Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
1. Hardvér:
* Grafická spracovateľská jednotka (GPU): Základný kôň. GPU je špecializovaný procesor určený na paralelné spracovanie, ideálny pre masívne výpočty potrebné v grafickom vykresľovaní. Obsahuje:
* Vertex Shaders: Tieto spracúvajú vrcholy (rohy) štvorca a transformujú ich súradnice z modelového priestoru do priestoru obrazovky. Môžu aplikovať transformácie, ako je rotácia, škálovanie a preklad.
* Rasterizer: To berie transformované vrcholy a určuje, ktoré pixely na obrazovke sú hrany štvorca a kryt interiéru.
* Fragment Shaders: Tieto spracúvajú farbu každého pixelu na štvorci a určujú jeho konečnú farbu na základe vecí, ako je osvetlenie a textúra.
* FrameBuffer: Toto je pamäť na GPU, ktorá ukladá konečný obrázok pred jeho odoslaním na displej.
* displej: Samotný monitor, prijímanie obrazových údajov z FrameBuffer a zobrazuje ich.
2. Operačný systém (OS):
OS pôsobí ako sprostredkovateľ, spravuje zdroje a komunikáciu medzi hardvérom a softvérom:
* Driver: Špecializovaný softvér, ktorý pôsobí ako prekladateľ medzi OS a GPU. Vodič sa zaoberá komunikáciou na nízkej úrovni, odosielajú príkazy na GPU a prijíma údaje späť. Napríklad vodič spracováva odosielanie údajov o vrcholoch a programy shader na GPU.
* Správa pamäte: OS spravuje pridelenie pamäte pre grafickú aplikáciu, FrameBuffer GPU a samotného ovládača. Zaisťuje, že rôzne časti systému sa navzájom nezasahujú.
* Správa procesov: OS plánuje a riadi vykonávanie grafickej aplikácie a potenciálne ďalšie aplikácie súbežne s zdieľaním zdrojov, ako je GPU.
3. Programovací jazyk:
Programovací jazyk poskytuje nástroje na interakciu s hardvérom a OS:
* OpenGL/Vulkan/DirectX: Jedná sa o rozhrania programovania aplikácií (API), ktoré poskytujú rozhranie na vysokej úrovni na interakciu s GPU. Ponúkajú funkcie na vytváranie a manipuláciu s geometrickými objektmi, shadermi, textúrami a správou vykresľovacieho potrubia.
ilustratívny príklad (koncepčný C ++ s OpenGL):
`` C ++
// Koncepčný kód - Zjednodušený pre ilustráciu
#include
int main () {
// Inicializujte kontext OpenGL (pomocou knižnice ako GLFW alebo GLUT - OS závislá)
// Definujte vrcholy štvorca
Glfloat vrcholy [] ={
-0,5f, -0,5f, 0,0F, //
0,5F, -0,5F, 0,0F, //
0,5F, 0,5F, 0,0F, // horné pravé
-0,5F, 0,5F, 0,0F //
};
// Definujte farbu (červená)
Glfloat color [] ={1,0f, 0,0F, 0,0F, 1,0F}; // Red (RGBA)
// ... (nastavenie OpenGL:Vertex pole, shadery atď.) ...
// Nakreslite štvorec pomocou príkazov OpenGL
glbegin (gl_quads); // Začnite kresliť štvorkoliek
GLCOLOR4FV (farba); // Nastavte farbu na červenú
glvertex3fv (&vrcholy [0]); // Zadajte každý vrchol
glvertex3fv (&vrcholy [3]);
glvertex3fv (&vrcholy [6]);
glvertex3fv (&vrcholy [9]);
glend (); // koniec kresby
// ... (OpenGL SWAP BUMSERS na zobrazenie, vyčistenie) ...
návrat 0;
}
`` `
Rozklad:
1. Hardvér: GPU vykonáva vrcholový shader (transformácia vrcholov Square), rasterizátor (určujúci, ktoré pixely sa majú vyplniť) a shader fragmentu (nastavenie farby každého pixelu na červenú). FrameBuffer ukladá výsledný obrázok.
2. OS: Ovládač OS sa zaoberá komunikáciou medzi kódom C ++ a GPU, spravuje pamäť a zdroje.
3. Programovací jazyk (C ++ s OpenGL): Kód C ++ definuje geometriu a farbu Square pomocou funkcií OpenGL. Funkcie OpenGL prekladajú opis na vysokej úrovni do príkazov nízkej úrovne, ktoré chápal ovládač GPU, ktorý ich potom prekladá ďalej pre hardvér GPU.
Tento príklad zjednodušuje tento proces, ale ukazuje základnú interakciu medzi hardvérom, OS a programovacím jazykom pri vykresľovaní počítačovej grafiky. Moderná grafika je výrazne zložitejšia a zahŕňa textúry, osvetlenie, tiene a oveľa viac, ale základné princípy zostávajú rovnaké.