Tubería de renderizado

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En gráficos 3D por computadora, el término tubería de gráficos o tubería de renderizado (del inglés "rendering pipeline") se refiere comúnmente a la renderización basada en el soporte de hardware de gráficos (tarjeta gráfica). La tubería de renderizado típicamente recibe la representación de una escena tridimensional como entrada y genera una imagen en 2 dimensiones como salida. OpenGL y Direct3D son dos estándares gráficos que proporcionan tuberías de renderizado y permiten además la programación de shaders para modificar su comportamiento.

Etapas de la tubería de renderizado de gráficos[editar]

Transformación de modelos[editar]

En esta etapa, la geometría 3D (modelo) es ubicada en el espacio tridimensional, aplicando transformaciones como la traslación o la rotación a sus primitivas.

Iluminación[editar]

La geometría de la escena 3D es iluminada de acuerdo con la ubicación de las fuentes de luz, reflejo y otras propiedades de las superficies. La implementación más común de las tuberías de renderizado actuales procesan la iluminación sólo en los vértices de los polígonos, que luego se interpolan en el proceso de rasterización para obtener la iluminación en cualquier otro punto. Esto se conoce como iluminación por vértice, en contraposición a la iluminación por fragmento (por pixel), que encontramos cada vez en mayor medida y se implementa como un proceso de post-rasterización usando shader.

Transformación de vista[editar]

Los objetos son transformados de coordenadas en un mundo 3D a un sistema de coordenadas 3D basadas en la posición y orientación de una cámara virtual. Esto resulta en la escena 3D original vista desde la perspectiva de la cámara, definida en lo que es espacio visual o espacio de cámara.

Proyección y transformación[editar]

En esta etapa de la tubería de renderizado, la geometría es transformada del espacio visual de la cámara de renderizado a un espacio de imagen 2D, mapeando la escena 3D a un plano como visto por la cámara virtual.

Clipping[editar]

Las primitivas geométricas que quedan fuera del polígono de visión (frustum) no serán visibles y son descartadas del escenario. El clipping no es necesario para lograr una correcta salida de video, pero acelera el proceso de renderización al eliminar la rasterización y el post-procesamiento innecesarios en primitivas que no aparecerán en la imagen final de todas formas.

Shading o texturizado de fragmentos[editar]

En esta etapa, a cada fragmento individual (o pre-pixeles) se les asigna un color basado en valores interpolados de los vértices durante la rasterización o de una textura en la memoria.

Rasterización[editar]

La rasterización es el proceso en el cual la representación de la escena en el espacio de la imagen en 2D es convertida a un formato raster (de imágen 2D) y se determina el correcto valor de cada pixel resultante.

Visualización[editar]

Los pixeles coloreados finales pueden ser mostrados en la pantalla, o usados para otro fin (por ejemplo, como textura dentro de otra tubería de renderizado).

Tubería de renderizado en hardware[editar]

La tubería de renderizado es mapeada en el hardware de aceleración de gráficos tal que la entrada a la tarjeta de video (GPU) esté en la forma de vértices. Estos vértices se someten a transformación e iluminación por vértice. En este punto en tuberías modernas de las GPU un programa de vértices shader personalizado puede ser usado para manipular los vértices 3D antes de la rasterización. Una vez transformados e iluminados los vértices (también llamada transformación e iluminación) se someten al clipping y a la rasterización resultando en fragmentos. Un segundo programa personalizado de shader puede ser ejecutado en cada fragmento antes de que los valores finales de pixeles salgan al buffer de trama para ser desplegados.

La tubería de gráficos se adecua bien al proceso de renderización por que permite a la GPU funcionar como un procesador de flujo ya que todos los vértices y fragmentos pueden ser vistos de manera independiente. Esto permite a todas las etapas de la tubería ser usados simultáneamente para diferentes vértices o fragmentos mientras van a través de la tubería. Además, la independencia de vértices y fragmentos permite a los procesadores gráficos usar unidades de procesamiento paralelo para procesar múltiples vértices o fragmentos en una sola etapa de la tubería al mismo tiempo.

Referencias[editar]

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]