３ｄ图形名词术语大放送

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３Ｄ图形名词术语大放送

3D

AMD公司在其最新产品AMD K6-2中采用的一项专利技术。 其主要特点是具有一组全新的单精度浮点指令，可加速物理和几何运算能力，疏通3D图形处理的瓶颈，使CPU在速度上接近3D图形加速卡，大幅度提高3D 图形的运算速度和图形质量。目前已有Direct X、OpenGL、Glide等3D API支持3DNow!。
3D API (3D应用程序接口)

API是Application Programming Interface的缩写，中文意思是应用程序设计接口。对于编写支持各种硬件设备或操作系统的程序而言，API 是许多程序的大集合。一个3D API能让编程人员所设计的3D软件只要调用其API内的程序，API就会自动和硬件的驱动程序沟通，启动3D芯片内强大的3D图形处理功能。目前几种主流的3D API有Direct X、OpenGL、3DR、 RenserWare、BRender、Glide及QuickDraw 3D Rave等。

Direct X

微软公司专为PC游戏开发的API，特点是与Windows 95 和Windows NT 操作系统兼容性好、可绕过GDI直接进行支持该API的各种硬件的底层操作，大大提高了游戏的运行速度。由于要考虑与各方面的兼容性，Direct X在3D图形方面的效率比较低， 而且用起来比较麻烦。 在Direct X 5.0中共分六个部分：DirectDraw管理游戏的视频输出、Direct3D管理游戏的3D图形、DirectPlay管理游戏的网络通讯、DirectSound管理游戏的声音输出、DirectInput管理游戏的摇杆控制、DirectSetup 管理游戏的安装。在新推出的Direct X 6.0中，增加了对S3TC 图形压缩标准、 A3D 声音播放标准的支持（关于S3TC这个名词我们将在后面介绍）。另外，还将加入一个新的内容DirectArcade，用于管理街机营业所需要的功能，如逐次投币、收款后继续游戏等。

OpenGL(开放式图形界面)

由Silicon Graphics公司（即大名鼎鼎的SG1）开发，能够在Windows 95、Windows NT、 Macos 、Beos、Os/2、以及Unix上应用的API。 程序员可用这个接口程序来直接访问图形处理的硬件设备，产生高品质的3D效果。它除了提供许多图形运算功能外，也提供了不少图形处理功能。由于OpenGL起步较早，一直用于高档图形工作站，其3D图形功能很强，超过Direct X许多，可最大限度地发挥3D芯片的巨大潜力。因此许多游戏开发公司和图形软件开发公司强烈要求微软公司在 Window 的下一个版本中加入对OpenGL的支持。这一合理要求已经被微软公司接受，他们已在Windows 98中同时支持Direct X和OpenGL。

Glide

这是3Dfx公司为VooDoo系列3D加速卡设计的专用3D API， 它可以最大限度发挥VooDoo、VooDoo Rush、VooDoo2、VooDoo Benshee芯片的所有3D图形处理功能，由于不考虑兼容性，其工作效率远比OpenGL和Direct 3D高得多，所以Glide是各3D游戏开发商优先选用的3D API。这样一来就使得许多精美的3D 游戏在刚推出时，只支持3Dfx公司的VooDoo系列3D加速卡，而其它类型的3D加速卡则要等待其生产厂商提供该游戏的补丁程序。

HEIDI

Heidi的定位在开发3D图形应用的许多方面，它扮演着协调动作的重要角色，是由Autodesk公司提出的规格。就图形处理工作的管理方面，如算图、着色、复制等作业，以及内部的信息传输，Heidi 提供给应用软件一种动态化组织架构的管理方式。目前采用 Heidi 系统的应用程序， 包括有Kinetix的3D Studio MAX动画制作程序，和Autodesk为 AutoCAD R13开发的WHIP加速驱动程序。

ALPHA BLENDING (α融合)

简单来说这是一种让3D物件产生透明感的技术。一个在屏幕上显示的3D物件，每个像素中通常附有红、绿、蓝（RGB）三组数值。若3D环境中允许像素能拥有一组α值，我们就称它拥有一个α通道。α值记载像素的透明度。这样一来使得每一个物件都可以拥有不同的透明程度。比如说，玻璃会拥有很高的透明度，而一块木头就没什么透明度可言。α融合这个功能，就是处理两个物件在屏幕画面上叠加的时候，将α值考虑在内，使其呈现接近真实世界的效果。比如说，在一幅有果树和围栏的3D图形中，在果树树荫和围栏的空隙应该是透光的。假如3D加速卡支持这项功能，开发者只需定义出每个3D物件的透明度，其余的工作则交给加速卡去做，这样就可以省去利用大量CPU运算来作α融合。

Anti-aliasing (抗锯齿处理)

应用调色技术将图形边缘的“锯齿”缓和，令视觉上得到一种平滑边缘的效果。

DEPTH CUEING(景深效果处理)

景深效果处理则是物件远离观测者时，降低物件颜色与亮度的一项功能。例如，当一个物体离我们的视线越来越远时，它看起来就会越来越模糊。

FOG EFFECT (雾化效果处理)

顾名思义，它的功能就是制造一块指定的区域笼罩在一股烟雾弥漫之中的效果，程序设计师可以自由调整雾的范围、程度、颜色等其他的参数，再交由3D芯片负责将结果计算出来。
Depth Cueing和Fog Effect功能， 对于决定“立体空间”的外观显示有相当大的帮助。它们让开发人员在设计3D世界时，可以毫无顾忌地将空间向四面八方延伸，使用者也不会有分辨物件距离的问题，让虚拟出来的世界更加接近真实的世界。

FRAME RATE (画面更新率)

荧光屏上画面更新的速度，其单位为FPS帧每秒，FPS越高画面越流畅。

FRMAE BUFFER (图形画面缓存区)

该区域主要用于存储可显示的图形信息， 它决定了可显示的最高分辨率与最大彩色数量。

DOUBLE BUFFERING (双重缓冲区处理)

绝大多数可支持OpenGL的3D加速卡都会提供两组图形画面信息，一组显示，另一组备用。这两组图形画面信息通常被看做front buffer和backbuffer。要显示流畅的3D 动画，就得借助双重缓冲处理，这项功能让显示卡用front buffer存放正在显示的这格画面，而同时下一格画面已经在back buffer待命。 然后显示卡会将两个buffer 互换，backbuffer的画面会显示出来，且同时再在frontbuffer中画好下一格待命，如此形成一种互补的工作方式不断地进行，迅速对画面的快速改变做出反应。

MIP MAPPING (贴图处理)

在显示3D图像时，MIP贴图处理非常重要。 这项材质贴图的技术，是依据不同精度的要求，而使用不同版本的材质图样进行贴图。当物件移近或远离观测者时，会在物体表面贴上相对应的材质图案，于是让物体呈现出更加真实的效果。假如物件逐渐远离，依据这种处理方式，程序就会贴上较单纯、细致度较低的材质图样，进而提升图形处理的整体效率。

PERSPECTIVE CORRECTION (透视角修正处理)

要让一个经过材质贴图处理的3D物件具备相当真实的外貌，这项处理手续不能缺少。它采用数学运算的方式，以确保贴在物件上的部分影像图会向透视的消失方向贴出正确的收敛。由于这项工作十分依重处理器能力，所以对新一代的3D加速器而言，这个功能也是相当重要。有了它，3D加速器才能保持图形的真实效果。我们以风靡世界的3D冒险游戏《古墓丽影２》中的图形为例，在图一中由于关闭了3D加速卡上“透视角修正”功能，人物所站的石板地面线条出现严重的弯曲。而图二中打开了3D加速卡上“透视角修正”功能，石板地面线条便保持了真实的效果。

SHADING:FLAT,GOURAUD,AND TEXTURE MAPPING(着色处理：平面着色、 高氏着色及材质贴图)

绝大多数的3D物体是由多边形（polygkon）所构成的，它们都必须经过某些着色处理的手续，才不会以线结构（wire frame）的面目示人。Flat shading是最简单、也是最快速的着色方法，每个多边形都会被指定一个单一且没有变化的颜色。这种方法虽然会产生出不真实的效果，不过它非常适用于快速成像作业（quick rendering）及其它要求速度重于细致度的场合。Gouraud Shading就稍为好一点。在多边形上的每一点都会被指定一组色调（hue）值， 同时将多边形着上平顺的渐层色。 TEXTURE MAPPING (材质贴图)
是在物体着色方面最引人注目、也是最拟真的方法，同时也多为目前的游戏软件所采用。一张平面图像（可以是数字化图像、小图标或点阵位图）会被贴到多边形上通常把它想象成3D物件的壁纸，亦即将一张2D图纸“糊”到一个3D表面。在赛车游戏的开发上，可能也会用这项技术来绘制轮胎胎面及车体涂装。

VIDEO TEXTURE MAPPING (动态材质贴图)

是目前最好的材质贴图效果，具有此种功能的图形图像加速卡，采用高速的图像处理方式，将一段连续的图像（可能是即时运算或来自一个AVI或MPEC的档案）以材质的方法处理，然后贴到3D物件的表面上去。例如在赛车游戏中，在挡风玻璃上贴一段连续的天空动画，就能做出类似即时反射环境贴图的效果。

TEXTURE MAP INTERPOLATION (材质影像插补处理即滤化处理）

当材质被贴到屏幕所显示的一个3D模型上时，材质处理器必须决定每个图素要贴到的像素位置。由于材质是2D图片，而模型是3D物件，所以通常图素的范围与像素范围不会是恰好相同的。此时要解决这个像素的贴图问题，就得用插补处理的方式来解决。

NEAEST NEIGHBOR(近邻取样处理)

是一种较简单材质影像插补的处理方式。会使用包含像素最多部份的图素来贴图。这种处理方式因为速度比较快，常被用于3D游戏开发，不过图形的品质较差。

RAMDAC(存储器数模转换速度)

表示将存储器图形数据转换成显示器上可见的像素光点的转换速度， 单位为MHz。其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量越好。

BILINEAR LNTERPOLATION (双线性插补处理)

是一种较好的材质影像插补的处理方式，能够先找出最近像素的四个图素，然后在它们之间作差补效果，最后产生的结果才会被贴到像素的位置上，这样可以避免看到大大的像素呈现到屏幕上。比如说，在观察近距离图形时常常出现的“马赛克”现象。这种处理方式较适用于有一定景深的静态影像，不过无法提供影像的最佳品质，同时也不适用于移动中的物件，比如视觉模拟方面等应用。我们还是采用《古墓丽影２》的图像来说明：在图三中，由于关闭了3D加速卡上的“双线性插补”功能，在人物身后左边的木桩上出现了明显的“马赛克”现象。而在图四中，我们将3D加速卡上“双线性插补”功能打开，于是木桩上的“马赛克”现象消失了。

SLI (交替扫描模式)

VooDoo2图形加速卡特有的一种工作模式。在SLI模式下，可以将两块VooDoo2图形加速卡插在一起，一块处理偶数场数据，一块处理奇数场数据，从而大大提高其工作效率。

S3TC (S3纹理压缩)

这是S3公司发明的一项新技术，可以将图像数据压缩到原来的1/6，而且还原后的图像质量仍然很好。这样，程序开发人员就能够在程序中运用更多的纹理细节。

TRILNEAR INTERPOLATION (三线性插补处理)

是一种更复杂的材质影像插补处理方式。会用到相当多的材质影像，而每张的大小恰好会是另一张的四分之一。例如：有一张材质影像是512×512个图素，第二张就会是256×256个图素，第三张就会是128×128个图素……等等，最小的一张是1×1。使用这些多重解析度的材质影像，当遇到较深、较大场景时（如飞行模拟），就能提供高品质的贴图效果。一个双线性需要三次混合，而三线性就得作七次混合处理，所以每个像素就需要多用21/3倍以上的计算时间。除此之外，因为Trilinear一次要读入八个图素，所以与双线性一次读四个的需求相比之下， 还需要两倍大的存储器时钟带宽。但是Trilinear lnter polation可以提供最高的贴图品质，因为它会去除材质的柔化处理（aliasing）（又称“闪烁”[sparkle]效果,因为显示时会让像素一闪一闪的）。对于需要动态物件或景深不小的场景等应用方面而言，唯有Triliear lnterpolation才能提供可接受的材质品质。在目前最优秀的3D游戏《虚幻》中，由于采用了三线性插补处理，所以当人物的脸近得几乎贴到墙壁上时，仍然可以非常清析地看到墙壁上那栩栩如生的纹理结构。而如果用双线性插补处理的话，我们看到的只不过是一团经过“雾化”处理的模糊图案。

VCQ (动态色彩质量渲染)

这项技术是通过专门的渲染数据管线以32位精度对原始贴图进行数据采样， 然后再以同样的精度将其复制在所需的位置上。即使运用程序只支持16位色渲染，在图形加速卡内部仍然用32位精度进行采样，从而使3D图像看起来更真实精美。

Z BUFFER (Z 缓存)

在3D环境中，每个像素中会利用一组数据资料用来定义像素在显示时的纵深度（即Z轴座标值）。在Z Buffer所用的位数越高， 则代表该显示卡所提供的物件纵深感也越精确。一般的3D加速卡仅能支持到16位或24位的Z Buffer，对于普通的3D模型而言也算是足够了，不过高级的3D卡更可支持到32位的Z Buffer。对一个含有很多物体连接的较复杂3D模型而言，能拥有较多的位数来表现深度感是相当重要的事情。例如一台500公尺长的飞机，其管线之间仅相距5公分的距离，24-bit的 Z Buffer 将无法提供足够的精确性让我们从某些视角能清楚地辨别二条管线的前后顺序。当显示卡尝试要显示这二条管线时，它会试着一次将二个同时显示出来，因而产生令人讨厌的闪烁现象。若使用32位的 Z Buffer就能避免闪烁现象发生。

Z-BUFFERING (Z 缓存处理)

Z-buffering是在为物件进行着色时, 执行“隐藏面消除”工作的一项技术，使隐藏物件背后的部份不会被显示出来。加速卡若有直接提供Z-buffering 功能，则应用软件就能免去计算“隐藏面消除”这项重任的负担，大大提高CPU 的工作效率。

Charisma（梦幻引擎）

Charisma引擎是Radeon系列最重要的技术特性，用来表述物体细节的变化，比如骨骼断裂的过程。该引擎具有以下几个独到之处：一是不同于nVIDIA的光影变化、转换和剪辑（T&L），二是顶点皮肤（Vertex Skining）；三是关键帧补偿（Keyframe Inpolation）。

SmoothVision反锯齿技术

SmoothVision反锯齿技术的作用是最佳图像品质与最佳性能间选择一个平衡点。同ATI显卡一贯的特点一样，nVIDIA的FSAA技术以速度取胜，而SmoothVision强调的是画质，所以SmoothVision比nVIDIA的反锯齿模式要来得慢，但是画面的优劣用肉眼即可以分辨。SmoothVision还提供了更多的选择，除了常见的2倍与4倍反锯齿模式以外，新版的驱动程序还提供了3倍与6倍模式。

FSAA全屏反锯齿

FSAA就是针对3D画面中图像的锯齿、粗糙边缘以及其它缺痕加以润饰平滑的技术，经由FSAA技术的处理，画面不但平滑细腻，而且更接近真实效果。在3D的应用程序中，若使用全屏反锯齿的功能后，便可消除场景中远距离对象边缘明显的锯齿部分。使用FSAA是提高3D画面质量的有效方法。

Dithering(抖动)

为了保证速度而没有运用太多的多边形来构建3D模型，所以现在的3D图像还是显得比较生硬，尤其是在物体边缘过渡的时候，颜色往往差别太大，一看就给人不真实的感觉，3D图像中让颜色自然过渡是个比较棘手的问题。如果能够显示32位色深，当然是最好的办法了，颜色越多色彩的过渡越自然，但是这样会大幅度降低显示的速度，最好的解决办法莫过于抖动了，具体的说，就是我们在两种色彩的临界处按一定算法随机放置对方的颜色像素从而产生一个色彩过渡的效果来欺骗眼睛。这样在视觉上能让我们看到比实际图像更多色彩。Voodoo3系列显卡就运用了这个特点，利用抖动把16bit色深模拟成24bit输出，在不降低速度的情况下，获得了和32bit色深相近的效果。

Truform

Truform是ATI运用在R200系列芯片上的来的一种新的渲染贴图技术，可以在平面三角形的基础上构建出对应的曲面，这样即使没有大量的三角形也能够得到相当平滑的表面。在三角形数目相同的游戏中TRUFORM的渲染效果比普通渲染和T&L渲染引擎的效果都要好许多。

Texture Mapping(材质贴图)

如果没有Texture Mapping，3D图像将会非常的单薄，就像一层纸一样没有质感。而Texture Mapping可以把一张平面图像（可以是数字化图像、小图标或点阵位图）贴到多边形上，这样渲染出来的图像就会显得很充实。 Vertex Shader顶点着色引擎

在构件3D图形的三角形中有三个顶点（每个三角形两条边交汇的地方就是顶点），利用这些和顶点在3D场景中进行着色是很方便的事情，而nVIDIA从Gefore3开始采用了一种叫“顶点着色引擎”的新技术，这种技术最大的特点就是“可编程性”，让设计人员可以按照自己的意愿设计出有特色的3D人物或者进行特别的光源处理，这样创造出来的3D场景才有特色，更真实。

T-Buffer

T-Buffer在硬件上完全支持全屏幕抗锯齿，即使在640×480的相对较低的分辨率下也能得到最佳的显示效果，并且不会降低图形传输速度。T-Buffer是显卡用来提高图像质量的重要措施，而配合强劲的显示芯片和高频率CPU，这些特效可以全部打开，这样可以获得更精细的画面。T-Buffer由四部分组成:一是“景深处理”，这个特效可以加强3D画面的层次感，比如说视线由清晰到模糊的过程和与之相反的变化；二是“全屏抗锯齿”；三是“动态模糊效果”；四是“反射与柔和阴影”，其实质是光影效果的处理。

Bump Mapping (凹凸贴图)

Bump Mapping是一种在3D场景中模拟粗糙外表面的技术，它用来表现轮胎、水果等物品的3D表面时特别有用。如果没有完整的凹凸贴图，在描述这些细节很多的物体时将是很耗费资源的事情，比如人皮肤上的褶皱，如果用传统的构建3D模型，然后用像素去填充，那么执行的效率就实在太低了。Bump Mapping将深度的变化保存到一张贴图中，然后再对3D模型进行标准的混合贴图处理，即可很方便的得到具有凹凸感的表面效果。

Keyframe Inpolation（关键帧补偿）

关键帧补偿是梦幻引擎中的关键技术，由于梦幻引擎是用来表述3D图像细节的技术，本身非常消耗系统资源，如果有了完美的3D画面而速度得不到保证，那么梦幻引擎本身就没有什么作用了。关键帧补偿就是为了节省出内存来处理更多的任务，提高整个游戏的运行速度的，它在两个关键帧之间插入过渡帧，这样在演算复杂表情的时候，速度不会下降太多。 Hyper-Z

这是Radeon系列显卡的杀手锏之一，主要作用是节约显存带宽。在渲染以前先对数据进行一系列处理，把不必要的数据精简掉，剩下的数据就会变得少一些，这样就节省了显存带宽。这也是为什么在32bit色深的游戏中，Radeon显卡的速度下降幅度没有其他显卡那么大的原因之一。

Pixel Shader（像素着色引擎）

如果一个3D图形只有像素，没有其他东西，会是怎样的一幅情景呢？为了真实地再现3D场景，我们还要对像素进行渲染，比如上色、处理阴影等。为了达到这些效果，就必须利用像素着色引擎提供的参数，达到想要的渲染效果。在GeForce4里面，顶点着色引擎和像素着色引擎都得到了加强。GeForce3只有一个顶点着色引擎，而GeForce4 Ti配备了两个；GeForce4还调整了部份像素着色引擎的管线路径，可以用每像素3或4个的材质来大幅加速场景的合成。

TBR(Tile－Based Rendering块状渲染)

Kyro图形芯片的块状渲染功能在渲染3D物品之前，事先判断哪些物体被别的物体遮挡住，因为被挡住后我们实际上是没有办法看到该物体的，于是这些像素和纹理是不需要渲染和填充的。在随后进行的纹理贴图、混合和渲染的过程中，处理器就只需要对可见的部分进行处理，极大地降低了处理器的负担。

InternalTrue Color（内部真彩技术）

在传统的3D渲染过程中，从像素渲染到最终的多边形输出要经过几次的16→32→16位的转换，图像的质量会受到很大的影响。但是如果运用了Kyro图形芯片的内部真彩技术就不一样了，无论你使用的是16位色深还是32位色深，芯片内部始终是以32位精度来进行所有纹理填充和光影处理，这样最大程度保证了最终输出图像的真实效果。

T&L（Transform与Lighting）

Transform就是真实世界坐标转化为电脑屏幕能呈现的方式的过程，它决定哪些物体会被绘制在一个画面上；而Lighting则是依据目前空间中存在的光源数量、目前材质的属性以及与环境光源的种类设定，计算出3D物体受光与材质的混合效应。T&L是创造真实3D画面的重要步骤，由于这个步骤很吃CPU资源，所以现在流行的是硬件级别的T&L，它替代了CPU的大部分工作，让显示芯片帮助CPU处理，减轻了后者的负担。

五点梅花形取样全屏反锯齿

GeForce2的全屏反锯齿占用了太大的显存带宽，一旦开启后，游戏速度下降得太多，尤其是开启4×FSAA后，速度简直无法接受，这使得FSAA失去了原有的意义。正因为这样nVIDIA在GeForce3中使用了五点取样全屏反锯齿，好处是在使用2× FSAA带宽的情况下，达到原来4× FSAA的效果。

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