 |
|
Ускорители трехмерной графики (3-D Accelerator)
Изображения трехмерных объектов могут состоять из огромного количества элементов. В программах создания трехмерной графики используется технология хранения в памяти и обработки не самих изображений, а набора абстрактных графических элементов, составляющих эти изображения. Раньше для преобразования этих абстрактных элементов в «живые» образы, помимо программ создания трехмерной графики, требовались специальные приложения. Они перегружали процессор, и, как следствие, замедлялась работа всех остальных приложений. Современное поколение микросхем графических ускорителей, успешно решает эту проблему, беря на себя всю работу по расшифровке и выводу на экран изображений трехмерных объектов. Процессор теперь менее загружен, и производительность системы повысилась.
Итак, главной функцией программ создания трехмерной графики является преобразование графических абстрактных объектов в изображения на экране компьютера. Обычно абстрактные объекты включают три составляющих:
Вершины. Задают местоположение объекта в трехмерном пространстве; само их положение задается координатами X, Y и Z.
Примитивы. Это простые геометрические объекты, с помощью которых конструируются более сложные объекты. Их положение задается расположением определяющих точек (обычно вершин). Для конструирования изображений трехмерных объектов при построении примитивов учитывается также эффект перспективы.
Текстуры. Это двухмерные изображения, или поверхности, налагаемые на примитивы.
Программное обеспечение усиливает эффект трехмерности, изменяя вид текстур в зависимости от положения примитива (т.е. расстояния до примитива и его наклона); этот процесс называется перспективной коррекцией. В некоторых приложениях используется другая процедура, называемая отображением MIP; в этом случае применяются различные версии одной и той же текстуры, которые содержат разное количество деталей (в зависимости от расстояния до объекта в трехмерном пространстве). При отображении удаляющихся объектов уменьшается насыщенность и яркость цветов текстуры.
Эти абстрактные математические описания должны быть визуализированы, т.е. преобразованы в видимую форму. Процедура визуализации основывается на жестко стандартизированных функциях, предназначенных для составления выводимого на экран целостного изображения из отдельных абстракций. Ниже представлены две стандартные функции:
Геометризация. Определение размеров, ориентации и расположения примитивов в пространстве и расчет влияния источников света.
Растеризация. Преобразование примитивов в пиксели на экране с нанесением нужных затенений и текстур.
В современные видеоадаптеры встраиваются специальные электронные схемы, выполняющие растеризацию гораздо быстрее, чем программное обеспечение. Ниже перечислены функции растеризации, осуществляемые предназначенными для этого современными наборами микросхем.
Растровое преобразование. Определение того, какие пиксели экрана покрываются каждым из примитивов.
Обработка полутонов. Цветовое наполнение пикселей с плавными цветовыми переходами между объектами.
Образование текстуры. Наложение на примитивы двухмерных изображений и поверхностей.
Определение видимости поверхностей. Определение пикселей, покрываемых ближайшими к зрителю объектами.
Анимация. Быстрое и четкое переключение между последовательными кадрами движущегося изображения.