Hoe werkt een 3D grafische kaart? (2003) – Deel 1

0 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Leven voor 3D?
  3. 3. 3D video-acceleratie-kaart?! 
  4. 4. Stap 1: De virtuele 3D-wereld
  5. 5. Stap 2: Scène berekeningen
  6. 6. Stap 3: De videokaart aan het werk met…
  7. 7. …transformaties…
  8. 8. …en belichting
  9. 0 reacties

Inleiding

Zelfs de meest oppervlakkig geïnteresseerde toeschouwer zal het opvallen, al was het maar bij een bezoek aan zijn vaste leverancier van consumentenelektronica: personal computers veranderen in een razend tempo. Wandelend langs de onvermijdelijke rij monitoren en pc’s is de ontwikkeling met één blik zichtbaar. Waar hij zich in 1993 nog kon vergapen aan een demonstratie van het 3D-spel Doom (320 bij 200 pixels, 256 kleuren), tovert het huidige aanbod een bijna fotorealistische natuurscène afkomstig uit 3DMark03 op het beeldscherm. Ondertussen is zelfs voor de enthousiaste computergebruiker bijna niet meer te volgen wat er nu zit achter deze grafische revolutie, hoe de hardware die de mooie plaatjes tevoorschijn tovert nu eigenlijk werkt. Hardware.Info heeft de schone taak op zich genomen om het voor de lezer eens haarfijn uit te zoeken en in een serie van drie artikelen te vertellen hoe een videokaart anno 2003 nu eigenlijk werkt.

De ontwikkeling van het kloppend hart van de pc, de processor, is zelfs met toenemende complexiteit van productiemethodes en optimalisaties redelijk overzichtelijk. De achtergrond van wat inmiddels na de CPU het belangrijkste onderdeel is van een pc, de grafische kaart, is beduidend minder eenvoudig te bevatten. Fabrikanten, maar ook tijdschriften en websites voor de pc-enthousiasteling, slaan deze om de oren met termen als GPU en VPU, pipelines en rendering engines, vertex en pixel shaders. Alsof dat nog niet verwarrend genoeg is, zijn er alle verschillende versies: pixel shaders in 1.1, 1.4, 2.x; DirectX 8 en 9. Van pipelines hebben videokaarten er vier, maar ook wel acht; ze hebben 128- of 256-bit geheugen, een ramdac op 350 of 400MHz, een core op 250 tot 500MHz, SDR- of DDR-geheugen… ‘Meer’ lijkt ‘beter’, maar toch blijkt dat niet altijd uit de tests.

In een poging om definitief – voor zover dat mogelijk is bij materie die continu in ontwikkeling is – zin en onzin van elkaar te onderscheiden zullen we de werking van een grafische kaart in drie delen in detail uiteenzetten. Hiervoor gaan we in op wát een videokaart nu eigenlijk doet, waarbij we de ontwikkelingen op 2D-gebied en de verschuivende nadruk naar 3D in een vogelvlucht van verleden naar heden naar voren laten komen. De hoofdcomponent van deze artikelen zal gevormd worden door een bespreking van het proces waarin instructies van een computerprogramma (zeg: Unreal Tournament 2003) resulteren in de uiteindelijke pracht van 1600 bij 1200 full-scene antialiased pixels die meer dan 60 keer per seconde veranderen.


Unreal Tournament

Naast een beschrijving van de fundamentele begrippen van 3D-beelden en de stappen die worden doorlopen om ze op te bouwen, gaan we specifiek in op technieken voor beeldverbetering zoals filtering en antialiasing. We zullen bovendien aandacht besteden aan de laatste ontwikkelingen op het gebied, in het bijzonder de programmeerbare vertex- en pixel shaders. In de loop van het verhaal komen alle begrippen die betrekking hebben op 3D graphics aan bod, waaronder bovengenoemde, terwijl we ook ingaan op de geschiedenis en ontwikkeling van 3D op de computer in het algemeen en van 3D accelerators in het bijzonder.

Het wordt dus technisch, maar uiteraard doen we onze best om alles voor de lezer begrijpelijk te houden: het doel is immers laten zien dat videokaarten, hoewel ingewikkeld, lang niet zo raadselachtig hoeven te zijn als men je soms wil laten geloven.

0
*