第二代转换和照明 (T&L)

 
 
设置 3D 图形的水平

配备 GeForce2™ 和 Quadro2™ GPU 系列时,第二代转换和照明引擎可提供 显著的快速图形处理速率。GPU 上运行的动画人物既生动又细腻,具有丰富的面部表情和流畅的动作。开发者和设计师可以使用我们在现实世界中视为当然的有机生命和细节,创造一个五彩缤纷的世界。具有加速的转换和照明功能时,NVIDIA GPU 可以为每个人(从网上冲浪者到多媒体爱好者)带来举世无双的 3D 体验。

为什么要使用 T&L?
复杂的几何世界需要超凡的处理速率。而转换和照明是两个非常准确的算术处理过程。将两者合二为一,转换和照明可以从根本上增强图片的真实性,使创造的世界在屏幕上栩栩如生。NVIDIA GPU 使用单独的转换和照明引擎,使每个过程均可获得最大的运行效率。转换引擎将 3D 数据从一个参考帧转换到下一个参考帧。每次重新制作画面时,均必须转换每个重新显示的对象和某些并未重新显示的对象。然后照明效果将通过增强画面的真实度来提供强烈的视觉冲击。
 

转换是如何工作的?
转换性能用于指示严格的软件开发人员“雕琢”所创建 3D 对象的方式,可以放入画面中的对象数量和 3D 世界自身的复杂程度。“雕琢”对象的意思是将它分为更小的几何对象,例如 polygons。下面的图片是经过不同程度“雕琢”的球体实例:


 

上面的图片均代表同一个球体,但是在三张图片中,最右边的图片明显是最逼真的。该球体被五次划分为多边形,并且每次划分的数量均与最左边球体的多边形数量相同,因此它所需的转换性能是最左边球体的五倍。这对一个球体来说可能并不十分重要,但是由于画面上通常会显示成百上千的对象,因此如果没有 GPU,这些对象就要共享有限的 CPU 处理资源,迫使开发者要预先安排处理任务。

现在有了 NVIDIA GPU 分担 CPU 的转换计算,则可以更快速地处理更多数量的多边形,从而使对象更细腻。使用转换功能时,一个丛林画面可以包含许多树和灌木丛,而不仅仅只有单棵树,并且每棵树可以包含许多由数千个多边形组成的树叶。由于 GPU 减轻了 CPU 计算转换的负担,因此您可以观赏到充满复杂对象的画面,这些画面栩栩如生,内容就像真实生活的翻版。画面中的对象和人物不仅更加丰富,而且数量可以更多。

照明是如何工作的?
人眼对亮度变化比对色彩变化更加敏感,也就是说具有照明效果的图像可以更有效地将更多信息传达给观众。NVIDIA GPU 上单独的照明引擎将计算 3D 画面中从光源到对象和从对象到观众眼睛的距离向量。照明计算是模拟真实世界的照明条件,或多或少更改 3D 对象亮度的有效途径。

如果观众或对象相对于光源的位置移动,则对象上的反射亮区也会移动。正因为如此,反射亮区无法预计或静止。镜面反射在演示 3D 画面中不同的对象材料时也很重要。丝绸衬衣即使与棉质衬衣颜色相同,但它们看上去也会不一样,因为它们反射光线的方式不同。镜面反射与纹理映射的组合可以生成更加真实的对象,因为它们具有真实材料的视觉属性。仅有配备专用硬件照明引擎的 GPU 才能在不严重影响性能的前提下支持镜面反射。

漫射与镜面反射
照明分为两个主要的类别:漫射与镜面反射。漫射是假定照射在物体上的光线向四周均匀散开,因此反射光线的亮度与观众的位置完全没有关系。例如,当日光照射在运动场上时,光线随处可见。与此不同的是,镜面反射与观众的位置、光线的方向和光线照射在对象上的方位均有关系。例如,闪光灯发出的光束照射在角落时,其反射方式与照射在玻璃上时不相同。镜面反射抓住对象与镜面类似的属性,产生倒影、闪烁等效果。