– krótki program komputerowy, często napisany w specjalnym języku programowania (), który w grafice trójwymiarowej opisuje właściwości pikseli oraz wierzchołków. Technologia ta zastąpiła stosowaną wcześniej w kartach graficznych jednostkę T&L.
Cieniowanie pozwala na znacznie bardziej skomplikowane modelowanie oświetlenia i materiału na obiekcie niż standardowe modele oświetlenia i teksturowanie. Jest jednak dużo bardziej wymagające obliczeniowo i dlatego dopiero od wprowadzenia bibliotek API DirectX 8 (rok 2000) sprzętowa obsługa cieniowania pojawiła się wśród możliwości kart graficznych komputerów osobistych. Wcześniej cieniowanie stosowane było tylko w niektórych fotorealistycznych rendererach (np. Renderman), gdzie grafika nie jest jednak generowana w czasie rzeczywistym.
W stosunku do standardowych modeli oświetlenia, stosowanych do generowania grafiki w czasie rzeczywistym, cieniowanie umożliwia uwzględnienie między innymi: refrakcji, odbić lustrzanych, oświetlenia HDR, mapy przemieszczeń (), innych efektów, takich jak rozmycie obrazu, zaszumienie, zmiana kolorów, itp.
Rodzaje cieniowania Obecnie, z uwagi na wymagania bibliotek DirectX w wersji 10, zniknął podział panujący dotychczas na i . Obliczenia, jakimi te odrębne jednostki się zajmowały, są teraz wykonywane przez jednolite jednostki obliczeniowe, które są dynamicznie przydzielane do odpowiedniego typu zadań, w zależności od bieżącej potrzeby. Rozwiązanie takie zostało nazwane przez ATI , a przez nVidię – .
Biblioteki graficzne Direct3D i OpenGL używają trzech typów cieniowania:
Cieniowanie wierzchołkowe – uruchamiane jest raz dla poszczególnych przetwarzanych wierzchołków. Jego zadaniem jest transformacja położenia wierzchołka w wirtualnej przestrzeni 3D na współrzędne 2D na ekranie. Cieniowanie wierzchołkowe może operować na takich własnościach wierzchołków jak położenie, kolor i współrzędne tekstur, ale nie może tworzyć nowych wierzchołków. Wyjście cieniowania wierzchołkowego jest wejściem dla następnego etapu w potoku, jakim jest albo cieniowanie geometryczne (jeśli jest obecne), albo rasteryzacja.
Cieniowanie geometryczne – pozwala na dodawanie lub usuwanie wierzchołków z siatki wierzchołków (ang. ). Może być używane do proceduralnego tworzenia obiektów geometrycznych albo do dodawania objętościowych detali istniejących siatek wierzchołków. Te operacje mogłyby być zbyt kosztowne obliczeniowo dla CPU. Direct3D 10 i OpenGL 3.1 mają już zawarte wsparcie dla tego typu cieniowania. Jeśli cieniowanie geometryczne jest używane, to wtedy jego wyjście jest przekazywane na wejście rasteryzatora.
, Cieniowanie pikseli – jest jednostką odpowiadającą za wyliczanie koloru pikseli. Direct3D używa terminu , a OpenGL – . Piksele na wejście tego etapu cieniowania są pobierane z rasteryzatora, który wypełnia wielokąty przesyłane z potoku graficznego. Cieniowanie pikseli jest najczęściej używane do oświetlenia sceny i innych powiązanych efektów, np. bump-mappingu lub kolorowania.
Poniższa tabela przedstawia, które wersje jednostek cieniowania odpowiadają poszczególnym wersjom bibliotek DirectX. {| class="wikitable" ! Wersja DirectX || || || |- | 8.0 || 1.0, 1.1 || 1.0 || brak |- | 8.1 || 1.2, 1.3, 1.4 || 1.1 || brak |- | 9.0 || 2.0 || 2.0 || brak |- | 9.0a || 2_A, 2_B || 2.x || brak |- | 9.0c || 3.0 || 3.0 || brak |- | 10.0 || 4.0 || 4.0 || 4.0 |- | 10.1 || 4.1 || 4.1 || 4.1 |- | 11 || 5.0 || 5.0 || 5.0 |- | 12 || 5.1 || 5.1 || 5.1
Przetwarzanie równoległe Cieniowanie jest wykorzystywane do zaaplikowania przekształceń na dużym zbiorze elementów jednocześnie, np. na każdym pikselu ekranu albo dla każdego wierzchołka modelu. Wymaga to więc zastosowania przetwarzania równoległego. Najnowsze GPU mają architekturę wielordzeniową, specjalnie dostosowaną do tego rodzaju przetwarzania. Jest zatem możliwe używanie GPU nie tylko do obliczeń graficznych, ale także do obliczeń ogólnych (naukowych, inżynierskich itd.), co nosi nazwę GPGPU. Przykładowymi środowiskami programistycznymi do takich ogólnych obliczeń są: CUDA, , OpenCL i DirectCompute (część DirectX zarządzająca jednostkami obliczeniowymi ogólnego zastosowania, czyli ).
Języki cieniowania Do współczesnych języków cieniowania należą: – (fragment standardu RiSpec), VEX – (bliski językowi RSL, język renderera Side Effects Mantra), GLSL – (fragment standardu OpenGL), HLSL – (język cieniowania biblioteki DirectX), Cg – (opracowany przez firmę nVidia), – (standard opracowany przez firmę na licencji BSD).
Zobacz też
teselacja Vulkan
Linki zewnętrzne Publikacja nVidii o CUDA, środowisku programistycznym i kompilatorze języka programowania do pisania aplikacji uruchamianych na jednostkach shaderowych w kartach graficznych
Kategoria:Grafika komputerowa Kategoria:GPGPU