Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Основные понятия и термины видеосистем.

Основные понятия и термины видеосистем.

                Выбирая видеокарту приходится знакомиться  с ее техническими характеристиками и технологиями, которые описываются специальной терминологией. Знать принципы построения современных видеоадаптеров, смысл их технических характеристик и технологий применяемых в современной 3D-графике. Обычно абстракт­ные трехмерные объекты включают три составляющих:

1. Вершины. Задают местоположение объекта в трехмерном пространстве; само их по­ложение задается координатами X, Y и Z.

2. 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.

3. Текстуры. Это двухмерные изображения, или поверхности, налагаемые на примитивы. Точки текстуры называются текселами. 

                Эти абстрактные математические описания трехмерных изображений должны быть визуализированы, т.е. преобра­зованы в видимую форму. Процедура визуализации основывается на жестко стандартизиро­ванных функциях видеоакселератора, обеспечивающих составление выводимого на экран целостного изо­бражения из отдельных абстракций. Определяются  размеры, ориентация и расположение примитивов в пространстве и расчет влияния источников света (геометризация), и  преобразуются  примитивы в пиксели на экране с нанесением нужных затенений и текстур (растеризация).

                Трехмерное изображение, отображаемое на экране монитора, представляет собой набор отдель­ных групп элементов: группы трехмер­ных объектов, группы источников ос­вещения, группы применяемых тек­стурных карт, группы (или одной) ка­мер. На экране монитора  трехмерный объект задается координатами его вершин в про­странстве сцены; локальными коорди­натами в пространстве текстурной карты; алгоритмом поведения  -  масштабиро­ванием, углом поворота, смещением и про­чими изменениями в течение времени в со­ответствии с замыслом разработчиков. Производным от первых двух свойств является грань  -  плоскость объекта, имеющая три вершины, с наложенны­ми на нее текстурами.

                Источник освещения может обладать координатами в простран­стве сцены, ориентацией (направлен­ностью), типом (фоновым, точечным и т. п.), цветом и алгоритмом изменения светового излучения.

                Камера представляет собой точку, от­куда наблюдатель смотрит на трехмер­ную сцену. Плоскость, в которой расположена камера, называется плоско­стью проецирования, или картинной плоскостью. Камера обладает свой­ствами координат в пространстве сце­ны, целевой точкой, углом зрения, уг­лом поворота. Линия, соединяющая камеру и целевую точку, называется линией визирования. Угол поворота рассчитывается относительно оси ли­нии визирования.

                Текстурой (или текстурной кар­той) называют двух- или трехмерное изображение, имитирующее зритель­ное восприятие человеком свойств различных поверхностей. Специали­зированные текстуры (например, кар­ты окружающей среды) сами не ото­бражаются, а используются для генера­ции комбинированных текстур, накла­дываемых на полигон.

                Боль­шинство массовых приложений трех­мерной графики, в том числе игр, при построении объемных сцен следуют устоявшейся технологии, которую можно разбить на относительно обо­собленные этапы. Описываемая ниже общепри­нятая последовательность не являет­ся жестко заданной. При конкретной реализации на программном и аппаратном уровнях могут появляться существенные отли­чия, однако смысловое содержание блоков практически не меняется. Процесс визуали­зации трехмерной сцены на экране компьютера происходит следующим образом. В первую очередь определяется со­стояние объектов, принимающих участие в сцене, которую необхо­димо отобразить (активен или нет). На следующем этапе каждому объ­екту в сцене сопоставляется соот­ветствующая текущему моменту геометрическая модель. Затем модель разбивается на элементы – примитивы, которые называют полигонами (треугольник, многоугольник). Дальше предварительно накладывают текстуры и определяют параметры освещения. Затем рассчитывается положение камеры (наблюдателя) и линия визирования (взгляда). После этого отсекаются объекты невидимые наблюдателю и для каждого полигона данные о координатах вершин, присвоенной текстуре, параметрах освещенности и т. д.,  приводятся к виду, пригодному для обработки аппаратурой. И, наконец, выполняется закрашивание (рендеринг). Закрашивание происходит по точкам на основе данных о текстуре, степени прозрачности, параметрах тумана, освещении. Каждому пикселу, таким образом, присваивается  определенный цвет, и он размещается в нужном месте буфера кадра. Далее может следовать этап наложения, какого либо эффекта на уже готовое изображение кадра.

                Рендеринг (конвейер рендеринга). Рендеринг выполняется по многоступенчатому процессу,  называемому  конвейером рендеринга, который состоит из трех этапов обработки: тесселяции, геометрической обработки, растеризации. При аппаратном рендеринге 3D-акселератор берет на себя наиболее емкие вычислительные функции по растеризации треугольников.  Для ускорения обработки текстур используют параллельную работу нескольких (2-3) конвейеров (блоков). Обычно для получения полноценного преобразования часто требуется три прохода конвейера блока рендеринга, но если в видеоакселераторе реализованы два конвейера, способные работать параллельно, то потребуется два прохода.

                Геометрическая обработка. В наиболее совершенных 3D-акселераторах используются геометрические процессоры (например, FGX-1), которые ускоряют всю стадию геометрической обработки, в том числе трансформацию (если 3D-акселератор поддерживает операции с матрицами) и освещение. Программа хранит местоположение объектов изображения в мировых ко­ординатах, упрощая связи между различными объектами. Большинство вычислений проис­ходит в процессоре.

                Вычисление координат вершин. Процессор вычисляет позицию каждой вершины для каж­дого объекта в мировой системе координат.

                Отсечение краев. Изображаемые объекты могут не вписываться в пределы видимой области. Выступающие части должны быть удалены, поэтому процессор отсекает края объекта  по границам рисуемой области - по одному многоугольнику за один раз.

                Отбрасывание скрытых поверхностей. Изображать невидимые поверхности излишне. Процессор должен распознавать видимые поверхности и отбрасывать невидимые.

                Вычисление координат проекций. Дисплей работает всего лишь как двумерное устройст­во, наподобие куска стекла, через которое вы смотрите на трехмерную сцену. Чтобы про­моделировать это в компьютере, нам нужно пересчитать координаты проекций вершин ка­ждого многоугольника из системы координат в пространстве в систему координат на плос­кости (поверхности экрана).

                Производительность программ и аппарату­ры для трехмерной графики измеряется, как правило, количеством пикселей текстуры и закрашен­ных многоугольников в секунду. Fillrate (основная мера скорости текстурирования измеряемая в пикселах в секунду), например, 90 млн. пикселов/с или 180 млн. пикселов/с. В различных видеоадаптерах применяются разные технологии визуализации  -   однопроходная,  или мультипроходная технология визуализация. В настоящее время практически во всех видеоадаптерах фильтрация и основная визуализация выполняются за один про­ход, что позволяет увеличить частоту кадров, например, используется однопроходная трилинейная фильтрация.

 

 


Лицензия