計算機圖像渲染原理

1.CPU與GPU的區分

CPU是中央處理器，計算機的計算和控制中心

GPU是圖形處理器，進行繪製運算，是鏈接計算和顯示設備的紐帶

• 類似：

1. 都有總線和其餘單元模塊聯繫
2. 都有本身的存儲和緩存體系
3. 都有本身的數學邏輯運算單元
4. 均可以有多線程（多核）

• 區別：

1. 結構和內部組成有差別： 存儲和緩存空間CPU較多 GPU的多線程（多核）數目和寄存器能夠遠多於CPU的多核數

@圖轉自CC老師

2. CPU擅長處理複雜的計算和邏輯控制，是串行分割時間片處理任務；GPU功能較單一，主要負責繪圖運算，支持高併發運算。運算速度，GPU的取決於僱了多少小兵幫忙，CPU的運算速度取決於請了多麼厲害的大牛。
3. 單獨的GPU不能工做，須要由CPU去控制它

2. 計算機的掃碼顯示發展歷程

隨機掃描顯示 ---> 簡單光柵掃描顯示 ---> 高級光柵掃描顯示

• 隨機掃描顯示 只有一個光束隨機，掃描電子束只在屏幕上顯示圖形的部分移動，電子束逐條地追蹤圖形的組成線條，從而生成線條圖，顯示和圖像的複雜度有關，只能畫線，不能顯示很逼真的圖形

• 簡單光柵掃描顯示 光柵掃描是電子束從屏幕的左上角橫向Z子型掃描，電子束橫向沿每一行移動時，電子束的強度不斷變化，從而創建兩點組成的一個圖案，圖形定義保存在稱爲刷新緩存（refresh buffer）或幀緩存（frame buffer）的存儲器中，是一個像素陣列，每一幀顯示與圖像的複雜度無關。

  1.簡單光柵掃描顯示

  幀緩存器從主存中劃分出來的，經過系統總線和顯示控制器相關聯，顯示圖像時顯示控制器經過系統總線從幀緩存器中讀取數據，通過一系列變化後顯示在屏幕上， 顯示系統結構以下：

  

  @圖轉自計《算機圖形學》
  2. 高級光柵掃描顯示

  幀緩存器獨立於主存，位於GPU內部，顯示圖像時，不用通過系統總線，刷新的幀頻率能夠更高

  

  @圖轉自《計算機圖形學》

3. 視覺暫留

光對視網膜所產生的視覺，在光中止做用後，仍然保留一段時間的現象，人的肉眼對圖像刷頻率達到16fps就能夠看到連貫的圖

4.計算機圖像顯示流程

掃描圖像--->幀緩存區--->視頻控制器發出指令讀取幀緩存區位圖信息--->數模轉換（數字信號轉換爲模擬信號）---> 顯示