F'din it-tielet taqsima, fejn inħarsu aktar fil-fond biex noħolqu logħob 3D, aħna niffukaw fuq dak li jiġri fid-dinja 3D wara l-ipproċessar tal-kantuniera u x-xena hija rasterizzata. Il-konfigurazzjoni hija waħda mill-aktar stadji importanti fit-teħid, għalkemm dak kollu li jiġri huwa kkalkulat u mibdul bi grilja bidimensjonali ta 'blokki kkuluriti.

Ħafna mill-effetti viżwali li jidhru fil-logħob tal-lum jiddependu mill-użu intelliġenti ta ’nisġa - logħob mingħajrhom isir matt u bla ħajja. Mela ejja mmorru l-għadis u naraw kif jaħdmu dawn!

Bħal dejjem, jekk m'intix lest li tieħu adsa fil-fond fit-tessut, m'għandekx paniku - tista 'tibda Ħolqien 101 tal-Logħob 3D. Iżda ladarba l-punti bażiċi għaddew, aqra għad-dehra li jmiss tagħna lejn id-dinja tal-grafika 3D.

Nibdew sempliċi

Agħżel il-logħob 3D bl-aħjar bejgħ fl-aħħar 12-il xahar u kollha se jaqsmu xi ħaġa komuni: mapep tan-nisġa (jew sempliċement nisġa). Dan huwa terminu komuni ħafna, ħafna nies joħolqu l-istess immaġni meta jikkunsidraw nisġa: sempliċi, kwadru ċatt jew rettangolu (ħaxix, ġebel, metall, ħwejjeġ, wiċċ, eċċ.) Li fih stampa ta 'wiċċ.

Madankollu, meta tintuża f'ħafna saffi u magħquda bl-użu ta 'aritmetika kumplessa, l-użu ta' dawn l-immaġini bażiċi fix-xena 3D jista 'jipproduċi immaġini sorprendentement realistiċi. Biex tara kif dan huwa possibbli, ejja aqbeż kompletament u naraw kif l-oġġetti fid-dinja 3D jistgħu jħarsu mingħajrhom.




Kif rajna f'artikoli preċedenti, id-dinja 3D hija magħmula minn kantunieri - forom sempliċi li jistgħu jiġu mċaqalqa u kkuluriti aktar tard. Dawn jintużaw biex jagħmlu primittivi, li huma wkoll ikkompressati fil-grilja ta 'pixel 2D. Peress li mhux se nużaw nisġa, għandna bżonn nagħtu kulur lil dawn il-pixel.




Huwa msejjaħ metodu li jista 'jintuża skur dritttinvolvi li tieħu l-kulur tal-ewwel vertiċi tas-sustanza primittiva u mbagħad tuża dak il-kulur għall-pixel kollha li jaqgħu fl-ambitu tal-forma fir-raster. Jidher bħal dan:




Ovvjament din mhix teapot realistika, għall-inqas il-kulur tal-wiċċ huwa ħażin. Il-kuluri jaqbżu minn livell għal ieħor, mingħajr tranżizzjoni bla xkiel. Soluzzjoni għal din il-problema tista 'tkun li tuża xi ħaġa msejħa Gouraud dell.




Dan huwa proċess li jieħu l-kuluri tal-kantunieri u jikkalkula kif il-kulur jinbidel mal-wiċċ tat-trijanglu. Matematika użata interpolazzjoni lineariDan ifisser li għalkemm tidher fancy, fir-realtà, jekk il-kulur ta 'naħa waħda primittiva huwa 0.2 aħmar u n-naħa l-oħra ta' 0.8 aħmar, il-forma għandha kulur bejn 0.2 u 0.8 (i.e. 0.5).

Huwa relattivament sempliċi li tagħmel u l-benefiċċju ewlieni tiegħu huwa l-veloċità. Ħafna logħob 3D bikri użaw din it-teknika minħabba li l-hardware li għamel il-kalkoli kien limitat għal dak li setgħu jagħmlu.




Iżda anke dan għandu l-problemi tiegħu, għaliex jekk dawl qiegħed jipponta dritt fin-nofs ta 'trijanglu, il-kantunieri tagħha (kantunieri) jistgħu ma jaqbżux sew. Dan ifisser li l-punti kkawżati mid-dawl jistgħu jiġu injorati kompletament.




Filwaqt li d-dellijiet ċatti u tal-Gouraud huma inklużi fl-armament li jirrendi, l-eżempji ta 'hawn fuq huma kandidati miftuħa għall-użu ta' tessuti biex ifiequhom. U biex nifhmu tajjeb dak li jiġri meta tiġi applikata nisġa fuq wiċċ, aħna nkunu lura fiż-żmien ... sal-1996.

Logħba qasira u storja tal-GPU

Quake hija logħba ta ’riferiment maħruġa 23 sena ilu Softwer id. Għalkemm ma kinitx l-ewwel logħba li tuża poligoni u nisġa 3D biex toħloq l-ambjent, hija kienet l-ewwel waħda li tużahom kollha b'mod daqshekk effettiv.

Ħaġa oħra li għamel kien li juri x'jista 'jsir ma' OpenGL (l-API tal-grafika kienet għadha fl-ewwel reviżjoni tagħha), u mexa wkoll ħafna biex jgħinha tbiegħ il-prodott tal-ewwel karta grafika. Kumment Veritat ve 3Dfx Vudu.

Meta mqabbel mal-istandards tal-lum, Voodoo kien estremament sempliċi: l-ebda appoġġ tal-grafika 2D, l-ebda proċessar tal-kantuniera, u l-elementi bażiċi tal-ipproċessar tal-pixel. Kien għadu ġmiel:

Kellha ċippa sħiħa (TMU) biex tikseb pixel minn nisġa, u mbagħad ċippa oħra (FBI) biex tħallatha ma 'pixel mir-raster. Jista 'jagħmel ftit affarijiet addizzjonali bħal li tagħmel effetti taċ-ċpar jew tat-trasparenza, imma dak kien kważi.

Jekk nagħtu ħarsa ġenerali lejn l-arkitettura wara d-disinn u l-operat tal-karta grafika, nistgħu naraw kif jaħdmu dawn il-proċessi.

Iċ-ċippa FBI tieħu żewġ valuri tal-kulur u tgħaqqadhom; wieħed minnhom jista ’jkun ta’ valur minn tessut. Il-proċess tat-taħlit huwa matematikament pjuttost sempliċi, iżda jvarja ftit bejn dak li jkun qiegħed jitħallat eżattament u liema API tintuża biex tesegwixxi struzzjonijiet.

Dak li nħarsu Offerti Direct3D F'termini ta 'funzjonijiet ta' taħlit u operazzjonijiet ta 'taħlit, nistgħu naraw li kull pixel jiġi mmultiplikat l-ewwel b'numru bejn 0.0 u 1.0. Dan jiddetermina kemm il-kulur tal-pixel se jaffettwa d-dehra finali. Is-sett ta 'żewġ kuluri tal-pixel imbagħad jiġu miżjuda, imnaqqsa jew dupplikati; F’xi funzjonijiet, l-operazzjoni hija dejjem espressjoni loġika li fiha jintgħażel xi ħaġa bħall-isbaħ pixel.

L-immaġni hawn fuq hija eżempju ta 'kif taħdem din fil-prattika; tal-fattur użat għall-pixel tax-xellug alfa valur. Dan in-numru, trasparenti pixel.

Il-bqija tal-passi jinvolvu l-applikazzjoni ta 'valur taċ-ċpar (meħud minn tabella tal-programm maħluqa mill-programmatur, allura jagħmel l-istess matematika tat-taħlit); li tagħmel xi kontrolli u aġġustamenti ta ’viżibbiltà u trasparenza; qabel ma fl-aħħar nikteb il-kulur tal-pixel fil-memorja fuq il-karta grafika.

Għaliex lezzjoni tal-istorja? Minkejja s-sempliċità relattiva tad-disinn (speċjalment meta mqabbel mal-ġganti moderni), il-proċess jispjega l-elementi bażiċi tat-testuri: jiksbu xi valuri tal-kulur u ħawwadhom sabiex il-mudelli u l-ambjenti jħarsu lejn kif għandu jkun f’sitwazzjoni partikolari.

Il-logħob tal-lum għadu jagħmel dan kollu, l-unika differenza hija l-ammont ta 'nisġa użata u l-kumplessità tal-kalkoli tat-taħlit. Flimkien jissimulaw l-effetti viżwali li jidhru fil-films jew kif id-dawl jinteraġixxi ma 'materjali u uċuħ differenti.

Bażiċi tat-test

Għalina, nisġa hija ċatta, immaġni 2D applikata għal poligoni li jiffurmaw strutturi 3D fil-qafas murija. Għal kompjuter, mhu xejn ħlief blokka żgħira ta 'memorja fil-forma ta' firxa 2D. Kull dħul fil-firxa jirrappreżenta valur tal-kulur għal wieħed mill-pixel fl-immaġni tan-nisġa (magħruf aħjar) filler test - píxel tan-nisġa).

Kull vertiċi fi poligonu għandu 2 koordinati (ġeneralment sen, v) jgħidlek liema pixel fit-tessut huwa assoċjat miegħu. Il-kantuniera nnifisha għandha 3 settijiet ta 'koordinati (X ve Z) u ttajpja test għall-kantunieri. immappjar tan-nisġa.

Biex naraw dan fl-azzjoni, ngħaddu għal għodda li nużaw bosta drabi f'din is-serje ta 'artikli: Ħolqien ta 'Ħin reali WebGL għodda. Għalissa, z tikkoordina mill-kantunieri u żomm kollox fi pjan ċatt.

Għandna n-nisġa mix-xellug għal-lemin sen, v koordinati immappjati direttament mal-kantunieri tal-kantuniera x, y koordinati. Imbagħad il-kantunieri ta ’fuq y il-koordinati tagħha żdiedu, iżda peress li n-nisġa għadha mmappjata direttament magħhom, in-nisġa hija mġebbda 'l fuq. Fid-dehra fuq il-lemin estrem, din id-darba qed tinbidel in-nisġa: u il-valuri żdiedu, iżda dan jikkawża li t-tessut jiġi mgħaffeġ u mbagħad ripetut.

Minħabba li n-nisġa issa hija effettivament itwal, ogħla u Il-valur tiegħu għandu jidħol f 'primittiv - essenzjalment in-nisġa ġiet ripetutament parzjalment. Dan huwa mod kif tagħmel xi ħaġa li tidher f'ħafna logħob 3D: tirrepeti. Eżempji komuni ta 'dan jistgħu jinstabu f'xeni bi pajsaġġi tal-blat jew grassy jew ħitan tal-briks.

Issa ejja nissettjaw ix-xena biex tkun aktar primittiva, u aħna npoġġu l-fond lura fil-logħba. Dak li għandna hawn taħt hija veduta klassika tal-pajsaġġ, iżda n-nisġa taċ-ċestun hija kkupjata u ripetuta fost il-primittivi.

Issa din in-nisġa tal-kaxxa hija ta ’66 kilo fil-format oriġinali tal-gif tagħha u għandha riżoluzzjoni ta’ 256 x 256 pixel. Ir-riżoluzzjoni oriġinali tal-porzjon tal-qafas kopert min-nisġa taċ-ċestun hija 1900 x 680, u għalhekk dan ir-reġjun għandu jkun jista 'juri biss 20 ċestun f'termini ta' pixel "żona".

Aħna ovvjament nieħdu aktar minn 20 mogħdija, tant nisġa tas-sider fl-isfond ħafna Iżgħar minn 256 x 256 pixel. Tassew huma u għaddew minn proċess tnaqqis tat-tessut (iva, din hija kelma!). Ejja nerġgħu nippruvaw, imma din id-darba ltqajna eqreb lejn wieħed mis-sider.

Innota li n-nisġa għandha daqs 256 x 256 pixel biss, iżda hawnhekk nistgħu naraw li nisġa hija iktar minn nofs il-wisa 'ta' immaġni ta '1900 pixel wiesgħa. Din in-nisġa għaddiet minn xi ħaġa msejħa żieda fit-tessuti.

Dawn iż-żewġ proċessi ta 'konsistenza dejjem iseħħu f'logħob 3D, minħabba li n-nisġa kollha applikata għal primittivi għandhom ikunu skalati flimkien ma' poligoni hekk kif il-kamera timxi madwar l-istadju jew hekk kif il-mudelli javviċinaw u jitbiegħdu. Matematikament, dan mhuwiex xi ħaġa kbira, fil-fatt, anki l-aktar ċipep grafiċi integrati l-aktar sempliċi qed jitteptep f'tali xogħol. Madankollu, it-tnaqqis u t-tkabbir tat-tessuti joħolqu problemi ġodda li jeħtieġu jissolvew b'xi mod.

Daħħal mini nisġa

L-ewwel kwistjoni li tiffissa hija għal tessuti mbiegħda. Jekk nagħtu ħarsa lejn l-ewwel immaġni tal-pajsaġġ taċ-ċestun għal darb'oħra, dawk it-tajbin fuq l-orizzont għandhom biss ftit pixels fid-daqs. Huwa bla sens għal żewġ raġunijiet biex tipprova tikkompressa immaġini ta '256 x 256 pixel f'żona daqshekk żgħira.

L-ewwel, nisġa iżgħar tieħu inqas spazju tal-memorja fuq il-karta grafika, li hija utli biex tipprova tiffittja ammont żgħir ta 'cache. Dan ifisser li huwa anqas probabbli li jitneħħa mill-cache, u l-użu ripetut ta 'din in-nisġa se jieħu vantaġġ sħiħ mid-dejta fil-memorja viċin. It-tieni raġuni wasalna għal mument għax tiddependi fuq l-istess problema għan-nisġa miżjuda.

Soluzzjoni komuni għall-użu ta 'tessuti kbar mgħaffeġin minn primittivi żgħar, gganċjar. Dawn huma verżjonijiet minimizzati tat-tessut oriġinali; il-magna tal-logħob innifisha tista 'tinħoloq (billi tuża l-kmand API korrispondenti biex tagħmel dawn) jew tista' ssir minn qabel minn disinjaturi tal-logħob. Kull livell ta ’tessut mipmap għandu nofs id-dimensjonijiet lineari ta’ dak ta ’qabel.

Għat-tessut tal-kaxxa, jiġri xi ħaġa bħal din: 256 x 256 → 128 x 128 → 64 x 64 → 32 x 32 → 16 x 16 → 8 x 8 → 4 x 4 → 2 x 2 → 1 x 1.

Mipmaps huma kollha ppakkjati flimkien, u għalhekk in-nisġa għadha l-istess isem tal-fajl iżda issa hija ikbar. It-tessut huwa ppakkjat b’tali mod li sen, v il-koordinati tagħha jiddeterminaw mhux biss liema texel għandu japplika għal pixel fil-qafas, iżda wkoll minn fejn il-mipmap. Il-programmaturi mbagħad jikkodifikaw il-ġbid biex jiddeterminaw il-mipmap li għandu jintuża abbażi tal-valur tal-fond tal-pixel kwadru, allura jekk huwa għoli wisq, il-pixel ikun f'distanza, sabiex mipmap żgħir jista 'jintuża.

Il-qarrejja b'għajnejhom qawwija jistgħu raw l-iżvantaġġ tal-mipmaps u jidħlu għad-detriment ta 'nisġa akbar. In-nisġa taċ-ċestun oriġinali hija ta 'daqs 256 x 256 pixel, imma kif tista' tara fl-istampa hawn fuq, in-nisġa mipmapped issa hija ta '384 x 256. Iva, hemm ħafna spazju ħieles, iżda irrispettivament minn kif tista 'tippakkjah f'tessuti iżgħar, iż-żieda totali għal mill-inqas waħda mid-dimensjonijiet tat-tessut hija ta' 50%.

Madankollu, dan japplika biss għal mipmaps ippreparati minn qabel; Jekk il-magna tal-logħob tkun ipprogrammata biex tipproduċihom sewwa, iż-żieda qatt ma tista 'taqbeż it-33% tad-daqs oriġinali tan-nisġa. Allura ikollok vantaġġi ta 'prestazzjoni u titjib viżwali għal żieda relattivament żgħira fil-memorja fil-mipmaps tat-tessuti.

Hawn taħt hawn paragun magħluq / miftuħ ta 'mipmaps tat-tessuti:

Fuq in-naħa tax-xellug ta 'l-immaġini, in-nisġa taċ-ċestun huma użati "kif inhi", li jirriżultaw f' dehra mramba u li suppost mudelli moire bogħod. Madankollu, fuq in-naħa tal-lemin, l-użu ta 'mipmaps jikkawża tranżizzjoni ħafna iktar artab fil-pajsaġġ, fejn in-nisġa taċ-ċestun issir kulur konsistenti fl-orizzont.

Madankollu, xi ħadd irid nisġa mħawwda li tfixkel l-isfond tal-logħba favorita tagħhom?

Bilineer, strixxi tripli, anisotropiċi - kollha Griegi għalija

Il-proċess tal-għażla tal-pixel minn nisġa għandha tkun applikata għal pixel fi frame kampjunar tat-tessutiu f'dinja perfetta, id-daqs, il-pożizzjoni, id-direzzjoni tiegħu, eċċ. irrispettivament mit-tessut tagħha, din tkun nisġa li taqbel eżatt mal-prinċipju tagħha. Fi kliem ieħor, il-kampjunar tan-nisġa mhu xejn ħlief proċess ta 'mmappjar ta' pixel ċatt għal pixel.

Peress li dan mhuwiex il-każ, it-teħid ta 'kampjuni tat-tessuti jeħtieġ li jqis numru ta' fatturi:

  • In-nisġa hija mkabbra jew imnaqqsa?
  • In-nisġa hija oriġinali jew mipmap?
  • F'liema angolu tintwera n-nisġa?

Ejja tanalizzahom wieħed wieħed. L-ewwel hija ċara biżżejjed: jekk in-nisġa titkabbar, se jkun hemm aktar test li jkopri l-pixel primittiv iktar milli meħtieġ; Jekk tiċkien se jkun l-oppost, kull texel issa għandu jkopri aktar minn pixel wieħed. Din hija daqsxejn ta 'problema.

It-tieni, il-mipmaps iħallu t-tessuti f'angolu, peress li huma użati biex jaħarbu l-problema tat-teħid ta 'kampjuni tat-tessuti bi primittivi mbiegħda. U iva, din hija wkoll problema. Għaliex? Peress li n-nisġa kollha huma maħluqa "b'wiċċ miftuħ" għal vista, jew kollha huma simili għall-matematika: il-wiċċ normali tan-nisġa huwa l-istess bħall-wiċċ muri fuq it-tessut.

Għalhekk, li jkollu ftit jew wisq nisġa u li jkollu nisġa f'angolu, filtrazzjoni tat-tessuti. Jekk ma tużax dan il-proċess, dan huwa dak li tikseb:

Hawnhekk aħna mibdul in-nisġa taċ-ċestun b’testatura tal-ittra R biex turi b’mod iktar ċar kemm konfużjoni se jkollha mingħajr filtrazzjoni tan-nisġa!

L-APIs grafiċi bħal Direct3D, OpenGL u Vulkan joffru l-istess tipi ta ’filtrazzjoni f’firxa, iżda jużaw ismijiet differenti għalihom. Fil-fatt, kollox jimxi bħal dan:

  • Eqreb kampjun tal-punt
  • Iffiltrar lineari tan-nisġa
  • Iffiltrar ta 'tessuti anisotropiċi

Għall-finijiet u għanijiet kollha, eqreb kampjun tal-punt jekk ma jiffiltrax - dan huwa minħabba li huwa l-eqreb pixel tal-pixel li jeħtieġ kampjun (i.e. tikkopjah mill-memorja) u mbagħad tħallat il-pixel mal-kulur oriġinali tagħha.

Hawnhekk tidħol filtrazzjoni lineari għas-salvataġġ. Meħtieġ sen, v il-koordinati texel jintbagħtu lill-hardware għat-teħid ta ’kampjuni, iżda minflok ma jiksbu l-eqreb texel għal dawk il-koordinati, il-kampjunatur erbgħa tessuti. Dawn huma direttament fuq, isfel, fuq ix-xellug u fuq il-lemin ta 'dak magħżul bl-użu tal-eqreb kampjunar.

Dawn l-4 tessuti huma mbagħad imħallta bl-użu ta 'formula peżata. Pereżempju, il-formula fi Vulkan:

T "Kulur", f Erba 'tessuti fil-kampjun għall-ixxotta u 1 sa 4. valuri alfa ve beta Kemm 'il bogħod mill-punt definit minn sen, v il-koordinati jiġu minn nofs il-vit.

Fortunatament, kull min hu involut fil-logħob 3D, kemm jekk ikun qed jilgħab kif ukoll jilgħab, jiġri awtomatikament f'dan iċ-ċippa tal-ipproċessar tal-grafika. Fil-fatt, iċ-ċippa TMU fil-Voodoo 3dfx għamlet dan: ikkampjunat 4 singles u mbagħad ħallathom. Direct3D isejjaħ dan stramba filtrazzjoni bilineari, madankollu, sa mill-mument tat-TMU Quake u Voodoo, il-karti grafiċi setgħu jiffiltraw ċiklu ta 'siegħa biss (jekk in-nisġa tpoġġi bil-kumdità fil-memorja mill-qrib), ovvjament.

Il-filtrazzjoni lineari tista 'tintuża flimkien ma' mipmaps u jekk int verament tixtieq li tkun fancy bil-filtrazzjoni tiegħek, tista 'tieħu 4 testi minn nisġa waħda, imbagħad 4 oħra mill-livell mipmap li jmiss u mbagħad tgħaqqadhom. U l-isem ta 'Direct3D għal dan? trilineari filtrazzjoni. Xiex tri dwar dan il-proċess? L-intima tiegħek hija tajba daqs tagħna ...

L-aħħar metodu ta 'filtrazzjoni msemmi jissejjaħ anizotrop. Dan fil-fatt huwa aġġustament skont il-proċess għall-filtrazzjoni bilireari jew trilineari. Inizjalment grad ta 'anisotropija wiċċ primittiv (u ikkumplikat sorprendentement) - dan il-valur jibdel il-proporzjon tal-aspett tal-primittiv minħabba l-orjentazzjoni tiegħu:

L-immaġni hawn fuq turi l-istess prinċipju kwadru bi truf ta 'tul ugwali; imma hekk kif nitbegħdu mill-perspettiva tagħna, il-kwadru jidher bħala rettangolu u l-wisa 'tiegħu tmur' l fuq mill-għoli tagħha. Allura l-primittiv fuq il-lemin għandu anisotropija ikbar minn fuq ix-xellug (u fil-każ ta 'kwadru, il-grad huwa eżattament żero).

Il-biċċa l-kbira tal-logħob 3D tal-lum jippermettulek tippermetti filtrazzjoni anisotropika u mbagħad taġġusta l-livell tagħha (1x għal 16x), imma x'inhu dan il-fatt li jinbidel? L-issettjar jikkontrolla n-numru massimu ta 'kampjuni ta' texel addizzjonali meħuda għal kull kampjun lineari oriġinali. Pereżempju, ejja ngħidu li l-logħob huwa ssettjat biex juża filtrazzjoni bilineari anisotropika 8x. Dan ifisser li minflok jieħu biss 4 valuri tat-test, dan iġib 32 valur.

Huwa ċar li l-użu ta 'filtrazzjoni anisotropika jista' jinnota:

Daħħalha ftit bi ftit u qabbel l-eqreb kampjunar tal-punt għal filtrazzjoni trilineari anisotropika massima ta '16x. Allura bla xkiel, kważi Delicious!

Iżda jrid ikun hemm prezz biex tħallas din it-togħma sabiħa kollha tal-butir, u definittivament il-prestazzjoni: il-massimu, l-anisotropic trilinear filter iġib 128 kampjun minn tessut wieħed għal kull pixel ipproċessat. Anke għall-aħjar mill-aħħar GPUs, dan ma jistax isir f'ċiklu ta 'arloġġ wieħed.

Jekk irridu nġibu xi ħaġa bħal AMD Radeon RX 5700 XTImmarka kull unità tat-tessut ġewwa l-proċessur li tista 'tagħlaq 32 indirizzi texel f'ċirku tal-arloġġ wieħed, imbagħad tgħabbi 32 texels mill-memorja (kull daqs ta' 32 bit) f'ċiklu ieħor tal-arloġġ, u mbagħad tiġbor 4 aktar tard. Għalhekk, ġie mħallat għal 128 kampjun texel li jeħtieġu ċiklu ta 'mill-inqas 16-il siegħa.

Issa l-veloċità tal-arloġġ bażi tas-5700 XT hija 1605MHz, u għalhekk sittax-il ċiklu jieħdu biss 10 nanosaniye. Agħmel hekk għal kull pixel fil-qafas 4K. waħda l-unità tat-tessuti tibqa 'tieħu biss 70 millisekonda. Okay, forsi l-prestazzjoni ma jimpurtax!

Anke fl-1996, il-Voodoo 3Dfx kien pjuttost stylish fl-immaniġġjar tan-nisġa. Il-massimu jista 'jingħata f'1 texel bilineari ffiltrat kull ċiklu ta' siegħa, u waqt li ċ-ċippa TMU kienet tbandil għal 50 MHz, kienet tfisser li 50 miljun texins jistgħu jinqatgħu kull sekonda. F’logħba li taħdem bi 800 x 600 u 30 fps, huma meħtieġa biss 14 miljun kull sekonda.

Madankollu, dan kollu jassumi li n-nisġa jinsabu fil-memorja viċina u li texin wieħed biss huwa mapep għal kull pixel. Għoxrin sena ilu, l-idea li jkollok tiġi applikata aktar minn nisġa waħda għal prinċipju kienet kważi kompletament familjari, iżda issa hija ordinarja. Ejja nħarsu lejn għaliex ġara din il-bidla.

Iddawwal it-triq lejn immaġini spettakolari

Agħti ħarsa lejn din ix-xena minn Quake biex tgħin tifhem kif id-drapp sar tant importanti:

Din id-dehra mudlama kienet in-natura ta 'din il-logħba, imma tista' tara li d-dlam mhux l-istess kullimkien - il-garżi tal-ħitan u l-art huma isbaħ minn oħrajn biex jagħtu sens ġenerali ta 'dawl f'dik iż-żona.

Il-primittivi li jiffurmaw il-ġnub u l-art għandhom l-istess nisġa applikata għalihom, imma hemm it-tieni nisġa msejħa. mappa tad-dawltitħallat mal-valuri tat-texel qabel ma jkunu mqabbla ma 'pixel kwadru. Matul il-ġranet tal-Quake, mapep tad-dawl ġew ikkalkulati minn qabel u magħmula mill-magna tal-logħob u jintużaw biex joħolqu livelli ta 'dawl statiċi u dinamiċi.

Il-vantaġġ li jużawhom kien li l-kalkoli tad-dawl kumplessi saru fuq nisġa minflok kantunieri, speċjalment it-titjib tad-dehra ta 'xena u spiża ta' prestazzjoni ftit. Ovvjament mhux perfett: kif tistgħu taraw fuq l-art, il-konfini bejn iż-żoni mdawlin u dawk fid-dell hija sempliċi.

F’ħafna modi, mappa ħafifa hija biss nisġa oħra (ftakar li huma kollha imma 2D matriċi tad-dejta), allura dak li qed inħarsu hawnhekk huwa l-użu bikri ta ’dak magħruf. Nisġa multipla. Kif jimplika l-isem, huwa proċess li fih żewġ kuntatti jew aktar huma applikati għal prinċipju. L-użu ta 'mapep ħfief fi Quake kien soluzzjoni biex jingħelbu l-limitazzjonijiet ta' dell ta 'Gouraud, iżda hekk kif il-kapaċitajiet tal-karti grafiċi kibru, l-applikazzjonijiet multi-drive kibru wkoll.

Voodoo 3Dfx, bħal karti oħra tal-era tiegħu, kien limitat għal kemm jista 'jirrendi jgħaddi. Din hija essenzjalment sekwenza sħiħa ta 'raddjar: mill-kantunieri tal-ipproċessar għat-trażżin tal-qafas u wara li jinbidlu l-pixel għal buffer tal-qafas finali. Għoxrin sena ilu, il-logħob kważi dejjem għamel pass wieħed.

Ir-raġuni għal dan kienet li kienet tiswa ħafna flus f'termini ta 'prestazzjoni, peress li trid tipproċessa l-kantunieri darbtejn biss biex tapplika aktar nisġa. Ftit snin wara Voodoo, kellna nistennew sakemm il-karti grafiċi ATI Radeon u Nvidia GeForce 2 isiru disponibbli sabiex inkunu nistgħu nagħmlu multi-draw fi tranżizzjoni ta 'renderija waħda.

Dawn il-GPUs kellhom unitajiet multipli ta 'tessut għal kull taqsima tal-ipproċessar tal-pixel (i.e., Linja tal-pajpijietKien cinch biex iġib texel iffiltrat minn żewġ nisġa separata. Dan għamel l-immappjar tad-dawl saħansitra aktar popolari u biddel il-valuri tad-dawl minħabba bidliet fl-ambjent tal-logħob, u b'hekk il-logħob kien kompletament dinamiku.

Iżda hemm ħafna aktar li jista 'jsir b'numri multipli, allura ejja nagħtu ħarsa.

Huwa normali li timmultiplika l-għoli

F'din is-serje ta 'artikli dwar l-għoti ta' 3D, ma indirizzawx kif ir-rwol tal-GPU jaqbel tassew mal-kwistjoni kollha (aħna nagħmluha s'issa, għadha mhix!). Imma jekk terga 'lura Episodju 1u tħares lejn ix-xogħol ikkumplikat kollu tal-ipproċessar tal-kantuniera, jista 'jkun li taħseb li din hija l-iktar ħaġa diffiċli tal-firxa sħiħa biex tirrendi l-proċessur tal-grafika.

Kien għal żmien twil, u l-programmaturi tal-logħob għamlu l-almu tagħhom biex inaqqsu dan ix-xogħol. Dan kien ifisser li jintlaħaq il-borża tat-tricks viżwali u jitneħħew kemm jista 'jkun it-shortcuts u t-tricks possibbli, jingħataw l-istess dehra viżwali ta' l-użu ta 'kantunieri multipli kullimkien, imma fil-fatt ma jintużawx ħafna biex jibdewha.

U ħafna minn dawn it-tricks, mapep ta 'elevazzjoni ve mapep normali. It-tnejn għandhom x'jaqsmu mal-fatt li t-tieni jista 'jinħoloq mill-ewwel, imma għalissa, ejja nħarsu biss lejn teknika msejħa: immappjar ta 'tbaqbieq.

L-immappjar tat-tuberi jinvolvi l-użu ta 'sekwenza 2D imsejħa l-elevation map, li tidher bħala verżjoni waħda tat-tessut oriġinali. Pereżempju, fl-immaġni ta 'hawn fuq, hemm tessut realistiku tal-briks applikat fuq 2 uċuħ ċatti. In-nisġa u l-għoli tal-mappa tidher bħal din:

Il-kuluri tal-mappa tal-għoli jirrappreżentaw in-normi tal-wiċċ tal-briks (aħna koprew dak li hu normali Episodju 1 din l-artikolu serje). Meta s-sekwenza li tirrendi tilħaq il-punt li tiġi applikata n-nisġa tal-briks fuq il-wiċċ, serje ta 'kalkoli jsiru biex l-kulur tan-nisġa tal-briks jiġi aġġustat għan-normal.

Bħala riżultat, għalkemm il-briks għadhom kompletament ċatti, jidhru aktar 3D. Speċjalment jekk tħares sewwa lejn it-truf tal-briks, tista 'tara l-konfini tat-teknika: in-nisġa tidher ftit mibrumin. Madankollu, għal numru mgħaġġel ta 'żieda ta' aktar dettalji ma 'wiċċ, l-immappjar tat-tuberi huwa popolari ħafna.

Mappa normali hija bħal mappa tal-għoli, iżda l-kuluri ta 'dik in-nisġa huma normali nfushom. Fi kliem ieħor, kalkolu mhux meħtieġ sabiex tiġi normalizzata l-mappa tal-altitudni. Tista 'tistaqsi kif jistgħu jintużaw kuluri biex jirrappreżentaw vleġġa fl-ispazju. It-tweġiba hija sempliċi: kull texel huwa speċifiku R, G, B valuri (aħmar, aħdar, blu) u dawn in-numri huma direttament X ve Z valuri għan-vettur normali.

Fl-eżempju ta 'hawn fuq, id-dijagramma tax-xellug turi kif id-direzzjoni tan-normal tinbidel fuq wiċċ bumpy. Biex nirrappreżentaw l-istess normali bi tessut ċatt (dijagramma tan-nofs), aħna nassenjaw kulur lilhom. Fil-każ tagħna, R, G, B Żid il-valuri (0.255.0) għad-dritt u allura l-ammont ta 'aħmar għax-xellug u blu għall-lemin.

Innota li dan il-kulur mhux imħallat mal-pixel oriġinali - jirrakkonta l-proċessur fid-direzzjoni li qed tħares in-normal sabiex il-kamera tkun tista 'tikkalkula b'mod preċiż l-angoli bejn id-dwal u l-wiċċ minsuġa.

Meta d-dawl dinamiku jintuża fuq il-palk, il-benefiċċji ta 'tbaqbieq u tqabbil normali jiddiplinaw verament, u l-proċess ta' radd jikkalkula l-effetti tal-bidliet tad-dawl għal kull pixel, mhux għal kull kantuniera. Logħob moderni jużaw ħafna nisġa biex itejbu l-kwalità tal-maġija issa.

Dan il-ħajt li jħares realistikament huwa ħerqan biss wiċċ ċatt - id-dettalji dwar il-briks u t-tikħil mhumiex magħmula permezz ta ’miljuni ta’ poligoni. Minflok, tagħmel biss 5 nisġa u ħafna impjiegi tal-matematika intelliġenti.

Il-mappa tal-elevazzjoni ntużat biex tipproduċi l-mappa normali biex tissimula t-triq tal-ilbies tal-briks lilhom infushom u l-bidliet żgħar kollha fil-wiċċ. In-nisġa tal-ħruxija ntużat biex tbiddel kif id-dawl jirrifletti elementi differenti tal-ħajt (eż. Briks iċċattjat jirrifletti b'mod aktar konsistenti minn mehrież mhux maħduma).

L-aħħar mappa, immarkata AO fl-immaġni ta 'hawn fuq, tifforma parti minn proċess imsejjaħ konġestjoni tal-midja: din hija teknika li ser inħarsu lejn artikolu aktar tard, iżda għalissa huwa biss dellijiet.

L-allinjament tat-tessuti huwa importanti ħafna

Huwa assolutament kruċjali għal disinn tat-test tal-logħob. Niżżel il-verżjoni tal-2019 ta 'Warhorse Studio Is-Saltna ġejja: Salvazzjoni RPG għall-ewwel persuna mwaqqaf fil-Boemja tas-seklu 15, pajjiż antik fl-Ewropa tal-Lvant Nofsani. Id-disinjaturi kienu ħerqana li joħolqu dinja realistika kemm jista 'jkun għall-perjodu konċernat. U l-aħjar mod biex l-attur jgħix ħajja mijiet ta 'snin ilu huwa li kull veduta tal-pajsaġġ, bini, sett tal-ħwejjeġ, xagħar, prodotti ta' kuljum, eċċ. Huwa kellu jkollu t-tfittxija t-tajba għaliha.

Kull nisġa unika f'din l-immaġni waħda fil-logħba kienet magħmula mill-artisti u l-użu tagħhom mill-magna li tirrendi kkontrollata mill-programmatur. Xi wħud huma żgħar, bażiċi, u jieħdu ftit li xejn biex jiffiltraw jew jipproċessaw tessuti oħra (bħal ġwienaħ tat-tiġieġ).

Oħrajn huma b'riżoluzzjoni għolja u juru ħafna dettalji dettaljati; Iffiltrat anisotropically u mħallat ma 'mapep normali u nisġa oħra - ħares eżatt lejn wiċċ ir-raġel fit-tagħrif miksub. Ir-rekwiżiti differenti ta 'testuri ta' kull oġġett fuq il-palk huma spjegati mill-programmaturi.

Dan kollu qed iseħħ issa f'ħafna logħob minħabba li l-plejers qed jistennew aktar dettall u realiżmu. In-nisġa tikber u tintuża aktar fuq wiċċ, iżda l-proċess tat-teħid tal-kampjuni tat-test u l-applikazzjoni tiegħu għall-pixel se jkun essenzjalment l-istess bħal fil-ġranet tat-terremot. L-aqwa teknoloġija ma tmut qatt, ma jimpurtax kemm ilha!