Gráficos por computadora en tiempo real
Los gráficos por computadora en tiempo real o la renderización en tiempo real es el subcampo de los gráficos por computadora que se enfoca en producir y analizar imágenes en tiempo real . El término puede referirse a cualquier cosa, desde la representación de la interfaz gráfica de usuario ( GUI ) de una aplicación hasta el análisis de imágenes en tiempo real , pero se usa con mayor frecuencia en referencia a gráficos de computadora 3D interactivos , generalmente usando una unidad de procesamiento de gráficos (GPU). Un ejemplo de este concepto es un videojuego que genera rápidamente entornos 3D cambiantes para producir una ilusión de movimiento.
Las computadoras han sido capaces de generar imágenes 2D como líneas simples, imágenes y polígonos en tiempo real desde su invención. Sin embargo, renderizar rápidamente objetos 3D detallados es una tarea abrumadora para los sistemas basados en la arquitectura tradicional de Von Neumann . Una de las primeras soluciones a este problema fue el uso de sprites , imágenes 2D que podían imitar gráficos 3D.
Actualmente existen diferentes técnicas de renderizado , como el trazado de rayos y la rasterización . Usando estas técnicas y hardware avanzado, las computadoras ahora pueden renderizar imágenes lo suficientemente rápido como para crear la ilusión de movimiento mientras aceptan simultáneamente la entrada del usuario. Esto significa que el usuario puede responder a las imágenes renderizadas en tiempo real, produciendo una experiencia interactiva.
El objetivo de los gráficos por computadora es generar imágenes o marcos generados por computadora , utilizando ciertas métricas deseadas. Una de esas métricas es el número de fotogramas generados en un segundo determinado. Los sistemas de gráficos por computadora en tiempo real se diferencian de los sistemas de renderizado tradicionales (es decir, que no son en tiempo real) en que los gráficos que no son en tiempo real generalmente se basan en el trazado de rayos . En este proceso, se rastrean millones o miles de millones de rayos desde la cámara hasta el mundo para obtener un renderizado detallado; esta operación costosa puede llevar horas o días para renderizar un solo fotograma.
Los sistemas de gráficos en tiempo real deben representar cada imagen en menos de 1/30 de segundo. El trazado de rayos es demasiado lento para estos sistemas; en su lugar, emplean la técnica de rasterización de triángulos de búfer z . En esta técnica, cada objeto se descompone en primitivas individuales, generalmente triángulos. Cada triángulo se posiciona, gira y escala en la pantalla, y el hardware rasterizador (o un emulador de software) genera píxeles dentro de cada triángulo. Estos triángulos luego se descomponen en unidades atómicas llamadas fragmentos que son adecuados para mostrarse en una pantalla de visualización . Los fragmentos se dibujan en la pantalla utilizando un color que se calcula en varios pasos. Por ejemplo, una texturase puede utilizar para "pintar" un triángulo basándose en una imagen almacenada, y luego el mapeo de sombras puede alterar los colores de ese triángulo según la línea de visión de las fuentes de luz.
Los gráficos en tiempo real optimizan la calidad de la imagen sujeta a limitaciones de tiempo y hardware. Las GPU y otros avances aumentaron la calidad de imagen que pueden producir los gráficos en tiempo real. Las GPU son capaces de manejar millones de triángulos por cuadro, y actual [ ¿cuándo? ] El hardware de clase DirectX 11 / OpenGL 4.x es capaz de generar efectos complejos, como volúmenes de sombras , desenfoque de movimiento y generación de triángulos , en tiempo real. El avance de los gráficos en tiempo real se evidencia en las mejoras progresivas entre los gráficos de juego reales y las escenas de corte pre-renderizadas que se encuentran tradicionalmente en los videojuegos. [1]Las escenas de corte generalmente se renderizan en tiempo real y pueden ser interactivas . [2] Aunque la brecha de calidad entre los gráficos en tiempo real y los gráficos tradicionales fuera de línea se está reduciendo, la representación fuera de línea sigue siendo mucho más precisa.
