Преобразование, обрезка и освещение

Трансформация, обрезка и освещение ( T&L или TCL ) — это термин, используемый в компьютерной графике .

Обзор

Трансформация — это задача создания двухмерного представления трехмерной сцены . Отсечение означает рисование только тех частей сцены, которые будут присутствовать на изображении после завершения рендеринга. Освещение — это задача изменения цвета различных поверхностей сцены на основе информации об освещении.

Аппаратное обеспечение

Аппаратное обеспечение T&L использовалось в для аркадных игр системных платах с 1993 года. и домашними игровыми консолями, начиная с Sega Genesis процессора Virtua Processor (SVP) Sega Saturn , SCU-DSP Sony PlayStation и GTE 64 в 1994 году и RSP Nintendo в 1996 году, хотя это не было традиционным оборудованием. T&L, но по-прежнему программное обеспечение T&L работает на сопроцессоре вместо основного процессора и может также использоваться для элементарных программируемых пиксельных и вершинных шейдеров. Более традиционное аппаратное обеспечение T&L появится на консолях GameCube и Xbox в 2001 году (PS2 все еще использует векторный сопроцессор для T&L). Персональные компьютеры реализовывали T&L в программном обеспечении до 1999 года, поскольку считалось, что более быстрые процессоры смогут удовлетворить потребности в еще более реалистичном рендеринге. Однако компьютерные 3D- игры того времени создавали все более сложные сцены и детальные световые эффекты гораздо быстрее, чем увеличивалась вычислительная мощность процессора.

Nvidia от GeForce 256 была выпущена в конце 1999 года и представила аппаратную поддержку T&L на рынке видеокарт для потребительских ПК . Он имел более быструю обработку вершин не только благодаря оборудованию T&L, но и благодаря кэшу, который позволял избежать необходимости обрабатывать одну и ту же вершину дважды в определенных ситуациях. Хотя DirectX 7.0 (особенно Direct3D 7) был первой версией этого API, поддерживающей аппаратное T&L, OpenGL поддерживал его гораздо дольше и обычно входил в компетенцию более старых профессионально ориентированных 3D-ускорителей, которые были разработаны для систем автоматизированного проектирования (САПР), а не для систем автоматизированного проектирования (САПР). игры.

Интегрированный графический чипсет Aladdin ArtX также включал в себя оборудование T&L, выпущенное в ноябре 1999 года как часть материнских плат Aladdin VII для платформы Socket 7.

S3 Graphics выпустила ускоритель Savage 2000 в конце 1999 года, вскоре после GeForce 256, но S3 так и не разработала рабочие драйверы Direct3D 7.0, которые бы обеспечивали аппаратную поддержку T&L.

Полезность

Аппаратное обеспечение T&L в то время не имело широкой поддержки приложений в играх (в основном из-за того, что игры Direct3D преобразовывали свою геометрию на ЦП и им не разрешалось использовать индексированную геометрию), поэтому критики утверждали, что это не имело особой реальной ценности. Первоначально это было лишь в некоторой степени полезно в нескольких 3D- шутерах от первого лица на базе OpenGL того времени, в первую очередь в Quake III Arena . 3dfx и другие конкурирующие компании-производители видеокарт утверждали, что быстрый процессор компенсирует отсутствие блока T&L.

Первоначальным ответом ATI на GeForce 256 стал двухчиповый Rage Fury MAXX . Благодаря использованию двух чипов Rage 128, каждый из которых отображает альтернативный кадр, карта смогла несколько приблизиться по производительности к картам SDR-памяти GeForce 256, но GeForce 256 DDR по-прежнему сохранила максимальную скорость. В то время ATI разрабатывала собственный графический процессор, известный как Radeon , который также реализовал аппаратный T&L.

3dfx 5500 от У Voodoo5 не было блока T&L, но он был в состоянии соответствовать производительности GeForce 256, хотя Voodoo5 опоздал на рынок и к моменту своего выпуска не мог сравниться с последующей GeForce 2 GTS.

STMicroelectronics от PowerVR Kyro II , выпущенный в 2001 году, смог конкурировать с более дорогими ATI Radeon DDR и NVIDIA GeForce 2 GTS в тестах того времени, несмотря на отсутствие аппаратного преобразования и освещения. Поскольку все больше и больше игр оптимизировались для аппаратного преобразования и освещения, KYRO II потерял преимущество в производительности и не поддерживается большинством современных игр.

В 3DMark 2000 от Futuremark интенсивно использовалось аппаратное обеспечение T&L, в результате чего Voodoo 5 и Kyro II показали плохие результаты в тестах производительности, уступив бюджетным видеокартам T&L, таким как GeForce 2 MX и Radeon SDR.

Стандартизация отрасли

К 2000 году только ATI с их сопоставимой серией Radeon 7xxx останется в прямой конкуренции с GeForce 256 и GeForce 2 от Nvidia . К концу 2001 года все дискретные графические чипы будут иметь аппаратный T&L.

Поддержка аппаратного T&L обеспечила GeForce и Radeon большое будущее, в отличие от его предшественников Direct3D 6, которые полагались на программный T&L. Хотя аппаратное обеспечение T&L не добавляет новых функций рендеринга, дополнительная производительность позволяла создавать гораздо более сложные сцены, и все большее количество игр рекомендовало его в любом случае работать с оптимальной производительностью. Графические процессоры поддерживающие T&L, , аппаратно обычно относятся к поколению DirectX 7.0.

После того как аппаратное обеспечение T&L стало стандартом для графических процессоров, следующим шагом в компьютерной 3D-графике стал DirectX 8.0 с полностью программируемыми вершинными и пиксельными шейдерами . Тем не менее, многие ранние игры, использующие шейдеры DirectX 8.0, такие как Half-Life 2 , сделали эту функцию необязательной, поэтому аппаратные графические процессоры T&L DirectX 7.0 по-прежнему могли запускать игру. Например, GeForce 256 поддерживалась в играх примерно до 2006 года, в таких играх, как Star Wars: Empire at War .