Спрайт (компьютерная графика)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Спрайт (англ. Sprite — фея; эльф) — графический объект в компьютерной графике.

Чаще всего — растровое изображение, которое можно отрендерить на экране[1]. Наблюдение спрайта в трёхмерном пространстве под несоответствующим углом приводит к разрушению иллюзии. То есть легче всего воспринимать спрайт как перемещающуюся в пространстве проекцию какого-то объёмного тела так, чтобы разница была незаметна.

Происхождение термина[править | править вики-текст]

Слово «спрайт» было придумано в 1970-е годы одним сотрудником компании Texas Instruments: их новая микросхема TMS9918 могла аппаратно отображать небольшие картинки поверх неподвижного фона[2].

Спрайты в двухмерной графике[править | править вики-текст]

Изначально под спрайтами понимали небольшие рисунки, которые выводились на экран с применением аппаратного ускорения. На некоторых машинах (MSX 1, NES) программная прорисовка приводила к определённым ограничениям, а аппаратные спрайты этого ограничения не имели. Впоследствии с увеличением мощности центрального процессора, от аппаратных спрайтов отказались, и понятие «спрайт» распространилось на всех двумерных персонажей. В частности, в видеоиграх Super Mario и Heroes of Might and Magic вся графика спрайтовая, анимированная с помощью перебора изображений из атласа спрайтов.

К аппаратно ускоренным спрайтам вернулись в середине 1990-х годов — когда развитие мультимедиа и взрывное повышение разрешения и глубины цвета потребовало специализированный процессор в видеоплате. Именно тогда, как обёртка над аппаратным 2D-ускорителем, вышел DirectDraw. DirectX 8 ввёл общий API для двух- и трёхмерной графики, и в современных спрайтовых играх двухмерные спрайты выводятся точно так же, как и трёхмерные — как текстурированный прямоугольник.

Атлас спрайтов является растровым изображением, объединяющем спрайты в набор раскадровок анимаций, или иным комплектом спрайтов. целесообразность применения заключается в уменьшении количества файлов и применение sprite-batch в процессе рендеринга: видеокарте передаётся одно изображение, набор координат на которых его необходимо отрендерить и "трафаретов", вырезающих из атласа отдельные спрайты. В результате, двухмерная графика рендерится значительно быстрее, чем одиночными передачами видеокарте одиночных спрайтов с указанием координат отрисовки. Для дополнительного сжатия и уменьшения количества неиспользуемого пространства, атлас может комбинировать изображения не сеткой, а в максимально плотно сжатом виде, таким образом что если описать вокруг каждого спрайта прямоугольник - часть прямоугольников будет пересекаться. Данный формат требует дополнительной информации о вершинах, которыми можно описать каждый спрайт без пересечения с другими, и увеличивает время загрузки приложения, но позволяет сократить память.

CSS-спрайты[править | править вики-текст]

CSS позволяет применять в себе атласы спрайтов. Несколько изображений располагаются в одном графическом файле. Для того чтобы разложить его на несколько изображений, применяется ограничение размеров изображения по размеру одного спрайта в атласе, и сдвиг background-position атласа на значение кратное высоте изображения. Таким образом, один файл может обеспечить иконками весь сайт.

CSS-спрайты экономят трафик и ускоряют загрузку — браузеру потребуется запрашивать меньше файлов.

Спрайты в трёхмерной графике[править | править вики-текст]

Движки первого поколения[править | править вики-текст]

Спрайтовые персонажи в Doom. Обратите внимание на два совершенно одинаковых трупа.

В первых трёхмерных играх, например, Wolfenstein 3D (1992), Doom (1993) и Build Engine-основанных (DukeNukem3D, Shadow Warrior, Exhumed, Redneck Rampage), персонажи представлялись в виде двумерных рисунков, изменяющих размер в зависимости от расстояния.

На 3D-акселераторах[править | править вики-текст]

На 3D-акселераторах применяется такая техника: объект рисуется в виде плоскости с наложенной на неё текстурой с прозрачными областями. Эта технология применяется в трёх случаях.

Оптимизация[править | править вики-текст]

Спрайты могут применяться для оптимизации графического ядра, когда отрисовка трёхмерной детализованной модели слишком накладна и может привести к сильному падению скорости рендеринга. Таковыми являются:

  • Объекты, присутствующие в сцене в большом количестве и которые, будучи трёхмерными, имели бы большое количество граней и очень сильно влияли бы на производительность — например, массовка на заднем плане, дым, трава и т. д.
  • Удалённые объекты, которые вблизи рисуются полигональными моделями, по мере удалённости превращаются в спрайты различной детализации (LOD).

Спецэффекты[править | править вики-текст]

Некоторые спецэффекты, такие как огонь, выполняются спрайтами, так как полигональный огонь плохо смотрится. Сравните, например, взрывы в Quake 2 и Unreal Tournament.

Для большей правдоподобности изображения используется большое количество сравнительно маленьких спрайтов (так называемая система частиц).

Живая съёмка[править | править вики-текст]

Изредка спрайты применяются для добавления в игру живого фото или видео. Например:

  • Живые актёры, например в realMyst.
  • Рычаги управления в симуляторах самолётов, поездов и т. д., сфотографированные в реальной кабине.

Стоит заметить, что в некоторых спрайтовых играх, таких как Rise of the Triad, спрайты фотографировались с актёров, а не с моделей, игрушек или рисунков.

Появление шейдеров частично снимает потребность в живой съёмке — многие нюансы фотоизображения уже можно передать полигональными моделями в реальном времени.

Разрушение иллюзии[править | править вики-текст]

Наблюдение спрайта под несоответствующим углом приводит к разрушению иллюзии. В зависимости от математического аппарата рендеринга («движка»), разрушение может происходить двумя способами.

  1. «Эффект портрета». Спрайтовый объект постоянно держится к наблюдателю нормалью к поверхности, что приводит к тому, что он визуально «поворачивается» все время к нему «лицом». В небольших пределах это незаметно, но при взгляде, скажем, на монстра сверху он может оказаться «лежащим на спине» на горизонтальном полу и при этом перебирающим ногами, да еще и бегущим в нужном направлении, не меняя более чем странной позы. Для борьбы с этим эффектом применяются наборы из большого числа спрайтов, снятых с разных направлений, которые подменяют друг друга в зависимости от угла наблюдения, но момент перехода от спрайта к спрайту также весьма заметен — при условии экономии на числе кадров в секунду в анимации, что во времена [3D-]спрайтовых игр и применялось повсеместно по причине удешевления разработки [вручную рисуемого контента], [значительно] уменьшало объём игрового пространства на диске и инсталляционного на Floppy/CD-диске(ах) и [значительно] снижало системные требования к ПК. Позже возможности ПК и дисков позволили увеличить число кадров, что и было некоторыми сделано, например, в таких играх как Outlaws и Cybermage — что значительно улучшило визуализацию объектов, в частности при перемещении главного персонажа, особенно наиболее типичного — в горизонтальной плоскости.
  2. «Эффект Ельцина»[источник не указан 2746 дней]. Назван из-за сходства спрайта с картонными портретами первого президента РФ, предназначенными для фотографий-сувениров и устанавливавшимися в людных местах в 90-е годы, совпавшие с расцветом спрайтовых игр. Возникает, если спрайт не поворачивается нормалью к поверхности к наблюдателю, выдавая «плоскостность» объекта даже при небольших изменениях угла наблюдения. Характерен для аппаратно-рендеримых спрайтов, введенных в полигональный «движок» как вспомогательные.

Терминология[править | править вики-текст]

  • Billboard — спрайт, постоянно повёрнутый лицом к камере (по аналогии с рекламными щитами на автодорогах, которые повёрнуты под наиболее выгодным углом).
  • Impostor — спрайт, который заменяет трёхмерную модель на большом удалении.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]