Много лесно може да опишем един триизмерен обект, най-малко защото в заобикалящата ни среда повечето предмети са такива. Във виртуалния свят, 3D графиката е развивана в продължение на десетилетия още от 80-те години на миналия век. Повечето я свързват с компютърната игра Wolfenstein 3D на ID Software, публикувана през далечната 1992 г. Оттук изниква въпроса дали може да се направи графика в четири измерения?
Екип на българското студио на френския гейм гигант Gameloft се опитва да намери отговор, като представи в събота приложение, което „хвърля“ четириизмерно зарче във виртуална среда. Презентацията е направена от водещият графичен програмист на разработчика в София Георги Чунев по време на конференцията Total Chaos в събота. В проекта участват още трима софтуерни инженери на Gameloft, които го развиват в свободното си време.
Дефиниция на 4D
За да навлезем повече в естеството на 4D зарчето на екипа на Gameloft първо трябва да дефинираме какво означава четириизмерна среда. Повечето хора свързват този термин с една от фундаменталните идеи във физиката. При нея допълнителното измерение е времето, което допълва познатото за нас триизмерно пространство.
Съществува и друг поглед. В геометрията четириизмерните обекти надграждат 3D пространството, като добавят нова посока. Ако вземем един куб (триизмерното разширение на квадрат) имаме три посоки – X, Y и Z. Едно 4D зарче или хиперкуб се формира, като се добави четвърта такава – W. Крайният резултат може да се опише като „разтеглен в пространството куб“.
Получената фигура е позната и под името тесеракт. Феновете на филмите на Marvel ще го разпознаят като артефакта, в който се съдържа един от камъните на Безкрайността.
Самото 4D зарче разполага с общо осем лица заради добавената нова равнина. Основното предизвикателство при създаването на качествена симулация в четири измерения е факта, че трябва да се развие не само тесеракта, но и самата среда. С други думи, освен куба, трябва да се разработи и околното пространство да бъде в 4D. За разработчиците, това включва освен правилната физика на поведение на 4D зарчето, но и алгоритмите за рендиране и обработване на цялата графична, интерактивна среда.
Именно с тези предизвикателства се справя екипът на Георги Чунев в показаната демо версия по време на Total Chaos.
Експериментиране в четири измерения
Графичните програмисти от известно време се опитват да развият концепцията за виртуално четириизмерно пространство. Разработките са повече в теоретичната сфера и тепърва ще се изследва тяхната практична употреба в по-големи продукти, като например пълноценни гейм заглавия.
Работата в 4D създава изцяло нови проблеми, спрямо програмирането на графика в 3D. Физиката, поведението и най-вече рисуването на обектите в този случай трябва да включват още едно измерение, което добавя много данни и изчисления, тежки за изпълнение на хардуера на смартфон.
Най-големите, с които екипът се е сблъскал, са били свързани с елементите на въртене на зарчето. В две и три измерения ротациите се случват винаги в единствена равнина (еквивалентно около единствената ос на въртене). В 4D е възможно всеки обект да се върти в две независими една от друга равнини без да се усуква.
От софийското студио на Gameloft обявиха, че насърчават подобни проекти, в които неговите служители осъществяват в свободното си време. Независимо дали резултатите ще дадат незабавна практична стойност или ще са ранни концепции. Кодът и приложението може да се изтегли свободно тук.
