什么是“光栅化”和显卡的光栅单元？

什么是“光栅化”和显卡的光栅单元？

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腾讯

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https://view.inews.qq.com/a/20250129A03CPT00

一、光栅化的概念

在计算机图形学领域，光栅化（Rasterization）是一个非常重要、非常基础的概念，但是理解起来并不复杂。简单来说，光栅化就是将矢量图形转换为位图图像的过程，在3D图形渲染中，负责将三维场景中的几何形状（如三角形）转化为屏幕上的像素点，以便2D显示设备能够呈现这些图像。

二、具体实现原理

当一个3D模型被创建时，它通常由许多面组成，这些表面通常是多边形，最常见的形式是三角形。为了在二维的屏幕上显示这些模型，就需要通过一系列步骤将其转换成二维图像，这个过程包括变换、投影、裁剪等步骤，以符合现实物理世界中的规律，这个过程就叫光栅化。

三、光栅化的工作流程

1. 顶点处理：首先对输入的3D模型进行各种变换操作，以确定其在屏幕空间中的位置。
2. 图元装配：根据顶点信息构建出具体的几何形状，比如三角形。
3. 光栅化：针对每个几何形状，确定哪些像素被该形状覆盖，并为这些像素计算合适的颜色值。
4. 片段处理：最后一步是对每个像素进行进一步处理，包括应用纹理、光照效果以及解决可见性问题等。

四、显卡的光栅单元

明白以上原理之后，对于显卡的光栅单元就好理解了，光栅单元就是专门设计用来执行光栅化过程的硬件组件。随着图形处理技术的发展，现代显卡拥有性能强大的光栅单元，它们可以高效地处理复杂的图形数据，并支持很多高级功能，如抗锯齿、深度测试和混合模式等。

五、总结

简单来说，真实的世界或者3D模型是3D的，而用户的显示器是2D的，为了在2D显示器中显示三维世界，就必须严格依照真实世界的物理规律对3D画面进行适当地变换和降级，包括投影和裁剪等等，这个过程就叫光栅化，它是连接3D世界与2D显示屏的关键步骤。而显卡的光栅单元，就是针对这一工作和步骤所开发的特殊的硬件单元，这两个概念其实非常好理解。