Видео маппинг, видео перформансы

Софт

Современная терминология 3D графики - Vertex Shader (Вершинный Шейдер)

 

Vertex Shader (Вершинный Шейдер)

Вершинные шейдеры - это программы, выполняемые видеочипами, которые производят математические операции с вершинами (vertex, из них состоят 3D объекты в играх), иначе говоря, они предоставляют возможность выполнять программируемые алгоритмы по изменению параметров вершин и их освещению (T&L - Transform & Lighting). Каждая вершина определяется несколькими переменными, например, положение вершины в 3D пространстве определяется координатами: x, y и z. Вершины также могут быть описаны характеристиками цвета, текстурными координатами и т.п. Вершинные шейдеры, в зависимости от алгоритмов, изменяют эти данные в процессе своей работы, например, вычисляя и записывая новые координаты и/или цвет. То есть, входные данные вершинного шейдера - данные об одной вершине геометрической модели, которая в данный момент обрабатывается. Обычно это координаты в пространстве, нормаль, компоненты цвета и текстурные координаты. Результирующие данные выполняемой программы служат входными для дальнейшей части конвейера, растеризатор делает линейную интерполяцию входных данных для поверхности треугольника и для каждого пикселя исполняет соответствующий пиксельный шейдер. Очень простой и грубый (но наглядный, надеюсь) пример: вершинный шейдер позволяет взять 3D объект сферы и вершинным шейдером сделать из него зеленый куб :).

До появления видеочипа NV20 у разработчиков было два пути, либо использовать собственные программы и алгоритмы, изменяющие параметры вершин, но тогда все расчеты делал бы CPU (software T&L), либо полагаться на фиксированные алгоритмы в видеочипах, с поддержкой аппаратной трансформации и освещения (hardware T&L). Первая же шейдерная модель DirectX означала большой шаг вперед от фиксированных функций по трансформации и освещению вершин к полностью программируемым алгоритмам. Стало возможным, например, выполнять алгоритм скининга полностью на видеочипах, а до этого единственной возможностью было их исполнение на универсальных центральных процессорах. Теперь, с сильно улучшенными со времен упомянутого чипа NVIDIA возможностями, с вершинами при помощи вершинных шейдеров можно делать уже очень многое (кроме их создания, разве что)...

Примеры того, как и где применяются вершинные шейдеры:

  • Скининг (skinning). Matrix pallete skinning для скелетной анимации персонажей с большим количеством "костей". Примеры вы видите практически во всех играх. Но приведу один скриншот из Call of Duty 2, над вершинами каждого из персонажей поработал алгоритм скининга. Причем, с шейдерами версии 3.0 сделать скининг стало заметно проще, для шейдеров версии 1.1 нужно было писать несколько шейдеров для каждого вида скининга (с определенным количеством "костей").
    Call of Duty 2
  • Деформация объектов. Как самый явный и эффектный пример - создание реалистичных волн в динамике. Примеры подобных решений наблюдаются в играх F.E.A.R. и Pacific Fighters, причем в последнем сделана, пожалуй, самая реалистичная вода реального времени, применяются вершинные шейдеры 3.0 и доступ к текстурам из них, настоящий Displacement Mapping в дополнение к Bump Mapping:
    F.E.A.R.   Pacific Fighters
    Конечно, похожий эффект волн в динамике, как в F.E.A.R., может быть запрограммирован и на пиксельном уровне (Morrowind), но в данном случае речь об изменении реальной геометрии, что всегда реалистичнее выглядит.
  • Анимация объектов. Например, травы и деревьев в одном из первых применений - 3DMark 2001 SE, алгоритм анимации был значительно улучшен в следующем 3DMark 03:
    3DMark 2001 SE   3DMark 03
  • Toon shading/Cel shading. Используется в некоторых играх для создания специального эффекта "мультяшного" изображения:
    TMNT   XIII
  • Имитация ткани (Cloth Simulation) - для имитации поведения подобных ткани материалов, которой очень не хватает в большинстве игр. Наиболее просто понять, о чем речь, по такой картинке:
    Cloth Demo

 

Яндекс.Метрика Copyright by www.Malbred.com 2005