Работа 2. Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.
 Скачать 7.06 Mb.
|
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. Технологии трехмерной графикиВо всех ускорителях трехмерной графики применяются описанные ниже технологии: Затуманивание. Имитация газа или тумана в играх. Затенение Гуро. Интерполяция цветов для сглаживания неровностей окружности и сферы. Альфа-смешивание. Одна из первых технологий трехмерной графики, используемая для создания реалистичных объектов, например «прозрачного» дыма, воды и стекла. Ниже перечислены технологии, наиболее часто используемые в современных ускорителях трехмерной графики. Буфер шаблонов. Активно используется в играх (особенно в жанре авиасимуляторов) при моделировании ландшафта, самолетов и других объектов вне стеклянной кабины летчика. Z-буферизация. Изначально применялась в системах автоматизированного проектирования. Часть видеопамяти, отведенная под Z-буфер, содержит информацию о глубине сцены. При визуализации эта информация служит для построения законченного изображения: пиксели, которые располагаются «спереди», будут визуализированы, в отличие от пикселей, закрытых другими объектами. Рельефное текстурирование. Предназначена для воспроизведения специальных световых эффектов, таких как водная рябь, камни и другие сложные поверхности. Это придает большую реалистичность игровым сценам и ландшафтам. Улучшенные технологии наложения текстур. Для визуализации трехмерных сцен с высокой степенью детализации необходимо применять специальные методы наложения текстур, которые устраняют нежелательные эффекты и делают сцены более реалистичными. Билинейная фильтрация. Улучшение качества изображения небольших текстур, помещенных на большие многоугольники. Эта технология устраняет эффект «блочности» текстур. Трилинейная фильтрация. Комбинация билинейной фильтрации и так называемого наложения mipmapping(текстуры, имеющие разную степень детализации в зависимости от расстояния до точки наблюдения). Анизотропная фильтрация. Этот тип фильтрации позволяет сделать сцену еще более реалистичной. Однопроходная или мультипроходная визуализация. В различных видеоадаптерах применяются разные технологии визуализации. В настоящее время практически во всех видеоадаптерах фильтрация и основная визуализация выполняются за один проход, что позволяет увеличить частоту кадров. Аппаратное или программное ускорение. При аппаратно выполняемой визуализации достигается гораздо лучшее качество изображений и скорость анимации, чем при программной. Используя специальные драйверы, новые видеоадаптеры выполняют все нужные вычисления с неслыханной ранее скоростью. Для работы с приложениями трехмерной графики, а также для современных игр это технологическое решение просто неоценимо. Чтобы обеспечить такую производительность, большинство видеоадаптеров работают на высоких частотах (иногда превышающих рабочую частоту микросхемы, т.е. разогнаны), а, следовательно, выделяют большое количество тепла. Для устранения перегрева применяются вентиляторы и теплоотводы. Программная оптимизация. Для применения всех свойств видеоадаптеров необходимо использовать специальное программное обеспечение, способное активизировать эти функции. Несмотря на то, что в настоящее время существует несколько программных стандартов трехмерной графики (OpenGL, Glide и Direct 3D), производители видеоадаптеров создают видеодрайверы, которые поддерживают указанные стандарты. |