Графический конвейер

Первые графические процессоры были предназначены для решения только одной задачи – построения изображений (включая проекции 3-мер­ных сцен) на дисплее. При этом использовался графический конвейер (см., например, [14]), показанный на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Графический конвейер

Входными данными для графического конвейера являются:

· координаты вершин, задающих положение изображаемых плоскос­тей в трёхмерном пространстве;

· текстуры, представляющие собой массивы с данными о цветах этих плоскостей.

Графический конвейер осуществлял проектирование вершин треугольников, образующих поверхности в 3-мерном пространстве «за» плоскостью экрана на эту плоскость экрана, а затем – нанесение на эти треугольники необходимых цветов (текстур). Для проектирования вершин использовались линейные преобразования координат (т.е., матричные операции), а для нанесения необходимого рисунка на поверхности треугольников – различные алгоритмы наложения цветов видимых объектов и учёта освещённости.

Стандартные процедуры проектирования вершин и расчёта цветов на видеокартах автоматизированы, однако этих стандартных процедур недостаточно для реализации всех эффектов, используемых для отображения 3D-сцен. Поэтому появилась возможность произвольного программирования этапов проектирования вершин и закрашивания треугольников для получения уникальных эффектов. Процедуру, осуществляющую «пользовательские» действия на этапе проектирования вершин называют вершинным шейдером, а на этапе закрашивания треугольников (т.е. – определения цветов пикселей на экране) – пиксельным шейдером. Поскольку в эти процедуры может быть записан произвольный код (реализуемый операциями, доступными графическому процессору), они могут быть использованы не только для вывода графики, но и для других расчётов, на чём и основана возможность использования видеокарт при физико-математическом моделировании.