grafiikkalaskennan

Grafiikkalaskenta on tietokonegrafiikan ala, joka keskittyy kuvan muodostamiseen 3D-skeneestä. Sen tavoitteena on tuottaa visuaalisesti uskottavia kuvia huomioiden valaisu, materiaalit ja tekstuurit. Grafiikkalaskenta kattaa sekä reaaliaikaisen renderöinnin, kuten videopelien visuaalisuuden, että staattisen renderöinnin korkearesoluutioisia kuvia varten.

Keskeisiä tekniikoita ovat rasterisointi ja säteenseuranta. Rasterisointi muuntaa 3D-geometrian pikselikohtaiseksi kuvaksi ja etenee tyypillisesti seuraavassa pipeline: vertex-käsittely, primitiivien muodostus, rasterointi, fragmentti-käsittely ja kuvan kirjoitus. Säteenseuranta simuloi valonsäteiden kulkua ja tuottaa realistiset heijastukset sekä globaalin valaistuksen; se on kuitenkin laskennallisesti raskaampi, joten sitä käytetään tavallisesti rajatummilla resursseilla tai erikseen kiihdytettynä.

Materiaalien kuvaus perustuu fyysisesti perustuvaan renderöintiin (PBR). PBR-menetelmät käyttävät BRDF-funktioita sekä metallisuus- ja karkeus-työvirtoja, jotta valaistus pysyy johdonmukaisena eri materiaaleilla. Shader-kielet kuten GLSL, HLSL sekä SPIR-V ja API:t kuten OpenGL, Vulkan, DirectX ja Metal ovat yleisiä työkaluja. Nykyjärjestelmät yhdistävät rasterisoinnin, säteenseurannan ja compute-käskyt real-time suorituskykyyn.

Sovellukset ja haasteet: Grafiikkalaskenta on keskeinen osa pelejä, elokuvien visuaalisia efektejä, arkkitehtuurivisioita sekä tieteellisiä simulaatioita. Haasteita ovat suorituskyky, muistiväylän rajoitukset, energiankulutus sekä kuvan laadun ja laskennan kustannusten tasapaino.