Rasterización

Técnica de manipulación de gráficos por computadora

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imagen gráfica de trama

La rasterización (o rasterización ) es la tarea de tomar una imagen descrita en un formato de gráficos vectoriales (formas) y convertirla en una imagen rasterizada (una serie de píxeles , puntos o líneas que, cuando se muestran juntas, crean la imagen que se representó a través de formas). ^{[1] [2]} La imagen rasterizada puede mostrarse en una pantalla de computadora , pantalla de video o impresora , o almacenarse en un formato de archivo de mapa de bits . La rasterización puede referirse a la técnica de dibujar modelos 3D , o la conversión de primitivas de renderizado 2D comopolígonos , segmentos de línea en un formato rasterizado.

El término se deriva del alemán Raster ('marco, esquema'), del latín rāstrum , "raspador, rastrillo". ^{[3] [4]}

Rasterización de imágenes 3D

La rasterización es una de las técnicas típicas de renderizado de modelos 3D. En comparación con otras técnicas de renderizado, como el trazado de rayos , la rasterización es extremadamente rápida y, por lo tanto, se utiliza en la mayoría de los motores 3D en tiempo real. Sin embargo, la rasterización es simplemente el proceso de calcular el mapeo de la geometría de la escena a los píxeles y no prescribe una forma particular de calcular el color de esos píxeles. El color específico de cada píxel se asigna mediante sombreado (que en las GPU modernas es completamente programable ). El sombreado puede basarse en leyes físicas, sus aproximaciones o intenciones puramente artísticas.

El proceso de rasterizar modelos 3D en un plano 2D para mostrarlos en una pantalla de computadora (" espacio de pantalla ") a menudo se lleva a cabo mediante hardware de función fija (no programable) dentro de la canalización de gráficos . Esto se debe a que no hay motivación para modificar las técnicas de rasterización utilizadas en el momento del renderizado ^{[ aclaración necesaria ]} y un sistema de propósito especial permite una alta eficiencia.

Rásterización de triángulos

rasterizar triángulos usando la regla de arriba a la izquierda

Una representación común de los modelos digitales en 3D es poligonal . Antes de la rasterización, los polígonos individuales se dividen en triángulos, por lo tanto, un problema típico a resolver en la rasterización 3D es la rasterización de un triángulo. Las propiedades que generalmente se requieren de los algoritmos de rasterización de triángulos son que rasterizar dos triángulos adyacentes (es decir, aquellos que comparten un borde)

1. no deja huecos (píxeles no rasterizados) entre los triángulos, de modo que el área rasterizada está completamente llena (al igual que la superficie de los triángulos adyacentes). Y
2. ningún píxel se rasteriza más de una vez, es decir, los triángulos rasterizados no se superponen. Esto es para garantizar que el resultado no dependa del orden en el que se rasterizan los triángulos. Sobregrabar píxeles también puede significar un desperdicio de potencia informática en píxeles que se sobrescribirán.

Esto lleva a establecer reglas de rasterización para garantizar las condiciones anteriores. Un conjunto de tales reglas se llama regla superior izquierda , que establece que un píxel se rasteriza si y solo si

1. su centro se encuentra completamente dentro del triángulo. O
2. su centro se encuentra exactamente en el borde del triángulo (o varios bordes en el caso de las esquinas) que es (o, en el caso de las esquinas, todos son) el borde superior o izquierdo .

Un borde superior es un borde que es exactamente horizontal y se encuentra por encima de otros bordes, y un borde izquierdo es un borde no horizontal que está en el lado izquierdo del triángulo.

Esta regla es implementada, por ejemplo, por Direct3D ^[5] y muchas implementaciones de OpenGL (aunque la especificación no la define y solo requiere una regla consistente ^[6] ).

Calidad

Precisión de píxel (izquierda) frente a subpíxel (derecha)

La calidad de la rasterización se puede mejorar mediante el suavizado , que crea bordes "suaves". La precisión de subpíxeles es un método que tiene en cuenta las posiciones en una escala más fina que la cuadrícula de píxeles y puede producir resultados diferentes incluso si los puntos finales de una primitiva caen en las mismas coordenadas de píxeles, produciendo animaciones de movimiento más suaves. El hardware simple o antiguo, como PlayStation 1 , carecía de precisión de subpíxeles en la rasterización 3D. ^[7]

Ver también

• Rasterización de fuentes
• Resolución de subpíxeles
• Seguimiento de imágenes
• Determinación de superficie oculta
• Algoritmo de línea de Bresenham para un método típico de rasterización
• Renderizado de línea de exploración para rasterización línea por línea
• Representación (gráficos por computadora) para obtener información más general
• Canalización de gráficos para rasterización en hardware gráfico básico
• Procesador de imágenes rasterizadas para rasterización 2D en sistemas de impresión
• Gráficos vectoriales para el arte original
• Gráficos de trama para el resultado
• De trama a vector para la conversión en la dirección opuesta
• Red irregular triangulada , una fuente vectorial de datos topográficos, a menudo rasterizada como un modelo de elevación digital (raster) .
• Lista de visualización

Referencias

1. Michael F. Worboys (30 de octubre de 1995). SIG: una perspectiva de las ciencias de la computación . Prensa CRC. págs. 232–. ISBN 978-0-7484-0065-2.
2. Kang-Tsung Chang (27 de agosto de 2007). Programación de ArcObjects con VBA: un enfoque orientado a tareas, segunda edición . Prensa CRC. págs. 91–. ISBN 978-1-4200-0918-7.
3. Harper, Douglas. "raster" . Diccionario de etimología en línea .
4. rastrum . Charlton T. Lewis y Charles Short. Un diccionario latino sobre el proyecto Perseo .
5. "Reglas de rasterización (Direct3D 9)" . Microsoft Docs . Consultado el 19 de abril de 2020 .
6. OpenGL 4.6 (PDF) . pag. 478.
7. "Problemas de rasterización de PlayStation" . Libretro . Consultado el 19 de abril de 2020 .

enlaces externos

• Artículos de Michael Abrash sobre gráficos por computadora
• API de DirectX de Microsoft
• API de OpenGL
• Matrices (incluidas las matrices de transformación) de MathWorld
• Rasterización, una implementación práctica