Окончание табл. 15.9

1Графические процессоры RADEON 8500LE (более медленный вариант RADEON 8500) и RADEON 7500 применяются различными сторонними компаниями для производства собственных видеоадаптеров с поддержкой нескольких мониторов.

2Требуется дополнительный адаптер.

Как работает ускоритель трехмерной графики

Для создания анимированной последовательности трехмерных изображений компьютеру необходимо математически анимировать последовательность кадров между ключевыми позициями. В ключевом кадре определяются специальные точки смещения. У прыгающего мяча, например, есть три ключевых позиции: подскок вверх, падение вниз и соприкосновение с поверхностью. Используя эти позиции в качестве шаблона, компьютер создает промежуточное изображение между разными позициями перемещения мяча, в результате чего движение мяча будет отображаться самым естественным образом.

После создания основной последовательности система улучшает внешний вид изображений путем их окрашивания. Самый примитивный метод заполнения называется плоскостным затенением, при котором объект "заполняется" каким-либо однородным цветом. Затенение Гуро - это более эффективная технология, позволяющая присвоить цвет определенным точкам формы. Затем эти точки объединяются, и переход одного цвета в другой становится более плавным.

Более требовательный к вычислительной мощности процессора, но и гораздо более эффективный метод - наложение текстур. Трехмерная программа использует шаблоны или текстуры в качестве небольших растровых карт изображения, которые складываются в форму изображения, что похоже на многократное использование одного образца растровой карты для покрытия рабочего стола Windows. Трехмерная программа имеет возможность изменять внешний вид каждой карты путем использования перспективы и затенения для получения эффекта трехмерности. При добавлении таких эффектов освещения, как туман, направленные тени, отблеск от гладких объектов и др., трехмерная анимация максимально приближается к реальному изображению.

Вплоть до конца 1990-х годов трехмерные программы существенно зависели от программной обработки данных, благодаря которой абстракции преобразовывались в непосредственное изображение. Все это становилось тяжелой ношей для процессора ПК, которому приходилось не только обрабатывать визуальные данные, но и одновременно выполнять другие приложения и системные службы. В 1996-1997 годах наборы микросхем большинства видеоадаптеров стали принимать участие в визуализации трехмерных изображений, существенно уменьшая нагрузку на центральный процессор и тем самым многократно увеличивая быстродействие системы.

В настоящее время появились акселераторы трехмерной графики пятого поколения, постоянно увеличивается объем используемой видеопамяти, позволяющей работать с трехмерной анимацией высокого разрешения. Современный высокоскоростной видеоадаптер стоит менее $150-200, а модели высшей ценовой категории ($300-400) оснащены 128/256 Мбайт видеопамяти DDR SDRAM и напичканы последними технологическими достижениями в области трехмерной графики. Визуализация сглаженных, реалистичных изображений фотографического качества, осуществляемая с высокой скоростью и в режиме реального времени, в полной мере используется компьютерными и видеоиграми, а также программами для работы с трехмерной графикой и анимацией.

К счастью, менее требовательные пользователи имеют возможность купить модель графического акселератора с весьма приличной производительностью и ценой до $100 (например, GeForce4 MX 440). Подобные видеоадаптеры обеспечивают более чем достаточную производительность для всех двухмерных коммерческих приложений. Некоторые высокоуровневые видеоадаптеры также поддерживают подключение нескольких мони-

торов и имеют TV-выход; два монитора, подключенные к одной системе, позволяют одновременно играть и работать.

Технологии обработки трехмерных изображений привели к появлению совершенно нового словаря в мире видеоадаптеров. Прежде чем приобрести графический акселератор, следует ознакомиться с некоторыми терминами и понятиями, относящимися к обработке и выводу на экран трехмерных изображений.

Итак, главной функцией программ создания трехмерной графики является преобразование графических абстрактных объектов в изображения на экране компьютера. Обычно абстрактные объекты включают три составляющие.

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, в которых графический процессор может выполнять функции ускорения трехмерной графики, встраиваются специальные электронные схемы, выполняющие растеризацию гораздо быстрее, чем программное обеспечение. Ниже перечислены функции растеризации, осуществляемые большинством предназначенных для этого современных наборов микросхем.

Растровое преобразование. Определение того, какие пиксели экрана покрываются каждым из примитивов.

Обработка полутонов. Цветовое наполнение пикселей с плавными цветовыми переходами между объектами.

Наложение текстур. Наложение на примитивы двухмерных изображений и поверхностей.