Содержание
- 2. Графический конвейер В большинстве подсистем трехмерной графики применяется графический конвейер. Конвейер - это логическая группа вычислений,
- 3. Конвейер разделен на множество этапов, на каждом из которых аппаратно или программно выполняется некоторая функция. Наличием
- 4. Описание сцены До начала работы геометрических преобразований необходимо описать трехмерную сцену, изображение которой необходимо синтезировать. Трехмерное
- 5. В глобальных координатах приложение создает объекты. В этом же пространстве располагаются источники освещения, а также определяется
- 6. Геометрические преобразования Стадия геометрических преобразований состоит из четырех этапов. На первом этапе необходимо описать объект
- 7. Описание объекта Объекты могут иметь разнообразную форму, описанную каким-либо математическим способом. Проще всего иметь дело с
- 8. Объект задается вершинами, определяющими ключевые точки, и полигонами, которые образованы линиями, соединяющими вершины. Такая модель объекта
- 9. На втором этапе выполняются модельные геометрические преобразования, такие как перенос, вращение и изменение масштаба. Преобразования позволяют
- 10. Элементарные геометрические преобразования Рассмотрим элементарные геометрические преобразования (двухмерные и трехмерные), применяемые в машинной графике - сдвиг,
- 11. Сдвиг Р=[х, у] Р'=[х', у'] T=[Dx, Dy] [x', y']=[x, y] + [Dx, Dy] В векторном виде
- 12. Желательно объединить все три преобразования в одно. Это можно сделать, представив точки в однородных координатах. Однородные
- 13. Трехмерный сдвиг Трехмерное масштабирование
- 14. Поворот Правосторонняя Левосторонняя В правосторонней системе координат, если смотреть со стороны положительного направления оси вокруг которой
- 16. Поскольку поворот осуществляется относительно нуля, то для поворота относительно произвольной точки необходимо произвести: 1. Перенос в
- 17. На третьем этапе выбираются модели освещения и вычисляется освещенность объектов. Модель освещения описывает тип используемых источников
- 18. Освещение При создании реалистичных изображений необходимо закрашивать поверхности. Модель с плоским закрашиванием заключается в равномерном однородном
- 19. Закраска поверхности зависит от освещения. Свет, падающий на поверхность от источника света, может быть поглощен, отражен
- 20. Для нескольких точечных источников используют эмпирическую формулу косинусов Ламберта Первый член в сумме отвечает за фоновое
- 21. Для расчетов, формула слишком сложна, и ее так или иначе упрощают или сводят расчет для всей
- 22. Закраска методом Гуро Наиболее простым является метод Гуро, который основывается на определении освещенности грани в ее
- 23. Закраска методом Фонга В этом методе интерполируются значения вектора внешней нормали, которое затем используется для вычисления
- 24. Метод Гуро обеспечивает непрерывное изменение интенсивности при переходе от одной грани к другой без разрывов и
- 25. Сфера с закрашиванием по Фонгу
- 26. Трассировка лучей Одним из недостатков традиционного подхода при формировании трехмерных изображений является весьма приближенная модель освещения.
- 27. Описанный процесс называется прямой трассировкой лучей. В результате можно получить изображение сцены однако, требуются огромные вычислительные
- 28. Будем идти вдоль этого луча от глаза до точки ближайшего пересечения с каким-либо объектом сцены. Цвет
- 29. Глубина рекурсии характеризует качество аппроксимации освещения — чем больше отраженных лучей проанализировано, тем выше качество и
- 30. Рендеринг
- 31. Рендеринг - это процесс преобразования объекта или сцены, созданных в приложении трехмерной графики, для вывода на
- 32. Стадия рендеринга состоит из четырех этапов. Первый этап заключается в удалении невидимых линий. Трехмерная сцена составлена
- 33. Алгоритм плавающего горизонта Рассмотрим задачу построения графика функций двух переменных z = f(x,y) в виде сетки
- 34. Метод z-буфера Один из самых простых методов. В настоящее время один из самых популярных. Легко реализуется
- 35. Пусть некоторый многоугольник построчно преобразуется в растровую форму. Вычисление координаты z для каждой точки сканирующей строки
- 36. Построчное сканирование с z-буфером Окно визуализации имеет высоту в одну сканируемую строку и ширину во весь
- 37. Другим процессом, выполняемым на первом этапе рендеринга, является обработка альфа-буфера и смешение текстур. Эта процедура заключается
- 38. Моделирование текстуры Для придания более естественного вида сцене необходимо менять параметры поверхности в зависимости от положения
- 39. Первый способ наиболее прост, однако требует большого объема памяти для хранения используемых изображений, не обладает гибкостью,
- 40. Рассмотрим первый, в настоящее время наиболее используемый способ. Если объект представлен в виде набора треугольников, для
- 41. Вычисление цвета точки, попавшей «между» известными точками текстуры, называется фильтрацией. Если используется простейший способ — выбрать
- 42. А вот трилинейная фильтрация — это другое. Для оптимизации текстурной выборки, как правило, применяется техника мип-текстурирования
- 43. Сглаживание На заключительном этапе рендеринга примененяется алгоритм сглаживания (антиэлайзинг) для устранения эффекта дискретизации, ступенчатости изображения на
- 44. Аппаратно-ускоряемые библиотеки Для разработки компьютерной графики необходимо отдельно создавать модули для каждого типа графических адаптеров. Поэтому
- 45. DirectX Microsoft решила не изобретать велосипед, а использовать наработки компании RenderMorphics. Это был совсем маленький проект,
- 46. Direct3D - это часть DirectX. До седьмой версии в DirectX было два графических инструмента: Direct3D и
- 47. OpenGL История OpenGL ведется с 1992 года. Компания Silicon Graphics создала его как открытый стандарт. Отсюда
- 48. Графические ускорители Современные трехмерные ускорители работают с так называемой полигональной графикой, то есть любой объект представляется
- 49. У современного процессора на эти операции уйдет 20-40 тактов (За один такт можно выполнить сразу несколько
- 50. Внутреннее устройство 3D-ускорителя Сердце графического процессора (Graphics Processing Unit, GPU) - один или несколько так называемых
- 51. Чтобы еще повысить производительность, ставят несколько конвейеров. N конвейеров закрасят за такт N пикселей, таким образом,
- 52. В итоге, пиксели будут сходить с конвейера не каждый такт, а, в лучшем случае, каждый второй
- 53. Помимо текстур, в памяти хранится разнообразная геометрическая информация и некоторые буферы, используемые акселератором в работе. Важнейший
- 54. Рассмотрим устройство графической подсистемы. Ее работа организуется в форме конвейера. Информация проходит все стадии конвейера, прежде
- 55. Рассмотрим устройство графической подсистемы. Ее работа организуется в форме конвейера. Информация проходит все стадии конвейера, прежде
- 56. Информация о том, какие тройки вершин образуют треугольники, поступает только на следующий этап конвейера, носящий название
- 57. В конечном результате для каждого фрагмента необходимо определить его итоговый цвет и глубину. Для этого часто
- 58. Шейдеры Шейдер - короткая программа для одной из ступеней графического конвейера, позволяющая программировать графический ускоритель. На
- 59. Шейдеры позволяют создавать сложнейшие эффекты в реальном времени. Изначально эти программы можно было писать только на
- 60. К сожалению алгоритм трассировки не может быт реализован на специализированных графических ускорителях, которые реализуют графический конвейер.
- 61. Если в корпусе компьютера установлены несколько адаптеров Tesla, то они могут быть соединены посредством специальной шины,
- 62. NVidia не единственные на рынке GPU. Основным противником Tesla является графический процессор FireStream фирмы AMD. Можно
- 64. Скачать презентацию