Transformación, recorte e iluminación

Transformación, recorte e iluminación ( T&L o TCL ) es un término utilizado en gráficos por computadora .

La transformación consiste en generar una vista bidimensional de una escena tridimensional . El recorte implica dibujar únicamente las partes de la escena que aparecerán en la imagen una vez finalizado el renderizado. La iluminación consiste en modificar el color de las distintas superficies de la escena en función de la información de iluminación.

El T&L por hardware se había utilizado en placas de sistemas de juegos arcade desde 1993, ^{[ 1 ]} y en consolas de videojuegos domésticas desde el Virtua Processor (SVP) de Sega Genesis , el SCU-DSP de Sega Saturn y el GTE de Sony PlayStation en 1994 y el RSP de Nintendo 64 en 1996, aunque no era T&L por hardware tradicional, sino T&L por software que se ejecutaba en un coprocesador en lugar de la CPU principal, y que también podía utilizarse para sombreadores de píxeles y vértices programables rudimentarios. El T&L por hardware más tradicional apareció en consolas con GameCube y Xbox en 2001 (la PS2 todavía utilizaba un coprocesador vectorial para T&L). Los ordenadores personales implementaron T&L por software hasta 1999, ya que se creía que las CPU más rápidas podrían seguir el ritmo de las demandas de renderizado cada vez más realista. Sin embargo, los juegos de ordenador 3D de la época producían escenas cada vez más complejas y efectos de iluminación detallados mucho más rápido que el aumento de la potencia de procesamiento de la CPU.

La GeForce 256 de Nvidia se lanzó a finales de 1999 e introdujo la compatibilidad por hardware con T&L en el mercado de tarjetas gráficas para PC de consumo . Ofrecía un procesamiento de vértices más rápido no solo gracias al hardware T&L, sino también debido a una caché que evitaba tener que procesar el mismo vértice dos veces en ciertas situaciones. Si bien DirectX 7.0 (en particular Direct3D 7) fue la primera versión de esa API en admitir T&L por hardware, OpenGL ya lo soportaba desde hacía mucho tiempo y solía ser dominio de aceleradores 3D profesionales más antiguos, diseñados para el diseño asistido por ordenador (CAD) en lugar de para videojuegos.

El chipset gráfico integrado ArtX de Aladdin también incluía hardware T&L, y se lanzó en noviembre de 1999 como parte de las placas base Aladdin VII para la plataforma Socket 7. ^{[ 2 ]}

S3 Graphics lanzó el acelerador Savage 2000 a finales de 1999, poco después de GeForce 256, pero S3 nunca desarrolló controladores Direct3D 7.0 funcionales que hubieran permitido la compatibilidad con T&L por hardware. ^{[ 3 ]}

En aquel entonces, el procesamiento de texturas y enrutamiento (T&L) por hardware no tenía una amplia compatibilidad con los videojuegos (principalmente porque los juegos Direct3D transformaban su geometría en la CPU y no permitían el uso de geometrías indexadas), por lo que los críticos argumentaban que tenía poco valor práctico. Inicialmente, solo resultó algo beneficioso en algunos títulos de disparos en primera persona en 3D basados ​​en OpenGL , sobre todo en Quake III Arena . 3dfx y otras compañías de tarjetas gráficas de la competencia sostenían que una CPU rápida compensaría la falta de una unidad T&L.

La respuesta inicial de ATI a GeForce 256 fue la Rage Fury MAXX de doble chip . Al usar dos chips Rage 128, cada uno renderizando un fotograma alterno, la tarjeta pudo acercarse un poco al rendimiento de las tarjetas GeForce 256 con memoria SDR, pero la GeForce 256 DDR aún conservaba la velocidad máxima. ^{[ 4 ]} ATI estaba desarrollando su propia GPU en ese momento, conocida como Radeon , que también implementaba T&L por hardware.

La Voodoo5 5500 de 3dfx no tenía una unidad T&L, pero era capaz de igualar el rendimiento de la GeForce 256, aunque la Voodoo5 llegó tarde al mercado y, para cuando se lanzó, no podía igualar a la sucesora GeForce 2 GTS.

La PowerVR Kyro II de STMicroelectronics , lanzada en 2001, era capaz de competir con las más caras ATI Radeon DDR y NVIDIA GeForce 2 GTS en las pruebas de rendimiento de la época, a pesar de no contar con transformación e iluminación por hardware. A medida que más y más juegos se optimizaron para la transformación e iluminación por hardware, la KYRO II perdió su ventaja de rendimiento y ya no es compatible con la mayoría de los juegos modernos.

La prueba 3DMark 2000 de Futuremark utilizó en gran medida la tecnología T&L de hardware, lo que provocó que tanto la Voodoo 5 como la Kyro II obtuvieran puntuaciones bajas en las pruebas de rendimiento, por detrás de tarjetas gráficas T&L económicas como la GeForce 2 MX y la Radeon SDR.

Para el año 2000, solo ATI, con su comparable serie Radeon 7xxx , seguiría compitiendo directamente con las GeForce 256 y GeForce 2 de Nvidia . Para finales de 2001, todos los chips gráficos discretos contarían con control de nivel y nivel de hardware.

La compatibilidad con T&L por hardware garantizó un futuro prometedor para GeForce y Radeon, a diferencia de sus predecesoras Direct3D 6, que dependían de T&L por software. Si bien T&L por hardware no añade nuevas funciones de renderizado, el rendimiento adicional permitió escenas mucho más complejas, y cada vez más juegos lo recomendaban para obtener un rendimiento óptimo. Las GPU compatibles con T&L por hardware suelen pertenecer a la generación DirectX 7.0.

Una vez que el procesamiento y renderizado por hardware se estandarizó en las GPU, el siguiente paso en los gráficos 3D por computadora fue DirectX 8.0 con sombreadores de vértices y píxeles totalmente programables . Sin embargo, muchos juegos iniciales que usaban sombreadores DirectX 8.0, como Half-Life 2 , hicieron que esa característica fuera opcional para que las GPU con procesamiento y renderizado por hardware DirectX 7.0 pudieran seguir ejecutando el juego. Por ejemplo, la GeForce 256 fue compatible con juegos hasta aproximadamente 2006, en juegos como Star Wars: Empire at War .