Denne artikel stammer fra det trykte Computerworlds arkiv. Artiklen blev publiceret den Computerworld d. 25. juni 2004.
3D-grafik: Muligheden for at gengive virkeligheden i 3D-grafik kan komme til at sætte afgørende spor i vores dagligdag, og revolutionen begynder allerede så småt i disse år.
Fremtidens muligheder inden for 3D-grafik kan komme til at ændre vores hverdag lige så markant som internettet har gjort det. For 15 år
siden, kunne de færreste forestille sig den massive indflydelse internettet ville have på almindelige menneskers hverdag, og sådan er det også med 3D-grafik. De nye kraftige grafikprocessorer vil åbne for et væld af nye muligheder, som ingen formentlig har tænkt på endnu. Alligevel tegner der sig et omrids af en farvestrålende fremtid, hvor næsten uanede grafiske muligheder, vil gennemsyre vores hverdag, både på arbejdet og i fritiden.
I dag er det muligt at købe tøj via internettet og se et billede af det, inden man køber. I fremtiden er det ikke utænkeligt, at man vil kunne få scannet sin egen krop ind i pc'en og se, hvordan cowboybukserne sidder på en 3D-model af sig selv, og vel at mærke i grafik, der ligner virkeligheden. Er det en kjole, man er på udkig efter, vil stoffet blive draperet ned over kroppen, helt på samme måde, som kjolen ville gøre det i virkeligheden. Det vil unægtelig gøre det nemmere at vælge rigtigt første gang og mindske problemerne med tøj, der skal byttes.
Bedre sundhed
Inden for lægevidenskaben forventer man sig ligeledes meget af fremtidens grafikteknologier. I dag er antallet af billedpunkter ikke særlig høj - opløsningen er simpelthen ikke god nok til, at man kan bruge digitale billeder i særlig mange sammenhænge. Det bliver der ændret på i fremtiden, hvor operationsstuer kan blive fyldt med skærme med meget høj opløsning. Disse skærme skal i nogle sammenhænge kunne klare helt op til 8.000 x 8.000 pixels for, at de kan anvendes i behandlingen. Til sammenligning kan en god skærm i dag klare opløsninger på op til 2.048 x 1.536 pixels, så der vil være tale om et stort spring.
Den langt bedre billedkvalitet og højere opløsning vil imidlertid betyde, at en læge vil kunne stå "inde" i patienten og operere. Skærmene vil nemlig kunne bruges som en slags virtual reality, hvor lægen kan få en ekstremt præcis gengivelse af, patienten, og ikke mindst, hvor i patienten skalpellen befinder sig. I stedet for at få et par briller med små skærme på hovedet, vil skærmene blive stillet op omkring lægen, der så kan lave sine indgreb langt mere præcist.
Fotorealismen rykker nærmere
Et af de store spørgsmål, som altid har været stillet i forbindelse med computergrafik er, hvornår man vil kunne lave fotorealistiske mennesker. Det vil sige digitale mennesker skabt i en computer, men som ikke vil kunne skelnes fra ægte, virkelige personer. I de seneste par år er vi kommet nærmere, og film som Lord of The Rings og de seneste to udgaver af Matrix benyttede 100 procent digitale personer i en lang række sekvenser. Men selv om resultatet var imponerende, var det i de fleste scener ikke svært at se, hvilke personer, der var digitale.
Og der var vel at mærke tale om 3D-billeder, som kæmpe serverfarme havde stået og tygget på i månedsvis. At få pc'ernes grafikkort til at lave noget, der blot nogenlunde svarer til dette - og i realtid - lyder nærmest helt utopisk, men måske er vi slet ikke så langt fra, som man skulle tro.
Allerede i dag kan grafikkortene lave grafik i realtid, som nærmer sig den kvalitet, vi kender fra Pixar-animationsfilmene Toy Story 1 og 2. Antallet af polygoner - det vil sige de geometriske figurer animationer og grafik opbygges af - er stadig et godt stykke fra filmene, men de grundlæggende elementer er i dag til rådighed. Gabet mellem, hvornår en teknologi bliver brugt i film, og hvornår de kan bruges på pc'en i realtid, bliver nemlig stadig mindre.
Afstanden bliver mindre
Hvor der tidligere kunne gå år mellem, at effekterne blev brugt i film og til de nåede grafikkortenes realtids-verden, er vi i dag nede på et par år for nogle af disse effekter.
Alligevel er der kun tale om tilnærmelser. Man kan måske nok bruge samme principper for udregningerne, men kvaliteten ligger alligevel et godt stykke fra filmens verden. Og den forskel vil bestå i mange år fremover. Pixar har efter sigende et motto, der hedder "20 minutter per billede". Hvert billede må altså kun tage 20 minutter at regne ud for serverne. Og selv om Pixar i dag har skiftet sine mange servere ud indtil flere gange, og computerkraften er vokset eksponentielt, tager et billede i Pixars nyeste film stadigvæk 20 minutter at regne ud. Fleksibiliteten er sådan set til stede i dagens grafikkort, så man kan lave de fleste af de ting, som Pixar gør, men hestekræfterne mangler.
Callan McInally, der er chef for grafikkortproducenten ATI's udviklingsafdeling inden for 3D-grafik, mener, at vi er nået langt, men det sidste stykke kan komme til at tage rigtig lang tid.
- Vi er måske nået 95 procent af vejen allerede nu, men de sidste fem procent kan i princippet komme til at tage uendeligt lang tid, siger Callan McInally.
De store problemer er stadig lys og skygger, som man endnu ikke har helt styr på i alle sammenhænge, og som er absolut afgørende for, om vi vil acceptere noget som værende ægte eller ej.
Men inden for de næste fem til ti år skulle udviklingen betyde, at vi vil kunne omgive os med 3D-grafiske skabninger i en lige så overbevisende kvalitet som den vi kender fra Gollum i Lord of The Rings-filmene. Helt fotorealistisk bliver det nok næppe, men vi kommer tæt på.
BOKS:
Højere hastighed på bussen
Hvis der skal skrues op for grafikkortenes opløsning kræver det også, at pc'ens indmad bliver ændret, for ellers kan grafikkortet simpelthen ikke nå at tegne de mange pixels på skærmen. Grafikbussen skal til at køre hurtigere, for at den kan nå at sende så mange pixels af sted.
Senere på året kommer de første pc'er med den nye grafikbus, PCI Express 16x, på markedet. Udover at bussen er dobbelt så hurtig som den gamle AGP 8x-standard, er der flere ændringer, som vil have stor indflydelse i fremtiden. Med PCI Express kan der sendes og læses data samtidig på bussen. Hidtil har pc'en kun kunne klare en af de operationer ad gangen. Grafikkort baseret på PCI Express 16x vil kunne bruges til at lave fuldskærmsvideoredigering i HD-TV-opløsninger, det vil sige opløsninger på op til 1.080 x 1.920 pixels, hvilket ikke tidligere har været muligt.
Men PCI Express og fremtidens endnu hurtigere grafikbusser, vil også komme til at betyde forandringer på en lang række andre områder.
Supercomputere baseret på grafikkort
Supercomputere består i dag af en lang række computere, som hver især er sat sammen, så de fungerer som én enhed. Hver computer kan oven i købet bestå af flere end en processor, så der er ofte tale om rigtig mange processorer i en supercomputer. Men sådan kommer en supercomputer ikke nødvendigvis til at se ud i fremtiden. I stedet vil den have én processor og mange grafikkort.
Hastigheden på PCI Express-bussen betyder nemlig, at den er hurtig nok til at man kan anvende grafikkortene som co-processorer. Det vil sige, at processoren kan sende data ud til grafikkortet, som kan klare beregningen og sende resultatet tilbage igen. Det kræver blot et bundkort med flere PCI Express 16x-porte, så der kan sættes mange grafikkort i en enkelt pc. Derved forøges computerkraften betragteligt.
Generalister og specialister
Det kan måske lyde paradoksalt, at en grafikprocessor med en frekvens på 500 MHz er i stand til at løbe fra eksempelvis en Pentium 4 på 3,2 gigahertz, men det er faktisk muligt i en lang række tilfælde. Den væsentligste årsag er den grundlæggende forskel på en grafikprocessor og en almindelig x86-kompatibel processor, som sidder i pc'erne.
En x86-processor er nemlig designet til at være en generalist. Den skal kunne klare en lang række forskellige opgaver, og den skal oven i købet være i stand til at klare dem, uanset hvilken rækkefølge de kommer i.
En grafikprocessor har det meget nemmere, da den i langt højere grad er specialiseret. Den skal, populært sagt, kunne ordne lidt geometri og kunne behandle nogle pixels med lys og farver og så ikke forfærdelig meget mere. De, trods alt, noget begrænsede opgaver, som grafikprocessoren skal tage sig af, betyder, at den i højere grad kan udføre disse ekstremt hurtigt. De nyeste grafikprocessorer kan for eksempel spytte op til 16 behandlede instruktioner ud per clockcyklus, mens en x86-processor i dag kun kan klare 3-4 stykker. Oven i købet vil mange af beregningerne som grafikkortet kan klare på ét gennemløb, skulle flere gange igennem x86-processoren.
Et af de områder, som forskere forventer sig meget af, er computational fluid dynamics, det vil sige computerberegninger af væske- og gasstrømninger. Den slags beregninger bruges eksempelvis når man skal designe biler og skal reducere vindmodstanden mest muligt. I sådanne beregninger vil de hurtigste grafikkort i dag kunne klare opgaven 4-5 gange hurtigere end de hurtigste x86-processorer, og der er firmaer, som allerede er gået i gang med at skrive programmer til fremtidens supercomputere med mere end et grafikkort.
Billedtekst:
Inden for de næste fem-ti år kommer vi til at se spil, som kan levere grafik i samme klasse som Gollum i Lord Of The Rings-filmene. Helt fotorealistisk bliver det nok næppe, men vi kommer meget tæt på i de kommende år.
Billedtekst:
Callan McInally, chef for ATI's udviklingsafdeling indenfor 3D-grafik er overbevist om at vi indenfor 5-10 år vil se spil med grafik, der er af næsten samme kvalitet som i Lord of the Rings-filmene.
Billedtekst:
Spillet Far Cry, som blev lanceret for nylig, er blandt de mest grafisk avancerede spil på markedet, og det er tydeligt, at der er sket store landvindinger inden for de senere år. Alligevel kan man ikke påstå, at grafikken er tilnærmelsesvis fotorealistisk, selv om landskaberne kan virke ganske bjergtagende.
