6. Phương pháp nghiên cứu
2.3.3.1. Đường ống dẫn đồ họa
Các đầu vào của GPU là danh sách các hình học nguyên thủy, điển hình là tam giác, trong một thế giới không gian 3 chiều. Qua nhiều bước, những khối hình nguyên thủy đó được làm bóng mờ (shade) và được tô vẽ lên màn hình, nơi chúng
được lắp ráp để tạo ra một hình ảnh cuối cùng. Đây là kiến thức cơ bản đầu tiên để giải thích các bước cụ thể trong đường ống dẫn kinh điển trước khi cho thấy làm cách nào mà các đường ống đã trở thành lập trình được.
Các phép toán vector:
Các hình học nguyên thủy (primary geometric) được hình thành từ các vector riêng rẽ. Mỗi vector phải được chuyển thành không gian trên màn hình và có bóng mờ, thường thông bằng cách tính toán tương tác của chúng với các luồng ánh sáng trong một bối cảnh cụ thể. Bởi vì những bối cảnh tiêu biểu có thể có hàng chục đến hàng trăm ngàn vector, và mỗi vector có thể được tính toán độc lập. Do đó kịch bản này là rất phù hợp cho phần cứng song song.
Thành phần nguyên thủy:
Các vector được lắp ráp vào các hình tam giác, đó chính là phần tử hỗ trợ phần cứng cơ bản trong GPU ngày nay.
Sự quét mành:
Quét mành (rasterization) là quá trình xác định những vị trí điểm ảnh nào trong không gian màn hình được bao chứa bởi mỗi tam giác. Mỗi tam giác tạo ra một thành tố nguyên thủy được gọi là "mảnh" tại các vị trí điểm ảnh trong không gian màn hình mà nó bao chứa. Và do nhiều tam giác có thể chồng lên nhau tại một vị trí điểm ảnh bất kỳ nên giá trị màu của mỗi điểm ảnh có thể được tính từ nhiều mảnh.
Thao tác trên mảnh:
Sử dụng thông tin màu sắc từ vector và có thể lấy dữ liệu bổ sung từ bộ nhớ toàn cục trong các hình dạng của sự kết hợp (sự kết hợp là hình ảnh được ánh xạ lên bề mặt), mỗi mảnh được làm bóng mờ để xác định màu sắc cuối cùng của nó. Cũng như trong kịch bản vector, mỗi mảnh có thể được tính toán song song. Giai đoạn này thường là đòi hỏi nhiều tính toán nhất trong đường ống dẫn đồ họa.
Thành phần:
Các mảnh được lắp ráp thành hình ảnh cuối cùng với một màu cho mỗi điểm ảnh, thường là bằng cách giữ lại mảnh gần ống kính nhất cho mỗi vị trí điểm ảnh. Trước đây, các phép toán hiện có tại khung cảnh vector và mảnh đã được cấu hình nhưng không thể lập trình được. Ví dụ, một trong những tính toán chính ở khung cảnh vector là tính toán các màu sắc ở mỗi vector như là một chức năng của thuộc tính vector và các độ sáng trong bối cảnh đó. Trong đường ống chức năng cố định, các lập trình viên có thể kiểm soát được vị trí và màu sắc của các vector và ánh sáng, nhưng không phải là mô hình chiếu sáng mà xác định tương tác giữa chúng.[1]