راسترسازی و خط لوله گرافیکی
راسترسازی (Rasterization) اشکال هندسی اولیه مانند مثلثها را به پیکسلهایی که روی صفحه نمایش پوشش میدهند تبدیل میکند و گام اصلی خط لوله گرافیکی را تشکیل میدهد که صحنههای سهبعدی را به تصاویر دوبعدی تبدیل میکند.
Definition
راسترسازی فرآیند تعیین اینکه یک شکل هندسی اولیه پروجکتشده کدام پیکسلها را پوشش میدهد و درونیابی مقادیر مربوط به هر رأس مانند عمق، رنگ، و مختصات بافت در سراسر آن پیکسلها است.
Scope
این موضوع مراحل خط لوله رندرینگ استاندارد – تبدیل رأس، برش، پروجکشن، مونتاژ اولیه، تبدیل اسکن، و پردازش قطعه – را همراه با بافر عمق برای دید، درونیابی صحیح پرسپکتیو ویژگیهای رأس، و هموارسازی (antialiasing) نمونههای حاصل پوشش میدهد.
Core questions
- چگونه مختصات سهبعدی به موقعیتهای دوبعدی صفحه تبدیل میشوند؟
- یک مثلث پروجکتشده کدام پیکسلها را پوشش میدهد؟
- هنگامی که اشکال اولیه همپوشانی دارند، دید چگونه حل میشود؟
- چگونه مصنوعات ناهموار (aliasing artifacts) در امتداد لبهها کاهش مییابند؟
Key concepts
- مراحل رأس و قطعه
- برش و پروجکشن
- تبدیل اسکن
- آزمون عمق بافر Z
- درونیابی صحیح پرسپکتیو
- هموارسازی (Antialiasing)
Key theories
- خط لوله تبدیل و راسترسازی
- هندسه از طریق یک توالی ثابت از تبدیلهای مختصات از فضای شیء به فضای صفحه عبور میکند، پس از آن اشکال اولیه به قطعات اسکن-تبدیل میشوند و ساختاری را فراهم میکنند که به طور کارآمد بر روی سختافزار موازی نگاشت میشود.
- بافر عمق برای دید
- بافر Z نزدیکترین عمق مشاهده شده تا کنون را در هر پیکسل ذخیره میکند و قطعاتی را که پشت آن قرار دارند دور میاندازد، و حذف سطوح پنهان را به صورت افزایشی و بدون مرتبسازی هندسه حل میکند.
Clinical relevance
خط لوله راسترسازی اساس تقریباً تمام گرافیکهای بیدرنگ است که بازیهای ویدیویی، ترکیببندی رابط کاربری، نمایشگرهای CAD، و گرافیک سهبعدی تعاملی موجود در مرورگرها و دستگاههای تلفن همراه را به حرکت درمیآورد.
History
روشهای بافر Z و تبدیل اسکن در اوایل دهه ۱۹۷۰ به خط لوله با عملکرد ثابت سختافزار گرافیکی اولیه تبدیل شدند، سپس به خطوط لوله سایهزن قابل برنامهریزی GPUهای مدرن تعمیم یافتند.
Key figures
- Edwin Catmull
- Bui Tuong Phong
Related topics
Seminal works
- catmull1974
- hughes2013
Frequently asked questions
- چرا راسترسازی اینقدر سریع است؟
- هر مثلث به طور مستقل پردازش میشود و هر پیکسل با محاسبات افزایشی ساده پر میشود، که مستقیماً بر روی معماری موازی گسترده سختافزار گرافیکی نگاشت میشود.
- بافر Z برای چیست؟
- این بافر میزان دوری نزدیکترین سطحی که تا کنون در هر پیکسل رسم شده است را ثبت میکند، به طوری که سطوح نزدیکتر، سطوح دورتر را بازنویسی میکنند و بخشهای پنهان صحنه به طور خودکار حذف میشوند.