3D特性相关知识简介  我要评论 
           
更新时间:01年7月10日 作者:Jester  编辑:1
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九八年最热门的话题恐怕就是3D了,在处理器从Pentium到Pentium II的同时,3D加速卡也飞速的发展。早期的3D加速卡都为专业用3D卡,其面相的市场主要是进行三维图形设计和CAD等高端应用领域,其高昂的价格也是普通人无法接受的。
    随着个人电脑市场的飞速发展,面向此市场的娱乐软件也越来越多。随着处理器频率的逐步体格,个儿电脑的性能与专业电脑的差别也逐步缩小,而用户对电脑游戏的需求量和对游戏的画面质量的要强也越来越高,很多显卡厂商也抓住了这一良机,及时推出了面相个人电脑用户的3D加速卡。
早期的3D加速卡性能并不出色,而且还有一个很致命的弱点,这就是没有统一的技术标准,这样各种3D加速卡之间没有互换性。各大厂商都在为自己的产品的专用3D绘图法寻求软件厂商的支持,并努力的劝说软件开发商,让其相信在自己芯片平台上开发游戏是有利可图的。同时这种行为也严重的扰乱了市场,人们在买游戏的时候还要搞清楚哪个芯片支持哪个游戏。同时这使游戏软件的设计人员在编写程序时没有可以遵照的规则,往往是在软件中为每一种3D加速卡编写接口程序,这极大的加重了程序员的劳动强调。而那些为只支持几个甚至一个加速卡的游戏,在市场上又无法得到好的销售利润。(你当然不会为一个游戏去买块3D加速卡)
    最终解决这个问题的还是软件业的巨头-微软公司。在其Windows95操作系统全面占领市场的同时,也为统一3D API奠定了基础。Direct 3D是微软发布的一种应用程序接口(API〕,它为软件厂商提高了一个统一的标准,只要软件厂商遵循这一应用程序接口,,就可以保证其编写的软件适用于任何支持D3D的加速卡。
如果你已经安装了DirectX ,那么在调入一个需要运用D3D的程序时,软件就对系统进行询问,查看是否有合适的D3D支持环境。如果有,那么程序就会应用硬件进行加速,否则就只好用软件模拟加速,虽然这也能是程序运行,但是其效果会大打折扣。在应用软件(3D游戏〕对系统进行查询时,它所得到的回答只会有两个,有或没有。应用软件无法对部分功能进行软件模拟,而对另一部分进行硬件加速。在程序运行时,如果硬件无法支持某项D3D特性,或者是此项特性无法正确应用,那么画面的质量就会受到影响。
    在D3D能够所提供的众多特性,并不是都能在游戏中运用,这主要还是因为成本的制约。但是有一些较基本的3D特性是3D加速卡所应该具备的,以下就向大家简单介绍一下。

Alpha Blending : Alpha 值混合处理
    Alpha Blending是一种使物体透明化的技术。通常当一个3D物体在屏幕上显现时,其每个象素都会有红黄蓝三个数值进行控制。如果当前的3D环境能够提供一组额外的alpha值,那么我们就称它拥有一个alpha channel。Alpha的内容是记录象素的透明度。比如说在水中水中游泳的劳拉,水和人各有不同的Alpha 值(水的alpha较低),当劳拉跳入水中后,如果当前硬件环境支持alpha混合,那么当两者结合时就会将alpha值进行运算。最终我们看到的是两者在重叠部分会得到模糊化处理的效果。由于alpha值的介入,使得我们在游戏中采能够得到接近现实的虚拟透明效果。

Bilinear Interpolation;双线性差值处理 Trilinear Interpolation: 三线性差值处理


    双线性差值处理是一种材质差值处理的方法。在准备处理一个象素时,首先要找出最接近象素的四个图素(texel),然后在其间进行差值处理,最后的结果才会被贴到象素的位置上。双线性差值处理实际上是做三次差值处理,一次是上面两个象素,一次是下面两个象素,最后将前两次的结果混合处理。这种处理无法提供较高的画面品质,多是在显示有景深的静态图象。
    与双线性差值处理相比,三线性差值处理能够提供的画面质量要好的多。在处理中三线性差值处理要用到很多的材质图形,而且每张的大小正好是另一张的1/4,例如,如果一个材质图象为512X512个图素,那么下一张就会是256X256,以后的都如此递减直至最小一张为1X1。由于拥有如此多重分辨率的材质图象,当遇到大的场景时就可以提供高品质的贴图效果,但是这就需要更多的显存来存储图象,通常是较高档的3D加速卡才能支持这项技术。我们在玩飞行模拟游戏时,如果地形是由三线性差值处理,那么就不会看到地面颜色深一块浅一块了。

Nearest Nighbor: 近取样处理
    近取样处理同样是一种材质差值处理的方式。在对选定的象素进行贴图时,近取样处理是将含这个象素最多部分的图素来贴图。从中我们也可以得知,这种方法贴图的材质效果是比较次的。但是由于这种方法的速度比较快,通常在3D游戏中运用的多是这种方法。

Perspective Correction : 透视角修正处理
    如果想让一个经过材质贴图处理的3D图象有相当真实的外表,那么透视角修正处理这项工序是必不可少的。它是通过数学计算的方式来确保贴在物体上的部分图象,可以向透视的消失点作出正确的收敛效果。过去这项处理都是由CPU进行,而且极大的依赖CPU的运算能力,是否具有透视角修正处理也是对新一代3D加速卡的一个考验,有了它3D加速卡才能保持图象的真实效果。

Anti-Aliasing: 抗失真、反锯齿
    反锯齿这项技术需要3D加速芯片具有专用电路,这会是3D加速卡的成本过高,所以一直是高档加速卡的一个主要特征之一。在即将推出Riva TNT、G200等新一代加速卡中都支持这项技术。
Fogging、DepthCueing:雾化处理、景深效果处理
    雾化处理是3D的一个比较常见的特性,我们在游戏中所看到的白云、和爆炸时的火焰和烟雾就是雾化处理功劳。通常在游戏中远处的景物不需要十分细致的表现,可以用经雾化处理在保证画面整体质量的同时,减少3D图形的渲染工作量。景深效果处理的作用是在物体远离观察者时,将物体颜色强调降低的一项功能。比如在Forsaken中,仔细观察你所发射的弹药,你会发现在弹药体积逐步减小同时,它的颜色也逐渐变暗,这样就造成了弹药在渐渐飞离的效果。
Wirefran:线结构图
    将3D物体外缘的造型以线条的方式来表现所组成的物体图象,这种技术备成为线结构图。

Shading;着色处理

 


    着色通常分为flat Mapping(平面着色) Gouraud Mapping(高浓着色) Texture Mapping(材质着色)。我们都知道游戏中的所有3D物体都是由多边形(polygon)所构成。这些多边形都是以线结构图的方法来构成,它们必须经过上色才可以表现出各种物体。平面着色是最简单的一种着色处理方式,它是将每个多边形着以一种颜色。由于它比较简单,所以速度很快,多用于注重速度而对画面质量要求不高的场景。
高浓着色较平面着色所得到的画面质量要好的多。它是将每一个多边形上的没个点都附以一组色调值,同时将多边形着上较为顺滑的渐变色。高浓着色也是生成光源效果最快的一种方法。
    材质着色是目前被很多应用的一种着色方法。材质着色的着色效果非常出色,它是将数字化的图象、小图样、点阵图象贴到多边形上。由于它的效果较好,通常是将它运用在对画面要求精细的地方,比如红线彪车中的赛车车身以及车手的服装,都以材质着色的方法上色。
    现在还有一种被成为 Video texture mapping(动态材质贴图)的贴图方式,它是现在最好的一种贴图方法。如果一块3D加速卡支持此项功能,那么在贴图时就可以采用高速的图象处理方式,将一段连续的影像以材质的方法处理,然后贴到3D物体的表面上。比如在赛车游戏中,如果将一段AVI或MPEG影像以材质的方式贴到挡风玻璃上,那么我们就可以得到非常逼真的环境贴图效果。

MIP Mapping:MIP贴图处理
    这项材质贴图的技术,是根据不同精细度的要求,而使用不同版本的材料进行贴图。当物体接近时,MIP贴图处理会在物体表面贴上精细的材质图象,这样物体才会显现更加清晰真实的效果。如果物体远离观察者,那么贴上去的就会是较为单纯、精细度较低的材质图象,这样做就可以提高整个图形处理的效率。

Z Bufer

 


    普通的二维物体使用二维坐标就可以描述,但是在描绘3D图形时,除了X、Y轴还要有一个Z轴用以设定物体在显示时的深度。当有两个物体重叠时,Z Bufer 可以决定哪部分应该显现出来,哪不份不应该。Z Bufer所用的位数越高,则代表它能够提供的景深值就越精确。通常一般的3D加速卡只支持16位的Z Bufer,支持24位Z Bufer的都很少,32位Z Bufer则一直是专用3D加速卡与娱乐加速卡的区别,因为实行Z Bufer需要很多的显存,而显存又是比较昂贵的。比如我们要显示一个16位Z Bufer的图形,那么就需要处理65536个象素深度值。在640X480时我们需要600K显存单独用以Z Bufer,在800X600时我们就需要近1MB显存。

全文完


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