Контрольні запитання

1. Перерахуйте основні пристрої введення інформації та дайте їх коротку характеристику.

2. Опишіть основні типи клавіатур.

3. Опишіть інтерфейс клавіатури.

4. Наведіть класифікацію маніпуляторів типу “миша”

5. Перерахуйте типи сканерів.

6. Опишіть принцип роботи ручних сканерів.

7. Опишіть принцип роботи листопротяжних сканерів.

8. Опишіть принцип роботи планшетних сканерів.

9. Наведіть основні характеристики сканерів.

Тема 13 особливості тривимірної графіки

3D-конвейер

Современные графические процессоры для ПК работают с так называе­мой полигональной графикой, то есть любой объект представляется как набор плоских многоугольников, которые рано или поздно разбиваются на простейшие треугольники. Объект задается вершинами, определяющими ключевые точки, и полигонами, которые образованы линиями, соединяю­щими вершины. Цвет на полигоны накладывается по специальным алго­ритмам закраски, как правило, с использованием заранее нарисованных плоских изображений (текстур). Задача графического процессора сводит­ся к тому, чтобы нарисовать и закрасить как можно больше полигонов за единицу времени. В профессиональных SD-ускорителях иногда исполь­зуется другой способ построения трехмерных сцен — методом обратной трассировки лучей (Ray Tracing), который требует гораздо больших вы­числительных ресурсов.

Для отображения треугольников на плоскости используется метод так называемых однородных координат, опирающийся на матрицы преобра­зования и проектирования. Расчет положения любой точки трехмерной сцены на плоскости сводится к умножению вектора исходных координат на эти матрицы. Современный центральный процессор затрачивает на об­работку одной точки около 10 тактов и за секунду просчитывает коорди­наты десятка миллионов вершин. Таким образом, расчет геометрии сцены не составляет для современного центрального процессора особого труда.

Проблемы начинаются при закраске полигонов и определении видимых поверхностей, то есть при сопоставлении глубины расположения полиго­нов относительно наблюдателя.

Реалистичность изображения в трехмерной сцене во многом опреде­ляется качеством текстур — заранее нарисованных картинок, наложен­ных на полигоны. Для каждой вершины указываются ее координаты в плоскости изображения-текстуры. При расчете цвета конкретной точки полигона учитывается ее расположение относительно вершин треугольника и точке присваивается цвет, аналогичный цвету соответствующе точки текстуры. Для этого каждой точке экрана, попавшей в треугольника нужно найти соответствие в текстурных координатах (это сравнительно затратный процесс) и провести так называемую выборку из текстуры -вычислить цвет текстуры в полученной точке. Последняя задача не слишком проста, поскольку часто расчетная точка попадает между пикселам изображения-текстуры. Поэтому расчеты получаются очень трудоемкими, особенно с учетом наложения нескольких текстур. Вдобавок тексты в современных играх часто представлены изображениями высокого раз решения. В итоге сверхмощный центральный процессор даже при низко экранном разрешении способен обработать не более десятка кадров в секунду. Поэтому ускорители трехмерной графики в первую очередь был созданы для аппаратного ускорения закраски.

Для полноценной реализации требуется программирования пиксельных конвейеров — перехода от интерполяции и выборки из текстур к обработке формул расчета цвета каждого пиксела объекта (а не только вершин). Так впервые появились пиксельные шейдеры - комплекты команд, позволяющие программировать пиксельные конвейеры графического процессора. Шейдеры заметно повысили реали­стичность объектов.