Fogalomgyűjtemény

Fogalmak

Ebben a részben a fontosabb fogalmakat gyűjtöttem egybe. Véleményem szerint ezek ismerete feltétlenül szükséges a diplomamunka megértéséhez. Abc rendben vannak a fogalmak leírva.

Accuview

A Geforce4 vezette be ezt az anti-aliasing (durva mintavételezésből adódó torzítás kiküszöbölésére szolgáló technika) eljárást. A GeForce4, hogy gyors és jó minőségű anti-aliasinget nyújtson, ennek érdekében egyes belső adatbuszait a korábbiakhoz képes megnövelték a fejlesztőmérnökök. Ezzel elérték, hogy a chipek teljesítményveszteség nélkül képesek a minták kiszámítására, így gyakorlatilag csak a képek egymásra másolása lassítja a megjelenítést. Mikor a Pixel Shader kirajzolta a jelenet utolsó pontját is, az anti-aliasing motor a két képet egymáshoz képest egy fél pixellel mindkét irányban eltolja. Így az első kép minden egyes pixelét a második kép 4 pixele veszi körül "egy per gyökkettő" pixel távolságra. Ezután az öt pixel szűréséből előáll az anti-aliased pixel. Az Accuview motor hardveresen támogatja az Anisotropic Filteringet, azaz az anizotropikus szűrést is.

Adaptív textúrafilterelési eljárás

Mind az ATI, mind az NVIDIA kártyái is használják ezt az adaptív, tehát becslő eljáráson alapuló anizotropikus szűrési metódust. Hibátlan és az optimalizált módok között lehet választani a grafikus hardver teljesítményének függvényében. A GeForce FX automatikusan és intelligens módon választja ki a textúraműveletekhez felhasználandó pixelek számát és a szűrés típusát. Természetesen a felhasználó ezt kikapcsolhatja, és tetszés szerint használhatja a "hagyományos" trilineáris, illetve anizotropikus szűrést is.

28.ábra: Adaptív textúrafilterelési eljárással készült kép

Antialiasing(élsimítás)

 A megjelenítés során gyakran kell ferde és görbe vonalakat rajzolni. Mivel a monitor képpontjai négyszögletesek, ezért a görbe vonalak szélei szükségszerűen fűrészfogasak lesznek. Az antialiasing eljárás ezeket a fűrészfogakat próbálja meg kiegyenesíteni pixelenkénti mintavételezéssel úgy, hogy a görbe vonal mellé olyan képpontokat helyez, amelyek átmenetet képeznek a háttérbe, így a ferde vonalak szélei sokkal simábbnak látszanak. Minél nagyobb felbontásban dolgozunk annál kisebbek a képpontok, annál kevésbé feltűnő a fűrészfogazottság a vonalak széle mentén, így kevésbé van szükség erre a technikára.

Alpha channel (Alfa csatorna)

 A legjobb minőségű megjelenítésnél a grafikus kártyák egy kéépont színét 24 biten tárolják (true color üzemmód): 8-8 biten a piros, a zöld, a kék összetevőt (RGB). Mivel ezek a hardvereszközök 32 biten kommunikálnak a külvilággal, ezért a fennmaradó 8 biten további információkat tárolhatunk a képpont megjelenítésére vonatkozóan (pl.: átlátszóság). Ez a fennmaradó 8 bit alkotja az alpha channel-t.

Back face culling

Ha egy nézőpontból szemléljük a háromdimenziós teret, akkor az objektumok fedik, takarják egymást. A takarásban lévő (hátrafelé néző, back-face poligonok) poligonokat el kell távolítani, mivel ezek megjelenítése csak plusz terhet rak a műveletvégző egységre. Az objektumokat leíró adatbázisból való back-face poligonok eltávolítását eredményező algoritmust back-face culling-nak nevezzük. 

Bézier-approximációs ívek

A Bézier ívtípus a számítógépes grafikában használatos egy legfontosabb ívtípus. Bézier-íveket elsősorban az autógyártás CAD rendszereiben alkalmazzák. Bézier fejlesztőmérnökként dolgozott a Renault francia autógyárban. Éppen emiatt a Bézier-ívekkel történő modellezés célja a megvilágított karosszéria törésmentes fényjátéka. Meg kell említeni de Casteljau a Citroen autógyár tervezőmérnökét, aki Bézier-rel szinte egyidejűleg dolgozta ki az eljárást.

Bump mapping

 Felületi egyenetlenségek szimulálására szolgál. A map magasabb fényerejű pixeljeit az árnyékolás során kiemelkedésenként kezeli, és az egyébként sima felületet is torzítja. Ezzel az algoritmussal a sík felületű gömbből könnyen készíthetünk narancsbőr felületű testeket. Fontos megjegyezni, hogy az algoritmus nem a test poligonjait módosítja, hanem a textúrát árnyalja, úgy mintha azok lennének az egyenetlenségek. Hátránya, hogy lapos szögben látszódva, szinte semmilyen eredményt nem ad.

CineFx architektúra

A Geforce Fx lelke, amely a valóságban a DirectX 9.x-gyorsításért felelős motor hangzatos neve. Támogatja a Pixel Shader 2.0, Vertex Shader 2.0 funkciókat, valamint az RGB komponensenkénti 16 és 32 bites lebegőpontos színábrázolást. A Geforce Fx 65536 utasítást engedélyez egy vertex programban. GeForce FX extra képességei rejtve maradnak, azonban egy ún. „capability bit” átbillentésével aktiválhatók és a speciálisan erre az architektúrára írt, illetve kihegyezett programok számára elérhetővé tehetők.

Clipping

 Művelet, mely meghatározza, hogy az objektum mely része látható a képernyőn, és a nem látható részt kivágja. Ezzel időt takarít meg, mert a nem látható részt figyelmen kívül hagyja.

Crossbar Memory Controller

Ez a technológia először az NVIDIA Geforce3-as chipjeiben debütált, aminek lényege, hogy a chip grafikus vezérlője a valóságban több, egymástól teljesen független memóriavezérlőt takar. A kontrollerek száma minden típusnál más, így a Geforce4 Ti 4, míg a Gefroce4 Mx mindössze 2 vezérlőt tartalmaz. A kontrollerek 64, 128 vagy 256 bites "csomagokban" képesek a memóriával kommunikálni, az adat mozgatás szükségének függvényében. Előnye, hogy a sávszélességet jelentősen lehet csökkenteni, akár 75% sávszélesség is megtakarítható.

28. ábra: Geforce4 Ti és Geforce4 MX crossbar memóriavezérlője

Digital Vibrance Control

Az eljárás segítségével tisztább és élesebb képet lehet beállítani egy egyszerű control panel segítségével. A módszer a színek szétválasztásának és az intenzitás erejének jobb meghatározásával éri el ezt a hatást. Ez (sajnos) tisztán szoftveres megoldás, nem egy új, hardveresen beépített elem, elvben akár egy Virge is alkalmazhatná.

Dithering (szürkeárnyalás)

 Alacsony színmélységű képből jobb minőségű képet előállító szolgáltatás. Gyakran előfordul, hogy a grafikus kártya nem képes megjeleníteni egy adott képen található összes színárnyalatot. (pl.: 16 millió színű képet akarunk 65000 szín felhasználásával ábrázolni). Ebben az esetben a grafikus kártya a hiányzó árnyalatokat a megjeleníthető színek segítségével lekeveri. 2 színt egymáshoz közel rakva összhatásuk egy 3. árnyalatot eredményez. Például sárga és kék színeket egymás mellé rakva narancssárga árnyalatot kapunk.

HYPER-Z

Hyper-Z a kódneve az ATI kártyák memória-sávszélesség optimalizációját szabályozó ún. occlusion-culling és egyéb, veszteségmentes tömörítést működtető motorjának.  Teljes képernyős 3D-s gyorsítást biztosít true-color üzemmódban.

HYPER-Z II

Az eredeti HYPER-Z technológia továbbfejlesztése. A memória sávszélessége még tovább növelhető ezáltal realisztikus, valós-idejű 3D-s alkalmazások futtathatók. ATI Radeon 9200-as kártyákban található meg a technológia.

HYPER-Z III+

Az ATI fejlesztőmérnökei a 3D-s játékok által támasztott igények miatt fejlesztették tovább a HYPER-Z kódnevű technológiát. Továbbra is széles memória sávszélesség jellemzi, és az architektúrába egy új rugalmas Z-buffer cache került. A Radeon 9800 és 9600 sorozatokban van jelen. A HYPER-HD fogja követni, mely az X800-as architektúrába lesz beépítve.

Intellisample

Az Intellisample olyan technológia melynek segítségével a Geforce Fx jóval több, mint egy „egyszerű” DirectX 9-es gyorsító. A technológia alapját a 3dfx technológiái képezik. Az Intellisample legfontosabb képességei, hogy transzparens, valós idejű, hardveres tömörítést képes végezni, amely nemcsak a Z-információkat tömöríti, hanem a színinformációkat is, mégpedig veszteségmentesen és mintegy 4:1 arányban. Ezáltal lényegesen nő a memória sávszélessége (elméleti sávszélesség). 2 újfajta anti-aliasing módot is támogat: a 6XS mód csak DirectX alatt elérhető, a 8X azonban OpenGL alkalmazásokban is működik. GeForce FX beépített hardveres gammakorrekciót tartalmaz, így a fejlesztőknek nem szükséges a gammakonverzióval törődni.

Lens flame

 A valós életben a kamera felépítéséből és a légkör anyagi természetéből keletkező jelenség. A fényforrást kis ragyogás veszi körül, kisebb fénysugarakat láthatunk, illetve a kamera minden egyes lencséjében kis kör vagy sokszög alakú becsillanások láthatók. Reprodukálása növeli az élethűséget, illetve szép és látványos lehet.

Perspective correction (perspektíva korrekció): Algoritmus, amely a poligonok méretét aszerint változtatja, hogy azok éppen milyen távol vannak a nézőponttól. A közelit növeli, a távolabbiét csökkenti. A poligonokhoz hasonlóan a textúrák nagyságát is annak megfelelően változtatja, hogy a textúrázandó poligon milyen távol helyezkedik el a kamerától.

LMA II architektúra:

 Az LMA II architektúra a Geforce 4-es sorozatban debütált. Megtalálható mind a sorozat debütálásakor a középkategória lefedésére szánt MX-ekben (, Geforce4 Mx420, Geforce4 MX440, Geforce4 MX460), illetve a csúcskategóriás piacszegmens lefedésére szánt Titanium sorozatban (Geforce4 Ti4200, Geforce4 Ti 4400, Geforce4 Ti4600).

LMA III architektúra

Az LMA II továbbfejlesztése, és a Geforce Fx sorozatban jelent meg (Geforce Fx5200, Geforce Fx5200Ultra, Geforce Fx5600, stb). A 3. generációs LMA architektúra nem hozott olyan sok forradalmi újítást mint az LMA II, azonban a 2. generáció képességeit kiterjesztette.

nVidia Shading Rasterizer (NSR)

Valós idejű per pixel shading (pixelenkénti árnyékolás) technika, segítségével szebb, élethűbb effektusokat lehet megvalósítani. A per pixel shading hét különböző eljárás egybefoglaló neve, ezek lehetővé teszik, hogy minden egyes képpontra külön számolja ki a GPU a különböző hatások eredményét, pl. megvilágítás, tükröződés, bump mapping, stb. Ennek segítségével a felületekről visszatükröződő fényt, a víz hullámzását és még számos effektust igen jó minőségben képes megjeleníteni.

nView

Az NVIDIA termékeinél a TwinView többkijelzős technika továbbfejlesztése. Integrált dekóderek következtében mind analóg, mind digitális jel formájában tud megjeleníteni a másik kijelzőn. A több kijelző megfelelő konfigurálásnak megkönnyítésére az NVIDIA egyedi alkalmazást is mellékel a chipekhez. Támogatott kijelző típusok:

RGB monitor, Analóg és digitális sík képernyők, TV.  Több üzemmódot is támogat a technológia:

·        Standard Windows 98 multimonitor támogatás  

·        Application exclusive

·        Clone mode

·        Application zone mode

NURBS görbék

A számítógépes grafikában legelterjedtebben a racionális görbéket használják a térgörbék modellezésére. Azért ezeket, mert sokféle alakváltozás illusztrálására lehet őket használni.

Non Uniform Rational B-Spline rövidítés a NURBS, amely magyarra fordítva nem egyenközű felosztással kapott racionális B-spline görbét jelent. A NURBS görbék összes pozitív tulajdonságát öröklik a B-Spline görbéknek. A NURBS görbékkel megoldható (B-spline görbékkel szemben) a centrális vetítés. A NURBS görbékre a Cox-de Boor-féle algoritmus általánosítható. A Cox-de Boor féle algoritmus lényege, hogy a NURBS és B-Spline görbék közelíthetőek poligonokkal a kontrollpoligon szakaszainak rekurzív felosztásával, és ez az algoritmus állítja elő a görbe egy pontját egy konkrét t értékre. Az algoritmus hatékony megoldást biztosít a görbék raszteres képernyőn történő megejelenítéséhez.

Quad Cache

A Lightspeed Memory Architecture II technológiával együtt került bevezetésre. Primitívek, vertexek, textúrák és pixelek adatait lehet tárolni 4 gyors cache-memóriában. A cache-memóriából azonnal előhívható az ott tárolt adat, így nem kell a memóriabuszt és az AGP portot terhelni.

Real-time computing (valós idejű kiszámítás)

 Az a renderelési módszer, melynek során a monitoron látható kép pontjait a számítógép közvetlenül a megjelenítés előtt számolja ki. Egy film lejátszása –amelynek során egy előre elkészített képkockákból áll- egyszerű feladat, mert nem igényel sok számítást. Ezzel szemben a real-time ábrázolásnál legtöbbször hatalmas mennyiségű matematikai számításra van szükség, ezért a számítógép hardverének teljesítménye és a számításhoz használt algoritmus rendkívül befolyásolja a megjelenítés sebességét.

Scene

A monitoron megjelenő 3D-s világot alkotó objektumok összessége, beleértve a látható testet, hangokat, fényforrásokat.

Skeletial (csontváz alapú) animáció

 A 3D-s karakterek mozgatásához egy vektorokból álló „csontvázat” használnak, és ehhez, mint referenciaponthoz igazítja a tárgy pontjait a program. A csontváz mozgatása tehát maga után vonja a karakterünk mozgatását is. Előnye, hogy figuránk egyetlen összefüggő tárgy lehet, és nem kell végtagonként darabokra bontani. Élethűbb az animáció, de több munkát is igényel, ugyanakkor erőforrás igénye is nagy,

SMARTSHADER

A chip shader képességeinek elnevezése az ATI grafikus kártyáknál. A smartshader képességet elsősorban a játékfejlesztők tudják kihasználni, mivel még életszerűbb felületek és tárgyak létrehozására nyílt lehetőség. A SMARTSHADER 2.0 pedig még inkább kiteljesíti ezeket a lehetőségeket. Hasonlóan a HYPER-Z és SMOOTHVISION technológiákhoz leginkább a RADEON 9200-as sorozatban elterjedt.

SMARTSHADER 2.0

Az előző verzióhoz képest a programozható vertex shader és pixel shader következtében hatalmas előrelépés a SMARTSHADER 2.0. A pixel shader több mint 160 128-bites lebegőpontos utasítást ismer. Realisztikus felületek hozhatók létre, horizon mapping technológia válik elérhetővé. A 2.1-es verzió pótolta a 2.0-ás hiányosságait a vertex shader esetében. 65280 utasítást támogat és egy új úgynevezett F-buffer technológiát vezetett be. A DirectX 9 mindegyik verziójával kompatibilis. A fejlesztőmérnökök sokkal összetettebb és bonyolultabb effektek létrehozására képesek. Radeon 9600 és 9800 sorozatokban van jelen.

SMOOTHVISION

Az ATI kártyák a SMOOTHVISION-t használják az anti-aliasing szűrés bekapcsolásakor. 2 fajta módot ismer az első verzió. Az egyik a nagyteljesítményű (optimálisabban használja ki a hardvert), a másik pedig a magas minőségű (természetesen a hardver teljesítményétől is függ a minőség). 10 különböző anti-aliasing beállítást engedélyez, és a felhasználó választhat a 2x, 3x, 4x, 5x és 6x mintavételezés között. A Radeon 8500LE/9100-as és a Radeon 9200-as sorozatokban található meg.

SMOOTHVISION 2.0

Az ATI a videokártyáit az FSAA (full-scene anti-aliasing) és az Anisotropikus szűrés technológiákkal vértezte fel. Az új verzióban már a felhasználónak nem kell választani a nagy teljesítmény és a magas minőség között. A 2.0-ás és 2.1-es verziókban csak a megfelelő minőséget kell kiválasztani és a teljesítmény már hozzá igazodik. Sokkal részletesebb és kidolgozottabb textúrák készíthetők ezzel a technológiával. A SMOOTHVISION 2.0 (vagy 2.1) a Radeon 9500-as, a Radeon 9600-as és a Radeon 9800-as sorozatokban található meg. A technológia továbbfejlesztése a HD betűkkel lesz jelölve (akárcsak a HYPER-Z, illetve a SMARTSHADER esetében) és az X800-as architektúrában fog debütálni.

Tearing (szakadás)

Az a jelenség, amikor a monitor frissítési frekvenciája nincs szinkronban az alkalmazás frame rate-jével, és ekkor a monitor felső részén az új, az alsó részén a régi frame-t látjuk. Ekkor a 2 félkép találkozásánál zavaró törés vehető észre.

Transparency (átlászóság)

Az objektumok egy része egészen vagy félig átlátszó. Ezekkel a számításokkal meghatározható, hogy mi látható és mi nem.

Transform & Lightning (T&L)

A Geforce sorozat talán legfontosabb technológiája.  Ezzel vált elérhetővé egy új külön egység a GPU (Graphical Processing Unit), amely önálló számításokat végez. A grafikus lapka saját maga végez el bizonyos számításokat, amely eddig a CPU feladata volt. Ezzel jelentős időt lehet megspórolni, ezáltal gyorsabbá és részletesebbé válhatnak a megjelenített (3 dimenziós) képek.  Természetesen folyamatosan fejlesztik a mérnökök és újabb generációk jelennek meg az új chippekbe építve. Az új generációk teljesítménye rohamosan nő. A GeForce első generációs egységéhez képest az MX 33%-kal több háromszöget dolgozott fel másodpercenként (15 millió -> 20 millió). A DirectX 8 lehetővé tette a programozhatóságot, így emiatt is a teljesítmény megsokszorozódott (a harmadik generáció már 150 millió háromszöget dolgoz fel másodpercenként).

Triangle setup

A legtöbb chipset saját, opcionális formátumban képes csak fogadni a geometriai adatokat – részben a további  feldolgozás gyorsítása érdekében- ehhez pedig át kell alakítani a meglévő mennyiségeket, ez a triangle setup. Ez a folyamat már a hardverből történik általában.

Triangle strip

Hagyományos módszer esetén a 3D-s kártya geometriai részének a tárgyakat felépítő háromszögeket minden saját adatukkal együtt küldi el a processzor. Mivel azonban a poligonok többsége kapcsolódik egymáshoz, elegendő lenne kevesebb koordináta átküldése, akár csak egy következő pont és az így létrejött poligon normálvektor.

V-Sync

A monitor küldi ezt a jelet, ha elkészült az aktuális kép kirajzolásával. Figyelmen kívül hagyása esetén folyamatosan cserélődik a videomemória tartalma és nincs holt ideje a CPU-nak, vagyis magasabb lesz a frame rate, azonban szétesik a kép.

Z-Correct Bump Mapping

A Z-Correct Bump Mapping egy olyan eljárás, aminek segítségével a különböző felületekre alkalmazott "bump map"-ek találkozásánál megszűnik a korábban megszokott textúrahiba.

Z-puffer

A videochipek által legtöbbször írt és olvasott memóriaterület a Z-puffer, ezért ezek az elérések azok, amelyek a leginkább igénybe veszik a memóriát. A Geforce3-ban kerültek bevezetésre az Occlusion Culling, Occluion Query és Fast Z Clear eljárásokat, amelyek veszteség nélküli tömörítést tesznek lehetővé a z-puffer-ban. A Geforce4 vezette be a 4:1 arányú tömörítést, ami gyakorlatilag a Radeon kártyák esetében található eljárással egyezik meg (Fast Z Clear, gyorstörlés szintén megtalálható a Radeon chipen). A Z Occlusion Culling technológia minden egyes pixelet még renderelés előtt megvizsgál, hogy nincs-e takarásban Ha takarásban van, akkor azt kitörli, vagyis a z-puffer igénybevételek számát lehet csökkenteni. Az Occlusion Query nevű eljárás gyakorlatilag "bounding box" technológiát használva eldönti egy pixelcsoportról, hogy látható-e vagy nem. A GeForce FX  a színpuffer hardveres törlését is támogatja, optimalizálva az LMA II architektúrát (melyet nem véletlenül itt már LMA III-nak hívnak). 

Visszalépéshez kattints a képre!