Transform and Lighting

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Transform and Lighting

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"Transform , clipping & Lightning " (T&L), est un terme de graphisme, utilisé dans l'industrie informatique et en particulier dans la conception et les 'rendu' de scènes en 3 dimensions.


Sommaire

Description

"Transform" est la tache qui permet de convertir des données spatiales (dans un espace en 3 dimensions virtuel ) vers un espace en 2 dimensions (l'écran !).

"Clipping" veut dire que l'on ne va uniquement traiter les éléments visibles de la scène 3D.

"Lightning" est la 3eme opération qui va permettre d'éclairer la scène (éclairage des objets dans la scène 3D, calcul de l'interaction des composantes de la lumière sur les objets" et renvoi de la scène ainsi calculée à l'écran.


Historique

T&L est apparu juste avant les années 2000, les ingénieurs pensant que les CPUs pourraient s'acquitter des cette tâche, sans prévoir que la complexité des scènes dans les jeux 3D allait augmenter considérablement, laissant le CPU incapable de traiter de telles opérations.

La complexité des scènes graphiques et les nouveaux modes d'éclairages des scènes 3D générant un trop grand nombre d'opérations pouvant être traitées par les unités des microprocesseurs.

La puce graphique Nvidia Geforce 256 256 apparue en 1999, fût la pionnière dans ce genre de traitement. Bénéficiant d'une architecture développée pour le traitement de telles données , elle fût capable de pouvoir répondre aux besoins spécifiques de ce genre de calculs.

Fonctionnement

Voici une explication très simplifiée d'un rendu de scène 3D.

Lors de la création de la scène 3D, au premier stade ("pipeline") il faut calculer tous les objets présents dans la scène (polygones, arêtes, sommets : opération de "Meshing" qui consiste à découper tous les objets en triangles de base (Vertex)) et ramener les informations de coordonnées spatiales 3D vers un plan en deux dimensions, ensuite grâce à un buffer (mémoire-tampon), on stocke et on indexe l'ordre des polygones ( Z-buffering) en profondeur, afin de garder uniquement ce qui est visible du point de vue de l'observateur de la scène (il n'y a pas d'interet de calculer un rendu de texture sur une surface masquée par un autre polygone d'une part et cela serait désastreux au point de vue performances d'autre part !..) et enfin , lorsque la scène est ainsi simplifiée on procède à l'éclairage : on calcule ainsi , en fonction des sources lumineuses présentes la valeur de la couleur du pixel correspondant .

Enfin, le GPU envoie le résultat vers la sortie vidéo le plus vite possible (on calcule 3 fois la scene afin d'éviter les scintillements (triple-buffering).

Le GeForce256 pouvait gérer simultanément jusquà 8 sources d'éclairage dans la scène , sans pénaliser la vitesse de rendu. L'intégration de la fonctionnalité T&L en hardware permettant de calculer une scène jusqu'à 5 fois plus vite qu'en utilisant le CPU seul !. Le calcul des scènes 3D se fit en mode "software"(par le jeu lui-même) jusqu'à la version 6 de DirectX.

L'arrivée de l'API Microsoft "DirectX 7" , permit la gestion "hardware" (intégrée dans la puce) des fonctions T&L, facilitant ainsi le codage des instructions par les concepteurs de mondes 3D. Plus tard OpenGL, l'API alternative, supportera cette fonctionalité; cette API étant , au départ plus orientée CAO.

Pour information et selon Nvidia, la définition d'un GPU en 1999 était la suivante :

"Processeur à puce unique, doté des moteurs intégrés de transformation, éclairage, configuration/détourage des triangles et rendu, capable de traiter un minimum de 10 millions de polygones par seconde »[1]

Evolutions Technologiques

Depuis fin 2001, toutes les puces Graphiques supportent les fonctionnalité T&L.

L'évolution technique , rapide, dans le monde 3D a rendu obsolete T&L, cette fonction T&L étant maintenant remplacée par les fonctions plus complexes : les " Shaders" (Vertex shader & Pixel Shader)  : fonctions entièrement programmables intégrées dans les GPUs , depuis l'arrivée de DirectX 8.

Références

  1. http://www.nvidia.fr/object/IO_20010602_7883.html


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