικαταστάθηκαν με compact disks (cd). Τα κινητά τηλέφωνα μετατράπηκαν, το 1998, σε μίνι πλατφόρμες βιντεοπαιχνιδιών, όταν η φιλανδική Nokia εγκατέστησε στα μοντέλα της, το ασπρόμαυρο παιχνίδι Snake. Από τότε πολλές μεγάλες εταιρίες έκαναν το ίδιο προσθέτοντας, απλά παιχνίδια στα κινητά τους τηλέφωνα. Τέλη δεκαετίας του 1990, οι ογκώδης κονσόλες που λειτουργούσαν με κέρμα, αποσύρθηκαν, παραμένοντας στις αναμνήσεις μικρών και μεγάλων. Οι συνεχής αυξανόμενες επεξεργαστικές και γραφικές ικανότητες των προσωπικών υπολογιστών σε συνδυασμό με άλλες δυνατότητες που παρείχαν, όπως η σύνδεση στο διαδίκτυο, τους κατέστησε μια αρκετά πιο δημοφιλή επιλογή. Η πρώτη δεκαετία του 2000 παρουσίασε καινοτομία στις κονσόλες, αλλά και στους προσωπικούς υπολογιστές. Συνάμα, η αγορά φορητών παιχνιδομηχανών έγινε περισσότερο ανταγωνιστική. Το 2001 πάνω από 3000 παιχνίδια εκδόθηκαν για PC, όμως μόνο 50 με 100 παιχνίδια απέφεραν κέρδη. Το 2005 το κόστος παραγωγής παιχνιδιών για κονσόλες έφτανε τα 3 με 6 εκατομμύρια δολάρια. Η βιομηχανία παιχνιδιών συνεχώς επεκτεινόταν. Τα εισοδήματα της βιομηχανίας πενταπλασιάστηκαν σε σύγκριση με τη δεκαετία του '90. Το 2007 η μερίδα του εισοδήματος ήταν $9,5 δισεκατομμύρια, υπερβαίνοντας αυτή, της βιομηχανίας κινηματογράφου. Όσο οι ευρυζωνικές συνδέσεις διαδιδόταν, πολλοί εκδότες στράφηκαν στην ανάπτυξη βιντεοπαιχνιδιών Σελίδα 32 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ διαδικτύου για έναν χρήστη και παιχνιδιών για πολλούς χρήστες όπου ταυτόχρονα συνδέονται και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους (MMO). Το ενδιαφέρον των χρηστών επικεντρώθηκε και σε δωρεάν περιστασιακά παιχνίδια, που προσφέρονται σε διαδικτυακές κοινότητες. Εν έτη 2010, την 7η γενιά χαρακτηρίζουν κονσόλες, που υποστηρίζουν πρόσβαση στο διαδίκτυο (playstation 3, Nintendo wii), αλλά και ισχυρές φορητές συσκευές (playstation psp, Nintendo ds), με καταπληκτικά γραφικά. Τέλος, τα κινητά τηλέφωνα 4ης γενιάς (iphone4) λαμβάνουν μεγάλο μερίδιο στην αγορά, όχι μόνο ως συσκευές τηλεπικοινωνίας αλλά και ως μίνι υπολογιστές με δυνατότητα ασύρματης πρόσβασης, και εγκατάστασης ψυχαγωγικών παιχνιδιών. Τώρα, οι υπολογιστές και οι κονσόλες κατασκευάζονται για να υποδεχτούν βίντεο παιχνίδια φτιαγμένα με στερεοσκοπική τεχνική. Με αυτή την τεχνική, γίνεται χρήση διπλών εικόνων, που παράγονται από ελαφρώς διαφορετικές γωνίες προκειμένου να δημιουργηθεί μια τρισδιάστατη ψευδαίσθηση. Αυτό απαιτεί συνήθως χρήση ειδικών γυαλιών. Η ανάπτυξη βιντεοπαιχνιδιών όπως και άλλες μορφές ψυχαγωγίας, έχει μετατραπεί σε διεπιστημονικό τομέα. Για τη δημιουργία ενός παιχνιδιού τα συμβαλλόμενα μέλη χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες, σε προγραμματιστές και σχεδιαστές γραφικών. Με το πέρασμα των χρόνων ο τομέας έχει εξελιχθεί τόσο, ώστε για μια ολοκληρωμένη δουλειά είναι απαραίτητοι, ειδικοί και από άλλους τομείς, όπως της μουσικής, του κινηματογράφου, της τηλεόρασης, μουσικοί συνθέτες, τεχνικοί ήχου κ.α. Αύτη η ομάδα ανθρώπων διευθύνεται από παραγωγούς όπου ρόλος τους είναι να παρέχουν τελευταίας τεχνολογίας μηχανήματα και να προωθούν το τελικό προϊόν. Σελίδα 33 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2.2 Μηχανή παιχνιδιού (game engine) Μια μηχανή παιχνιδιού, είναι ένα σύστημα λογισμικού σχεδιασμένο για τη δημιουργία και την ανάπτυξη βιντεοπαιχνιδιών. Υπάρχουν πολλές μηχανές παιχνιδιών οι οποίες είναι σχεδιασμένες να δουλεύουν σε κονσόλες βιντεοπαιχνιδιών και λειτουργικά συστήματα επιτραπέζιων υπολογιστών όπως τα Microsoft Windows, το Linux, και το Mac OS X. Η κεντρική λειτουργικότητα που παρέχεται τυπικά από μια μηχανή παιχνιδιού περιλαμβάνει μια μηχανή φωτοαπόδοσης (renderer) για 2D ή 3D γραφικά εντοπισμού συγκρούσεων (collision detection, καθώς και collision response), ήχο, scripting, animation. τεχνητή νοημοσύνη, δικτύωση, streaming, διαχείριση μνήμης, νήματα (threading), υποστήριξη τοπικοποίησης, και ένα γράφο σκηνής(scene graph). Η διαδικασία της ανάπτυξης παιχνιδιού συχνά οικονομικοποιείται με το ότι σε μεγάλο μέρος η ίδια μηχανή παιχνιδιού επαναχρησιμοποιείται για να δημιουργηθούν διαφορετικά παιχνίδια (Wikipedia, 2010). Σελίδα 34 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 2.2.1 Εμβάθυνση του όρου μηχανή παιχνιδιού (game engine) Πολλά δημοφιλή παιχνίδια είναι χτισμένα πάνω σε επαγγελματικά πακέτα λογισμικού γνωστά και ως, μηχανές παιχνιδιών (game engines). Είναι ειδικά εργαλεία με τα οποία οργανώνονται και αναπτύσσονται τα βιντεοπαιχνίδια. Οι ισχυρές αυτές μηχανές διαθέτουν λειτουργίες, όπως μηχανή απόδοσης ("renderer") για 2D ή 3D γραφικά, μηχανή φυσικής, ανίχνευση σύγκρουσης (και απόκριση σύγκρουσης), ήχο, γλώσσα προγραμματισμού, βίντεο, τεχνητή νοημοσύνη, δικτύωση, διαχείριση μνήμης κ.α. Τα είδη διαφέρουν αναλόγως, ^ λειτουργικό σύστημα πάνω στο οποίο θα «τρέξουν» (Mac OS x, windows, Linux), την πλατφόρμα για την οποία προορίζονται τα παιχνίδια, το είδος παιχνιδιού (first person shooter, strategy, adventure), τη γλώσσα που διαθέτουν, όπως και αν θέλουμε τα παιχνίδια να έχουν 3d ή 2d γραφικά. Ακόμα, μερικές από τις μηχανές, επιτρέπουν όχι μόνο την εισαγωγή και τη διαχείριση τρισδιάστατων αντικειμένων άλλα και την μοντελοποίηση τους. Συνήθως, οι μηχανές είναι συνδεδεμένες με κάποια scripting γλώσσα (python, lua, ruby) και έτσι μπορούμε να κωδικοποιήσουμε το πραγματικό παιχνίδι σε μια τέτοια γλώσσα, εστιάζοντας στον σχεδιασμό, παρά στις λεπτομέρειες χαμηλότερων επιπέδων. Γενικά, πρέπει να είμαστε απόλυτα σαφής σχετικά με το τι θέλουμε να κάνουμε, ώστε να επιλέξουμε την κατάλληλη εφαρμογή. Στο διαδίκτυο προσφέρονται δωρεάν εφαρμογές με συλλογές έτοιμων αντικειμένων, κόσμων παραδειγμάτων και οδηγών που βοηθούν στην οργάνωση/σχεδίαση και ανάπτυξη βιντεοπαιχνιδιών. Δύο όροι που ακούγονται συχνά στον τομέα ανάπτυξης, οι οποίοι έχουν στενή σχέση με τις μηχανές, είναι «API» (application programming interface) και «SDK» (software development kit). Μια διασύνδεση προγραμματισμού εφαρμογών είναι μια διεπαφή που εκτελείται, κυρίως, από λειτουργικά συστήματα. Είναι το μέσο επικοινωνίας και αλληλεπίδρασης μεταξύ διαφορετικών συστημάτων. Τα λειτουργικά συστήματα, οι βιβλιοθήκες και οι υπηρεσίες είτε παρέχονται, είτε τις εγκαθιστά ο ίδιος ο χρήστης, έτσι ώστε να μπορεί να επωφεληθεί των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών τους. SDK είναι μια συλλογή από βιβλιοθήκες, ΑΡ^, και εργαλείων, διαθέσιμα για τον προγραμματισμό των λειτουργικών συστημάτων και των υπηρεσιών. Οι περισσότερες Σελίδα 35 από 80

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 μηχανές, είναι εφοδιασμένες με APIs, ενσωματωμένες στα πακέτα SDK τους. Για παράδειγμα, η Unreal Engine, η Unity, η OGRE, η CryEngine και άλλες πολλές παρέχουν μια διεπαφή για τους προγραμματιστές ώστε να μπορούν να δημιουργούν παιχνίδια, τόσο μέσω scripting γλώσσας, όσο και μέσω βιβλιοθηκών, που παρέχονται κατόπιν άδειας και έρχονται στο ίδιο πακέτο μαζί με άλλα εργαλεία. Τα τελευταία χρόνια, πολλές επιχειρήσεις δημιουργούσαν μηχανές παιχνιδιών και κρατούσαν την τεχνολογία αυτή μυστική. Καθώς οι υπολογιστές βελτιώνονταν, πιο προηγμένες εκδόσεις απαιτούνταν, έτσι ανάπτυσσαν τις μηχανές. Μηχανές όπως, η SCUMM από την LucasArts και SCI από την Sierra, παραδείγματος χάριν, τροφοδοτούσαν τα περισσότερα από τα παιχνίδια περιπέτειας, που οι επιχειρήσεις απελευθέρωσαν προς το τέλος της δεκαετίας του '80 και στη μέση της δεκαετίας του '90. Πιο πρόσφατα, μηχανές όπως η Id tech (απ την οποία δημιουργείται η σειρά παιχνιδιών Quake) και η Unreal, ξεκίνησαν ως εσωτερικές τεχνολογίες, όμως εξελίχθηκαν και βρίσκονται πλέον στην αγορά. Το κόστος μιας μηχανής έχει αυξηθεί σημαντικά, και όλο και περισσότερες επιχειρήσεις έχουν αρχίσει να ειδικεύονται στην κατασκευή είτε πλήρων μηχανών, είτε τμημάτων μηχανών. Πολλά studios, προτιμούν να αγοράζουν μηχανές παρά να πληρώνουν προγραμματιστές για να κατασκευάζουν νέες μηχανές. Η ποικιλία εμπορικών και δωρεάν μηχανών είναι μεγάλη και σχεδόν όλες, μπορούν να ταξινομηθούν στις παρακάτω κατηγορίες: > Έτοιμες μηχανές Αυτές οι μηχανές περιέχουν αρκετά εργαλεία, τα οποία τις καθιστούν έτοιμες για την ανάπτυξη βιντεοπαιχνιδιών. Περιλαμβάνουν δυνατότητες απόδοσης (rendering), GUI, φυσικής κ.α. Πολλές έχουν ακόμη, χρήσιμες αλυσίδες εργαλείων έτσι δεν είναι απαραίτητο να φτιάξουμε τις δικές μας. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν μηχανές όπως, η Unity3D, η OGRE και η Genesis3D, οι οποίες είναι ανοικτού πηγαίου κώδικα. Πιο γνωστές, με υψηλότερο κόστος είναι η Gamebryo, η Unreal και η id Tech. Όλες αυτές οι μηχανές δέχονται περεταίρω οργάνωση, όπως πρόσθεση υλικών, για να υπηρετήσουν καλύτερα τις ανάγκες του χρήστη. Υπάρχουν, περιορισμοί στις αρχικές δυνατότητες αλλά δέχονται βελτιστοποιήσεις. Σελίδα 36 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ > Μηχανές point-and-click Οι μηχανές αυτές, κερδίζουν όλο και περισσότερο έδαφος, καθώς περιλαμβάνουν μια πλήρη αλυσίδα εργαλείων που επιτρέπει στους χρήστες να διαμορφώνουν τα παιχνίδια τους, με το απλό σύστημα point-and-click. Στην κατηγορία ανήκουν, οι GameMaker, Game Builder και Unity3D. Είναι κατασκευασμένεςέτσι ώστε να προσφέρουν απλότητα, ευχρηστία και απαιτούν ελάχιστο προγραμματισμό.φυσικά, η προσθήκη κώδικα, είναι πάντα μεγάλη βοήθεια, αλλά δεν είναι τόσο απαραίτητη όσο είναι στις άλλες κατηγορίες. Το πρόβλημα με πολλές από αυτές, είναι ότι μπορούν να είναι εξαιρετικά περιοριστικές. Κάποιες είναι άριστες για την δημιουργία, έναν ή δύο τύπων παιχνιδιού, άλλες διαθέτουν έναν ή δύο μεθόδους γραφικής αναπαράστασης. Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι άχρηστες. Ακόμη και αντιμέτωποι με αυτούς τους περιορισμούς, είναι δυνατόν να κατασκευαστούν ιδιαίτερα δημιουργικά παιχνίδια ή ακόμα και να βρεθούν δημιουργικοί τρόποι, ώστε να ξεπεράσουμε τους περιορισμούς. Το θετικότερο με αυτές τις μηχανές, είναι ότι μας επιτρέπουν να εργαστούμε γρηγορότερα και χωρίς πολλή δουλειά. > Μηχανή συναρμολογημένη, από υλικά της επιλογής μας Παρά το κόστος, πολλές επικρατούσες στο χώρο επιχειρήσεις, προσπαθούν να αναπτύσσουν τις δικές τους μηχανές. Χρησιμοποιούν δημόσια διαθέσιμες APIs όπως XNA, DirectX, OpenGL, τα APIs των windows και των Linux και SDL, για τη δημιουργία δικών τους μηχανών. Επιπλέον, μπορούν να κάνουν χρήση κι άλλων βοηθητικών εργαλείων, όπως βιβλιοθήκες, εμπορικές ή μη και με ανοικτό πηγαίο κώδικα. Αυτές οι βιβλιοθήκες περιλαμβάνουν βιβλιοθήκες φυσικής όπως Havok και ODE, βιβλιοθήκες γραφικών παραστάσεων σκηνής, όπως OpenSceneGraph, και GUI όπως AntTweakBar. Γενικά, αυτά τα συστήματα δίνουν στους προγραμματιστές μεγάλη ευελιξία, αφήνοντας τους να επιλέξουν τα συστατικά που θέλουν, ενσωματώνοντάς τα ακριβώς όπως θέλουν. Όμως η κατασκευή τους είναι χρονοβόρα. Επιπλέον, οι προγραμματιστές συχνά, θα πρέπει να «χτίσουν» την αλυσίδα εργαλείων από την αρχή, δεδομένου ότι σπάνια μπορούν να στηριχθούν στην συνεργασία όλων αυτών των βιβλιοθηκών (Wikipedia, 2010). Σελίδα 37 από 80

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τα προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν Σελίδα 38 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Εισαγωγή κεφαλαίου Στο κεφάλαιο αυτό θα παρουσιαστούν τα προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν για να γίνει η εργασία. Θα αναφερθούν γενικές έννοιες των προγραμμάτων για καλύτερη κατανόηση του αντικειμένου. Τα προγράμματα που θα παρουσιαστούν είναι το Google Sketchup, το Adobe Photoshop CS3 και το Unity3d. Το Google Sketchup είναι αρχιτεκτονικό πρόγραμμα σχεδίασης και κατασκευής γενικότερα το οποίο χρησιμοποιήθηκε για να σχεδιαστεί το κτίριο στην τρισδιάστατη του μορφή. Το Adobe Photoshop CS3 είναι πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνας, χρησιμοποιήθηκε με σκοπό να δοθεί έμφαση σε κάποια σημεία του κτηρίου καθώς και υφή στις επιφάνειες, επίσης βοήθησε σημαντικά στη μείωση της απαιτουμένης υπολογιστικής ισχύς όπως θα δούμε παρακάτω. Τέλος θα αναφερθούμε στο Unity3d το οποίο είναι ένα game engine. Στο Unity3d εισήχθη το αρχείο του αρχιτεκτονικού προγράμματος και δημιουργήθηκε το περιβάλλον, η κίνηση και γράφτηκε ο απαραίτητος για την δημιουργία scripts όπου χρειαζόταν. Σελίδα 39 από 80

Πτυχιακή εργασία των ΠΥΛΙΟΣ ΘΩΜΑΣ ΣΟΪΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ GOOGLE SKETCHUP 3.1 Εισαγωγή στο Google Sketchup Το Google Sketchup είναι ένα παράδειγμα μιας μεγάλης ιδέας που έχει πετύχει επειδή ολοκληρώνει ακριβώς τι καθορίζει ο χρήστης να κάνει. Επιτρέπει ένα εναλλακτικό μέσο για όλους εκείνους τους οπτικούς φιλοσόφους που σκιαγραφούν συχνά έξω τις ιδέες και τις έννοιες στα χαρτιά ή οτιδήποτε άλλου είδους εγγράφου. Αυτά λοιπόν τα έγγραφα γίνονται μια πηγή έμπνευσης καθώς τα βλέπεις να παίρνουν μορφή και σιγά σιγά. Και δεν χρειάζεται να μισθωθεί κάποιος να υλοποιηθεί η ιδέα, αλλά το κάνει μονός του ο χρήστης, βάζοντας και την προσωπική του σφραγίδα. Παρέχει λύση στα διλήμματα του χρηστή βάζει σε τάξη τα κακογραμμένα. Δίνει απλόχερα έναν τρόπο να εξαχθεί το ακατέργαστο σχέδιο και να καθαριστεί έτσι ώστε να μπορεί να μοιραστεί ευκολότερα η ιδέα. Γύρω στο 2000 αναπτύχθηκε από το λογισμικό @Last. Έχει κερδίσει πολυάριθμα βραβεία για το καινοτόμο σχέδιο και την εύκαμπτη εφαρμογή του. Μοναδικό από άλλες «μηχανές» γραφικής παράστασης. Χρησιμοποιεί ένα μοναδικό interface που είναι προσιτό σε όλους τους χρήστες σκιαγραφώντας τις ιδέες σχετικά εύκολα από ένα απλό κομμάτι χαρτί στο πρόγραμμα σε χρόνο ρεκόρ. Το SketchUp έχει ως σκοπό να είναι εύχρηστο, γρήγορο και ευέλικτο. Η απλότητα του λογισμικού το κάνει εξαιρετικά γρήγορο. Αυτοματοποιεί επίσης ένα μεγάλο μέρος των χειρωνακτικών διαδικασιών, και αφήνει ελεύθερο τον χρήστη να παίξει με το σχέδιο. Αγκαλιάστηκε αρχικά από τους κλάδους των οικοδομικών και τεχνικών έργων αρχιτεκτονικής, αλλά με την πάροδο του χρόνου έχει γίνει ένα αναπόφευκτο εργαλείο για τους σχεδιαστές προϊόντων, τους εσωτερικούς σχεδιαστές, σχεδιαστές τοπίων και τους νέους σχεδιαστές, τους αστικούς αρμόδιους για το σχεδιασμό, στον κινηματογράφο και το θέατρο, αλλά και για τους απλούς χρήστες που απλά θέλουν να περάσουν το χρόνο τους «παίζοντας» με αυτό καθώς διατίθεται και δωρεάν (Wikipedia, 2010) (GOOGLE, 2010). Σελίδα 41 από 80