Вершинный процессор (VERTEX))

Лекции 14, 15. Архитектура конвейера обработки графической информации. Шейдеры. Перспективы развития КГ

Компьютерная 3D графика, как область, может быть разделена на несколько направлений:

· трёхмерный рендеринг в реальном времени (часто используется в видеоиграх);

· компьютерная анимация, видеозахват и обработка видеопотока (применяется в кинематографии и на телевидении);

· редактирование изображений;

· моделирование (используется в инженерии и медицине).

Разработки в области компьютерной графики изначально спонсировались правительством. Однако по мере того, как элементы компьютерной графики стали использоваться на телевидении и в кинематографии, представляя реальную альтернативу традиционным спецэффектам и анимации, коммерческие компании стали все больше вкладывать в развитие этой области.

Структура графического конвейера

Для того чтобы лучше представить себе структуру современного графического процессора, рассмотрим классический процесс конвейерного расчета трехмерного изображения (рисунок 2).

Рисунок 2 – Классический процесс конвейерного расчета
трехмерного изображения.

Вершинный процессор (VERTEX))

На первом этапе графический процессор получает от центрального процессора данные об объекте, который необходимо построить. Эти данные обрабатываются в вершинном процессоре, который является частью общего конвейера обработки данных. На основании полученных данных вершинный процессор занимается расчетом геометрии сцены и рассчитывает положение вершин, которые при соединении образуют каркасную модель трехмерного объекта. Кроме того, в вершинном процессоре производятся дополнительные операции над вершинами — преобразование и освещение.

Обработка данных в вершинном процессоре происходит под управлением специализированной программы, называемой вершинным шейдером. Входными данными вершинного процессора являются данные об одной вершине геометрической модели, которая в данный момент обрабатывается. Это могут быть координаты в пространстве, нормаль, компоненты цвета и текстурные координаты.

При помощи вершинных шейдеров вершинный процессор может выполнять такие операции, как, например, деформация и анимация объектов, имитация ткани и многое другое.