Rasterizasyon ve Grafik Boru Hattı
Rasterizasyon, üçgenler gibi geometrik primitifleri ekranda kapladıkları piksellere dönüştürmekte ve 3B sahneleri 2B görüntülere çeviren grafik boru hattının merkezi adımını oluşturmaktadır.
Tanım
Rasterizasyon, yansıtılmış bir geometrik primitifin hangi pikselleri kapladığını belirleme ve derinlik, renk ve doku koordinatları gibi tepe noktası başına nicelikleri bu pikseller boyunca enterpolasyon etme sürecidir.
Kapsam
Bu konu, standart görüntü oluşturma (rendering) boru hattının aşamalarını – tepe noktası (vertex) dönüşümü, kırpma (clipping), projeksiyon, primitif birleştirme, tarama dönüşümü (scan conversion) ve parça (fragment) işleme – görünürlük için derinlik tamponlama (depth buffering), tepe noktası özniteliklerinin perspektif düzeltmeli interpolasyonu ve ortaya çıkan örneklerin kenar yumuşatması (antialiasing) ile birlikte ele almaktadır.
Temel sorular
- 3B koordinatlar 2B ekran konumlarına nasıl dönüştürülür?
- Yansıtılmış bir üçgen hangi pikselleri kaplar?
- Primitifler çakıştığında görünürlük nasıl çözülür?
- Kenarlar boyunca oluşan kenar pürüzleri (aliasing artefaktları) nasıl azaltılır?
Anahtar kavramlar
- Tepe noktası ve parça aşamaları
- Kırpma ve projeksiyon
- Tarama dönüşümü
- Z-tamponu derinlik testi
- Perspektif düzeltmeli interpolasyon
- Kenar yumuşatma
Temel kuramlar
- Dönüştürme ve rasterizasyon boru hattı
- Geometri, nesne uzayından ekran uzayına sabit bir koordinat dönüşümleri dizisinden geçmekte, ardından primitifler parçalara taranarak dönüştürülmekte ve paralel donanıma verimli bir şekilde eşlenen bir yapı sağlamaktadır.
- Görünürlük için derinlik tamponlama
- Z-tamponu, her pikselde şimdiye kadar görülen en yakın derinliği depolamakta ve arkasında kalan parçaları atarak, geometriyi sıralamadan gizli yüzey kaldırmayı artımlı olarak çözmektedir.
Klinik önem
Rasterizasyon boru hattı, video oyunlarını, kullanıcı arayüzü birleştirmeyi, CAD görüntüleyicilerini ve tarayıcılarda ve mobil cihazlarda bulunan etkileşimli 3B'yi yönlendiren, neredeyse tüm gerçek zamanlı grafiklerin temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
1970'lerin başındaki z-tamponu ve tarama dönüşümü (scan-conversion) yöntemleri, erken dönem grafik donanımının sabit fonksiyonlu boru hattına kodlanmış, daha sonra modern GPU'ların programlanabilir gölgelendirici (shader) boru hatlarına genelleştirilmiştir.
Öne çıkan isimler
- Edwin Catmull
- Bui Tuong Phong
İlgili konular
Temel eserler
- catmull1974
- hughes2013
Sıkça sorulan sorular
- Rasterizasyon neden bu kadar hızlıdır?
- Her üçgen bağımsız olarak işlenmekte ve her piksel, grafik donanımının yoğun paralel mimarisine doğrudan eşlenen basit artımlı aritmetik ile doldurulmaktadır.
- Z-tamponu ne işe yarar?
- Her pikselde şimdiye kadar çizilen en yakın yüzeyin ne kadar uzakta olduğunu kaydetmekte, böylece daha yakın yüzeyler daha uzaktakilerin üzerine yazmakta ve sahnenin gizli kısımları otomatik olarak kaldırılmaktadır.