I computerspil skal man have mange komponenter til at spille sammen for at give en god oplevelse.
Lyde, musik, levende og faste billeder og tekst bliver altsammen brugt, når man skal sende sin figur i kamp i et spil som for eksempel i World of Warcraft eller bygge hospitaler i SimsCity.
Men de samme komponenter bliver også brugt i mere faglige sammenhænge som for eksempel indenfor forskning og uddannelse.
Her kan de digitale virkemidler være med til at gøre svære informationer lettere at forstå.
Det gælder både virtuelle rejser ind i kroppen eller ud i rummet.
3D-lyd og 3D-grafik er blevet udviklet kraftigt i de senere år.
Her kan du læse mere om:
. Multimedielyd på lydkort
. 3D-universer i computeren
Multimedielyd på lydkort
Før lydkortet blev udviklet, kunne computeren kun "tale" med simple bip-lyde.
Men i dag kan computere spille både realistiske eksplosioner, pistolskud, raketaffyringer eller stemningsskabende musik til dine computerspil.
Computerens lydkort bruges både til at lave 3D-lyd til computerspil eller surround sound lyd til DVD-film.
Lydkortet bruges også, når man optager lyd på computeren.
Du kan f.eks. indspille din egen tale eller sang via en mikrofon, der er koblet til lydkortet.
Lydkortet oversætter nu din analoge stemme til digitale koder, som computeren kan arbejde med.
Lyden samples ved at tage en masse stikprøver af de lydbølger, som din stemme skaber.
Det sker i lydkortets analog-til-digital-konverter - eller AD-konverteren.
Hvis du skal afspille din stemme fra computeren, skal lydkortet først konvertere den digitale lyd tilbage til analog lyd, som så kan afspilles fra en højttaler.
Det kalder man en digital-til-analog-konvertering - eller DA-konvertering.
3D-lyd er næsten som at være der selv
Flere og flere computerspil bruger 3D-lyd til at gøre lyden endnu mere livagtig.
Samtidig gør 3D-lyden interessant nok også din oplevelse af 3D-billederne mere livagtig.
Lyden understøtter nemlig din hjernes fortolkning af billederne.
Men hvad er 3D-computerlyd? Det er lydeffekter, som "udvider" stereo-lydbilledet, så du i nogen grad oplever lydene, som om de f.eks. kom oppefra, nedefra eller bagfra.
På den måde kan man få det til at lyde, som om man befandt sig i et helt andet rum.
Nogle former for 3D-lyd er meget avancerede. Her simulerer man lydens bevægelse fra selve lydkilden og hen til dine ører.
Det betyder, at man dels skal simulere retningen af lyden, dels om lyden støder ind i vægge eller lofter på sin vej hen til dig.
Det er nemlig altsammen afgørende for, hvordan lyden opfanges af dine ører - uanset om det en hund, der bjæffer eller en tank, der eksploderer.
På den måde kan man få en temmelig god oplevelse af en tredimensional verden, selv om du får lyden fra hovedtelefoner eller fra højttalere på dit computerbord.
3D-universer i computeren
Spillet "Wolfenstein" fra 1992 var et af de første computerspil, hvor man kunne bevæge sig rundt i en virtuel 3D-verden.
Grafikken var måske ikke fantastisk, men spillet kunne alligevel noget helt nyt og spændende på det tidspunkt.
Simpelthen fordi hele spillets univers var opbygget i en meget enkel 3D.
"Wolfenstein"s popularitet var med til at dreje udviklingen i computerspil imod 3D.
I dag er stort set alle spil 3D.
Der skal mange data til at beskrive et 3D-univers
Et 3D-univers kræver mange flere informationer end et fladt to-dimensionalt billede.
Computeren skal have styr på, hvad der foregår oppe/nede, til højre/venstre men også i dybden af billedet.
Det kræver tre akser af informationer - dem kalder man x-, y- og z-aksen, hvor x-aksen er vandret, y-aksen er lodret og z-aksen går i dybden fra nær til fjern.
Masser af hjælpelinier
Computerens 3D-grafik er bygget op via en masse "hjælpelinier".
Disse hjælpelinier går i tre retninger:
. Fra højre mod venstre
. Fra top til bund
. Fra forgrund til baggrund.
Alle de steder, hvor hjælpelinierne mødes, er der en position eller et punkt. Det er disse punkter computeren bruger til sine beregninger af 3D-universet.
Jo flere linier og punkter, jo mere overbevisende bliver 3D-universet. (kræver illustration)
Linierne er ikke parallelle. De peger - eller skråner - mod et fælles punkt i den virtuelle horisont .
Det er ligesom, når man laver et perspektivmaleri. Her mødes alle linier også i et fælles punkt.
Det gør f.eks. at ting, der er langt væk, syner mindre, end de ting der er tæt på. Ellers kommer universet - eller maleriet - ikke til at se virkeligt ud.
Når du bevæger dig rundt i et 3D-univers, skal computeren hele tiden kende din synsvinkel. For når du ændrer synsvinkel, ændrer horisonten sig også. Ligesom når du vender dig i den virkelige verden.
I mange pc-spil skal computeren kunne behandle og beregne flere hundrede millioner punkter i sekundet.
Fra trekanter til bløde kurver med wireframes
I 3D-grafik skaber man sine universer og figurer ud fra todimensionale figurer - polygoner.
Man bruger typisk trekanter, fordi de har færrest vinkler at beregne på. Selv bløde kurver i computergrafik er opbygget af flade polygoner som trekanter.
Jo mindre polygoner, jo mere overbevisende bliver kurven. Man bruger nu disse polygoner til at opbygge skeletmodeller af universets genstande og figurer - dem kalder man for wireframes. (kræver illustration)
Grafikkortet i computeren indeholder en særlig processor, som er udviklet til geometriske beregninger.
Den geometriske regne-enhed finder også ud af, hvad man skal kunne se fra en bestemt position i 3D-universet, og hvor store tingene i billedet skal være.
For eksempel skal de nære ting se større ud end de fjerne.
Det kræver bl.a., at regne-enheden hele tiden skal være klar til at rotere billedet og ændre på størrelserne af figurer, møbler eller kampvogne i takt med, at man styrer rundt og ændrer sin position i computerspillets verden
Hvordan lægger man overflader ind i grafikken?
I starten er 3D-grafikken egentlig kun "skeletter" eller gitre, som man kan kigge lige igennem. Det er de rå "wireframes".
Men mennesker, møbler, huse, marker og alt det andet skal "pakkes ind" og have overflader på for at se rigtige ud.
Marken skal have græsoverflade, menneskene skal have hud og tøj og så videre. Det kalder man texture mapping.
For hver enkelt polygon eller trekant i gitteret, skal computeren beregne, hvad overfladen skal være. Her har computeren et lager af "bitmaps", som er billeder af forskellige overflader og strukturer i forskellige farver og mønstre.
Men det er ikke nok med en bestemt overflade.
Der skal også være forskel på, hvordan overfladen ser ud afhængig af, om den er tæt på eller langt væk.
Her ændrer man f.eks. opløsningen i overfladen på en mark, så den tæt på har en højere opløsning end langt væk. På den måde kan man spare på computerens regnekraft ved at bruge mindre bitmaps til ting, der skal være langt væk.
Det kalder man MIP mapping. Det svarer til dine synsindtryk i den virkelige verden, hvor du også kan se flest detaljer, når en ting er tæt på.
Skygger og lys giver form til figurer og miljøer
Et 3D-univers er ikke færdigt, selv om du har skabt alle tingene og figurerne og givet dem overflader.
Der mangler stadig en del, for at det kommer til at ligne virkeligheden.
Når du bedømmer former og figurer i den virkelige verden, er lys, skygger og synsvinkel meget afgørende for, hvordan du ser en ting, og hvordan de forskellige ting ser ud i forhold til hinanden.
For at 3D-universet kan være overbevisende, må computeren typisk beregne flere lyskilder og refleksioner i hvert billede for at få det til at se godt ud.
Disse beregninger er noget af det sidste, der bliver lavet til grafikken i et 3D-univers. Man kalder det også "rendering", og den består af rasende mange beregninger på mange forskellige informationer.
Hvis det f.eks. var et værelse med forskellige møbler, så skulle programmet bl.a. kunne beregne:
Hvad betyder synsvinklen for, hvad man kan se og ikke se? Hvilke ting skygger f.eks. for hvilke andre ting?
Hvor kommer lyset fra? Er der flere vinduer? Og hvor mange andre lyskilder er der?
Hvordan falder lyset på de forskellige ting?
Hvilke ting kaster skygge, og hvor store er skyggerne?
Hvad er tæt på, og hvad er langt væk? Hvor lille skal den fjerne ting se ud i forhold til den ting, der er tæt på, som skal virke større?
Hvordan skal overfladerne se forskellige ud afhængig af, om de er langt væk eller tæt på?
Under renderingen giver man på en måde billedet sjæl. Det kræver stor regnekraft - men det er nødvendigt for at skabe billeder med det samme spil og liv, som virkeligheden har.