Rendering e Placas Graficas

Luiz Gustavo de Sousa
Professor Donizetti Louro
Jogos Digitais

Jogos Digitais
 Processo de gerar uma imagem a
partir de um modelo
› Modelo é a descrição de um objeto 3D,
informando geometria, ponto de visão,
textura, luz e shader

Jogos Digitais
 É usado em:
› Arquitetura
› Simuladores
› Filmes
› Efeitos Especiais
› Jogos

Jogos Digitais
 Pode ser feito previamente
› Arquitetura
› Filmes
› Efeitos Especiais
 Com isso se usa o
processamento para gerar um
resultado final

Jogos Digitais
 Pode ser feito em
tempo real
› Simuladores
› Jogos
 Nestes casos, os cálculos são
efetuados em tempo real, exigindo alto
desempenho e resposta rápida

Jogos Digitais
 Shading
› Comportamento da Iluminação
 Texture mapping
› Aplicação da textura
 Bump Mapping
› Simulação de relevos simples
 Fog
› A interceptação da luz na atmosfera
 Shadows
› Criação de sombras

Jogos Digitais
 Soft Shadows
› A variação de sombra de acordo com a quantidade de luz
 Reflexão
› Simulação de superfície reflexiva
 Transparência (óptica e gráfica) e Opacidade
› Transmissão de luz através de objetos sólidos
 Translucência
› Alta disperção de luz através de objetos sólidos
 Refração
› Curvatura da luz associada a transparência

Jogos Digitais
 Difração
› Dobra, disperção e interferência da passagem de luz por um
objeto ou abertura
 Iluminação Indireta
› Iluminação gerada a partir da reflexão de outras superfícies
 Caustics
› Luminosidade a partir de objeto ou de luz através de objeto
 Depth of Field
› Simulação de Foco Fotográfico
 Motion Blur
› Desfoque por velocidade

Jogos Digitais
 Non-photorealistic rendering
› Simulação de desenho ou pintura

Jogos Digitais
 Rasterização
› Projeta a geometria para um ponto de
visão
 Ray Casting
› Além de projetar, trabalha a luminosidade
de acordo com o ponto de visão

Jogos Digitais
 Ray Tracing
› Semelhante a Ray casting, é mais
aprimorado e contém mais recursos
 Radiosidade
› Aplicada em conjunto a uma das outras
técnicas, calcula a passagem de luz até a
superfície

Jogos Digitais
 Tarefa de tornar uma imagem descrita
em uma imagem vetorial 3D em 2D
 Também aplicada para converter uma
imagem vetorizada em uma imagem
bitmap.

Jogos Digitais
 Transformation
› Manipulação da posição, rotação e
translação dos vértices de acordo com o
ponto de visão

Jogos Digitais
 Pré-Vertex Lighting
› Calculo da iluminação nos vértices dos
polígonos processados, sendo então
interpolados durante a rasterização.
 Viewing Transformation
› Transforma coordenadas de
um mundo 3D para a posição
e orientação de uma câmera
virtual

Jogos Digitais
 Primitive Generation
› Geração de novas primitivas a partir da
transformação gerada pelo ponto de vista
da câmera
 Projection Transformation
› Mapeamento dos planos de volume de
visão da câmera para os planos que
formam o Clip Space

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 Clipping
› Descarte das primitivas não vistas pela
cena
 Viewport Transformation
› Nova transformação para adequação a
resolução da tela

Jogos Digitais
 Rasterização
› Projeção da imagem 3D no ambiente 2D
através da coordenada dos pixels.
 Texturing
› Aplicação de textura baseada nos valores
de interpolação dos vértices durante a
rasterização

Jogos Digitais
 Display
› Exibição no monitor

Jogos Digitais
 Graphics Processing Unit
› Unidade de Processamento Grafico
› Responsável por calcular e processar o que
será exibido na tela
 Criada para aliviar o processador do
processamento gráfico
› Renderização

Jogos Digitais
 Clock
› GPU’s tem clock, visto que são
processadores
› O clock indica a quantidade de dados que
ela é capaz de processar
› 300Hz = 300 pulsos de clock / segundo
› 600MHz = 600 milhões de pulsos de clock/s

Jogos Digitais
 Resolução e Cores
› MDA (Monochrome Display Adapter): 80 colunas com
25 linhas de caracteres, duas cores
› CGA (Color Graphics Adapter): 320x200 a 640x200
pixels com até 4 cores ao mesmo tempo entre 16
disponíveis;
› EGA (Enhanced Graphics Adapter): 640x350 com 16
cores ao mesmo tempo dentro de 64 possíveis;
› VGA (Video Graphics Adapter): 640x480 e 256 cores
simultaneamente ou 800x600 com 16 cores ao mesmo
tempo;
› SVGA (Super VGA): 800x600 em diante, com cor em até
32bits (4.294.967.296 Cores)

Jogos Digitais
 Memoria
› Funciona assim como
uma memória Ram,
armazenando aquilo
que a GPU tem de
processar

Jogos Digitais
 Pixel Shader
› Usado para luz, reflexo e sombras
› Consiste na manipulação dos pixels
 Vertex Shader
› Semelhante ao Pixel Shader, mas manipula
vértices em tempo real
› Usado para deformações em tempo de
render

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 Pixel Shader

Jogos Digitais
 Vertex Shader

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 Texture Mapping Unit
› Trata de rotacionar e manipular a imagem
de acordo com a posição a ser empregada
como textura
 V-Sync
› Sincroniza a quantidade de frames a
velocidade de atualização do monitor,
evitando cortes de imagem

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 Antialiasing
› Suavização de serrilhado em bordas
 Anisotropic Filtering
› Aumento de nitidez em texturas

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 Antialiasing

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 Anisotropic Filtering

Jogos Digitais
 Como integrar?
› API’s
 DirectX
 OpenGL

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 Atualmente na versão 11
› Suporte a Ray Tracing
› Suporte a Pixel Shader 4.1
› Aprimoração em texturas e Antialiasing

Jogos Digitais
 Atualmente na versão 4.0 (estável)
 De código aberto

Jogos Digitais
 Para que serve
› Programação de Shaders (Pixel e Vertex)
principalmente, atuando diretamente na
GPU
 Foi criada para aumentar a abstração
da programação, substituindo o
Assembly por C

Jogos Digitais
 Onde isto se encaixa no render?
› Cg é usada em conjunto com bibliotecas
OpenGL e DirectX, visto que não gerencia
o render sozinha
› Aproveitando dos recursos das bibliotecas
da API, consegue obter melhor resultado
em conjunto com a GPU

Jogos Digitais
 É usada em:
› Crystal Space
› Far Cry
› OGRE
› Unity game engine
› Virtools Dev
› Enemy Territory: Quake Wars

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