شركة بيكسار للصور الحاسوبية

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

حاسوب بيكسار للصور هو حاسوب رسومي طُوّر في الأصل من قِبل مجموعة الرسومات، قسم الحواسيب في شركة لوكاس فيلم ، التي أصبحت فيما بعد شركة بيكسار . كان الجهاز الأصلي موجّهًا لأسواق التصوير المرئي المتطورة في المجالات التجارية والعلمية ، مثل الطب والجيوفيزياء والأرصاد الجوية ، وكان متطورًا بالنسبة لعصره، لكن مبيعاته كانت ضعيفة .

تاريخ

الخلق

عندما استقطب جورج لوكاس خريجي معهد نيويورك للتكنولوجيا عام ١٩٧٩ لتأسيس قسم الحوسبة في شركة لوكاس فيلم، كان الفريق مُكلفًا بتطوير الطباعة الضوئية الرقمية ، والصوت الرقمي، والتحرير الرقمي غير الخطي، ورسومات الحاسوب. [ ١ ] إلا أن جودة رسومات الحاسوب لم تكن كافية آنذاك بسبب القيود التقنية. فقرر الفريق حل المشكلة من خلال مشروع تطوير أجهزة، وبناء ما أطلقوا عليه اسم "حاسوب صور بيكسار"، وهو جهاز ذو قدرة حسابية أكبر قادر على إنتاج صور بدقة أعلى. [ ٢ ]

التوافر

بعد حوالي ثلاثة أشهر من استحواذ ستيف جوبز عليها في 3 فبراير 1986، أصبح الحاسوب متاحًا تجاريًا لأول مرة، وكان موجهًا لأسواق التصوير المرئي المتطورة في المجالات التجارية والعلمية ، مثل التصوير الطبي والجيوفيزياء والأرصاد الجوية . [ 3 ] [ 4 ] بيع الجهاز بسعر 135,000 دولار، ولكنه تطلب أيضًا محطة عمل بقيمة 35,000 دولار من شركتي صن مايكروسيستمز أو سيليكون جرافيكس (أي ما يعادل 500,000 دولار في عام 2025 ). كان الجهاز الأصلي متقدمًا جدًا على عصره، وحقق العديد من المبيعات الفردية للمختبرات والأبحاث. [ 5 ] ومع ذلك، لم يحقق النظام مبيعات كبيرة.

في عام 1987، أعادت شركة بيكسار تصميم الجهاز لإنتاج الجيل الثاني P-II، والذي بيع بسعر 30,000 دولار أمريكي. [ 6 ] وفي محاولة منها لترسيخ مكانتها في السوق الطبية، تبرعت بيكسار بعشرة أجهزة لمستشفيات رائدة وأرسلت مندوبي تسويق إلى مؤتمرات الأطباء. ومع ذلك، لم يكن لهذا تأثير يُذكر على المبيعات، على الرغم من قدرة الجهاز على عرض بيانات التصوير المقطعي المحوسب ثلاثي الأبعاد. وقد حصلت بيكسار على عقد مع شركة مصنعة لأجهزة التصوير المقطعي المحوسب، والتي باعت 30 جهازًا. وبحلول عام 1988، لم تكن بيكسار قد باعت سوى 120 جهازًا من أجهزة حاسوب بيكسار للصور. [ 5 ]

في عام ١٩٨٨، بدأت شركة بيكسار بتطوير جهاز PII-9، وهو نسخة ذات تسع فتحات من جهاز P-II منخفض التكلفة. زُوّد هذا الجهاز بنموذج RAID مبكر جدًا ، [ ٧ ] وناقل بيانات عالي الأداء، وبطاقة فك ضغط الصور ، وأربعة معالجات (تُسمى معالجات القنوات)، وبطاقات ذاكرة كبيرة جدًا ( بطاقة بحجم VME مليئة بالذاكرة)، وبطاقات فيديو عالية الدقة مزودة بمحولات رقمية تناظرية ١٠ بت قابلة للبرمجة لمجموعة متنوعة من معدلات الإطارات والدقة، وأخيرًا لوحة إضافية تُشغّل نظام NeWS ، بالإضافة إلى هيكل الجهاز ذي التسع فتحات. كان النظام الكامل باهظ الثمن، حيث بلغت تكلفة وحدة RAID بسعة ٣ جيجابايت وحدها ٣٠٠ ألف دولار. في ذلك الوقت، كانت معظم أنظمة الملفات لا تستطيع الوصول إلا إلى ٢ جيجابايت من مساحة القرص. كان هذا النظام مُوجّهًا لتطبيقات التصوير الحكومية المتطورة، والتي كانت تُنفّذ بواسطة أنظمة مُخصصة من إنتاج صناعة الطيران والفضاء ، والتي كانت تُكلّف مليون دولار لكل مستخدم. أصبح جهاز PII-9 والبرمجيات المرتبطة به بمثابة النموذج الأولي للجيل التالي من محطات العمل التجارية "منخفضة التكلفة".

الزوال والإرث

في عام 1990، كان حاسوب بيكسار للصور يُمثّل أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا في مجال معالجة الصور التجارية. [ 8 ] ولأنّ هذه الحواسيب كانت باهظة الثمن بحيث لا يُمكن بيعها بكميات كبيرة، كان قرار بيع الأجهزة لشركة فيكوم سيستمز بمثابة الحافز الذي دفع بيكسار إلى تسريح مهندسي الأجهزة لديها وبيع قسم معالجة الصور. لم يُبَع من حاسوب بيكسار للصور سوى أقل من 300 جهاز. [ 9 ]

"لقد تم بناؤه ليكون جزءًا من خط أنابيب، ولكن مع تطويرنا له أدركنا أننا كنا نتنافس مع قانون مور فيما يتعلق بوحدة المعالجة المركزية، وربما لم نتمكن من التقدم عليه بما يكفي لتبرير ذلك، لذلك أوقفنا بالفعل جهود تطوير الأجهزة."

— إد كاتمول ، رئيس شركة بيكسار [ 8 ]

تم بيع أعمال الكمبيوتر الخاصة بشركة بيكسار إلى شركة فيكوم سيستمز في عام 1990 [ 9 ] مقابل 2,000,000 دولار. تقدمت شركة فيكوم سيستمز بطلب إفلاس بموجب الفصل 11 في غضون عام بعد ذلك.

تم إدراج العديد من الدروس المستفادة من حاسوب الصور من شركة بيكسار في المبادئ التوجيهية لبرنامج محطة العمل منخفضة التكلفة (LCWS) ومحطة عمل المحلل التجاري (CAWS) في أوائل ومنتصف التسعينيات. وقد حدث النشر الحكومي الواسع النطاق الذي دفع تطوير PII-9 في أواخر التسعينيات، ضمن برنامج يسمى القدرة المتكاملة للاستغلال (IEC).

تصميم

كان من الممكن أن يحتوي جهاز P-II على معالجين للقنوات، أو ما يُعرف بـ "CHAPS". وكان هيكله يتسع لأربع بطاقات. أما جهاز PII-9 فكان يتسع لتسع بطاقات (أربع بطاقات Chaps، ومعالجين للفيديو، وبطاقتين للذاكرة خارج الشاشة (OSM)، ولوحة تراكب لنظام النوافذ NeWS ). وقد تم توسيع نظام NeWS للتحكم في مسار معالجة الصور لأغراض التجوال، ومقارنة الصور، وعرض الصور المجسمة.

كل وحدة من وحدات Chap عبارة عن حاسوب صور رباعي المسارات متوازي ( RGBA ). [ 10 ] كانت هذه بنية SIMD ، وهي مناسبة لتطبيقات الصور والفيديو. تعالج أربع قنوات صور بالتوازي، واحدة للأحمر، وواحدة للأخضر، وواحدة للأزرق، وواحدة لقناة ألفا (التي يرتبط مخترعوها بشركة بيكسار). [ 2 ] [ 11 ] كانت وحدات Chap تُجري عمليات حسابية على الأعداد الصحيحة ذات 16 بت.

كانت ذاكرة الصور تخزن 12 بت فقط لكل قناة لونية (أو 48 بت لكل بكسل). [ 9 ] تمت إضافة 4 بتات من الدقة الإضافية في النهاية عند تحميلها في وحدات Chaps.

كان تشغيل النظام يتطلب عادةً جهازًا مضيفًا يعمل بنظام يونكس (لتوفير لوحة مفاتيح وفأرة لإدخال المستخدم). وكان النظام قادرًا على نقل بيانات الصور خارجيًا عبر ناقل "Yapbus" بسرعة 80 ميجابت في الثانية أو ناقل متعدد بسرعة 2 ميجابت في الثانية إلى مضيفين آخرين أو مصادر بيانات أو أقراص، وكان أداؤه يعادل 200 VUPS ، أي 200 ضعف سرعة جهاز VAX-11/780 . [ 12 ]

تنسيق ملف PXR

تستخدم شركة Pixar Image Computer تنسيق ملفات PXR، وهو معيار تخزين Pixar. يحتوي ملف PXR على البنية التالية: [ 13 ]

1. رأس الملف (512 بايت)

2. جدول مؤشر البلاطات (8 × عدد البلاطات بايت)

3. بيانات الصورة

أصل الصورة هو الزاوية العلوية اليسرى. جميع البيانات في الملف تستخدم ترتيب البايتات الصغير (small-endian).

رأس الملف (512 بايت)

الإزاحة (سداسي عشري)بايتاسم الحقلوصف
0 (0x0000)4توقيع الملف/الرقم السحري0x80 0xe8 0x00 0x00
4 (0x0004)2إصدارإصدار تنسيق الملف (يتوفر الإصدار 0 فقط)
6 (0x0006)246وصف ASCIIنص لوصف الملف
252 (0x00fc)4مؤشر التسميةلإضافة تسمية متابعة إذا كانت التسمية المطلوبة أطول من 246 بايت، استخدم عنوان المؤشر من بداية الملف.
256 (0x0100)160غير مستخدم
416 (0x01a0)2ارتفاع الصورةارتفاع الصورة الكاملة بالبكسل
418 (0x01a2)2عرض الصورةعرض الصورة الكاملة بالبكسل
420 (0x01a4)2ارتفاع البلاطارتفاع كل مربع بالبكسل (≤ ارتفاع الصورة الكاملة)
422 (0x01a6)2عرض البلاطةعرض كل مربع بالبكسل (≤ عرض الصورة الكاملة)
424 (0x01a8)2تنسيق الصورة4 بتات التي توجد القناة الخاصة بها في الملف: R= البت 0، G= البت 1، B= البت 2، A= البت 3؛ 4 بتات منخفضة في البايت المنخفض.
426 (0x01aa)2تخزين الصور0= مُشفّر بـ 8 بت، 1= مُشفّر بـ 12 بت، 2= مُفرّغ بـ 8 بت، 3= مُفرّغ بـ 12 بت
428 (0x01ac)2عامل الحجبحجم نقل القرص الأمثل
430 (0x01ae)2الوضع ألفا0= مُحَوَّل إلى اللون الأسود (قبل الضرب)، 1= غير مرتبط
432 (0x01b0)2إزاحة المحور السينيإزاحة x للصورة
434 (0x01b2)2إزاحة المحور الصاديإزاحة المحور الصادي للصورة
436 (0x01b4)76غير مستخدم

جدول مؤشر البلاطات (8 × عدد البلاطات بايت)

يبدأ جدول مؤشرات البلاطات من البايت 512 من بداية الملف ويحتوي على أكثر من مؤشر بلاطة واحد.

512 (0x200)مؤشر البلاطة 1عنوان البلاطة 0 (4 بايت)طول بيانات البلاطة 0 (4 بايت)
520 (0x208)مؤشر البلاط 2عنوان البلاطة 1 (4 بايت)طول بيانات البلاطة 1 (4 بايت)
............

لحساب عدد البلاطات في اتجاه المحور السيني:

1 + (عرض الصورة - 1) / عرض البلاطة

واتجاه ص:

1 + (ارتفاع الصورة - 1) / ارتفاع البلاطة

ترتيب البلاط هو المسح من اليسار إلى اليمين، ومن الأعلى إلى الأسفل؛ البلاطة الأولى 0 موجودة في أعلى يسار الصورة والبلاطة الأخيرة (totalNumberTiles − 1) موجودة في أسفل يمين الصورة.

بيانات البكسل المُفرغة والمُشفّرة

يمكن أن تحتوي مساحة تخزين الصور (عند بايتين، بدءًا من البايت رقم 426 من بداية الملف) على القيم التالية:

1. 0 - قنوات 8 بت مشفرة 2. 1 - قنوات 12 بت مشفرة 3. 2 - قنوات 8 بت تم تفريغها 4. 3 - قنوات 12 بت تم تفريغها

تُخزّن البلاطات المُفرّغة بيانات البكسل مباشرةً بترتيب RGBA (4 قنوات)، أو RGB (3 قنوات)، أو R (قناة واحدة، صورة رمادية) للبلاطة بأكملها، دون أي بايت إضافي أو علامة تُشير إلى نهاية خط المسح. أما البلاطات المُشفّرة فتستخدم الحزم لتخزين بيانات الصورة. تحتوي كل حزمة على رأس بحجم بايتين، وبيانات البكسل المُشفّرة بعده. يحتوي رأس البايتين على مُؤشّر وعدد للحزمة؛ المُؤشّر هو البتات الأربعة الأدنى من البايت الثاني، والعدد هو البتات الأربعة الأعلى من البايت الثاني (البتات العليا) مُدمجة مع البتات الثمانية الأدنى من البايت الأول (البتات الدنيا) لتكوين عدد من 12 بت. للمُؤشّر القيم التالية:

علَمعددRGBARGBRتعليق
0لا فائدةنهاية كتلة القرص
1يستخدمRGBA RGBA ...RGB RGB ...R ...تفريغ كامل للقناة
2يستخدمλRGBA λRGBA ...λRGB λRGB ...λR λR ...تشغيل القناة بالكامل
3يستخدمRGB RGB ...لا فائدةلا فائدةتفريغ جزئي للقناة
4يستخدمA λRGB λRGB ...لا فائدةلا فائدةتشغيل جزئي للقناة

بالنسبة لقيمتي العلم 1 و3، يكون عدد البكسلات المُخزّنة في الحزمة هو p - 1. أما بالنسبة لقيمتي العلم 2 و4، فيكون عدد البكسلات المُخزّنة في الحزمة هو n - 1، حيث λ بايت واحد (8 بتات) ويتم تخزين البكسل نفسه p - 1 مرة. تستخدم قيمتا العلم 3 و4 قيمة A واحدة فقط لتلك الحزمة، وتخزّنان بيانات RGBA (4 قنوات) فقط. لا تخزّن الحزمة الواحدة بيانات بكسلات من خطوط مسح مختلفة، ولكن يمكن لكل خط مسح استخدام أي علم مختلف.

تنسيق بكسل بيكسار 12 بت

يستخدم حاسوب الصور من بيكسار وبرنامج PXR تنسيقًا خاصًا للنقطة الثابتة 12 بت، بنطاق [-1.5؛ 2.5)، وبدقة 10 بتات (تصف الوثائق النطاق بأنه [-0.5؛ 1.5) بالإضافة إلى "بت فائض"). [ 14 ]

أجزاءقيمةالفائض
1010 0000 0000- 1.5Y
1100 0000 0000- 1.0Y
1110 0000 0000- 0.5
0000 0000 00000
0010 0000 00000.5
0100 0000 00001.0
0110 0000 00001.5Y
1000 0000 00002.0Y
1001 1111 11112.4995...Y

قيم المعاملات ذات 16 بت

يحتوي جهاز Pixar Image Computer أيضًا على نوع بيانات نقطة ثابتة خاص 16 بت (لقيمة mảtix، وما إلى ذلك) يحمل اسم "معامل" بنطاق [-2.0؛ 2.0) ودقة 14 بت.

أجزاءقيمة
1000 0000 0000 0000-2.0
1010 0000 0000 0000-1.5
1100 0000 0000 0000-1.0
1110 0000 0000 0000-0.5
1111 1111 1111 1111-0.00006103515625
0000 0000 0000 00000.0
0010 0000 0000 00000.5
0100 0000 0000 00001.0
0110 0000 0000 00001.5
٠١١١ ١١١١ ١١١١ ١١١١1.99993896484375

يستخدم

في أوائل التسعينيات، تم استخدام حاسوب بيكسار للتصوير الطبي، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي المحوسب في جامعة جورج تاون [ 9 ] والتصوير الشعاعي للثدي في جامعة كاليفورنيا . [ 15 ]

استخدمت شركة والت ديزني للرسوم المتحركة ، التي اشترت شركتها الأم لاحقًا شركة بيكسار في عام 2006، [ 16 ] العشرات من أجهزة كمبيوتر الصور من بيكسار لنظام إنتاج الرسوم المتحركة الحاسوبية (CAPS) وكانت تستخدمها في الإنتاج حتى فيلم بوكاهونتاس في عام 1995.

مراجع

  1. ↑ «جون لاسيتير يتحدث عن بدايات بيكسار - وكيف أن فيلم "حكاية لعبة" ما كان ليُرى النور لولا تيم بيرتون» . موقع Entertainment Weekly الإلكتروني (EW.com) . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2015 .
  2. 1 2 جون سيليستري (3 سبتمبر 2011). "جون رجل الرسوم المتحركة" . johncelestri.blogspot.com . تم الاطلاع عليه في 22 أبريل 2015 .
  3. ↑ وينتر، كريستين (10 فبراير 1986). "قد تكون بيكسار هي تفاحة عين جوبز الجديدة" . شيكاغو تريبيون . تم الاطلاع عليه في 22 أبريل 2015 .
  4. ↑ فريق أخبار سي نت (5 أكتوبر 2011). "ستيف جوبز: تسلسل زمني" . سي نت .
  5. 1 2 دويتشمان، آلان (2000). عودة ستيف جوبز الثانية . نيويورك: برودواي بوكس. ص 118-121 . ISBN  0-7679-0432-X.
  6. ↑ إسحاقسون، والتر (2011). ستيف جوبز . سيمون وشوستر .
  7. ↑ "Pixar Image Computer" .
  8. 1 2 "برنامج ريندرمان من بيكسار يحتفل بمرور 25 عامًا" . 25 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2019 .
  9. 1 2 3 4 "حاسوب صور بيكسار" . متحف رود آيلاند للحاسوب . مؤرشف من الأصل في 9 مارس 2020.
  10. ↑ ليفينثال، آدم؛ هانراهان، بات؛ باكيت، مايك؛ لوسون، جيم (أكتوبر 1987). "الحواسيب المتوازية لتطبيقات الرسومات". في راندي كاتز (محرر). وقائع المؤتمر الدولي الثاني حول الدعم المعماري للغات البرمجة وأنظمة التشغيل . المجلد 15. بالو ألتو، كاليفورنيا: ACM SIGARCH/SIGPLAN/SIGOPS. الصفحات 193-198 . doi : 10.1145/36206.36202 . ISBN   0818608056. S2CID 18834615 . 
  11. ↑ بورتر، توماس ؛ توم داف (1984). "تركيب الصور الرقمية" . وقائع المؤتمر السنوي الحادي عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . رسومات الحاسوب . المجلد 18، العدد 3. الصفحات 253-259 . doi : 10.1145/800031.808606 . ISBN    0-89791-138-5. S2CID 18663039 . (متوفر على موقع pixar.com. )
  12. ↑ باربرا روبرتسون (يونيو 1986). "بيكسار تدخل سوقًا تجارية جديدة" (ملف PDF) . عالم رسومات الحاسوب . الصفحات 61-70 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 13 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 29 أكتوبر 2011 . 
  13. ↑ دليل مستخدم كمبيوتر صور بيكسار، الإصدار 1.2، ديسمبر 1986
  14. ↑ "دليل مستخدم بيكسار" (ملف PDF) . www.bitsavers.org . 2 ديسمبر 1986.
  15. ↑ كاو، فاي؛ سيكلز، إدوارد أ.؛ هوانغ، إتش كيه؛ تشو، شياوتشيانغ (يونيو 1998). "نقل ملف تعليم التصوير الرقمي التفاعلي للثدي". في: يونغمين كيم؛ سيونغ كي مون (محرران). التصوير الطبي 1998: عرض الصور . التصوير الطبي 98. 21-26 فبراير 1998. سان دييغو، كاليفورنيا. وقائع SPIE. المجلد 3335. الصفحات 637-646 . Bibcode : 1998SPIE.3335..637C . doi : 10.1117/12.312543 .  
  16. ↑ لا مونيكا، بول ر. (25 يناير 2006). "ديزني تشتري بيكسار" . سي إن إن موني . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2006. تم الاطلاع عليه في 25 أبريل 2017 .