Глосарій термінології в тривимірній графіці, Відеосистема, Залізо, статті

Іван Колганов

У цьому глосарії міститься розшифровка й опис найбільш часто зустрічаються в технічній літературі термінів, що відносяться до тривимірної графіки та відеоприскорювача. Хоча зрозуміло, жоден словник не може містити всі можливі терміни та їх інтерпретації, ми постаралися зібрати всі найуживаніші терміни на сьогоднішній день.

Короткий зміст:

3Dc – Абсолютно нова технологія стиснення, призначена для передачі дрібних деталей в іграх при мінімальному використанні обсягу пам’яті. Це перший метод стиснення, оптимізований для роботи з картами нормалей, який дозволяє попіксельно керувати відображенням світла від текстурованих поверхонь. При можливому рівні стиснення 4:1 це означає, що розробники ігор тепер можуть деталізувати сцену в 4 рази точніше, не змінюючи обсяг графічної пам’яті і не впливаючи на продуктивність.

3D-акселератор – Відеокарта, забезпечена спеціалізованим графічним процесором, що має обчислювальну потужність, на порядки перевершують CPU, і досить простим (щодо CPU) логічним блоком. Зважаючи високопотокового характеру графічних даних така спеціалізація дозволяє у багато разів прискорити виведення графіки, при цьому звільнивши CPU від невластивої йому роботи.

3D-конвеєр, Він же конвеєр рендеринга – Процес побудови сцени включає в себе кілька послідовно виконуваних стадій, сукупність яких і є конвеєр рендеринга.

3D-сцена – Це частина 3D – миру, підлягає розрахунку і висновку на екран у відповідності з поточною точкою спостереження.

3D-модель – Комплекс параметрів і властивостей, що використовується прискорювачем для формування об’єкта, який ми побачимо як персонажа або об’єкт називається тривимірною моделлю.

AGP (Accelerated Graphics Port) – Це варіант шини PCI, розроблений Intel для підключення відеокарт. Варіантів для PCI більше не існує. Існує кілька варіантів AGP, розглянемо їх детальніше:

Зазначимо, що канал прискорювач – процесор працював як і раніше на 33 МГц. Зараз слот AGP буде замінений на інтерфейс PCI-Express.

API (Application Programming Interface) Це комплекс інтерфейсів і бібліотек, для створення та управління з графічними додатками. Зараз найчастіше для графічних додатків використовуються два API – OpenGL (міжплатформна, універсальний) і Direct3D (частина DirectX – Тільки ОС Windows)

Antialiasing (антиалиасинг, повноекранне згладжування) – Метод боротьби з неприємним ефектом “ступінчастості”, що виникають на кордонах текстур (по суті – на кордонах різних кольорів) при низькій роздільній здатності зображення. На даний момент відомо, що на відміну від NV40, що використовує RGMS (Rotate grid multi sampling – повернену сітку відліків), R420, як і всі чіпи сімейства R3XX, підтримує псевдостохастіческіе патерни MSAA, на базовій сітці 8х8. Починаючи з R420 ATI не підтримує режими суперсемплінга.

Самим якісним методом є суперсемплінг, але він дуже сильно б’є по продуктивності. Хорошим рішенням був б суперсемплінг тільки кордонів текстур, а не всього кадру, проте це просто тільки на словах …

AGP Side-Band Addressing (SBA) – Додаткова 8-бітна адресація, вбудована в AGP, що, просто кажучи, дозволяє AGP-відеокарти запитувати інформацію через SBA і в той же час отримувати 32-бітний потік даних через саму шину AGP. Завдяки цьому, відеокарта отримує по шині AGP 20 байт за 4 такту, замість 16 без Side-Band Addressing, що мізірно збільшує продуктивність відеосистеми. Відключення цієї опції дозволяє добится більшої стабільності, що корисно для розгону.

Alpha-Blending (Альфа-Змішування) У графіку дані про колір характеризуються не трьома, а чотирма складовими – RGBA – Останній з яких – alpha – channel – містить в собі інформацію про ступінь прозорості. Використовується для моделювання будь-яких частково – прозорих об’єктів і поверхонь.

Back Buffer (вторинний буфер) – це область пам’яті, в якій розраховуються елементи 3D сцени. Висновок зображення на екран здійснюється через первинний буфер (Front Buffer).

Bump Mapping (Карти рельєфу) – Метод імітації рельєфу за допомогою рельєфної карти – спеціальної текстури, накладається на основну. Геометрія ніяк не міняється, вона просто намальована. Без правильного освітлення ефект сильно зменшується (практично зникає).

Depth of Field (Ефект «Глибини») – Імітація ефекту наведення різкості, коли близькі до точки спостереження об’єкти чіткі, а віддалені розмиті.

DiME (Direct in Memory Execution) – Пряме виконання в пам’яті. Воно ж – AGP-текстурування, воно ж – розміщення текстур в оперативній пам’яті комп’ютера. У деяких умовах при браку локальної відеопам’яті відеокарта може працювати з текстурами, розташованими в оперативній пам’яті. Але які б переваги не давала шина AGP (а ресь йде про швидкість передачі даних і про “прямий” роботі з пам’яттю без участі центрального процесор), ОЗУ швидше все ніколи не стане також швидка, як і пам’ять відеокарт. Тому користі від використання DiME, чесно кажучи, дуже мало.

Displacement Mapping (Карти заміщення) – Дуже гарний метод для моделювання ефекту оточення, за допомогою створення (не імітації) дрібних деталей рельєфу. Карткою зсуву задається т.зв. «Укіс» зміщується поверхні від базової, створюючи рельєф. При грамотному використанні, і разом з Real Time Ray Tracing, ця технологія здатна створювати неймовірні ефекти навколишнього світу.

Dithering (Розумієте) – Досить неприємний ефект, що виникає у разі застосування для відображення картинки в палітрі, має менше квітів, ніж розрахункове. Наприклад, при перегляді 32 бітної картинки в 16 бітному кольорі. Відразу стає помітна пикселизация, а в 3D виникає вкрай неприємна сітка.

Detail Textures (деталізують текстури) – Один з багатьох ефектів, заснований на мультитекстурирование. Принцип такий: на основну текстуру накладається вторинна, з регулярним малюнком (можливе використання процедурних текстур). В результаті ми отримуємо основну текстуру з малюнком, і вторинну з рельєфом. Т.ч. ми можемо уникнути розростання основних текстур, або їх розмиття при наближенні.

Environment Map (карта оточення) – Метод імітації відображають поверхонь за допомогою спеціальної текстура – карти середовища, яка представляє з себе зображення навколишнього світу. Об’єкт з такою текстурою буде відображати навколишній світ. Треба додати, що насправді ця текстура нічого не відображає, і є просто картинкою. Карти середовища також застосовують для імітації рельєфу.

Environment Map Bump Mapping (EMBM – Рельєфне текстуровані картами середовища) – Інший метод моделювання навколишнього середовища, на цей раз саме імітує рельєфну поверхню. На цей раз карта середовища – Наче спотворена рельєфом поверхні.

Fast Writes – Технологія, що дозволяє безпосередньо відеокарті спілкуватися з процесором, минаючи шину, що дає невеликий приріст продуктивності. Може викликати нестабільну роботу.

Frame Buffer (Кадровий буфер) – Ділянка відеопам’яті, в якому здійснюється формування зображення. Використовується подвійна або (рідше) потрійна буферизація. Перший (передній – front) виводиться на екран, виведений на екран, а в другій (задній – back) виконується рендеринг. Як тільки другий буфер готовий, вони міняються, і все відбувається знову (У випадку потрійний є ще проміжний буфер). Це дозволяє уникнути посмикування і мерехтіння зображення.

Front Buffer (первинний буфер) – Це область пам’яті, з якої зображення виводиться на екран.

Fogging (Затуманювання) – Туман він і є туман – частково-прозорі атмосферні шари. Поле його застосування в графіку надзвичайно велике.

FPS (frames per second) – Частота оновлення кадрів. Щоб оцінити швидкодію системи тривимірної візуалізації, досить запустити додаток, динамічно створює тривимірні сцени, і підрахувати число кадрів в секунду, яке система здатна відобразити. Чим більше – тим краще.

HOS (High Order Surfaces
– Поверхні вищого порядку) – Всі поверхні, що мають порядок вище першого називаються поверхнями вищого порядку. По суті – це всі поверхні, крім площин. Але, так як прискорювач-то якраз оперує цими самими площинами (Площина, як відомо, однозначно визначається трьома точками – трикутником), то для побудови, скажімо, колони, потрібна йти на деякі хитрощі. Відомо, що будь-яку HOS можна апроксимувати N – ним числом площин, причому, в ідеалі, N повинно прагне до нескінченності. Зрозуміло, що це неможливо. Тому для побудови HOS використовується тесселяція.

AGP Aperture Size – Дана опція дозволяє резервувати частину ОЗУ (оперативної пам’яті) вашого комп’ютера під потреби відеоадаптера.

HDR – High Dynamic Range – Це спроба NVIDIA позбавиться від обмежень на кольорово-світлової ранг. Давно вже стало традицією, що якщо на вулиці темно, то і в кімнаті освітлення тьмяне – тьмяне. Це виникає через те, що стандартних 32 біт (8 біт на компоненту в целочисленном форматі) недостатньо для всього діапазону освітленості. При активації HDR використовується 64 бітний формат (16 біт на компоненту, формат з плаваючою точкою). Це нова технологія, наявна поки тільки в відеокартах сімейства GeForce 6, і застосовується поки тільки в одній грі – FarCry, та й то пропатчені до версії 1.3

HSR – (Hidden Surfaces Removal – Відсікання невидимих ​​поверхонь) – Метод значного збільшення швидкості виведення зображення за рахунок покидька поверхонь, прихованих від спостерігача, ще на стадії початкового формування зображення. Чим вище коефіцієнт перекриттів (overdraw) сцени, тим більше ефект від HSR.

Lightmap (Карта освітленості) – Застарілий, але до сих пір застосовується метод статичного освітлення поверхонь, через свою простоту. Принцип такий: на базову текстуру накладають ще одну – карту освітленості, світлі і темні місця якої змінюють інтенсивність освітлення базової. Відрізняється крайньою неправдоподібно.

Lighting (Освітлення) – Один з найважливіших аспектів будь-якого світу, не тільки 3D, але його в першу чергу. Є багато способів його завдання, всі вони відрізняються складністю і правдоподібністю, але принцип такий: чим складніше метод, тим красивіше результат його застосування.

Тут я зупинюся трохи докладніше: найпростішим методом завдання освітленості є описані вище карти світу. Їх застосування іноді виправдано, наприклад, для моделювання сонячного світла, що висвітлює стіну, так як трасувати промені від, практично, квазістатічного джерела світла абсолютно ні до чого. Але іноді деякі недобросовісні розробники використовують його абсолютно не до місця. Найближчий приклад – нещодавно вийшов NFS: Underground 2, де світло фар і неону є саме такою картою світу. Якщо придивитися, то на асфальті навіть видно кордону карти прямокутної форми. При можливості сучасних прискорювачів формувати складні світлові ефекти з використанням вершинних шейдеров і виконувати трасування в реальному часі (Ці терміни також містяться в даному глосарії) використовувати карти світла це просто ганьба.

MIP-mapping (MIP – карти) – Це метод підвищення швидкості виведення зображення на екран. Основний принцип полягає в тому, що при видаленні від об’єкта отрісовиваєтся не його основна текстура, а її зменшена копія. Ці різні варіанти називаються MIP – рівнями. Наприклад, якщо базова текстура має дозвіл 512х512 (основний – нульовий MIP-рівень), то її менші MIP – рівні будуть 256х256, 128х128 і т.д.

Motion Blur (Розмиття руху) – Досить нова методика, яка дозволяє штучно надати деяку інерційність руху об’єктів у кадрі. Дозволяє імітувати ефект кіноплівки для деяких сцен. Інше застосування – змусити об’єкти залишати шлейф при русі, щоб показати ефект прискореного / уповільненого плину часу. Досягається або розмиттям пікселів поверхні об’єкта, або одночасним рендерингом відразу декількох фаз руху об’єкту.

Multitexturing (Мультитекстурирование) – Накладення декількох текстур за один прохід прискорювача – наприклад, базової, карти світла, карти середовища, рельєфу. Новітні на сьогоднішній день прискорювачі можуть накладати до 16 текстур за прохід (це число еквівалентно числу текстурних конвеєрів). Якщо необхідно накласти більше шарів доводиться виконувати додаткові проходи.

MRT (Multiple Rendering Target) – Ця чудова технологія дозволяє записувати один раз розраховане значення кольору в кілька буферів, на чому можна заощадити деяке число проходів.

NURBS (Non-uniform Rational B-Spline)
 –
Загальний спосіб завдання параметричних кривих і поверхонь.

Normal Map (Карта нормалей) – масив двокомпонентних векторів, що містять відстань до площини і кутову орієнтацію. Це теж метод моделювання рельєфу, реально змінює його.

PCI Express – Це шина, яка покликана замінити собою інтерфейс PCI, різновидом якого, до речі кажучи, і є AGP. Оскільки в цьому матеріалі реч йде про графік, то нас цікавить варіант PCI-E 16x, який прийде на зміну AGP. Як видно з назви, ця шина зможе передавати дані зі скорастью в 16 разів більше звичайної PCI, і, нарешті, робити це в режимі повного дуплексу, тобто в обидві сторони.

Phong Shading – Дуже ефективний метод затемнення, який дозволяє отримати реалістичне освітлення. Відмінна реалістичність досягається за рахунок обчислення обсягу освітлення для кожної точки замість безлічі багатокутників. Кожен піксел отримує свій власний колір на основі моделі освітлення, спрямованого на цей піксел.

Pixel (Pix Element) – Точка екрану – Мінімальний елемент зображення. Дозвіл зображення на екрані вимірюється в пікселях. Характеризується глибиною кольору в бітах (BPP – bit per pixel, біт на піксель) і поточним значенням кольору.

Point – Світловий джерело, яке з однієї точки світить у всі напрямки.

Procedure texture (Процедурна текстура) – Текстура, яка не є заздалегідь створеним художниками малюнком, а задається за допомогою обчислювальної процедури. Добре підходить для створення верхніх шарів атмосфери та інших рухомих субстанцій, т.к. дає не повторюється малюнок.

Polygon (Полігон) – Багатокутник, є складовою частиною будь-якого тривимірного об’єкту. У сучасній 3D-графіці під полігонами найчастіше мають на увазі трикутник, описаний координатами вершин в просторі.

Quad (Квад) – Фрагмент розміром 2х2 пікселя, з якими працюють піксельні процесори прискорювача, від цього і відбувається назва «Фрагментний шейдер»

RAMDAC (Random Access Memory Digital
to Analog Converter)
– Це або окрема мікросхема (зараз практично не зустрічається), або модуль в чіпі відеопроцесора, що відповідає за перетворення зображення з кадрового буфера відеокарти в аналоговий сигнал на монітор. Його частота повинна певним чином корелювати з характеристиками монітора (Pixel Clock або смуга пропускання ), Таким чином, щоб відеокарта могла повністю використовувати його можливості, тобто для якісного зображення повинен бути певний запас по частоті RAMDAC.

Real-time Ray Tracing (Рейтрейсінг, трасування променів в реальному часі) – Найскладніший і красивий метод побудови освітлення. Луч від джерела відстежується на всіх етапах проходження до повного розсіювання. Через все відображають, преломляющие і розсіюють поверхні. Кольорові скла можуть змінювати його колірний спектр. Все це виконується в динамічному світі, в т.ч. для рухомих джерел світла зі змінною інтенсивністю, кожен кадр в реальному часі. Світло, дифузія і відображення будуть як у житті. Можна уявити, яких гігантських обчислень все це вимагає.

Reflective Map (Карта відображень). При використанні рейтрейсінга така карта буде відображати промені, частково або повністю. Ця карта дає реальне, динамічне відображення.

Rendering (Візуалізація) – Процес побудови зображення називається рендерингом. Виконується за допомогою конвеєра рендеринга. Нагадаю, конвеєр – поетапний багатоступінчастий процес.

Shader (Шейдер) – Програма, задає акселератора послідовність операцій, гнучко конфігуруємо його. За допомогою шейдеров можна створювати самі складні ефекти. Бувають вершинні і фрагментного (піксельні), працюють з відповідним «матеріалом».

Shading (Затінювання) – Процес розрахунку освітленості поверхні, існує кілька методів:

  1. Flat (Площинне) – Однакова освітленість трикутника по всій поверхні. У разі великих площин сусідні грані висвітлені по різному, з різкими переходами. Виглядає огидно.
  2. Gouraud (Гуро) – Світло розраховується для вершин трикутника, потім інтерполюється на всю площину. Якщо ступінь освітлення сильно розрізняється, то виглядає теж не дуже.
  3. Phong (Фонга) Розрахунок для кожного пікселя. Багато обчислень, але дуже правдоподібно.

SLI (Scalable Link Interface – масштабує інтерфейс зв’язку) – Під цією назвою ховається можливість установки двох прискорювачів в одну системну плату, змушуючи їх одночасно працювати над побудовою однієї і тієї – ж сцени. Грубо кажучи, над половиною сцени працює один, над половиною другий. Вперше реалізована компанією 3Dfx в її прискорювачі Voodoo2. Проте зараз, крім наявності на платі двох слотів PCI-E, потрібна ще підтримка з боку системної плати для маршрутизації.

Sprite (Спрайт) – Двомірний малюнок, який не має «під собою» об’єкта. Просто картинка. Наприклад, приціли, або HUD є спрайтами.

Texture (Текстура) – Двомірне зображення, що накладається на об’єкт. Один з найважливіших об’єктів графіки. За допомогою різних видів текстур задаються майже всі параметри. Крім малюнка це можуть бути різні види текстурних карт – рельєфу, оточення і т.п.

Texture Сompression (Стиснення текстур) – Текстури, як і будь-який інший елемент сцени займає місце в пам’яті прискорювача, обсяг якої обмежений. А текстури ставали все більше і більше. Виходом стало створення алгоритмів, що дозволяють зберігати текстури в пам’яті в стислому вигляді, а перед використанням розпаковувати. Платою за це є погіршення якості текстур, в залежності від формату стиснення. Основними форматами є S3TC і DXT.

Відзначимо також, що описані вище карти нормалей теж мають чималий розмір, і стиснути їх – не така вже й погана ідея. Компанія ATI пропонує для цього свій формат – 3Dc, карти компанії NVIDIA використовують DXT5.

Texture Filtering (Фільтрація текстур) – Один з найважливіших методів підвищення якості зображення – фільтрація підвищує чіткість зображення. Буває декількох видів:

  1. Точкова вибірка – Це не метод фільтрації, це її відсутність. Колір найближчого текселя присвоюється всьому пікселю. Текстура виглядає розбитою на квадратики – не саме приємне видовище.
  2. Білінійна фільтрація – Використовується для придушення ефекту квадратиків. Кольори чотирьох сусідніх пікселів усереднюються, потім два з поточного блоку і два з сусіднього і так далі. Квадрати зникають, але картинка розмивається.
  3. Трілінейная фільтрація – покликана підвищити чіткість зображення, і згладити переходи між MIP-рівнями, працюючи на їхніх кордонах.
  4. Анізотропна фільтрація – усуває ефект розмитості, викликаний білінійних фільтруванням, повертає чіткість текстурі. Вимагає великих обчислювальних витрат, але ефект також дуже помітний.

Найкращий ефект досягається шляхом одночасної роботи всіх трьох видів фільтрації.

Texel (Texture Element) – Як ясно з назви, це мінімальний за розмірами фрагмент текстури.

Transparency (Прозорість) – властивість об’єкта, що дозволяє нам бачити крізь нього, частково або повністю. Скло, вода, лід і вогонь, дим – прикладів дуже багато.

Transformation (Трансформація) – Цим словом в 3D позначається процес перетворення об’єктів з однієї системи координат в іншу.

Triangle (Трикутник) – Це основний графічний примітив. Як відомо з геометрії – площину однозначно задається трьома точками (вершинами). Всі криві і багатокутники можна апроксимувати N – ним числом трикутників. Для того, щоб зрозуміти навіщо, подивіться визначення поверхонь вищого порядку.

Tesselation (тесселяція) – Це процес апроксимації (розбиття) складних поверхонь на елементарні – трикутники. Також існує термін «Адаптивна тесселяція», який означає можливість визначати необхідний рівень уточнення моделі, тобто число необхідних трикутників в залежності від віддаленості точки спостереження. Однак це має на увазі можливість вершинних процесорів генерувати нові вершини прямо під час виконання шейдера, грунтуючись на його параметрах, на що навіть найсучасніший на сьогодні процесор, NV40, на жаль, не здатний. Правда, Matrox Parhelia була здатна, але в неї було багато інших проблем.

Vari-Bright – Технологія, яка оптимізує яскравість екрану мобільного комп’ютера, щоб знизити його енергоспоживання. Вона дозволяє безпосередньо керувати рівнем яскравості екрану мобільного комп’ютера, продовжуючи тим самим термін життя батарей.

Vertex (Вершина) – Основа основ тривимірної графіки. З точок складаються все більш складні фігури. Точка позначається трьома координатами. Саме до їх координатам прив’язуються всі об’єкти, вектори і т.д.

VGart – Драйвер шини AGP для чіпсета материнської плати. Набори логіки від Intel, Ali, SIS, VIA мають свої власні методи реалізації таких функцій, як, наприклад, SBA або DiME. Відповідно для їх підтримки, та й просто для коректної роботи шини AGP необхідний відповідний драйвер. Зазвичай драйвера відеокарт містять VGart для деяких чіпсетів, але більш стабільна робота все одно досягається при використанні драйвера від виробника чіпсета материнської плати.

Video Bandwidth – Пропускна здатність (ширина смуги пропускання). Максимальна частота прийому відеосигналу монітором без втрат. Вимірюється у мільйонах циклів у секунду, або мегагерцах (MHz). Пропускна здатність є важливою складовою при визначенні сумарної роздільною здатності монітора. Інша назва – відео пропускна здатність.

VideoSoap – технологія яка забезпечує вдосконалену фільтрацію, яка прибирає з екрану “сніг”, покращує різкість зображення і плавність рухів.

Volumetric Effect (Просторові ефекти) – Ефекти, пов’язані з використанням тривимірних текстур. Наприклад для просунутої реалізації туману, або просторової дифузії. Такі текстури мають дуже великий обсяг, тому поки використовуються обмежено.

VSync – Опція яка усуває неприємний ефект розриву картинки. В момент, коли відеокарта видає черговий відрендерені кадр, монітор може ще показувати частину попереднього (помітно при поворатах, наприклад). При включенні цієї опції, процес синхронізується і ефект пропадає. При цьому можуть бути незначні втрати в продуктивності (наприклад, через те, що стеля FPS обмежується частотою, встановленою на моніторі.

Z-Buffer (Z-буфер) – Це одна з частин досить великого блоку HSR. При побудові сцени проводиться т.зв. Z-тест – Порівнюються Z-координати об’єктів, що мають однакові X і Y. У Z-буфер “зрізається” інформація про глибину тих пікселів, що виявилися перекритими в результаті Z-тесту.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*